Применение
В этой публикации хочу поделится опытом изготовления простого и недорогого зарядного устройства (ЗУ) для самодельной Li-Ion аккумуляторной батареи 12-ти вольтового шуруповёрта.
После длительной эксплуатации ёмкость Ni-Cd батарей аккумуляторов шуруповёрта резко уменьшилась, а штатное ЗУ не выдержало экспериментов самодеятельных дачных электриков (напряжение сети колебалось в интервале 165...270 В). Вообще-то, штатное ЗУ и при нормальном напряжении вело себя не совсем адекватно, сильно разогревалось, а окончание процесса зарядки установить было невозможно.
Была попытка восстановления потерявших ёмкость аккумуляторных батарей, но это не помогло, поэтому она была заменена четырьмя Li-Ion аккумуляторами (типоразмер – 18650, ёмкость – 9800 мАч). Для зарядки этих разных батарей было изготовлено ЗУ, схема которого и представлена в публикации.
Схема электрическая
Ток зарядки определяет суммарная ёмкость конденсаторов С1 и С2 и составляет около 250 мА, Собственное потребление устройства – около 10 мА.
ЗУ допускает значительные колебания напряжения питания, а режим короткого замыкания в цепи нагрузки ему не страшен.
Переменный ток выпрямляет диодный мост VD1…VD4. Пороговое напряжение, до которого заряжается батарея, устанавливают подстроечным резистором R12.
Пока батарея не заряжена, ток зарядки протекает через диод VD5, транзисторы VT1 и VT2 закрыты. Светодиод VD6 светит, сигнализируя об этом процессе.
При достижении порогового напряжения ток через параллельный стабилизатор напряжения VD8 (который работает как компаратор) резко увеличивается, поэтому последовательно открываются транзисторы VT2 и VT1.
В результате ток зарядки протекает через транзистор VT1 и напряжение на нём уменьшается. В результате светодиод гаснет, а диод VD5 закрывается, не давая батарее разряжаться.
Цепь VD7R9 обеспечивает гистерезис переключения компаратора (примерно 1,8 В), так как после отключения зарядного тока происходит снижение напряжения на батарее.
При включении ЗУ без подключённой батареи светодиод кратковременно вспыхивает (частота вспышек определяется ёмкостью конденсатора С3). Подобная картина наблюдается и при подключении неисправного аккумулятора с обрывом цепи или малой ёмкостью.
Конструкция
Возможный вариант печатной платы для схемы зарядного устройства показан на рисунке выше. Плата односторонняя. Для уменьшения габаритных размеров платы применены компоненты для поверхностного монтажа.
Конденсаторы C1 и С2 – К73-17, рассчитанные на работу с напряжением не менее 400 В. Вместо транзистора IRFZ44N можно применить IRFZ24N или IRFZ34N. Резисторы типоразмера 1206.
Наладка
Налаживание зарядного устройства заключается в установке требуемого порогового напряжения, при котором процесс заряда прекратится подстроечным резистором R12.
Взамен аккумулятора на выход зарядного устройства подключают конденсатор ёмкостью 2200...4700 мкФ и мультиметр в режиме вольтметра. Установка производится по максимальному показанию в вольтах. Для Li-Ion батареи из четырёх элементов 18650 порог отключения составляет 16,5 В, так как предельно допустимое напряжение – 16,8 В или 4,2 В на элемент.