Схемы зарядки для малогабаритных аккумуляторов. Зарядное устройство для разных аккумуляторов

Данное зарядное устройство предназначено для независимой автоматической зарядки трёх малогабаритных АКБ, размера ААА, АА. Весь процесс зарядки индицируется светодиодами. Если аккумулятор не разряжен до 1-го вольта, то ЗУ проведёт его разрядку и только потом начнётся зарядка, по окончании которой ЗУ проверит работоспособность аккумулятора, и если он будет неисправен, то подаст соответствующий сигнал.
За основу своей конструкции, я взял схему из журнала «Радио» № 10 за 2007 год - «Зарядное устройство на микроконтроллере PIC12F675», стр. 33-35.

Схема зарядного устройства и схема блока питания, приведены ниже на рисунках 1 и 2. В оригинальном зарядном устройстве, был использован импульсный блок питания на микросхеме TNY264, который подробно описан в журнале "Радио" за 2006 год, стр. 33-34, и в качестве которого можно использовать любой подходящий блок питания, с выходным напряжением 9 - 12 вольт, и током нагрузки от 1,5 ампера.

Рисунок 1.
Схема электрическая принципиальная.

Рисунок 2.
Схема электрическая принципиальная блока питания.

Программа для применённого в схеме микроконтроллера PIC12F675, постоянно дорабатывается. На данное время есть версия прошивки ZU_12F675_V_6.5.1. Я прошил версией ZU_12F675_V_6.4. Работает нормально. В прикреплённом архиве имеются все эти прошивки.
Данное зарядное устройство так же можно собрать и на микроконтроллере PIC12F683, программа для него написана пользователем kpmic с форума, ссылка на который приведена ниже и основательно отличается от версий для МК 12F675.
На данном микроконтроллере я работу устройства не проверял, а прошивка для него также имеется в прикреплении.
Да, схема и плата при применении данного микроконтроллера переделки не требует, отличие от версий для МК 12F675
измерение напряжения производится по прерыванию АЦП..

Работа схемы.

После подачи питающего напряжения, МК DD1 последовательно проверяет наличие подключенных к ячейкам аккумуляторов. При отсутствии напряжения на гнезде XS1 - МК DD1 "делает вывод”, что аккумулятор не установлен и переходит к анализу состояния следующей ячейки. Когда аккумулятор подключен, MK DD1 измеряет его напряжение, и если оно более 1 В. ячейка включается на режим разрядки.
На выводе 5 регистра DD2 появляется высокий уровень напряжения, открывается транзистор 1VT3, и через него и резистор 1R8 протекает ток разрядки около 100 мА, а светодиод 1HL2 начинает светить, индицируя этот режим.
Как только напряжение аккумулятора станет менее 1 В, МК DD1 выключит режим разрядки и светодиод 1HL2 погаснет. Высокий уровень появится на выводе 6 регистра DD2, откроются транзисторы 1VT1 и 1VT2, начнется зарядка аккумулятора и загорится светодиод 1HL1.
В этом режиме МК DD1 периодически измеряет напряжение на аккумуляторе, и когда оно достигнет значения 1,45 В, он начинает проверять возрастает напряжение или нет. Когда напряжение перестает увеличиваться, режим зарядки прекращается и кратковременно включается режим разрядки (загорается светодиод 1HL2) и измеряется напряжение на аккумуляторе. Если оно будет 1,1 В и менее, что свидетельствует о неудовлетворительном состоянии аккумулятора, светодиод 1HL2 станет мигать.

При подключении к ЗУ аккумулятора, напряжение на котором менее 1 В, режим зарядки включается сразу.
Для охлаждения элементов ЗУ применен вентилятор М1, который начинает работать при включении режима зарядки любого из аккумуляторов. Так как на него поступает напряжение питания меньше номинального (примерно 8,5 В), вращается он медленно, но производительности достаточно для охлаждения устройства. После окончания зарядки всех аккумуляторов вентилятор прекращает работу, а светодиод HL1 зеленого цвета свечения начинает мигать, показывая, что ЗУ можно отключить от сети.

ЗУ собрал на печатке, которую сделал по размерам имеющегося корпуса

Рисунок 3.
Печатная плата ЗУ.

При номиналах 1R2 24Ома - ток заряда около 0,22А и 1R8 10 Ом - ток разряда - 0,1А. Если нужны другие токи (под конкретный АКБ), то необходимо подбирать эти резисторы.

При прошивке МК особое внимание об-ратить на калибровочный байт, прошитый на заводе. Перед программированием необходимо прочитать содержимое его памяти. В конце последней строки вместо 3FFF будет 34ХХ это и есть байт, после загрузки hex в буфер программы эту константу нужно вернуть на место вручную ! Ели затереть калибровочный байт, ЗУ не будет работать.

Ниже на рисунке 4, он обведён красным квадратом.

Рисунок 4.
Скрин с калибровочным байтом.

Если собрано все правильно, детали исправные, МК прошит как говорилось раньше, то ЗУ начинает работать сразу.
В процессе прогонки (проверки работоспособности, проверка max тока потребления, чтобы определиться с блоком питания) проводил заряд-разряд АКБ на всех каналах по раздельно и вместе.

