Индикатор-ограничитель зарядки аккумулятора

При одновременной зарядке не­скольких последовательно вклю­чённых Ni-Cd или Ni-Mh аккумуляторов типоразмера АА или ААА нередко воз­никает ситуация, когда некоторые из них ещё не зарядились, а другие уже перезаряжаются. Обусловлено это тем, что реальная ёмкость аккумуляторов, особенно если они «не первой свежес­ти», может существенно отличаться от номинальной и при зарядке одним током одни из них заряжаются быстрее других. Чтобы исключить такую ситуа­цию, можно собрать индикатор-огра­ничитель, который подключают парал­лельно каждому аккумулятору. Уст­ройство предназначено для установки в простые ЗУ, в которых зарядка произво­дится стабильным током и отсутствует контроль напряжения каждого аккуму­лятора или времени зарядки.

Схема устройства показана на рис. 1. Оно представляет собой повышающий преобразователь напряжения, нагру­женный светодиодом, и собрано на специализированной микросхеме NCP1400ASN33T1 (NCP1400ASN50T1). Индикатор-ограничитель, подключён­ный параллельно заряжаемому аккуму­лятору G1, тока практически не потреб­ляет, пока напряжение аккумулятора менее 1,42 В. Поэтому весь ток зарядки «идёт в дело», т. е. заряжает аккумуля­тор. Когда напряжение превысит ука­занное выше значение, преобразователь включается, потребляемый им ток увеличивается, а зарядный ток суще­ственно уменьшается, вплоть до нуля. Светодиод начинает светить, сигнали­зируя об окончании зарядки аккумуля­тора.

Рис. 1

Стабилитрон VD1 защищает пре­образователь от повышенного напря­жения, которое может появиться, если аккумулятор не установлен, вышел из строя или из-за плохого контакта в дер­жателе. Преобразователь включается, если напряжение на управляющем входе СЕ превысит 0,5…0,6 В. Оно поступает на этот вход через диоды VD2 и VD3, и его значение будет меньше на величину падения напряжения на них. Ток через эти диоды, а значит, и напря­жение на них задаёт резистор R1, и его подборкой можно установить порог включения преобразователя напряже­ния. В данном случае установлено пороговое напряжение 1,42 В.

Ток, потребляемый преобразовате­лем, превышает в 2.5…3 раза ток, про­текающий через светодиод. Если при­менить светодиод белого цвета свече­ния, при напряжении 3,3 В ток через него будет зависеть в основном от его типа и, возможно, потребуется его под­борка. Если, например, светодиод по­требляет ток 20 мА, преобразователь будет потреблять ток около 50 мА. Именно на это значение и будет умень­шаться зарядный ток после включения преобразователя. Чтобы установить желаемый потребляемый ток, надо применить светодиод зелёного или жёлтого цвета свечения, включив последовательно с ним резистор R2. Подборкой этого резистора и устанав­ливают ток, потребляемый всем пре­образователем. Можно применить све­тодиод красного цвета, но предвари­тельно надо проверить, чтобы он не светил при напряжении 1,4 В, некото­рые экземпляры на это способны.

Если применить малогабаритные элементы для поверхностного монта­жа, печатная плата устройства будет небольшой. Её чертёж показан на рис. 2. Она двухсторонняя. Через от­верстия в плате контактные площадки с двух сторон соединены между собой. Светодиод, конденсатор и резистор R2 установлены на одной стороне, осталь­ные элементы — на другой. Диоды CDLL4148 можно заменить выводными диодами серий КД521 и КД522. Ста­билитрон — маломощный на напряже­ние стабилизации 3…3.3 В. Резисторы и конденсатор — для поверхностного монтажа типоразмера 0805 или 1206. Дроссель должен быть рассчитан на ток 200. ..250 мА, подойдут дроссели — LQY4N, LQN4N, SDR0703, или выводной серии ЕС24. Светодиод может быть любой, а поскольку ток через него достаточно большой, применение све­тодиода повышенной яркости свечения необязательно.

Рис. 2

Размещение элементов на плате показано на рис. 3. Дополни­тельный резистор R2 устанав­ливают со стороны установки светодиода, предварительно сделав разрез в печатном про­воднике. Разрез и резистор R2 выделены на рис. 3 красным цветом. Внешний вид устрой­ства показан на рис. 4.

Рис. 3

Такой индикатор-ограни­читель удобно установить в ЗУ с током зарядки 60…80 мА (для аккумуляторов ёмкостью до 800 мА ч). В этом случае после включения светодиода аккумулятор будет продолжать подзаряжаться в несколько раз меньшим током. Для уве­личения потребляемого пре­образователем тока на его выходе надо установить два или три светодиода, каждый со своим резистором.

Рис. 4

Если в ЗУ зарядный ток 150. .200 мА (для аккумулято­ров ёмкостью до 1,5…2А·ч), следует применить микросхему с выход­ным напряжением 5 B (NCP1400ASN50T1) и последовательно со светодиодом установить токоограничивающий ре­зистор (все изменения для этого слу­чая выделены на рис. 1 красным цве­том). Подборкой этого резистора мож­но установить желаемый ток светодио­да. При этом ток, потребляемый пре­образователем, будет примерно в четыре раза больше. Возможно, при­дётся применить более мощный свето­диод или установить параллельно ещё * один-два светодиода, каждый со своим токоограничивающим резисто­ром. Следует учесть, что импульс тока через дроссель может достигать 400 мА, поэтому он должен быть рас­считан на этот ток.

Необходимо отметить, что напряжение выключения преобразова­теля меньше напряжения вклю­чения примерно на 0,1 В. Если после включения преобразова­теля аккумулятор немного раз­рядится, преобразователь вы­ключится и зарядка продолжит­ся.

Налаживание сводится к подборке резисторов. На уст­ройство подают напряжение 1,42 В и подборкой резистора R1 добиваются включения преобразователя. Сопротивление этого резистора не должно быть более 200 кОм, если получится больше, необходимо подобрать другие диоды VD2 и VD3. Порог включения контролируют не­сколько раз, подав на преобра­зователь напряжение 1,2 В и плавно увеличивая его до 1,5 В. При необходимости налажива­ние повторяют. Как изменить потребляемый преобразовате­лем ток, было сказано выше.

Автор: И. НЕЧАЕВ, г. Москва