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本文对 “智能”镍氢充电器进行了拆解，并将印刷电路转换为电路原理图。又从恒压源、运放的工作原理出发，通过搭建临时电路进行对比测试，成功破 解了无字主控芯片，最终全面解析此类“智能”充电电路的本质。
一、获得充电器 近期，高度关注充电器及其充电电路，经常搜索网络学习相关知识，偶尔发现TB家有一款智能镍氢充电器，TYPE-C接口供电，具有自动停充转灯功能，价格12元左右，销售量较大，于是下单收入囊中，见下各图（已隐去厂商品牌信息）：该充电器外壳厚实、光滑，四槽位独立充电，支持5#（AA）、7#（AAA）镍氢电池混充。铭牌表明：5#（AA）充电电流：300±30mA*4，7#（AAA）充电电流：160±30mA*4，属于慢充型充电器。
当然购买此充电器主要是用来拆解分析电路的，平时使用充电器充电是次要的，如果电路功能尚可，满足要求，可留作以后充电使用，如果电路功能一般，则将取其外壳改造升级。但12元左右的镍氢智能充电器，大概率不满足本人使用要求，注定是要升级改造的。
二、试用充电器 2-1、通电空载测试 通电未装入镍氢充电电池时，四槽位绿灯均常亮，测得第四槽位的电池输出开路电压为1.397V, 空载电流为8.44mA，见下图：
2-2、5#镍氢电池试充 从正常使用的电动剃须刀中取出一节三洋SANYO Harmolattice HR-3U25HM 1.2VMin. 2400mAh原装5#镍氢电池，电池上钢印为：11-01RG,表明电池是2011年01月份出厂的，使用至今已接近有14年之久，见下图：
用内阻仪测得其电压为1.3255V，内阻为83.56mΩ，已足够大，但已经省心使用近14年，没有一点漏液，目前用于电动剃须刀一切正常。见下图：
将电池装入充电器第二槽位试充，红灯点亮（红灯颜色偏向于橙色，似乎绿灯未完全熄灭，两灯均点亮，待拆机后通电测试判断），表明充电正在进行，充电电流达到172.33-8.44（底数，以下同）=163.89mA，测得电池电压1.375V，充电电流无法达到铭牌上的300±30mA，见下图：
充电过程中，电池电压持续上升，充电电流保持不变。当电池电压达到1.390V时，观察到红绿双灯均点亮，即将转灯，充电电流下降到144.79-8.44=136.35mA，见下各图：
转灯继续进行中，红灯亮度减弱，电池电压仍为1.390V，充电电流继续下降到139.19-8.44=130.75mA，见下图：数秒后完成转灯，红灯完全熄灭。
继续跟踪转灯后的充电过程，电池电压仍然缓慢上升，充电电流持续下降。转灯完成后约35分钟后，电池电压上升为1.391V，充电电流下降到65.26-8.44=56.82mA，见下图：
转灯完成后约90分钟（1.5小时）后，电池电压上升为1.393V，充电电流下降到26.46-8.44=18.02mA，见下图：
转灯完成后约2小时45分钟后，电池电压上升为1.394V，充电电流下降到15.99-8.44=7.55mA，见下图：
转灯完成后约5小时15分钟后，电池电压上升为1.395V，充电电流下降到12.12-8.44=3.68mA，见下图：
转灯完成后约7小时08分钟时，电池电压上升为1.396V，充电电流下降到11.78-8.44=3.34mA，见下图：
转灯完成后约17小时后，电池电压为1.395V，充电电流为10.63-8.44=2.19mA，在此约10小时的充电过程中，电池电压在1.395--1.396V之间波动，充电电流在3.34—2.19mA之间波动，充电过程基本处于平衡状态。见下图：
2-3、7#镍氢电池试充 选取一节松下Panasonic eneloop BK-4MCC 1.2V Min.750mAh原装7#镍氢电池，电池上钢印为：13-10 HU, 表明电池是2013年10月份出厂的，迄今已使用11年多，完好无损，见下图：
用内阻仪测得电池电压为1.3334V，内阻为25.4mΩ，内阻足够小，堪比崭新的锂电池内阻值，见下图：
将电池装入充电器第三槽位中试充，红灯点亮（红灯颜色偏向于橙色，似乎绿灯未完全熄灭，两灯均点亮，待拆机后通电测试判断），表明充电正在进行，电池电压为1.373V，充电电流达到171.77-8.44=163.33mA，见下图：在充电过程中，电池电压持续上升，充电电流保持不变，与铭牌上的充电电流160±30mA相符。
充电转灯期间，红灯亮度在数秒时间内逐渐减弱，直至完全熄灭，绿灯常亮，完成转灯后的电池电压为1.393V，充电电流下降到134.97-8.44=126.53mA，见下图：
完成充电转灯后，充电仍然进行，电池电压缓慢上升，充电电流持续降低，其整个充电过程与5#电池类似，不再详述，下图中电池电压达到了1.396V，充电电流降低到了51.30-8.44=42.86mA。
随着充电的不断进行，电池电压达到了1.398V，充电电流降低到了13.03-8.44=4.59mA，充电过程基本达到平衡状态。见下图：
2-4、初步试充结论 通过上述镍氢电池的试充、测量，在未拆解、未知具体电路的前提下，可分析、推断出如下初步结论：
2-4-1、5#、7#电池的整个充电过程相当。
2-4-2、充电电流由恒流和持续降流二部分组成，直至降到数mA的平衡状态。