У применённой мной версии прошивки, после включения устройства - кратковременно мигают светодиоды разряда.
Если напряжение больше 1 V - включается разряд, загораются светодиоды разряда и светодиод индикации включения.
Желтый (1HL2) - разряд до 0,9 V, красный (1HL1) - заряд, напряжение зависит от состояния аккумулятора, чем хуже аккумулятор, тем выше напряжение, может доходить до 2,5 V (зависит от внутреннего сопротивления аккумулятора).
После окончания заряда, на 10 сек. включается желтый (разряд) и измеряется напряжение на аккумуляторе, и если оно упало до 1,1 вольта (и ниже), то мигает желтый светодиод. Аккумулятор в таком случае можно выкинуть или использовать в пультах управления. Хватает на пару месяцев.
При тестировании использовал свой лабораторный БП:

Рисунок 5.
Лабораторный БП.

Зеленый (HL1) включается при отсчете минутных интервалов, вспыхивает каждую минуту.
Так как устройство предназначенного для длительной работы (полный цикл заряд-разряд АКБ 2,8 А/ч занял около 15 часов), то желательно проконтролировать температурный режим силовых элементов (1DA1, 1VT2 во всех каналах) в подготовленном Вами корпусе.
Я сначала установил 1VT2 такие, как по схеме - КТ973, но в процессе работы «уж больно сильно они грелись» - до 70С. Пришлось поставить по мощнее - TIP146 (по схеме Дарлингтона, составные, аналог КТ825). Можно было в принципе оставить и КТ973, только желательно предусмотреть для них теплоотвод.
7805 тоже порядочно греются, если есть возможность, то их тоже лучше ставить на радиатор (все три на общую пластину через изолятор).

После всех тестов определился с параметрами необходимого БП, который должен иметь напряжение 9,5 V, и с током нагрузки 1,5 А.
Сначала пытался использовать и «китайские» малогабаритные БП, потом принял решение собирать ИБП по подобию в оригинале, на основе микрух TNY267PN (имеются в наличии). При проектировании использовал программу PIExpertSuite. Данная прога очень упрощает изготовление ИБП.
Вот скрин рабочего проекта:

Рисунок 6.
Скрин рабочего проекта схемы БП.

Рисунок 7.
Спецификация (список элементов).

Схема электрическая принципиальная, применённого мной в устройстве блока питания.

Рисунок 8.
Схема блока питания.

Программа PIExpertSuite очень удобная для проектирования импульсных блоков питания (правда, только на основе подобных микрух) и дает все рекомендации в использовании и применении компонентов, а также и изготовлении импульсного трансформатора.

Изготовил плату ИБП

Рисунок 10.
Печатная плата ИБП.

Собрал, проверил в работе.

Рисунок 11.
Собранная конструкция блока питания.

При изготовлении ЗУ обратил внимание, что в схеме есть неточности: вывод 4 (GP3/MCLR) DD1 подключить к плюсу питания через резистор 1 к; перепутаны ноги DD1 5, 7 - это 1-й и 3-й канал (просто поменять местами при изготовлении платы).

Рисунок 12.
Плата БП в корпусе.

Рисунок 13.
Плата ЗУ в крышке корпуса.

Рисунок 14.
Компоновка устройства.

По данному ЗУ есть форум журнала "Радио", где обсуждаются некоторые вопросы по повторению данной конструкции…

Если кто-то заинтересуется данной конструкцией, и в процессе сборки, или настройки возникнут какие либо вопросы, то задавайте их на форуме. Чем смогу - обязательно помогу и отвечу на вопросы.

В прикреплённом вложении содержатся все необходимые файлы для сборки ЗУ.

Архив для статьи.

Выполнены по простой схеме, в которую входит трансформатор и выпрямитель. Их использование рассчитано на снятие рабочей сульфитации с поверхности пластин аккумулятора, но застарелую крупнокристаллическую сульфитацию они убрать не в состоянии.Характеристики устройства Напряжение аккумулятора, 12В Емкость, А-ч 12-120Время измерения, с 5Импульсный ток измерения, А 10Диагностируемая степень сульфатации, %30. Т160 схема регулятора тока ..100Масса устройства, г 240Рабочая температура воздуха, ±27°Ссталлы сульфата свинца обладают большим сопротивлением, что препятствует прохождению зарядного и разрядного тока. Напряжение на аккумуляторе во пора зарядки растет, ток заряда падает, а обильное выделение смеси кислорода и водорода может привести к взрыву. Разработанные импульсные зарядные устройства способны во пора зарядки перевести сульфат свинца в аморфный свинец с последующим его осаждением на поверхность очищенных от кристаллизации пластин.Исходя из значения напряжения под нагрузкой, резистором R14 устанавливается соответствующее роль сульфитации в процентах на ш...

Для схемы "Немного об ускоренной зарядке"

В последнее час в продаже появилось большое количество различных (ЗУ). Многие из них обеспечивают зарядный ток. численно равный 1/10 от емкости аккумулятора. Зарядка при этом длится12. ..18 часов, что многих прямо не устраивает. Для удовлетворения требований рынка разработаны "ускоренные" зарядные устройства.Например, ЗУ "FOCUSRAY". модель 85 (рис.1), представляет собой автоматическое зарядное устройство для ускоренной зарядки, смонтированное в корпусе с сетевой вилкой и позволяющее заряжать одновременно два аккумулятора типа 6F22 ("Ника") или четыре NiCd или NiMH аккумулятора типоразмеров AAA или АА (316) током до 1000 мА. На корпусе ЗУ, напротив каждого аккумуляторного гнезда, в кассете имеется свой светодиод. индицирующий режим работы ЗУ. При отсутствии аккумулятора он не светится, при зарядке - мигает, по окончании зарядки светит постоянно.Естественно, наиболее полноценная работа батареи происходит тогда, когда аккумуляторы одинаковые. Схемы таймер для периодического включения нагрузки При этом заряд и разряд происходят одновременно, и полностью используется их ресурс как источника питания. На практике такая идеальная ситуация почти не встречается, и приходится либо подбирать аккумуляторы для батареи, пользуясь приборами, либо "приучать" аккумуляторы к совместной работе. Для этого необходимо:- взять однотипные аккумуляторы с одинаковой емкостью и, желательно, из одной партии; - зарядить их и полностью разрядить на реальную нагрузку; - повторить заряд-разряд в составе батареи несколько раз, т.е. произвести ее "формовку".Подогнать аккумуляторы приятель к другу можно и при индивидуальной зарядке. Установив аккумуляторы в держатели батарейного отсека ЗУ. включае...

Для схемы "Автоматическое ЗУ для малогабаритных аккумуляторов"

Разработанное автоматическое зарядное устройство (АЗУ) позволяет заряжать малогабаритные аккумуляторы МРЗ-плееров. цифровых фотокамер, фонарей и т.д. от сети. Применение ею позволяет отказаться от нескольких и производить полную разрядку с поставленной задачей устранения "эффекта памяти", которым обладают просторно распространенные никель-кадмиевые (Ni-Cd) аккумуляторы. АЗУ реализует патент РФ на полезную модель №49900 от 04.08.2006 г. Прототипом для него послужило зарядное устройство из .Основные особенности АЗУ обеспечиваются применением интегральной микросхемы TL431 (регулируемого стабилитрона) и использованием генератора переменного тока на основе реактивного элемента (в данном варианте - конденсатора). АЗУ обеспечивает зарядку "пальчиковых" аккумуляторов типоразмеров AAA и АА стабильным током 155 мА от сети (220 8, 50 Гц). Описание микросхемы 0401 Оно может использоваться и при меньших значениях напряжения сети с пропорциональным уменьшением зарядного тока. Стабильность зарядного тока всецело определяется стабильностью рис.1 питающего АЗУ переменного напряжения.В начале заряда батареи аккумуляторов светится сигнальный светодиод, перед окончанием зарядки он начинает мигать, а потом полностью выключается. АЗУ обеспечивает автоматическое снижение зарядного тока (не менее, чем на порядок) при достижении ЭДС заряженной батареи и световую индикацию этого режима.В автономном режиме работы (без подключения к сети) производится автоматический разряд аккумулятора до напряжения приблизительно 0,6 В со световой индикацией процесса. При полностью заряженном аккумуляторе такой разряд начинается с тока примерно 200 мА.Разряд всей батареи аккумуляторов нерационален, т.к. может усугублять не идентичность составляющих ее аккумуляторов.Схема АЗУ показана на рис.1. Устройство содержит:- токоограни...

Для схемы "Зарядное устройство для малогабаритных элементов"

ЭлектропитаниеЗарядное устройство для элементовВ. БОНДАРЕВ, А. РУКАВИШНИКОВ г. МоскваМалогабаритные элементы СЦ-21, СЦ-31 и другие используются, например, в современных электронных наручных часах. Для их подзарядки и частичного восстановления работоспособности, а значит, продления срока службы, можно применить предлагаемое зарядное устройство (рис. 1). Оно обеспечивает ток зарядки 12 мА, достаточный для "обновления" элемента через 1,5...3 часа после подключения к устройству. рис. 1 На диодной матрице VD1 выполнен выпрямитель, на который подается сетевое напряжение через ограничительный резистор R1 и конденсатор С1. Резистор R2 способствует разрядке конденсатора после отключения устройства от сети. На выходе выпрямителя стоит сглаживающий конденсатор С2 и стабилитрон VD2, ограничивающий выпрямленное напряжение на уровне 6,8 В. Далее следуют источник зарядного тока, выполненный на резисторах R3, R4 и транзисторах VT1-VT3, и сигнализатор окончания зарядки, состоящий из транзистора VT4 и светодиода HL).Как только напряжение на заряжаемом элементе возрастет до 2,2 В, часть коллекторного тока транзистора VT3 потечет через цепь индикации. Как подключить реостат к зарядному устройству Зажжется светодиод HL1 и просигнализирует об окончании цикла зарядки.Вместо транзисторов VT1, VT2 можно использовать два последовательно включенных диода с прямым напряжением 0,6 В и обратным напряжением более 20 В каждый, вместо VT4 - один такой диод, а вместо диодной матрицы - любые диоды на обратное напряжение не менее 20 В и выпрямленный ток более 15 мА. Светодиод может быть любой прочий, с постоянным прямым напряжением приблизительно 1,6 В. Конденсатор С1 - бумажный, на номинальное напряжение не ниже 400 В, оксидиый конденсатор С2-К73-17 (можно К50-6 на напряжение не ниже 15 В).Детали устройства смонтированы на печатной п...

