Универсальное зарядное устройство NiCd аккумуляторов, в этой статье представляется схема простого зарядного устройства NiCd аккумуляторов. Схему этого устройства можно разделить на несколько частей:
выпрямитель питания
стабилизатор зарядного тока
выключатель зарядки
компаратор температуры
Продолжим с описания принципиальной схемы температурного компаратора. Выполнен компаратор на операционном усилителе US1 (LM 311). Во входной цепи компаратора установлен резистивный мост, состоящий из термисторов TE1 и TE2, резисторов R1, R2, а также регулируемого резистора P1. Мост питается от стабилизированного напряжения +12 В, подключенного к среднему выводу потенциометра P1. Заземление источника питания подключено к точке подключения термистора. Вторая диагональ моста дифференциально связана с входами компаратора US1. Регулируемый резистор P1 предназначен для балансировки моста, а точнее для контроля температуры отключения зарядки путем изменения степени дисбаланса.
Один из термисторов (TE2) находится на плате зарядного устройства. Его сопротивление зависит от температуры окружающей среды. Второй термистор (TE1) должен находиться рядом с заряжаемой батареей. Его сопротивление зависит от температуры батареи. Аккумулятор получает определенное повышение температуры относительно температуры окружающей среды, вызывает изменение дисбаланса моста и выходного состояния компаратора.
Выход компаратора соединен с входом триггера RS, включенного в логическую схему. В начале зарядки выходное напряжение компаратора близко к 12В (высокий уровень). Превышение допустимой температуры должно изменить исходное состояние до 0 В (низкий уровень). Логика состоит из RS-триггера и двух инверторов. Для их реализации была использована микросхема CMOS CD 4011 (US2). Триггер состоит из элементов A и C. На вход 12 (US2) подаем выходной сигнал компаратора температуры. Высокий уровень (+12 В) подключен к входу 1 (US2).
Замыкание этого входа на массу с помощью переключателя ON1 запускает процесс зарядки. Высокий уровень появляется на выходе затвора C (3 US2). Это напряжение подается через резистор R8 на затвор полевого транзистора T1, вызывая его запуск в работу. На выходе затвора A появляется низкий уровень (11 US2). Это состояние присваивается инвертору B, полученному после подключения входов. Высокий уровень на выходе инвертора вызывает свечение светодиода D2. Этот светодиод указывает на зарядку аккумулятора. Ток диода ограничен резистором R5 до 10 мА.
Повышение температуры термистора TE1 уменьшает его сопротивление. Первоначально это уравнивает мост. Когда возникает разбалансировка, выходное напряжение компаратора US1 изменится. Низкий уровень на входе 12 логического элемента A, триггер RS, переключит выходное состояние на высокий уровень. Начальное состояние входа логического элемента C изменится на низкий уровень.
Это закроет транзистор T1, и завершит процесс зарядки. Одновременно светодиод D2 выключается, а диод D3 загорается. Светодиод D3 сигнализирует о заряде батареи. Этот светодиод также загорается перед зарядкой, показывая, что питание включено. Стабилизатор зарядного тока выполнен на стабилизаторе напряжения LM 7805 (US4). Стабилизация тока достигается путем поддержания стабилизированного напряжения на сопротивлении, включенном последовательно с нагрузкой. Избыточное напряжение питания накладывается на стабилизатор напряжения.
Эта мощность пропорциональна зарядному току и увеличивается с уменьшением зарядного напряжения при небольшом количестве заряженных элементов. Регулирование зарядного тока достигается путем изменения сопротивления, подключенного параллельно к выходу стабилизатора и последовательно с заряжаемой батареей. Вы можете установить одно значение сопротивления для зарядки с определенным током или изменить зарядный ток, переключая сопротивление R9, R10, R11.
Сопротивление R9 со значением 10 ом создает зарядный ток 0,5 А. Сопротивление R10 со значением 22 ом (точнее 20 ом) определяет зарядный ток около 0,25 А. Резистор R11 — 47 ом (50 ом) создает зарядный ток около 0,1 А (100 мА). Диод D6 не позволяет батарее подавать питание на стабилизатор после отключения питания и, таким образом, предотвращает разрядку батареи. Вариант печатной платы.
Использование диода Шотки снижает потерю напряжения на диоде до 0,2В. Здесь можно использовать кремниевый выпрямительный диод, но тогда падение напряжения составляет порядка 0,7В. Напряжение постоянного тока, питающее зарядное устройство, получается из двухполупериодного выпрямителя, реализованного на диодах D4, D5. Это напряжение фильтруется конденсатором C6 и подается на стабилизатор тока и стабилизатор напряжения +12В (US3).
Следовательно, для питания схемы требуется силовой трансформатор с отводом от середины вторичной обмоткой с напряжением 2 × 15В. Ток вторичной обмотки трансформатора должен быть не менее зарядного. Можно выбрать другой трансформатор в зависимости от заряжаемых батарей. Выходное напряжение от зарядного устройства должно быть больше, чем напряжение аккумулятора примерно на 3 — 5В.
Типичный никель-кадмиевый аккумуляторный элемент при медленной зарядке (низкий ток) получает напряжение 1,3В. При быстрой зарядке (ток, равный емкости батареи C или C / 2 или C / 3), напряжение достигает 1,55В. На заключительном этапе процесса зарядки температура элемента также увеличивается. Повышение температуры зависит от величины зарядного тока. Именно это свойство батареи используется для завершения процесса зарядки. Датчик температуры должен быть термически связан с элементом или батареей в целом.