Применение
С каждым годом аккумуляторы получают все большее распространение, расширяется их номенклатура, снижается удельная стоимость. Но такое разнообразие вынуждает использовать различные зарядные устройства (ЗУ), что затрудняет эксплуатацию аккумуляторов и аккумуляторных батарей.
В публикации представлено ЗУ в виде приставки к лабораторному блоку питания (БП) с регулируемым выходным напряжением. Оно позволяет проводить зарядку большинства из распространённых аккумуляторов.
Анализ различных источников по зарядке АКБ позволяет сделать следующий вывод относительно процессов зарядки. Сначала АКБ можно заряжать стабильным током Iзар = 0,2 Са...1Са (где Са – ёмкость аккумулятора в Ач). По достижении определённого напряжения зарядка продолжается при постоянном напряжении и ограничении тока зарядки значением 0,05Са и менее, что позволяет оставлять аккумулятор в таком режиме продолжительное время. По этому принципу и работает описываемое ЗУ.
Схема электрическая принципиальная
На ОУ DA1.1, транзисторах VT2, VT3 и резисторах R14, R15 собран стабилизатор тока зарядки, на параллельном стабилизаторе напряжения VD1 и резисторе R1 – источник образцового напряжения. ОУ DA1.2 выполняет функции компаратора напряжения, для получения гистерезиса при его переключении введена положительная обратная связь через резистор R9.
На вход ЗУ подают от БП постоянное напряжение, значение которого зависит от заряжаемого аккумулятора Основные параметры различных аккумуляторов приведены в таблице ниже.
На неинвертирующем входе ОУ DA1.1 появится напряжение и начнётся зарядка аккумулятора. Начальное значение тока зарядки зависит от напряжения на неинвертирующем входе ОУ DA1.1 UDA1.1 и сопротивления параллельно включённых резисторов R14, R15: Iнач = UDA1.1/0,5.
Напряжение на резисторе R3 (примерно 0,5 В) стабилизировано VD1, поэтому движком резистора R3 на неинвертирующем входе DA1.1 можно изменять напряжение от 0 до 0,5 В, что соответствует изменению тока от 0 до 1 А и вполне достаточно для зарядки большинства аккумуляторов.
В начальный момент конденсатор С3 зарядится быстрее, чем конденсатор С4, поэтому уровень на выходе компаратора будет низкий.
Транзистор VT1 закрыт, и напряжение с движка резистора R3 поступает на неинвертирующий вход ОУ DA1.1 полностью, начинается зарядка аккумулятора. По мере зарядки его напряжение увеличивается, но входное напряжение ЗУ остаётся неизменным, поэтому на транзисторах VT2, VT3 напряжение уменьшится и стабилизатор выйдет из режима стабилизации, а ток зарядки будет плавно уменьшаться.
Когда ток достигнет значения примерно 0,25Iнач, переключится компаратор и на его выходе установится высокий уровень. Светодиод VD2 станет светить, сигнализируя о переходе ЗУ в режим зарядки малым током.
Транзистор VT1 откроется, и на неинвертирующем входе ОУ DA1.1 напряжение уменьшится примерно в 6 раз по сравнению с установленным в начале процесса зарядки, поэтому ток зарядки не превысит 0,17Iнач.
Выходное напряжение БП должно быть стабильным в течение всего времени зарядки и рассчитывается по формуле UБП = Uakk + Uзу, где Uакк – максимальное напряжение заряжаемого аккумулятора (или батареи); Uзу = 1,5 В – напряжение на диоде VD3, транзисторах VT2, VT3 и резисторах R14, R15. Напряжение БП должно быть более 3 В, поэтому минимальное число заряжаемых Ni-Cd и Ni-Mh аккумуляторов – два, a Li-ion и Pb – один.
Конструкция и детали
Чертёж печатной платы показан на рисунке выше.
Транзистор VT3 должен быть прикреплён на небольшом теплоотводе.
Налаживание сводится к градуировке шкалы резистора R3. Для этого взамен аккумулятора подключают амперметр с пределом измерения 1...2 А, выставляют выходное напряжение БП 4...5 В и градуируют шкалу по показаниям амперметра.
