"ІНТЕЛЕКТУАЛЬНЕ" зарядний пристрій для Ni-Cd АКУМУЛЯТОРІВ

Традиційна ("безпечна") зарядка нікель-кадмієвих акумуляторів струмом, значення якого у десять разів менше ємності акумулятора, задовольняє далеко не всіх користувачів, оскільки в цьому випадку для гарантованої повної зарядки потрібно витратити більше десяти годин. Між тим акумулятори можна безпечно заряджати і великими струмами, відповідно скорочуючи час зарядки. При цьому, однак, необхідний постійний контроль за станом заряджається акумулятор, щоб уникнути його виходу з ладу.

Момент, коли нікель-кадмієвий акумулятор повністю заряджений, можна надійно встановити, вимірюючи залежність його напруги від часу зарядки. У загальному вигляді вона показана на рис. 1.

Є ще один параметр, який разом із зміною знака зміни напруги на акумуляторі об'єктивно відображає завершення процесу зарядки, – температура корпусу акумулятора. Однак цей параметр стосується до числа найбільш важко контрольованих, оскільки вимагає встановлення надійного теплового контакту датчика температури з корпусом заряджається акумулятор. Більш того, в герметичних акумуляторних батареях, які в основному використовуються в сучасній носиться апаратурі, це в принципі неможливо. Тому на практиці зарядку акумуляторів з контролем температури не застосовують. Але при цьому доводиться також відмовлятися і від граничних – дуже швидких режимів зарядки.

Для реалізації описаний алгоритм зарядки випускають спеціалізовані мікросхеми, які виконують всі перераховані вище функції контролю і управління. До їх числа відноситься, наприклад, мікросхема МАХ713. Вона дозволяє заряджати як одиничний елемент, так і батарею, що складається з декількох акумуляторів. Контрольний час для швидкої зарядки може бути в межах від 22 до 264 хвилин (вісім дискретних значень), а струм – в межах від 4С до О. ЗЗС (С – ємність акумулятора). Всі ці параметри встановлюють програмно. Передбачена в мікросхемі МАХ713 і функція контролю температури заряджається акумулятор.

При розрахунку режиму швидкої зарядки нікель-кадмієвих акумуляторів спочатку вибирають зарядний струм I, орієнтуючись на час, необхідний зарядки. Слід зауважити, що за відсутності надійного контролю температури заряджається акумулятор вибирати його більш 2С не рекомендується.

Після закінчення режиму швидкої зарядки струм знижують до значень, безпечних протягом тривалого періоду ("дозарядці"). У мікросхемі МАХ713 це значення, наприклад, вибрано близько 30 мА і не залежить від струму швидкої зарядки.

Схема "інтелектуального" зарядного пристрою для нікель-кадмієвих акумуляторів, виконаного на мікросхемі МАХ713, наведена на рис. 2. Джерело живлення напругою 12 В підключають до гнізда X1. Він повинен забезпечувати струм навантаження, принаймні, на 50 мА більше максимального зарядного струму. При напрузі живлення 12В можна заряджати батареї, що містять до дев'яти акумуляторів. В авторському варіанті для живлення пристрою використовувався звичайний мережевий адаптер, що забезпечує струм навантаження до 300 мА при напрузі 12 В. Світлодіод HL1 відображає роботу пристрою в цілому, а світлодіод HL2 – режим швидкої зарядки. Якщо він не світиться, то це означає, що зарядка закінчена. Акумулятор (батарею) підключають до гнізда Х2. Зарядний струм регулює транзистор VT1. Якщо після включення пристрою з підключеним акумулятором світлодіод HL2 не світиться, значить, акумулятор заряджений.

Таблиця 1

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

PGM0

V+

V+

V+

V+

OPEN

OPEN

OPEN

OPEN

REF

REF

REF

REF

BATT-

BATT-

BATT-

BATT-

PGM1

V+

OPEN

REF

BATT-

V+

OPEN

REF

BATT-

V+

OPEN

REF

BATT-

V+

OPEN

REF

BATT-

Програмування мікросхеми виробляють підключенням висновків 3 (PGM0), 4 (PGM1), 9 (PGM2) і 10 (PGM3) до висновків мікросхеми 15 (V +), 12 (ВАТ-), 16 (REF). Вони можуть бути також і не підключені до чого-небудь (OPEN). Через висновки PGM0 і PGM1 програмують число акумуляторів у батареї (табл. 1), а через висновки PGM2 і PGM3 – таймер закінчення швидкої зарядки (табл. 2).

Перед вибором остаточної версії пристрою задають число елементів N в акумуляторної батареї, що підлягає зарядці, і зарядний струм. Виходячи з першого параметра, визначають підключення висновків 3 і 4 мікросхеми (відповідно до табл. 1), а по другому параметру – орієнтовний час зарядки Т (в годинах) за формулою:

T=C/0,81.

Тут З підставляють в мА-год, а I – в мА.

У табл. 2 знаходять найближче більше значення програмованого інтервалу часу зарядки і визначають відповідне йому підключення висновків 9 і 10 мікросхеми.

Таблиця 2

T, хв

22

33

45

66

90

132

180

264

PGM2

REF

BATT-

REF

BATT-

REF

BATT-

REF

BATT-

PGM1

V+

V+

OPEN

OPEN

REF

REF

BATT-

BATT-

На наступному етапі розраховують потужність Р (у ВАТ), яка буде розсіюватися на транзисторі VT1, за формулою

P=(U max -U min )*I,

Тут: U max , – Максимальна напруга на виході джерела живлення, В;

U min , – Мінімальна напруга на батареї акумуляторів, В:

I – струм зарядки, А.;

U min розраховують виходячи з числа елементів і мінімальної напруги на одному акумуляторі (зазвичай вважають 1 В). На основі цього розрахунку вибирають транзистор і з'ясовують, чи потрібен для нього тепловідвід.

Опір резистора R2 (у кілоомах) розраховують за формулою:

R2 = U/5-1, де

U – мінімальна напруга джерела живлення в вольтах.

Опір резистора R5 (у омах) розраховують за формулою:

R5 = 0.25 / l, де

I – струм зарядки в амперах.

Наведені на схемі номінали відповідають мінімальному напрузі джерела живлення 12 В і току зарядки 0,25 А.

 

Steven Avrrtch. A Smart Charger For Nickel-Cadmium Batteries. – QST, 1994. September, p. 40-42.

 

Від редакції. При напрузі живлення 12 В можна заряджати батареї не більше ніж з семи акумуляторів.

 

Радіо № 1, 2001, с.72.