Главная » Статьи » Зарядные устройства

Автоматическое зарядное устройство для Li-Lon/Ni-Cd/Ni-MH аккумуляторов
Данное устройство предназначено для зарядки литий-ионных (Li-Ion), никель-кадмиевых (Ni-Cd), никель-металгидридных (Ni-MH) аккумуляторных батарей, которые используются для питания мобильных телефонов, цифровых фотоаппаратов и другой аппаратуры Характерной особенностью схемы есть достаточно точный порог отключения аккумулятора при его полном заряде (около 0,01 В). Кроме этого данная схема не содержит дефицитных микросхем контроллеров, которые определяют зарядный процесс, и может быть использована, при несложных изменениях, для зарядки разного количества элементов в аккумуляторных батареях. Использование в качестве токостабилизирующего элемента лампочек накаливания позволило упростить схему, которая не боится короткого замыкания в цепи аккумуляторной батареи. Принципиальная схема содержит разрядный и зарядный узлы.

Рассмотрим вначале работу зарядного узла. Он состоит из компаратора, собранного на микросхеме DA1.2, элементов датчика образцового напряжения R9VD3, цепи формирования порога срабатывания компаратора R10-R12 и электронного коммутатора на R13-R16, VT5-VT6, HL3-HL5. На операционном усилителе DA1.2 (половинка микросхемы К157УД2) собран компаратор, который следит за напряжением, предварительно выставленным с помощью R11. Если подсоединить аккумулятор к клеммам К1 и К2, то начнет светиться VD3, который указывает на правильность подсоединения плюсов «+» и «-» аккумулятора и схемы и, что на самом аккумуляторе есть остаточный заряд. При подключении источника питания +9 В напряжение подается на интегральный стабилизатор DA2, который питает напряжением +5 В микросхему зарядно-разрядного узла DA1. Начинается процесс зарядки аккумулятора, о чем свидетельствует загорание лампочек HL3-HL5. Через них протекает зарядный ток аккумуляторной батареи и ток, потребляемый устройством (около 20 мА). Если напряжение на аккумуляторе ниже 4,1 В (напряжение заряженною Li-ion аккумулятора для мобильного телефона), то на выходе компаратора появляется напряжение, которое открывает электронные ключи VT5, VT6 и начинается процесс заряда. Через определенное время напряжение на аккумуляторе вырастает и, достигнув значения 4.1 В, переводит компаратор в другое устойчивое положение, при котором напряжение на его выходе уменьшается до 0 В. Это приводит к закрыванию транзисторов VT5, VT6 и как следствие - к прекращению заряда аккумулятора. В таком положе­нии аккумулятор может находиться в зарядном устройстве дол­гое время Это очень существенно, т.к даже при небольшом перезаряде (0,1 В) Li-Ion аккумулятор очень перегревается и может взорваться. Если используются никель-кадмиевые или никель-металгидридные аккумуляторы, то будет полезным также и разрядный узел, т.к. известно, что этим типам аккумуляторов присущ эффект «памяти». Он проявляется в том, что заряженный полностью аккумулятор теряет свою электрическую емкость очень быстро, особенно тогда, когда его начали заряжать, предварительно не полностью разрядивши. Поэтому разрядный узел позволяет разрядить аккумулятор полностью до невредной для него границы. Например, в данном случае до 3,3 В (по 1,1 В на элемент). Работает этот узел так. При нажатии на кнопку SA2 срабатывает реле К1, которое своими контактами К1.1 подключает аккумулятор к разрядному устройству. Если напряжение на аккумуляторе больше 3,3 В (оно устанавливается резистором R3), то открывается компаратор, а за ним и транзисторы VT1-VT4, VT7. Транзистор VT3 подключает к аккумулятору АВ1 лампочки-нагрузку HL1,HL2, которые его разряжают VT4 выключает зарядный узел, VT7 блокирует кнопку SA2, поэтому ее можно отпустить. Через некоторое время напряжение на аккумуляторе упадет до 3,3 В, и компаратор закроет все перечисленные выше транзисторы, реле переключит контакты К1.1 и аккумулятор подсоединится к зарядному узлу. Начнется процесс заряда аккумулятора. Если необходимо остановить процесс разряд аккумулятора, нажимают кнопку SA1 «Заряд» и схема вернется к процессу заряда. Конструкция и детали. В схеме можно использовать широкодоступные радиокомпоненты. Желательно чтобы подстроечные резисторы были типа СП5-2, т.е многооборотные, ведь от точности установки их сопротивления зависит точность порога компараторов. Светодиоды VD1. VD2 красного, VD2 - зеленого цветов свечения. Для питания зарядного устройства используют выпрямитель-адаптор с выходным напряжением 9.. .12 В и допустимым током не менее 0,5 А. Печатная плата может быть любой конфигурации и зависит от размеров используемых деталей, поэтому не приводится, на транзисторы VT2 и VT3 надеты пластинки-радиаторы размером 10x20 мм. Транзистор VT6 имеет радиатор площадью не менее 25 см2. Лампочки HL1 и HL2 выбираются из следующих соображений. Разрядный (зарядный) ток многих аккумуляторов выбирается в пределах 0,1...0,5 от емкости аккумулятора. Например, если на аккумуляторе написано «3,6 V» и «900 mAh», то разрядный (зарядный) ток лежит в пределах 90. .450 мА соответственно. Чем меньше ток заряда, тем дольше будет заряжаться аккумулятор, но в данном случае это не имеет существенного значения, т.к. устройство следит за напряжением на аккумуляторе и выключает его, если достигнут установленный предел. Следовательно, для разряда пригодны лампочки на 3,5 В 0,26 А. Лампочки HL3-HL5 определяются по такому же принципу и можно использовать на 12 В 90 мА. Настройка прибора. После монтажа и проверки правильности сборки схемы готовят подстроечные резисторы R3 и R11. Заблаговременно, до впаивания их в плату, с помощью омметра, вращая их движки, выставляют их сопротивления 230 Ом и 255 Ом соответственно между точками 1 и 2 (см схему). Такая предварительная настройка резисторов позволяет быстро настроить схему на необходимые пороги срабатывания. Для литий-ионных аккумуляторов порог срабатывания зарядного узла составляет 4,1 В, а для никель-кадминиевых или метал-гидридных он составляет 4,35 В (т.е. по 1,45 В на элемент, а их в батарее 3 шт). Для настройки прибора необходим блок питания с плавно изменяемым выходным напряжением в пределах 2...5 В, параллельно которому следует обязательно подсоединить резистор 510 Ом и вольтметр для контроля выходного напряжения. Последовательно с блоком питания необходимо включить амперметр с максимальным током 2 А. Такую «схему» подключают вместо аккумуляторной батареи к клеммам К1 и К2 и затем включают зарядное устройство. Далее должны засветиться лампы HL3-HL5, что будет свидетельствовать о начале зарядного процесса. Увеличивая выходное напряжение блока питания, необходимо следить за этими лампами. Когда они погаснут, это будет свидетельствовать о работоспособности компаратора. После этого необходимо установить выходное напряжение блока питания равное напряжению окончания заряда данного аккумулятора, например, 4,1 В и вращая движок R11, следить за тем, чтобы лампочки погасли, а амперметр показывал значение равное нулю. Аналогичным способом настраивается разрядный узел, только напряжение блока питания необходимо установить равным 3,3 В.

Радиохобби №3 2006г стр. 39


Категория: Зарядные устройства | Добавил: PREVED (30.09.2012)
Просмотров: 5259 | Рейтинг: 5.0/1
Всего комментариев: 0
Имя *:
Email *:
Код *: