Рубрика: "Электронные самоделки"
Автоматическое зарядное устройство для пальчиковых NiCd и NiMH
аккумуляторов от 1 до 16 шт.
От автора сайта. Данное ЗУ автоматически поддерживает оптимальный режим зарядки, в зависимости от емкости аккумулятора, и отключается при полной его зарядке.
Как нам всем известно, ничто не стоит на месте, все меняется, меняются технологии изготовления аккумуляторов, меняются их технические характеристики и особенности, и изменяются зарядные устройства к ним. Те времена, когда аккумуляторы заряжались током 0,1 от их емкости – ушли в историю, сейчас никель-кадмиевые (NiCd) и никель-металлогидридные (NiMH) аккумуляторы позволяют заряжать себя большим током, равным их емкости, что значительно сокращает время зарядки.
Да, эти аккумуляторы не дешевые и примерно, по цене один аккумулятор равен 10 хорошим батарейкам, но они окупают себя меньше чем за год, если считать что в среднем за год мы делаем 50 циклов зарядки, а всего они позволяют делать 500-1000 циклов и больше, то посчитайте на сколько лет их может хватить. Думаю уже через 10 лет и фотоаппарат , к примеру, можно будет выбросить.
Но, все это реально при правильной эксплуатации и зарядке этих аккумуляторов. Они не любят перезарядки и недозарядки. Если заряжать их простенькими, недорогими зарядными устройствами (ЗУ), без контроля окончания зарядки, то соответственно и срок их работы уменьшится в несколько раз. Также зарядку нужно подбирать по количеству аккумуляторов, в зависимости от емкости и тока зарядки.
Ниже представлена схема хорошего, на мой взгляд, и простого в изготовлении зарядного устройства для NiCd и NiMH аккумуляторов. Работу нам сильно упростила компания MAXIM , изготовив специализированные микросхемы MAX713, MAX1501 и другие. В этих микросхемах заложен оптимальный алгоритм зарядки с никель-кадмиевых (NiCd) и никель-металлогидридных (NiMH) аккумуляторов.
В чем он заключается?
MAX 713 позволяет:
• заряжать Никель-Кадмиевые и Никель-МеталлоГидридные аккумуляторы в количестве от 1 до 16 штук одновременно;
• в режиме быстрого заряда регулировать ток заряда от С/3 до 4С, где С - емкость аккумулятора;
• в режиме медленного заряда доводить аккумуляторы до кондиции током С/16;
• отслеживание состояния аккумулятора и автоматический переход от быстрого заряда к медленному;
• в отсутствии зарядного тока через микросхему "утекает" всего 5мкА от аккумуляторов;
• возможность отключения заряда по температурным датчикам или по таймеру и др.
Как обычно, чтобы разговаривать предметно, смотрим на схему:
Вообще говоря, как мы помним ещё со старых времен, заряжать аккумуляторы рекомендовалось током 0,1 С, где С - емкость аккумулятора. Однако, с тех пор утекло много времени и производители научились делать более совершенные аккумуляторы, с быстрой зарядкой (Fast Charge).
"It's okey", говорят они - вы можете заряжать наши аккумуляторы гораздо большим током и быстрее - главное не превышать значение 4С, иначе может случиться big-bada-bum.
Разумеется, чем больший зарядный ток используется в процессе зарядки, тем меньше времени нужно на эту самую зарядку. Однако, все же, увлекаться сильно не стоит - ток током, а долговечность аккумулятора тоже не последнее дело. Поэтому, в MAX713 реализован не только быстрый, но и медленный заряд (Trickle Charge), который включается по достижении аккумулятором полного заряда большим зарядным током.
Схема, показанная выше, позволяет заряжать два аккумулятора, ёмкостью по 1000 мА/ч каждый, током С/2, то есть 500мА.
Имеется индикация включения питания - HL1 и индикация быстрого заряда - HL2.
Аккумуляторы включаются последовательно. Входное напряжение должно быть равно 6 вольтам.
Если вам надо заряжать не 2, а 4 аккумулятора сразу, и к примеру не 1000 мА/ч, а 1200, тогда делаем некоторые расчеты.