Для схемы "Применение интегрального таймера для автоматического контроля напряж"

ЭлектропитаниеПрименение интегрального таймера для автоматического контроля напряжения при зарядке МакгоуэнФирма Stoelting Co. (Чикаго, шт. Иллинойс)На основе интегрального таймера типа 555 можно собрать автоматическое зарядное устройство для аккумуляторных батарей. Назначением такого зарядного устройства является поддержание в полностью заряженном состоянии резервной аккумуляторной батареи для питания какого-либо измерительного устройства. Такая батарея постоянно остается подключенной к сети переменного тока независимо от того, используется она в в данный момент для питания устройства или нет. В автоматическом зарядном устройстве из состава интегрального таймера используются оба компаратора, логический триггер и мощный выходной усилитель.Опорный стабилитрон D1 при посредстве внутреннего резистивного делителя, имеющегося в ИС таймера, подает опорные напряжения на оба компаратора. Т160 схема регулятора тока Напряжение на выходе таймера (вывод 3) переключается между уровнями 0 и 10 В.При калибровке схемы вместо батареи никель-кадмиевых аккумуляторов включают регулируемый источник напряжения постоянного тока. Потенциометр "Выключение" устанавливают на требуемое конечное напряжение зарядки батареи (обычно 1,4 В на элемент), в потенциометр "Включение" - на требуемое начальное напряжение зарядки (обычно 1,3 В на элемент).Резистор R1 сдерживает рабочий ток на уровне менее 200 мА при любых условиях. Диод D2 предотвращает разряд батареи через таймер, когда последний пребывает в сос...

Для схемы "Малогабаритный простой блок питания"

Описанный ниже блок питания можно использовать для переносных и радиотехнических (радиоприемников, магнитол, магнитофонов и др.). Технические данные: Выходное напряжение - 6 или 9 В Максимальный ток нагрузки - 250 мА Блок питания имеет параметрический стабилизатор тока и компенсационный стабилизатор напряжения. Поэтому он не боится короткого замыкания по выходу, и выходной транзистор стабилизатора практически не может вылезти из строя. Схема блока питания показана на рисунке. Параметрический стабилизатор тока включает в себя цепочку R1C1 и первичную обмотку трансформатора Т1. Компенсационный стабилизатор напряжения собран на элементах R2, VT1, VD2, VD3, VD4. Работа схем неоднократно описывалась в литературе и в этом месте не приводится. Светодиод VD5 (красного цвета) с балластным сопротивлением R3 служит для индикации работоспособности блока питания. Детали: С1 - любой малогабаритный бумажный с номиналом 0,25 мкФ х 680 В; С2, СЗ - 1000 мкФ х 16 В; VD1 - КЦ407А; VD2 - Д18; VD3 - КС139А; VD4 - КС156А; VD5 - АЛ307А, Б; VT1 - КТ805АМ; Т1 - магнитопровод Ш12 х 18, первичная обмотка 2300 витков проводом ПЭВ-0,1, вторичная - 155 витков проводом ПЭВ-0,35. Блок питания умещается в корпус-вилку от импортного адаптера. О.Г. Рашитов, г.Киев...

Для схемы "Зарядное устройство для 3-6-вольтовых аккумуляторов"

Предлагаемое зарядное устройство разработано для зарядки стабильным током в первую очередь шахтерских аккумуляторов, именуемых в народе "коногонкой". Саморазряд у этих очень большой. А это означает, что уже через месяц, более того без нагрузки тот самый аккумулятор надобно заряжать. Устройство несложно доработать и для зарядки 12-вольтовых аккумуляторов, подходит оно (без доработки) и для зарядки 6-вольтовых аккумуляторов. Схема зарядного устройства очень проста (см. рисунок). Выпрямитель и трансформатор на схеме не показаны. Вторичная обмотка обеспечивает ток в нагрузке более 3 А при напряжении 12 В. Выпрямитель мостового типа на диодах Д242А, фильтрующий конденсатор - 2000 мкФх50 В (К50-6). Полевой транзистор типа КП302Б (2П302Б, КП302БМ) с начальным током стока 20-30 мА. Стабилитрон VD1 типа Д818 (Д809). Транзистор типа КТ825 с любой буквой. Его можно сменить схемой Дарлингтона, например, КТ818А и КТ814А и т.д. Схемы конвертера радиолюбителя Резистор R1 типа МЛТ-0,25; резистор R2 типа ППЗ-14, но полностью подойдет и с графитовым покрытием; R3 - проволочный (нихром - 0,056 Ом/см). Транзистор VT2 размещен на ребристом теплоотводе с охлаждающей поверхностью приблизительно 700 см. Электролитический конденсатор С1 любого типа. Конструктивно схема выполнена на печатной плате, расположенной вблизи транзистора VT2. Чтобы заряжать и 12-вольтовые аккумуляторы, следует предусмотреть вероятность увеличения на 6 В переменного напряжения на вторичной обмотке сетевого транзистора зарядного устройства. Данную схему использовали так же, как приставку к блоку питания (подойдет и не стабилизированный источник напряжения). Достоинство данной схемы - не боится коротких замыканий по выходу, поскольку представляет собой фактически генератор стабильного тока. Величина этого тока зависит в первую очередь от смещения, которое устанав...

