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:
Схема зарядного устройства на MAX713
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-

Источник