2-4-3、5#、7#电池充电恒流电流均约为163mA，铭牌所标的5#电池充电电流300±30mA是虚假的。
2-4-4、转灯发生于降流充电过程中。
2-4-5、转灯后充电仍在持续，且充电电压缓慢上升，充电电流持续降低，相当于转灯后的浮充功能。
三、拆解充电器 3-1、在充电器背面剥去四个海绵缓冲脚垫，露出四颗螺丝，卸去四颗螺丝，即可打开后盖，电路板背面光秃秃一片，没有一个电子元件。见下各图：
3-2、在充电器正面按动四片5#电池负极夹片的同时，可拔出电路板，看到电路板概貌，不出所料的当然是无字主控芯片U1，这给剖析电路原理带来了难度。见下图：
3-3、放大电路板元件，看清楚每个元件上的丝印，见下各图：
3-4、充电器拆解后的全家福见下图：
四、解析充电电路及原理 4-1、TYPE-C供电电路 TYPE-C供电印刷电路见下图：采用6pin TYPE-C供电接口，引脚对称排列为GND、Vbus、CC1、CC2、Vbus、GND，Vbus为USB电源正极Vcc（+5V），GND为USB电源负极（地），CC1、CC2用于确定接口功能和充电支持，它们下拉5.1KΩ电阻后可握手PD快充。C1、C3分别是供电回路的滤波、退耦电容，通常C1选取10—22uF，C3选取0.1uF。
根据TYPE-C供电印刷电路，绘制出的电路原理图如下：
4-2、主充电电路 主充电电路的印刷电路见下图：第一槽位回路是：Vcc→肖特基二极管D1（SS34/3A/40V）→功率限流电阻Rx1（10Ω，1210封装，1/4W）→功率限流电阻Rx5（10Ω，1210封装，1/4W）→功率三极管Q1（SS8050/NPN/Y1）→电池正极夹片BT1+→电池负极夹片BT1-→接地（GND），第二、三、四槽位回路与第一槽位回路相同。
根据充电主回路印刷电路，绘制出的电路原理图如下：
4-3、恒压源原理及电路 4-3-1、电压基准芯片基本概况： 电路板上U2芯片丝印为GA1，查询得到型号为AZ431AN，是内含2.5V（精确值2.495V）电压基准源的可编程精密电压基准芯片，其引脚功能见下图：完整的芯片数据手册见附件。
4-3-2、电压基准芯片工作原理 4-3-2-1、等效电路说明： 精密电压基准芯片的工作原理可用其内部等效电路图来说明，见下图：图中U0为芯片内部的运放（误差放大器），用作电压比较器。Q0为芯片内部的NPN三极管，用作开关。Ref2.5V为芯片内部的2.5V恒压源，故U0反相输入端IN-的电压是定值2.5V， U0正相输入端IN+接芯片基准Ref引脚。Rin是芯片外部供电的限流电阻。
当U0输入端VIN+＞VIN-=2.5V时，U0输出高电平，Q0导通，Vk电位被拉低到VA，电路调节宣告结束，U0和Q0无法根据Vef恒压源2.5V调节阴极引脚和基准Ref引脚的电位Vk和Vref，其根本原因在于基准Ref引脚没有与阴极引脚发生联系。
4-3-2-2、短接稳压原理 当基准Ref引脚与阴极引脚短接时（红实线），见下图：则当Vref=Vk=Vin+＞Vin-=2.5V时，U0输出高电平，Q0导通，Vref=Vk=Vin+被拉低，当拉低到＜Vin-=2.5V时，U0输出低电平，Q0截止，Vref=Vk=Vin+回复上升，当上升到＞Vin-=2.5V时，U0又输出高电平，Q0又导通，Vref=Vk=Vin+又被拉低，如此依靠硬件高速循环往复，Vref=Vk=Vin+就无限接近于Vin-=2.5V，即输出电位Vk和基准Ref电位Vref均被调节到了芯片内部恒压源的电位2.5V。
以上基准Ref引脚与阴极引脚短接的工作原理，也是芯片数据手册给出的最为典型的输出2.5V恒压源的应用，见下图：
4-3-2-3、并联稳压原理 当由R1、R2构成的电阻分压网络接入基准Ref引脚、阴极引脚和阳极引脚时，见下图：则Vref=[R2/(R1+R2)]*Vk（忽略基准Ref引脚流入芯片的灌电流Iref的影响），公式变形得到：Vk=(1+R1/R2)*Vref，当Vref=Vin+＞Vin-=2.5V时，U0输出高电平，Q0导通，Vk电位被拉低，由于公式Vref=[R2/(R1+R2)]*Vk中，R2/(R1+R2)为常数，故Vk降低时，Vref也随之降低，当Vref=Vin+＜Vin-=2.5V时，U0输出低电平，Q0截止，Vk开始回升，Vref也随之回升，依靠U0、Q0等硬件如此高速循环往复，Vref就无限趋向于Vin-=2.5V，阴极输出端的电位就无限趋向于Vk=(1+R1/R2)*Vref=2.5(1+R1/R2)。
以上并联稳压器的工作原理，也是芯片数据手册给出的一般性恒压源的应用电路，见下图：当需要提高稳压精度时，应考虑Iref的影响，芯片数据手册给出的Iref范围是0.7—4uA，于是Vk=(1+R1/R2)*Vref+Iref*R1，R1、R2应采用0.1%精度的电阻。如果仅考虑一般稳压精度，则Vk=(1+R1/R2)*Vref，R1、R2采用1%精度的电阻即可。特别地，当R1=0时，Vk=(1+R1/R2)*Vref=Vref，相当于上述4-3-2-2基准Ref引脚与阴极引脚短接的情形（短接稳压原理）。根据芯片数据手册的耐压值VKA=36V，故阴极输出端的可编程稳压Vk范围为2.5—36V。