Как я уже говорил, эта микросхема позволяет заряжать до 16 аккумуляторов, током до 4С. Итак, что же от нас требуется, чтобы спроектировать зарядное устройство под наши конкретные цели?
1. Определиться с зарядным током аккумуляторов. Неплохо было бы узнать, какой максимальный зарядный ток рекомендует производитель. Ну а если не узнали, тогда уж на свой страх и риск. Для начала, я бы не стал превышать С/2.
2. Решить сколько аккумуляторов нужно заряжать одновременно. После этого, согласно Таблице 1 определить, куда припаивать выводы PGM0 и PGM1. Разумеется, чтобы не перепаивать каждый раз микросхему, нужно предусмотреть переключатель, если нужно заряжать разное количество аккумуляторов.
3. Подобрать входное напряжение на зарядное устройство. Оно может быть рассчитано по формуле:
U=2+(1,9*N), где N - количество аккумуляторов.
Но это напряжение не может быть меньше 6 вольт.
То есть, если вы будете заряжать даже один аккумулятор - входное напряжение должно составлять 6 вольт.
4. Определить мощность выходного транзистора, после чего по справочнику подобрать подходящий. Мощность определяется так:
P=(Uin - Ubatt)*Icharge, где: Uin - максимальное входное напряжение, Ubatt - напряжение заряжаемых аккумуляторов - суммарное, разумеется,Icharge - зарядный ток.
5. Посчитать сопротивление R1. R1=(Vin-5)/5 - сопротивление получается в килоомах, чтобы получить Омы надо посчитанное значение умножить на 1000.
6. Определить сопротивление R6. R6=0.25/Icharge Если Icharge подставляется в амперах, сопротивление мы получим в Омах, если а миллиамперах, то в килоомах. Не теряйтесь.
7. Выбираем время заряда. Это нужно для того, чтобы в случае неисправного аккумулятора, зарядное устройство не гоняло его, бедолагу бесконечное число часов, а отключило по таймеру, даже если аккумулятор и не зарядился. Для выбора времени заряда пользуемся Таблицей 2. И прикручиваем ноги PGM2 и PGM3 согласно этой таблице. Разумеется, не забудьте учесть при этом зарядный ток, который был выбран, а то может случиться так, что устройство отключится раньше, чем зарядится аккумулятор.
Собственно говоря и все. Дальше будут таблицы.
Таблица 1. Задание количества заряжаемых аккумуляторов, коммутирую соответствующие выводы.
Количество аккумуляторов |
Соединить PGM 1 с… |
Соединить PGM 0 с… |
1 | V + | V + |
2 | Не подсоединять | V + |
3 | REF | V + |
4 | BATT- | V + |
5 | V + | Не подсоединять |
6 | Не подсоединять | Не подсоединять |
7 | REF | Не подсоединять |
8 | BATT- | Не подсоединять |
9 | V + | REF |
10 | Не подсоединять | REF |
11 | REF | REF |
12 | BATT- | REF |
13 | V + | BATT- |
14 | Не подсоединять | BATT- |
15 | REF | BATT- |
16 | BATT- | BATT- |
Таблица 2. Задание максимального времени заряда.
Время заряда (мин) | Выключение по падению напряжения | Соединить PGM 3 с… | Соединить PGM 2 с… |
22 | Выключено | V + | Не подсоединять |
22 | Включено | V + | REF |
33 | Выключено | V + | V + |
33 | Включено | V + | BATT- |
45 | Выключено | Не подсоединять | Не подсоединять |
45 | Включено | Не подсоединять | REF |
66 | Выключено | Не подсоединять | V + |
66 | Включено | Не подсоединять | BATT- |
90 | Выключено | REF | Не подсоединять |
90 | Включено | REF | REF |
132 | Выключено | REF | V + |
132 | Включено | REF | BATT- |
180 | Выключено | BATT- | Не подсоединять |
180 | Включено | BATT- | REF |
264 | Выключено | BATT- | V + |
264 | Включено | BATT- | BATT- |