ЭлектропитаниеВыпрямители с электронным регулятором для зарядки Выпрямитель (рис. 1) собран по мостовой схеме на четырех диодах Д1 - Д4 типа Д305. Регулирование силы зарядного тока производится. при помощи мощного транзистора Т1 включенного по схеме составного триода. При изменении смещения, снимаемого на базу триода с потенциометра R1, изменяется сопротивление цепи коллектор-эмиттер транзистора. Зарядный ток при этом можно изменять от 25 ма до 6 а при напряжении на выходе выпрямителя от 1,5 до 14 в.Puc.1Резистор R2 на выходе выпрямителя позволяет устанавливать выходное напряжение выпрямителя при отключенной нагрузке. Трансформатор собран на сердечнике сечением 6 см квд. Первичная обмотка рассчитана на включение в сеть с напряжением 127 в (выводы 1-2) или 220 в (1-3) и содержит 350+325 витков провода ПЭВ 0,35, вторичная - 45 витков провода ПЭВ 1,5. Т160 схема регулятора тока аккумуляторов переключатель устанавливается в положение 1, 12-вольтовых - в положение 2.Puc.2Обмотки трансформатора содержат следующее количе...

Для схемы "Выпрямители с электронным регулятором для зарядки аккумуляторов"

Автомобильная электроникаВыпрямители с электронным регулятором для зарядки Выпрямитель (рис. 1) собран по мостовой схеме на четырех диодах Д1 - Д4 типа Д305. Регулирование силы зарядного тока производится. при помощи мощного транзистора Т1 включенного по схеме составного триода. При изменении смещения, снимаемого на базу триода с потенциометра R1, изменяется сопротивление цепи коллектор-эмиттер транзистора. Зарядный ток при этом можно изменять от 25 ма до 6 а при напряжении на выходе выпрямителя от 1,5 до 14 в.Puc.1Резистор R2 на выходе выпрямителя позволяет устанавливать выходное напряжение выпрямителя при отключенной нагрузке. Трансформатор собран на сердечнике сечением 6 см квд. Первичная обмотка рассчитана на включение в сеть с напряжением 127 в (выводы 1-2) или 220 в (1-3) и содержит 350+325 витков провода ПЭВ 0,35, вторичная - 45 витков провода ПЭВ 1,5. Регулятор мощности на тс122 25 Транзистор T1 устанавливают на металлическом радиаторе, площадь поверхности радиатора должна быть не менее 350 см.кв. Поверхность учитывается с обеих сторон пластины при толщине ее не менее 3 мм. Б. ВАСИЛЬЕВ Схема, приведенная на рис. 2, отличается от предыдущей тем, что с поставленной задачей увеличения максимального тока до 10 о транзисторы T1 и Т2 включены параллельно. Смещение на базы транзисторов, изменением которого регулируется зарядный ток, снимается с выпрямителя, выполненного на диодах Д5 - Д6. При зарядке 6-вольтовых аккумуляторов переключатель устанавливается в положение 1, 12-вольтовых - в положение 2.Puc.2Обмотки трансформатора содержат следу...

Для схемы "ПРОСТЫЕ ЧМ-РАДИОМИКРОФОНЫ"

РадиошпионПРОСТЫЕ ЧМ-РАДИОМИКРОФОНЫРадиомикрофоны с частотной модуляцией (ЧМ) обычно довольно сложны. Так, в ЧМ-радиомикрофоне сигнал от электродинамического микрофона усиливается операционным усилителем, после чего поступает на базу транзистора высокочастотного генератора. осуществляя тем самым смешанную амплитудно-частотную модуляцию. Puc.1Значительно упростить конструкцию ЧМ радиомикрофона можно при использовании малогабаритных конденсаторных микрофонов, включаемых непосредственно в колебательный контур высокочастотного генератора. Варианты возможных схем с таким включением приведены на рис.1-3.Puc.2Как понятно, конденсаторный микрофон выполнен в виде развернутого конденсатора с двумя плоскими неподвижными электродами, параллельно которым закреплена мембрана (тонкая фольга, металлизированная диэлектрическая пленка и т.п.), электрически изолированная от неподвижных электродов Выступая элементом контура генератора, он, таким образом, осуществляет частотную модуляцию.Puc.3Мощность ЧМ-радиомикрофонов составляет долиединицы мВт для схемы на рис.1, единицы-десятки мВт для схемы на рис. Описание микросхемы 0401 2 и десяткисотни (при наличии радиаторов) мВт для схемы на рис.3. Радиус действия, соответственно, изменяется от десятков метров до нескольких километров - при использовании ЧМ-радиоприемников с чувствительностью не менее 10 мкВ/м. Параметры катушек индуктивности аналогичны приведенным в .Литература 1. Ридкоус В. ЧМ радиомикрофон. - Радиолюбитель. -1991, N4, с. 22-23.М.ШУСТОВ, г.Томск(РЛ 9/91)...

Кто не сталкивался в своей практике с необходимостью зарядки батареи и, разочаровавшись в отсутствии зарядного устройства с необходимыми параметрами, вынужден был приобретать новое ЗУ в магазине, либо собирать вновь нужную схему?
Вот и мне неоднократно приходилось решать проблему зарядки различных аккумуляторных батарей, когда под рукой не оказывалось подходящего ЗУ. Приходилось на скорую руку собирать что-то простое, применительно к конкретному аккумулятору.

Ситуация была терпимой до того момента, пока не появилась необходимость в массовой подготовке и, соответственно, зарядке батарей. Понадобилось изготовить несколько универсальных ЗУ - недорогих, работающих в широком диапазоне входных и выходных напряжений и зарядных токов.