4-3-3、电压基准芯片限流电阻Rin设计 芯片数据手册给出了芯片的灌电流IKA为1—100mA，当IKA低于1mA时，芯片将无法正常工作，当IKA高于100mA时，芯片将损坏。若稳压源的供电电压为Vin，稳压输出电压为Vk，负载为RL，见下图：则Iin=IR+IKA+IL，Rin=(Vin-Vk)/Iin，IR=Vk/(R1+R2)，取Vk最大值36V,当R1+R2为1K级时,IR=36/1000=0.036A=36 mA（电流太大，设计不合理，应增大R1、R2阻值）,当R1+R2为10K级时,IR=36/10000=0.0036A=3.6mA（电流合适，设计合理）,当R1+R2为100K级时,IR=36/100000=0.00036A=0.36mA（电流较小，设计欠合理），负载RL应考虑其断开或自动、手动关闭的情况，当负载RL开路后，IL=0，Iin最大值为3.6+100=103.6mA，Rin=(Vin-Vk)/Iin=(Vin-Vk)/0.1036，因为当R1、R2确定后，IR=3.6mA是固定不变的，故IKA+IL=100mA，当负载电流IL增大时，芯片电流IKA减小，反之，当IL减小时，IKA增大，但IKA的最小值为1mA，IL的最大值为99mA，否则，芯片将无法正常工作。
Rin阻值确定后，还应确定其功耗：Gin=Iin*Vin=(Vin-Vk)*Iin，根据限流电阻Rin的功耗计算结果，应进级选取电阻Rin的功率。
4-3-4、恒压源电路 恒压源印刷电路见下图：U2是2.5V精密电压基准芯片AZ431AN（丝印GA1），RV1（1KΩ）是U2的限流电阻，RV2（9.1KΩ）、RV3（07C/11.5KΩ）构成电阻分压网络，经分压后的恒定电压值送至无字主控芯片U1的第3、5、10、12引脚。
根据恒压源印刷电路，绘制出的电路原理图如下：基准Ref引脚与阴极引脚短接，根据上述工作原理，阴极输出恒定电压Vk=2.5V，故流过限流电阻Rv1的电流为(Vcc-Vk)/Rv1=(5-2.5)/1000=2.5mA，流过电阻分压网络RV2、RV3的电流为Vk/(RV2+RV3)=2.5/(9100+11500)=0.12mA，流过恒压源芯片U2的电流为2.5-0.12=2.38mA，满足U2正常工作的电流要求。限流电阻Rv1的功耗为IRV1*VRV1=2.5*10^-3*(5-2.5)=6.25mW，选取0805贴片电阻（1/8W）或0603贴片电阻（1/10W）均可满足要求。
因芯片U2的输出恒压范围是2.5—36V，如何利用芯片U2的恒压作用，获得小于2.5V恒压源呢？有人认为：这里必须换用恒压值为1.25V的432芯片才能获得小于2.5V恒压源，其实大可不必，使用431芯片，对VK=2.5V分压即可达到目的。图中A点的恒压值为VA=[RV3/(RV2+RV3)]*VK=[11.5/(9.1+11.5)]*2.5=1.3956V。
4-4、控制、指示电路 4-4-1、控制印刷电路 四槽位独立的主充电回路由功率三极管Q1、Q2、Q3、Q4控制，但其基极b的控制信号分别通过电阻R3、R4、R5、R6（均为100Ω）与无字主控芯片U1的第1、7、8、14引脚连接，见下图：图中红色、黄色、蓝色、紫色引线走向分别表示独立的第一、二、三、四充电槽位（以下同）。
无字主控芯片U1的第2、6、9、13引脚分别通过电阻R7、R8、R9、R10（均为1KΩ）与BT1+（Q1-e）、BT2+（Q2-e）、BT3+（Q3-e）、BT4+（Q4-e）连接，见下图：
4-4-2、指示印刷电路： LED1、LED2、LED3、LED4均为红、绿双色共阳贴片LED，用作充电指示，通电未装入电池或充电转灯后，LED（G）常亮；转灯前的电池充电过程中，LED（R）点亮。回路为：Vcc经D1降压（防反接），再经RD1、RD2、RD3、RD4（均为750Ω）限流后分别连接于LED1、LED2、LED3、LED4正极，LED1（R）、LED2（R）、LED3（R）、LED4（R）的负极分别连接于Q1、Q2、Q3、Q4的集电极（c），LED1（G）、LED2（G）、LED3（G）、LED4（G）的负极分别通过电阻RDD1、RDD2、RDD3、RDD4（均为1.5KΩ）降压（限流）后，统一接地（GND），见下图：
4-4-3、无字主控芯片U1印刷电路 主控无字芯片U1的第4引脚直接连接于Vcc，第11引脚直接连接于地（GND），其余管脚参照上述的连接说明，见下图：
4-4-4、控制、指示电路原理图 根据上述各印刷电路连线的测绘，绘制出的控制、指示电路原理图如下：图中仅画出单独的第一槽位，其余三槽位的电路原理图相同。
4-5、总体整合电路原理图 将上述各功能电路原理图整合，得到总体电路原理图，见下图：仅画出第一槽位电路原理图，其余三槽位电路原理图与第一槽位相同。
4-6、破 解无字主控芯片U1 根据电路原理图：无字主控芯片U1的第1、7、8、14引脚是输出引脚，其信号分别用于控制三极管Q1、Q2、Q3、Q4的基极b。U1的第2、6、9、13引脚分别检测BT1+、BT2+、BT3+、BT4+的电池正极电位，是U1的输入引脚。U1的第3、5、10、12引脚均与恒压源连接，电压为恒定的1.3956V, 也是U1的输入引脚，且1、2、3引脚，7、6、5引脚，8、9、10引脚，14、13、12引脚作为独立的四组引脚，引脚功能完全相同。
