Зарядное устройство для щелочных, NiCa, NiMH и Li-ion аккумуляторов

Важнейшим требованием, предъявляемым к зарядным устройствам (ЗУ), является обеспече­ние отключения аккумуляторов после их полной зарядки, чтобы избежать перезаряда. Такое уст­ройство описано в этой статье.Устройство (рис. 1) отличается простотой и от­сутствием дефицитных и дорогих элементов, по­скольку полностью выполнено на отечественной элементной базе. В то же время, ЗУ отличается стабильностью и надежностью работы.

На транзисторе VT1 (типа КТ815 или КТ817) вы­полнен регулятор тока заряда. Точную величину тока заряда, в зависимости от количества заря­жаемых аккумуляторов, устанавливают резисто­ром R1.

Отключение зарядного тока после полной за­рядки аккумулятора обеспечивают элементы VT2, VT3 и DD1. Для этого отслеживается величина на­пряжения на аккумуляторе, которое повышается при его заряде. Величину напряжения на аккуму­ляторе, при котором его заряд прекращается, за­дают резистором R2 (в зависимости от количест­ва заряжаемых аккумуляторов). Устройство позволяет заряжать от одного до четырех после­довательно включенных аккумуляторов.

На двух элементах «2И-НЕ» ИМС DD1 собран RS-триггер. Перед началом заряда нажимают кнопку S1 («ПУСК») и кратковременно подают на вывод 5 ИМС DD1 потенциал лог. «0». При этом на выходе 6 ИМС DD1.1 установится потенциал лог. «0», и транзистор VT2, подключенный к этому вы­ходу триггера, будет закрыт. После этого начина­ется заряд аккумулятора, и на входе 1 DD1.1 бу­дет поддерживаться потенциал лог. «1». Поскольку при этом транзистор VT2 закрыт, ток заряда акку­мулятора будет определяться положением движ­ка резистора R1 — аккумулятор GB1 заряжается. Когда напряжение на аккумуляторе в процессе разряда вырастет настолько, что напряжение на движке резистора R2 превысит 0,7 В (порог откры­вания транзистора VT3), он откроется. При этом на

вход 1 ИМС триггера поступит потен­циал лог. «0», и триггер переключит­ся — на его выходе 6 установится вы­сокий потенциал, который приведет к открыванию транзистора VT2. По­сле открывания VT2 транзистор VT1 закроется, так как его база будет под­ключена к общему проводу устройст­ва через диод VD2 и открытый тран­зистор VT2. Заряд аккумулятора прекратится. При этом через откры­тый транзистор VT2 начнет светить­ся светодиод HL1, сигнализируя о за­вершении заряда аккумулятора.

В обоих состояниях триггера DD1 ЗУ может находиться длительное время. Таким образом, аккумулятор с любой степенью заряженностью можно безбоязненно ставить на за­ряд на ночь, не опасаясь его переза­рядить из-за превышения времени заряда. После завершения заряда аккумулятора диод VD1 не даст ему разрядиться через ЗУ. Наличие в устройстве резисторов R3 и R9 обязательно, так как они обеспечивают устой­чивую работу триггера.

Диод VD2 необходим, чтобы исключить влияние на зарядный ток цепочки R4HL1, через которую ток от источника питания +10…12 В, при отсутствии диода VD2, поступает в базовую цепь VT1.

Для питания ЗУ подойдет любой сетевой адап­тер с выходным напряжением 10… 12 В. В простей­шем случае это может быть понижающий транс­форматор (мощностью 3…5 Вт) с мостовым выпрямителем, рассчитанным на ток до 0,3 А.

Детали

Все транзисторы должны иметь коэффициент h_21Э не менее 50. Транзистор VT1 можно заменить КТ815А-Г или КТ 817А-Г. Этот транзистор должен быть установлен на радиатор с площадью не ме­нее 100 см². Транзисторы VT2 и VT3 — КТ315А-Д или КТ3102АМ-ДМ.

Светодиод HL1 типа АЛ307АМ-ГМ или им­портный. В последнем случае надо подобрать но­минал R4. Кнопка S1 может быть любого типа. Все постоянные резисторы типа МЛТ-0,125 или С2-23-0,125. Резистор R10 должен иметь мощ­ность не менее 1 Вт. Переменные резисторы R1 и R2 типа СП4-1 или аналогичные. Эти резисторы надо снабдить шкалой: R2 — с отметками количе­ства заряжаемых элементов, a R1 — с отметками количества элементов и тока заряда для них.

Стандартные токи заряда для NiMH аккумуля­торов — это 150 мА (для аккумуляторов небольшой емкости — 900…1500 мА•ч) и 300 мА (для аккуму­ляторов емкостью 1800…2700 мА•ч).

Собранное без ошибок и из исправных деталей устройство в наладке не нуждается.

Как уже указывалось ранее, перед началом за­ряда аккумулятора кратковременно нажимают кнопку S1. Светодиод HL1 при этом должен погас­нуть. Напряжение отключения заряда устанавли­вают резистором R2 в зависимости от количест­ва заряжаемых аккумуляторов и их типа. Схема реагирует на напряжение на аккумуляторе при про­текании через него зарядного тока. Поэтому для одного аккумулятора напряжения отключения на­до выставить 1,5 В, для двух — 3 В, для трех — 4,5 В и для четырех — 6 В.

 Автор: Александр Киселев, г. Виноградов, Закарпатской обл.