Предлагаемые ниже схемы ЗУ были разработаны для зарядки литий-ионных аккумуляторов, но существует возможность зарядки и других типов аккумуляторов и составных батарей (с применением однотипных элементов, далее - АБ).

Все представленные схемы имеют следующие основные параметры:
входное напряжение 15-24 В;
ток заряда (регулируемый) до 4 А;
выходное напряжение (регулируемое) 0,7 - 18 В (при Uвх=19В).

Все схемы были ориентированы на работу с блоками питания от ноутбуков либо на работу с другими БП с выходными напряжениями постоянного тока от 15 до 24 Вольт и построены на широко распространенных компонентах, которые присутствуют на платах старых компьютерных БП, БП прочих устройств, ноутбуков и пр.

Схема ЗУ № 1 (TL494)

На инверсный вход (вывод 2) этого же усилителя ошибки подается регулируемое посредством переменного резистора PR1, напряжение сравнения с встроенного в микросхему источника опорного напряжения (ИОН - вывод 14), меняющего разность потенциалов между входами усилителя ошибки.
Как только величина напряжения на R10 превысит значение напряжения (установленного переменным резистором PR1) на выводе 2 микросхемы TL494, зарядный импульс тока будет прерван и возобновлен вновь лишь при следующем такте импульсной последовательности, вырабатываемой генератором микросхемы.
Регулируя таким образом ширину импульсов на затворе транзистора VT2, управляем током зарядки АБ.

Транзистор VT1, включенный параллельно затвору мощного ключа, обеспечивает необходимую скорость разрядки затворной емкости последнего, предотвращая «плавное» запирание VT2. При этом амплитуда выходного напряжения при отсутствии АБ (или прочей нагрузки) практически равна входному напряжению питания.

При активной нагрузке выходное напряжение будет определяться током через нагрузку (её сопротивлением), что позволит использовать эту схему в качестве драйвера тока.

При заряде АБ напряжение на выходе ключа (а, значит, и на самой АБ) в течении времени будет стремиться в росте к величине, определяемой входным напряжением (теоретически) и этого, конечно, допустить нельзя, зная, что величина напряжения заряжаемого литиевого аккумулятора должна быть ограничена на уровне 4,1 В (4,2 В). Поэтому в ЗУ применена схема порогового устройства, представляющего из себя триггер Шмитта (здесь и далее - ТШ) на ОУ КР140УД608 (IC1) или на любом другом ОУ.

При достижении необходимого значения напряжения на АБ, при котором потенциалы на прямом и инверсном входах (выводы 3, 2 - соответственно) IC1 сравняются, на выходе ОУ появится высокий логический уровень (практически равный входному напряжению), заставив зажечься светодиод индикации окончания зарядки HL2 и светодиод оптрона VH1 который откроет собственный транзистор, блокирующий подачу импульсов на выход U1. Ключ на VT2 закроется, заряд АБ прекратится.

По окончании заряда АБ он начнет разряжаться через встроенный в VT2 обратный диод, который окажется прямовключенным по отношению к АБ и ток разряда составит приблизительно 15-25 мА с учетом разряда кроме того через элементы схемы ТШ. Если это обстоятельство кому-то покажется критичным, в разрыв между стоком и отрицательным выводом АБ следует поставить мощный диод (лучше с малым прямым падением напряжения).

Гистерезис ТШ в этом варианте ЗУ выбран таким, что заряд вновь начнется при понижении величины напряжения на АБ до 3,9 В.

Это ЗУ можно использовать и для заряда последовательно соединенных литиевых (и не только) АБ. Достаточно откалибровать с помощью переменного резистора PR3 необходимый порог срабатывания.
Так, например, ЗУ, собранный по схеме 1, функционирует с трехсекционной последовательной АБ от ноутбука, состоящей из сдвоенных элементов, которая была смонтирована взамен никель-кадмиевой АБ шуруповерта.
БП от ноутбука (19В/4,7А) подключен к ЗУ, собранному в штатном корпусе ЗУ шуруповерта взамен оригинальной схемы. Зарядный ток «новой» АБ составляет 2 А. При этом транзистор VT2, работая без радиатора нагревается до температуры 40-42 С в максимуме.
ЗУ отключается, естественно, при достижении напряжения на АБ=12,3В.

Гистерезис ТШ при изменении порога срабатывания остается прежним в ПРОЦЕНТНОМ отношении. Т.е., если при напряжении отключения 4,1 В, повторное включение ЗУ происходило при снижении напряжения 3,9 В, то в данном случае повторное включение ЗУ происходит при снижении напряжения на АБ до 11,7 В. Но при необходимости глубину гистерезиса можно изменить.

Калибровка порога и гистерезиса зарядного устройства

Настройка токового режима еще проще.
1. Отключаем пороговое устройство любыми доступными (но безопасными) способами: например, «посадив» движок PR3 на общий провод устройства или «закорачивая» светодиод оптрона.
2. Вместо АБ подключаем к выходу ЗУ нагрузку в виде 12-вольтовой лампочки (например, я использовал для настройки пару 12V ламп на 20 Вт).
3. Амперметр включаем в разрыв любого из проводов питания на входе ЗУ.
4. Устанавливаем на минимум движок PR1 (максимально влево по схеме).
5. Включаем ЗУ. Плавно вращаем ручку регулировки PR1 в сторону роста тока до получения необходимого значения.
Можете попробовать поменять сопротивление нагрузки в сторону меньших значений ее сопротивления, присоединив параллельно, скажем, ещё одну такую же лампу или даже «закоротить» выход ЗУ. Ток при этом не должен измениться значительно.