由此想到常用的芯片就是1、2、3引脚作为一组电压比较器使用，第2引脚检测到的电池正极电压与第3引脚的恒压值1.3956V作比较，若第2引脚电压V2小于第3引脚的恒压值V3，即V2＜V3=1.3956V，则第1引脚输出高电平，Q1导通，第一槽位主充电回路开始充电，随着电池正极电位升高，若V2＞V3=1.3956V，则第1引脚输出低电平，Q1截止，第一槽位主充电回路开路，充电结束，但这与上述的测量结果，即转灯后仍将持续降电流充电的事实不符，故无字主控芯片U1不是四组功能相同的电压比较器（LM）339（SOP14封装），其芯片数据手册的相关内容见下图：
另外，根据芯片数据手册，LM339供电是第3引脚，接地是第12引脚，显然无法与无字主控芯片U1匹配，所以无字主控芯片U1破 解为（LM）339四组电压比较器是错误的。
将无字主控芯片U1考虑为四运放（LM）324，则四组功能相同的运放与功率三极管Q1、Q2、Q3、Q4分别构成四组独立的充电控制电路，且供电、接地引脚完全匹配。LM324芯片数据手册的相关内容见下图：
到此，无字主控芯片U1仅从理论上破 解成功， “智能”充电器总体电路原理图可更新为下图：图中仅画出第一、第二槽位电路原理图，第三、第四槽位电路原理图与第一、第二槽位相同。
4-7、运放、三极管构成的充电电路 结合本充电电路的第一槽位电路，分析说明运放、三极管构成的充电电路，见下图：
4-7-1、充电过程分析 Rx1与Rx5是功率三极管Q1的限流电阻，同时也是上电时Q1的防浪涌（Q1的c-e极存在结电容）保护电阻。负载（充电电池）连接于Q1发射极e与地（GND）之间。 由于运放U1正、反相输入端IN+和IN-阻抗极高，故输入电流（灌电流）可忽略不计，这就是运放的“虚断”，这由运放的内部电路结构决定，无条件存在，于是Ve=Vin-，即电池正电位直接输入U1的反相输入端IN-。
运放U1的输出端通过R3、Q1的b-e结（等效为一个二极管）、R7连接到运放U1的反相输入端IN-，起到负反馈作用，所以U1工作于线性区域，运放U1的“虚短”成立，即运放U1动态调节平衡后有Vin-=Vin+，于是Ve=Vin-=Vin+=1.3956V，实质上是Ve=Vin-跟随Vin+=1.3956V，或可理解为Ve=Vin-无限趋向于Vin+=1.3956V。
根据运放U1负反馈的差分放大和输出，当Vin+＞Vin-时，差值为正，U1输出的电压Vout随差值的减小而减小，但Vout始终小于运放的供电电位Vcc，从而Q1基极b的电流Ib随之减小，Q1集电极c的电流Ic可能不变（饱和导通 ），也可能随之减小（放大导通），这取决于Ib数值的大小。
这就解释了对于电压较低的电池充电时，首先表现为恒流充电（饱和导通），随着充电的进行，电池电压缓慢上升，表现为降流充电（放大导通），最终电池电压无限趋向于恒压源的理论计算电压1.3956V，Ib、Ic、Ie（= Ib+Ic）无限趋向于0的测试结果。
当Vin+＜Vin-时，差值为负，输出关断，输出为低电平，Q1截止，终止充电。根据运放U1的工作原理，Vin-不可能大于Vin+=1.3956V，故这种情况一般不会出现。
4-7-2、转灯过程分析 恒流充电期间，Q1饱和导通，集电极c电位被拉得最低，使得LED1（R）足以导通点亮，随着电池电压Ve上升，运放U1输出减小，Ib也减小， Q1进入放大导通区间，集电极c电流持续降低，集-射电压Vc-e和发射极电位Ve持续升高，故集电极电位Vc快速升高，施加在LED1（R）上的正向压降减小，当正向压降小于LED1（R）的固有导通压降时，不足以使LED1（R）导通点亮，从而LED1（R）截止熄灭，转灯完成。
之后Q1仍处于放大导通区间，充电持续进行，表现为电池电压缓慢上升，充电电流持续降低，可以称之为转灯后的浮充阶段。由此可见，转灯一定发生在充电电流下降的过程中，此时Q1处于放大导通区间。
4-7-3、以上分析与本文第二部分的测试结果相符，同时也印证了无字主控芯片U1破 解为（LM）324运放的准确性。
五、复制临时电路测试验证 以运放LM324为主控芯片，用洞洞板按上述电路搭建临时测试验证电路，其中供电Vcc、GND以及恒压源Vin+的1.3956V均借用原充电电路板。
5-1、空载状态测试 通电未装入电池（空载），LED1（G）点亮，LED1（R）熄灭。见下图：图中未标注参数的电阻、三极管是为了避免运放LM324中的其它三个未用运放的输入、输出引脚悬空，引入不明干扰信号而损坏。
将万用表负极黑表笔接地，测量电路中相关接点的电位，见下图：
经计算、分析，得出如下结论： 5-1-1、LED1主要工作参数：LED1（G）：Ig=2.04/1500=1.36mA，Vg=3.94-2.04=1.9V，故LED1（G）导通点亮。LED1（R）：Ird1=（4.96-3.94）/750=1.36mA，Ir=Ird1-Ig=1.36-1.36=0，Vr=3.94-4.96=-1.02V，故LED1（R）截止熄灭。
5-1-2、三极管Q1主要工作参数：Vb-e=1.828-1.396=0.432V，Ib=IR3=（1.828-1.828）/100=0，Vc-e=4.96-1.396=3.564V，Ic=IRx1（IRx5）+Ir=（4.96-4.96）/20+0=0，故Q1截止。
5-1-3、运放U1主要工作参数：Vin-=Vin+=1.396V，Vout=1.828V。初看起来这是一个矛盾的结果，因为运放U1有输出Vout=1.828V，所以必定Vin+＞Vin-，但却是Vin-=Vin+=1.396V。究其原因，这是由于运放U1增益（放大倍数）巨大，故Vin+与Vin-的正差值十分微小，或接近于相等，以至于本万用表测得Vin-=Vin+=1.396V是表面现象，实质上是无法测出它们之间的细微差别。这也说明了电池端的开路电压非常接近于恒压源电压1.3956V，但不能超越恒压源电压的测试结果。
5-2、充电状态测试 将一节电压较低的待充电池装入一个拆除元件的傻充电池盒，利用上述搭建的临时电路对其充电。发现LED1（G）和LED1（R）均点亮，仅是LED1（G）亮度降低而已，见下图：
将万用表负极黑表笔接地，测量充电某一时刻电路中相关接点的电位，见下图：
经计算、分析，得出如下结论： 5-2-1、LED1主要工作参数：LED1（G）：Ig=1.335/1500=0.89mA，Vg=3.19-1.335=1.855V，故LED1（G）导通点亮。LED1（R）：Ird1=(4.64-3.19)/750=1.93mA，Ir=Ird1-Ig=1.93-0.89=1.04mA，Vr=3.19-1.443=1.747V，故LED1（R）导通点亮，符合LED1双灯点亮的事实。
5-2-2、三极管Q1主要工作参数：Vb-e=2.19-1.389=0.801V，Ib=IR3=（3.31-2.19）/100=11.2mA，Vc-e=1.443-1.389=54mV，Ic=IRx1（IRx5）+Ir=（4.64-1.443）/20*1000+1.04=160.89mA，故Q1饱和导通。充电电流Ie=Ic+Ib=160.89+11.2=172.09mA。
5-2-3、运放U1主要工作参数：（Vin+）-（Vin-）=1.392-1.389=3mV（粗略值），Vout=3.31V，运放U1工作在差分放大状态，缩小Vin+与Vin-的差别。恒压源实测值为1.392V，较理论计算值1.3956V有所降低。
5-3、转灯后测试 当LED1（R）亮度降低，LED1（G）亮度增强，转灯开始，当LED1（R）完全熄灭后，转灯完成，但充电持续进行，见下图：
将万用表负极黑表笔接地，测量转灯后某一时刻电路中相关接点的电位，见下图：
经计算、分析，得出如下结论： 5-3-1、LED1主要工作参数：LED1（G）：Ig=1.932/1500=1.29mA，Vg=3.80-1.932=1.868V，故LED1（G）导通点亮。LED1（R）：Ird1=(4.77-3.80)/750=1.29mA，Ir=Ird1-Ig=1.29-1.29=0，Vr=3.80-2.91=0.89V，故LED1（R）截止熄灭。
5-3-2、三极管Q1主要工作参数：Vb-e=2.04-1.395=0.645V，Ib=IR3=（2.07-2.04）/100=0.3mA，Vc-e=2.91-1.395=1.515V，Ic=IRx1（IRx5）+Ir=（4.77-2.91）/20*1000+0=93mA，故Q1放大导通。充电电流Ie=Ic+Ib=93+0.3=93.3mA。
5-3-3、运放U1主要工作参数：（Vin+）-（Vin-）=1.395-1.395=0mV，Vout=2.07V，原因分析同5-1-3。
5-4、高电压电池测试 此测试主要是验证运放反相输入端电压大于正相输入端电压时电路的运作情况。因Vin+=1.3956V固定不变，为此选用一节电压高于1.3956V的干电池（1.497V）作测试，特别声明：干电池不能充电！在此仅用作短时测试！通电后，LED1（G）点亮，LED1（R）熄灭，见下图：
将万用表负极黑表笔接地（GND），测量电路中相关接点的电位，见下图：
经计算、分析，得出如下结论： 5-4-1、LED1主要参数：LED1（G）：Ig=2.04/1500=1.36mA，Vg=3.94-2.04=1.9V，故LED1（G）导通点亮。LED1（R）：Ird1=（4.96-3.94）/750=1.36mA，Ir=Ird1-Ig=1.36-1.36=0，Vr=3.94-4.96=-1.02V，故LED1（R）截止熄灭。
5-4-2、三极管Q1主要参数：Vb-e=0-1.497=-1.497V，Ib=IR3=（0-0）/100=0，Vc-e=4.96-1.497=3.463V，Ic=IRx1（IRx5）+Ir=（4.96-4.96）/20+0=0，故Q1截止。
5-4-3、运放U1主要参数：Vin-=1.497V＞Vin+=1.396V，Vout=0，运放U1工作在关断状态，输出低电平，Q1截止。这也说明了电池的最终充电电压不可能超过运放U1正相输入端IN+恒压源电压1.3956V。
六、原充电电路测试验证 采用与第五部分洞洞板临时电路一一对应的方法，测试验证原充电器电路。
6-1、空载状态测试 充电器通电，未装入电池，即为空载状态，此时LED（G）常亮，LED（R）熄灭，见下图：
将万用表负极黑表笔接地（GND），测量电路中相关接点的电位，见下图：
测得的相关接点电位数据，见下图：
经计算、分析，得出如下结论： 6-1-1、LED1主要工作参数：LED1（G）：Ig=1.936/1500=1.29mA，Vg=3.85-1.936=1.914V，故LED1（G）导通点亮。LED1（R）：Ird1=（4.82-3.85）/750=1.29mA，Ir=Ird1-Ig=1.29-1.29=0，Vr=3.85-4.82=-0.97V，故LED1（R）截止熄灭。
6-1-2、三极管Q1主要工作参数：Vb-e=1.830-1.396=0.434V，Ib=IR3=（1.830-1.830）/100=0，Vc-e=4.82-1.396=3.424V，Ic=IRx1（IRx5）+Ir=（4.82-4.82）/10+0=0，故Q1截止。
6-1-3、无字主控芯片U1主要工作参数：V2=V3=1.396V，V1=1.830V。恒压源实测值V3=1.396V，接近于理论计算值1.3956V。
6-2、充电状态测试 充电器通电，在第一槽位装入电压较低的待充电池充电，LED1（R）点亮，LED1（G）熄灭，但实际的灯光颜色为橙色，判断红绿双色LED1均点亮，只是红灯亮度大于绿灯亮度而已，见下图：
将万用表负极黑表笔接地（GND），测量电路中相关接点的电位，见下图：
测得的相关接点电位数据，见下图：
经计算、分析，得出如下结论： 6-2-1、LED1主要工作参数：LED1（G）：Ig=1.337/1500=0.89mA，Vg=3.23-1.337=1.893V，故LED1（G）导通点亮。LED1（R）：Ird1=(4.52-3.23)/750=1.72mA，Ir=Ird1-Ig=1.72-0.89=0.83mA，Vr=3.23-1.439=1.791V，故LED1（R）导通点亮，符合LED1双灯点亮的事实。
6-2-2、三极管Q1主要工作参数：Vb-e=2.16-1.389=0.771V，Ib=IR3=（3.17-2.16）/100=10.1mA，Vc-e=1.439-1.389=50mV，Ic=IRx1（IRx5）+Ir=（4.52-2.98）*1000/10 +0.83=154.83mA，故Q1饱和导通。充电电流Ie=Ic+Ib=154.83+10.1=164.93mA。
6-2-3、无字主控芯片U1主要工作参数：V3=1.391V，V2=1.389，V3- V2=2mV，V1=3.17V。恒压源实测值为V3=1.391V，稍低于理论计算值1.3956V。
6-3、转灯后测试 当LED1（R）亮度降低，LED1（G）亮度增强，表明转灯开始，当LED1（R）完全熄灭后，表明转灯完成，见下图：
将万用表负极黑表笔接地（GND），测量电路中相关接点的电位，见下图：
测得的相关接点电位数据，见下图：
经计算、分析，得出如下结论： 6-3-1、LED1主要工作参数：LED1（G）：Ig=1.838/1500=1.23mA，Vg=3.73-1.838=1.892V，故LED1（G）导通点亮。LED1（R）：Ird1=(4.65-3.73)/750=1.23mA，Ir=Ird1-Ig=1.23-1.23=0，Vr=3.73-3.03=0.70V，故LED1（R）截止熄灭。
6-3-2、三极管Q1主要工作参数：Vb-e=2.04-1.395=0.645V，Ib=IR3=（2.07-2.04）/100=0.3mA，Vc-e=3.03-1.395=1.635V，Ic=IRx1（IRx5）+Ir=（4.65-3.84）/10*1000+0=81mA，故Q1放大导通。充电电流Ie=Ic+Ib=81+0.3=81.3mA。
6-3-3、无字主控芯片U1主要工作参数：V3=1.396V，V2=1.395，V3- V2=1mV，V1=2.07V。恒压源实测电压V3=1.396V，接近于理论计算值1.3956V。
6-4、高电压电池测试 与5-4对应，在第一槽位装入一节电压高于恒压源1.3956V的干电池（1.498V）作测试，特别声明：干电池不能充电！在此仅用作短时测试！通电后，LED1（G）点亮，LED1（R）熄灭，见下图：
将万用表负极黑表笔接地（GND），测量电路中相关接点的电位，见下图：
测得的相关接点电位数据，见下图：
经计算、分析，得出如下结论： 6-4-1、LED1主要参数：LED1（G）：Ig=1.936/1500=1.29mA，Vg=3.85-1.936=1.914V，故LED1（G）导通点亮。LED1（R）：Ird1=（4.82-3.85）/750=1.29mA，Ir=Ird1-Ig=1.29-1.29=0，Vr=3.85-4.82=-0.97V，故LED1（R）截止熄灭。
6-4-2、三极管Q1主要参数：Vb-e=0.0034-1.498=-1.4946V，Ib=IR3=（3.4-3.4）/100=0，Vc-e=4.82-1.498=3.322V，Ic=IRx1（IRx5）+Ir=（4.82-4.82）/10+0=0，故Q1截止。
6-4-3、无字主控芯片U1主要工作参数：V3=1.397V，V2=1.498V，V3-V2=-101mV，V1=3.4mV。恒压源实测电压V3=1.397V，稍高于理论计算值1.3956V。
七、替换无字主控芯片U1 7-1、上述第五部分洞洞板临时电路与第六部分原充电器电路，除无字主控芯片和LM324运放不同外，其它均是相同的电路，对比测试的结果也是相当的，这就从理论分析和实践测试二方面均确认无字主控芯片即为四运放芯片（LM）324。
为此，从库存芯片中寻找出二片拆自于台式电脑的原装四运放芯片LM324，是德州仪器公司的产品，SOP14封装，符合PIN TO PIN替换要求，见下图：
7-2、替换无字主控芯片U1 将高温胶带保护好芯片周围的元件，用热风枪拆去无字主控芯片U1，见下图：
移去无字主控芯片U1，露出庐山真面目，被芯片覆盖的电路板上赫然写着“LM324”，这与上述的理论分析和实际测试结论是一致，见下图：
用吸锡带清理干净焊盘上的残锡，对准芯片第1引脚，焊接好LM324，并清洗干净电路板，见下图：
7-3、验证充电过程 无字主控芯片U1替换为LM324运放芯片后，再次简要验证充电过程：
7-3-1、空载状态：LED（G）常亮，LED（R）熄灭，电流7.85mA，第二槽位电池空载电压1.399V，见下图：
7-3-2、充电状态：LED（R）点亮，LED（G）常亮，充电电流172.88-7.85=165.03mA，电池电压1.334V，见下图：
四槽同时独立充电，LED（R）点亮，LED（G）常亮，充电电流623.51-7.85=615.66mA，平均每槽位615.66/4=153.915mA，第四槽位电池电压1.327V，见下图：
7-3-3、转灯状态：LED（R）亮度逐渐减弱，LED（G）常亮，充电电流从142.04-7.85=134.19mA，减小到140.55-7.85=132.7mA，电池电压1.394V，见下各图：转灯过程经历数秒时间，直至LED（R）完全熄灭。
7-3-4、浮充状态：LED（R）熄灭，LED（G）常亮，充电电流60.97-7.85=53.12mA，电池电压1.395V，见下图：浮充将持续进行下去，充电电流持续降低，且无限趋向于0，电池电压缓慢上升，且无限趋向于恒压源电压1.3956V。
7-3-5、结论：无字主控芯片U1替换为LM324运放芯片后，整个充电过程的测试结果均与替换前的无字主控芯片U1相当。
八、最终结论 通过上述的原理分析和四次实际测试验证，可得出以下结论： 8-1、无字主控芯片U1经理论分析、测试验证、实际替换，确实是四运放芯片LM324。
8-2、本“智能”充电器，实质上是由恒压源431芯片、运放324芯片以及功率三极管SS8050构成的充电、转灯电路。
8-3、电池的充电电流由恒流充电（功率三极管饱和导通）向降流充电（放大导通）过渡，且无限趋向于0。恒流充电的时间与待充电池的电压有关，待充电池的电压越低，恒流充电的时间越长；反之，待充电池的电压越高，恒流充电的时间越短，直至恒流充电消失，起始充电就是降流充电。
8-4、电池的最高充电电压只能无限趋向于而不能超越运放正相输入端的恒压源电压值。
8-5、恒压源理论计算值为1.3956V，实测范围为1.391—1.399V，且随充电电流的减小而增大。
8-6、5#、7#电池采用同一恒流充电电流：160±30mA，并无充电电流自动切换功能。
8-7、转灯前的充电过程中，红绿双灯均点亮，而非红灯点亮，绿灯熄灭。
8-8、转灯必定发生于降流充电阶段，且转灯并不意味着停充，转灯后的浮充，实质上是降流充电的延续。
8-9、由于测试仪表精度的限制，以及电路线损的存在，有关恒压源和运放电压测量值的细微差别无法精确测出，只能在分析中加以鉴别。
九、扩展应用 掌握和理解了本电路的原理，可触类旁通，将其扩展到其它实用方面（也许本充电电路由以下的实用电路借鉴、改造而来），现简要列举如下：
9-1、运放、三极管构成的恒流源电路原理 这是一个应用广泛的电路，原理图如下：运放U11A的正相输入端接恒压源Vref，反相输入端通过缓冲电阻R12连接到三极管Q11（NPN型，工作于放大区间）的发射极，U11A的输出端OUT通过电阻R11（提供基极电流Ib）连接到Q11的基极，负载R14L连接于Vcc和Q11的集电极之间，R13为采样电阻。
电路基本工作原理：根据运放U11A的“虚断”，有Ve=Vin-，根据运放U11A引入的负反馈回路，即运放OUT→R11→Q11b-e结（等效为二极管）→R12→IN-，则U11A工作于线性区域，“虚短”成立，于是运放U11A动态调节平衡后有：Vref=Vin+=Vin-，故Ve=Vref=Ie*R13，Ie=Vref/R13，当Vref和R13决定后，Ie即恒定，因Ic=Ie-Ib，而Ib较小可忽略，于是Ic=Ie=Vref/R13也保持恒定，即流过负载R11L的电流Ic恒定，且与负载R14L的阻抗大小无关，这是恒流源原理的一方面。
恒流源原理的另一方面是电流Ic的动态调节作用：由于某种原因使Ic=Ie增大时，Ve=Ie*R13=Vin-增大，（Vin+）-（Vin-）=Vref-（Vin-）减小，经U11A差分放大后，Vout减小，Ib=Vout/R11减小，Ic=βIb也随之减小，Ic又回到正常恒定值；反之，当Ic=Ie减小时，同理可得：Ic=βIb随之增大，Ic又回到正常恒定值。电路动态调节平衡后，Ve将无限趋向于恒压源电压Vref。Ic=Ie将无限趋向于Vref/R13。当需要改变恒流源电流Ic时，可改变Vref或（和）R13的值。
9-2、运放、N-MOS管构成的高精度恒流源电路原理 当需要进一步提高恒流源精度时，实用的方法是将上图中的三极管替换为N-MOS管，外围电路参数根据N-MOS管随之改变。由于MOS管为压控元件，Igs几乎为0，相比于三极管，恒流源精度随之大幅度提高。