В процессе испытаний устройства выяснилось, что частоты в диапазоне 100-700 Гц оказались оптимальными для этой схемы при условии использования IRF3205, IRF3710 (минимальный нагрев). Так как TL494 используется неполно в этой схеме, свободный усилитель ошибки микросхемы можно использовать, например, для работы с датчиком температуры.

Следует иметь в виду и то, что при неправильной компоновке даже правильно собранное импульсное устройство будет работать некорректно. Поэтому не следует пренебрегать опытом сборки силовых импульсных устройств, описанном в литературе неоднократно, а именно: все одноименные «силовые» соединения следует располагать на кратчайшем расстоянии относительно друг друга (в идеале - в одной точке). Так, например, точки соединения такие, как коллектор VT1, выводы резисторов R6, R10 (точки соединения с общим проводом схемы), вывод 7 U1 - следует объединить практически в одной точке либо посредством прямого короткого и широкого проводника (шины). То же касается и стока VT2, вывод которого следует «повесить» непосредственно на клемму "-" АБ. Выводы IC1 также должны находиться в непосредственной «электрической» близости к клеммам АБ.

Схема ЗУ № 2 (TL494)

Как видно, для быстрой смены токового режима и работы с разным количеством последовательно соединенных элементов, введены фиксированные настройки с подстроечными резисторами PR1-PR3 (установка тока), PR5-PR7 (установка порога окончания зарядки для разного количества элементов) и переключателей SA1 (выбор тока зарядки) и SA2 (выбор количества заряжаемых элементов АБ).
Переключатели имеют по два направления, где вторые их секции переключают светодиоды индикации выбора режима.

Ещё одно отличие от предыдущего устройства - использование второго усилителя ошибки TL494 в качестве порогового элемента (включенного по схеме ТШ), определяющего окончание зарядки АБ.

Ну, и, конечно, в качестве ключа использован транзистор р-проводимости, что упростило полное использование TL494 без применения дополнительных компонентов.

Методика настройки порогов окончания зарядки и токовых режимов такая же , как и для настройки предыдущей версии ЗУ. Разумеется, для разного количества элементов, порог срабатывания будет меняться кратно.

При испытании этой схемы был замечен более сильный нагрев ключа на транзисторе VT2 (при макетировании использую транзисторы без радиатора). По этой причине следует использовать другой транзистор (которого у меня просто не оказалось) соответствующей проводимости, но с лучшими токовыми параметрами и меньшим сопротивлением открытого канала, либо удвоить количество указанных в схеме транзисторов, включив их параллельно с раздельными затворными резисторами.

Использование указанных транзисторов (в «одиночном» варианте) не критично в большинстве случаев, но в данном случае размещение компонентов устройства планируется в малогабаритном корпусе с использованием радиаторов малого размера или вовсе без радиаторов.

Схема ЗУ № 3 (TL494)

Схема ЗУ № 3а (TL494)

Схема ЗУ № 4 (TL494)

Такой модуль всегда пригодится для стендовых испытаний как АБ, так и прочих устройств. Имеет смысл использование встроенных приборов (вольтметр, амперметр). Формулы расчета накопительных и помеховых дросселей описаны в литературе. Скажу лишь, что использовал готовые различные дроссели (с диапазоном указанных индуктивностей) при испытаниях, экспериментируя с частотой ШИМ от 20 до 90 кГц. Особой разницы в работе регулятора (в диапазоне выходных напряжений 2-18 В и токов 0-4 А) не заметил: незначительные изменения в нагреве ключа (без радиатора) меня вполне устраивали. КПД, однако, выше при использовании меньших индуктивностей.
Лучше всего регулятор работал с двумя последовательно соединенными дросселями 22 мкГн в квадратных броневых сердечниках от преобразователей, интегрированных в материнские платы ноутбуков.

Схема ЗУ № 5 (MC34063)

Схема ЗУ № 6 (UC3843)

В схемах 5 и 6, при экспериментах использовались те же наборы компонентов (включая дроссели). По результатам испытаний все перечисленные схемы мало в чем уступают друг другу в заявленном диапазоне параметров (частота/ток/напряжение). Поэтому схема с меньшим количеством компонентов предпочтительнее для повторения.

Схема ЗУ № 7 (TL494)

Применено реле для коммутации батареи из режима «заряд» в режим «нагрузка».

Работа с ЗУ аналогична работе с предыдущими устройствами. Калибровка осуществляется переводом тумблера в режим «калибровка». При этом контакт тумблера S1 подключает пороговое устройство и вольтметр к выходу интегрального регулятора IC2. Выставив необходимое напряжение для предстоящей зарядки конкретной АБ на выходе IC2, с помощью PR3 (плавно вращая) добиваются зажигания светодиода HL2 и, соответственно, срабатывания реле К1. Уменьшая напряжение на выходе IC2, добиваются гашения HL2. В обоих случаях контроль осуществляется встроенным вольтметром. После установки параметров срабатывания ПУ, тумблер переводится в режим заряда.

Схема № 8

Конструкция зарядного устройства

Сконструировал несколько, различных по функционалу и элементной базе, цифровых измерителей длительности импульсов.