MOS管的输出特性曲线可定性参考下图：与三极管的输出特性不同，它共分为四个区域，分别为截止区（夹断区）、恒流区（放大或饱和区）、可变电阻区和击穿区：
截止区（夹断区）：当Vgs＜Vgs(th)时，MOS管进入截止（夹断）区，沟道全部夹断，Id=0，MOS管不导通。
恒流区（放大或饱和区）：当Vgs≥Vgs(th)，且Vds≥Vgs-Vgs(th)时，MOS管进入恒流区（放大或饱和区），Id基本不随Vds变化，且受控于Vgs。若需将MOS管用作电流放大，则MOS管工作在该区域，这相当于三极管的放大区域。
可变电阻区：当Vgs＞Vgs(th)，且Vds＜Vgs-Vgs(th)时，MOS管进入可变电阻区，Id随Vds的增加而上升，且基本为线性关系，故可看作是一个线性电阻，且阻值随Vds的变化而线性改变，MOS管即是由Vgs控制的线性可变电阻。
击穿区：随Vds的不断增大，MOS管进入击穿区，Vds大于PN结所能承受的固有电压而被击穿，MOS管损坏，故应避免使MOS管工作在该区域。
图中红色箭头直线即是随着Vgs的增大，Vds的减小，MOS管从截止区（夹断区）过渡到恒流区（放大或饱和区）最终过渡到可变电阻区的工作过程。
理解了MOS管的工作原理，可与上述9-1类似搭建电路，见下图：运放U21A的正相输入端接恒压源Vref，反相输入端通过缓冲电阻R22连接到Q21 N-MOS管的源极S，U21A的输出端OUT通过电阻R21连接到Q21的栅极G，为Q21提供栅极电压Vgs，负载R24L连接于Vcc和Q21的漏极D之间，R23为采样电阻。
由于初始阶段Q21的G、S之间是断开的（可等效为一个电容），即运放U21A未引入负反馈通路，U21A处于开环状态，相当于一个比较器。Q21截止（夹断），U21A反相端Vin-由R22、R23下拉到地，上电后，Vin+=Vref＞Vin-，Vout输出高电平，当Vgs≥Vgs(th)，且Vds≥Vgs-Vgs(th)时，Q21导通进入恒流区（放大或饱和区），且受控于Vgs，根据运放U21A的“虚断”，Vs=Vin-=Is*R23=Id*R23，这就将Vs负反馈到了U21A的反相输入端IN-，于是U21A的“虚短”成立，Vref=Vin-=Vs=Is*R23=Id*R23，这也是U21A动态调节平衡后的状态。因Vref、R23是定值，于是Is=Id=Vref/R23保持恒定不变。
由于某种原因使Is=Id增大时，Vs=Is*R23=Vin-增大，（Vin+）-（Vin-）=Vref-（Vin-）减小，经U21A差分放大后，Vout减小，Vgs减小，Is=Id也随之减小回到正常恒定值；反之，当Is=Id减小时，同理可得：Vgs增大，Is=Id也随之增大回到正常恒定值。电路动态调节平衡后，Vs将无限趋向于恒压源电压Vref。Is=Id将无限趋向于Vref/R23。当需要改变恒流源电流Is=Id时，可改变Vref或（和）R23的值。
9-3、运放、三极管构成的恒压源电路原理 将9-1电路稍加以改变，采样电阻当作负载，即构成恒压源电路，见下图：
电路工作原理同9-1，一方面，根据运放U31A的“虚断”和“虚短”，Ve=Vin-=Vin+=Vref为恒定值，所以负载R31L上的电压恒定；另一方面，由于某种原因使得Ve增大时，（Vin+）-（Vin-）=Vref-（Vin-）减小，经运放U31A差分放大后，Vout减小，Ib=Vout/R31减小，Ie=Ic=βIb也随之减小（忽略Ib），Ve又回到正常恒定值；反之，当Ve减小时，同理可得：Ie=Ic=βIb随之增大，Ve又回到正常恒定值，电路动态调节平衡后，Ve将无限趋向于恒压源电压Vref。
若将负载R31L替换为镍氢充电电池，则本帖的充电电路与此恒压源电路类似，但这两类电路都不是运放、三极管构成的恒压源电路，原因是镍氢充电电池在充电过程中本身电压是缓慢上升变化的，且非恒定，其电压调节响应速度根本无法跟随运放、三极管的速度。
若改变Vref等电路参数，本电路可进一步扩展用作锂离子充电电路，只是目前有廉价的锂离子充电专用芯片，且电路大为简化，故本电路的实用意义就大大削弱了。
9-4、恒压源431芯片、运放324芯片以及电源3842芯片构成的电动车充电电路原理 这是一个应用广泛的实用充电电路，根据上述恒压源431芯片和运放324芯片的基本工作原理，简述如下：输出电压取样值（经电阻网络分压）和恒压值输入一个运放作差分放大，用于控制输出充电电压；输出电流取样值（经电流取样电阻，实质是该电阻的电压）和另一个不同的恒压值输入另一个运放作差分放大，用于控制输出充电电流，二个运放的输出（可用二极管隔离）经光耦反馈到初级开关电源3842芯片，从而改变第6引脚（MOS管栅极G）输出的方波占空比，从而控制MOS管的导通、截止比例，达到控制输出充电电压和电流的目的。其它风扇控制电路、转灯控制电路，输出防反接电路等等辅助电路在此不再详述。
本帖完。
特别说明：本帖仅是借用“智能”镍氢充电器的电路进行剖析验证，重点内容在于恒压源、运放、三极管构成的电路及其原理，其实与镍氢及其充电器无关。
本帖篇幅较长，花费围观者较多时间，在此表示感谢！ 如果本帖对您有用，请记得点赞和收藏！
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