Более 30-ти рацпредложений по модернизации узлов различного профильного оборудования, в т.ч. - электропитающего. С давних пор все больше занимаюсь силовой автоматикой и электроникой.

Почему я здесь? Да потому, что здесь все - такие же, как я. Здесь много для меня интересного, поскольку я не силен в аудио-технике, а хотелось бы иметь больший опыт именно в этом направлении.

Читательское голосование

Статью одобрили 77 читателей.

В настоящее время широко применяются устройства, для автоматической зарядки с аккумуляторов напряжением 6 и 12 В. Опыт эксплуатации аккумуляторов показываете т целесообразность раздельной и независимой зарядки аккумуляторных элементов с напряжением 1.25 В каждый. Действительно, в природе нет абсолютно одинаковых по параметрам аккумуляторов. Даже аккумуляторы одной серии и партии отличаются друг от друга, особенно через некоторое время. Индивидуальная зарядка позволяет наиболее полно восстановить ёмкость каждого аккумулятора. Только за счёт индивидуальной зарядки аккумуляторных элементов срок их эксплуатации возрастает на 50... 100%. Приводиться схема доработанного зарядного устройства. Другое отличие от аналогичных схем использование двух компараторов вместо четырех. Казалось бы, для этого достаточно включить света диоды индикации режима непосредственно с выходов компараторов на корпус. Однако сразу же возникают проблемы: напряжение на выходе компараторов при работе изменяется от нулевого во время зарядки аккумуляторов до половины напряжения источника питания микросхем в режиме ожидания заряда. При этом естественно, ток заряда, аккумуляторов полностью не прекращается, а только незначительно уменьшается. Замена микросхемы на аналогичную или подбор не приводят к устранению этого явления. Задачу удалось решить, изменив схему включения светодиода, ожидания даже при использовании в схеме слаботочных компараторов. Упростилась и схема зарядного устройства: вместо микросхемы счетверенного: компаратора LT339 применено менее дефицитная и белее дешевая микросхема сдвоенного компаратора LTЗ93. При желании радиолюбители могут попробовать использовать микросхемы бытовых сдвоенных операционных усилителей, например, серии 1458 или К157УД2. Компараторы напряжения DA1.1 и DA1.2 управляют работой зарядных устройств. Напряжение на инвертирующих входах компараторов является эталонным для схемы и выставляется при настройке подстроечным резистором R3. диоды VD5 и VD10 защищают микросхему DA1 при ошибочном подключении к устройству аккумуляторов в противоположной полярности. Если напряжение подключаемого аккумулятора меньше чем опорного напряжения инвертирующего входа компаратора, то на выходе компаратора устанавливается низкий потенциал – около 0,18 В. При этом через резистор R9 (R14) и стабилитрон VD6 (VD12) отпирается VТ1 (VT2). Зажигается светодиод VD7 (VD15) зелёного цвета свечения, одновременно стабилизируя напряжение на базе транзистора. Резистор R11 (R17) в цепи эмиттера транзистора обеспечивают работу ключа в режиме стабилизации тока. Подбирая сопротивление этого резистора при настройке схемы, можно задать необходимый для данного типа аккумулятора ток заряда. Диод VD8 (VD16) в цепи коллектора транзистора VT1(VT2) препятствует разряду аккумулятора при отключении зарядного устройства от сети или перебоях электропитания. Как только аккумулятор зарядиться, возрастёт напряжение на инвертирующем входе компаратора, и он переключиться. Зелёный светодиод гаснет, а красный светодиод VD11(VD13) зажигается. Это происходит из-за того, что напряжение на выходе компаратора скачком возрастает почти до напряжения источника питания. Поскольку микросхемы компараторов маломощные, из-за нагрузки напряжение на их выходе возрастает не до напряжения питания микросхем, а менее этой величины на 1,5…2 В. При отсутствии стабилитронов VD6, VD14 это привело бы к неполному запиранию транзисторов VT1, VT2 и наличию существенного тока дозаряда аккумуляторов. Резисторы R7, R12 обеспечивают гистерезис переключения компараторов. При увеличении сопротивлений гистерезис уменьшается. В режиме заряде аккумуляторов выходное сопротивление микросхем компараторов DA1 через диоды VD9,VD12 шунтируют светодиоды VD11,VD13, и они не светятся. Как только аккумулятор зарядиться и компаратор перейдёт в другое устойчивое состояние, напряжение на выходе компараторе скачком возрастает, красный светодиод уже не шунтируется и начинает светиться. Настройку устройства проще всего осуществить по следующей методике. К зарядному устройству подключают предварительно полностью заряженный аккумулятор. Регулируя сопротивление подстроечного резистора R3, добиваются зажигания красного светодиода. Если теперь подключить разряженный аккумулятор, то красный светодиод погаснет, а зелёный загорится. Подбирая сопротивление резисторов R11 и R17, устанавливают необходимый ток заряда аккумуляторов, который, как правило, выбирают равным по величине 0,1 ёмкости аккумулятора. Ток, для аккумуляторов ёмкостью 0,6 Ач был установлен около 60 мА. В качестве R3 целесообразно использовать многооборотный подстроечный резистор типа С15-2. Его сопротивление не критично. Транзисторы VT1, VT2 в авторском варианте установлены на небольшие радиаторы.

Радиоаматор №1 2006г стр. 25