Navrhuje sa možnosť výroby nabíjačky batérií pre domáce spotrebiče s nastavením prúdu a nabíjacieho napätia a so stabilizáciou prúdu pri zaťažení.
Pri pravidelnom bývaní v letnom dome je niekedy potrebné dobíjať rôzne zdroje energie pre hodinky, prijímač, baterku. Okrem toho si Li-ion batérie zo starších mobilných telefónov používaných v predtým vyrobených telefónoch vyžadujú nabíjanie. domáce produkty, Vzhľadom na to, že použité batérie majú rôzne tvary, rozmery a montážne rozmery, ako aj rôzne režimy nabíjania, je potrebné do určitej miery vyrobiť univerzálnu nabíjačku (nabíjačku). Pretože sa táto nabíjačka bude používať iba pravidelne, nemá zmysel vyrábať ani získavať špecializovanú pamäť pre každý typ batérie.
V tomto ohľade vyrobíme jednu, zjednodušenú, ale spoľahlivú nabíjačku na nabíjanie rôznych nízkoenergetických batérií. Pri nabíjaní batérií pod pravidelnou vizuálnou kontrolou na konci nabíjania, ktoré je schopné nastavovať režimy (stabilný prúd a maximálne nabíjacie napätie), zabezpečí takáto nabíjačka vysokokvalitnú prevádzku.
Výrobný proces nabíjačky pre danú úlohu je uvedený nižšie.
1. Inštalácia zdrojových údajov.
Pre správnu činnosť niklovo-hydridových batérií sa odporúča udržiavať prevádzkové napätie článkov v rozmedzí 1,2 ... 1,4 V, je povolené maximálne zníženie na 0,9 V. Odporúča sa vykonávať rýchle nabíjanie NiMH batériových článkov pri napätí 0,8 ... 1,8 V, s nabíjacím prúdom v rozsahu 0,3 ... 0,5C.
Prevádzkové napätie pre lítium-iónovú batériu je 3,0 ... 3,7 V. Batéria sa musí nabíjať na maximálne napätie 4,2 V, s nabíjacím prúdom v rozsahu 0,1 ... 0,5 C (do 450 mA s kapacitou batérie 900 mAh).
Na základe odporúčaní stanovujeme nasledujúce charakteristiky vyrobenej pamäte:
Výstupné napätie je 1,3 ... 1,8 V (pre batériu NiMH).
Výstupné napätie je 3,5 ... 4,2 V (pre lítium-iónovú batériu).
Výstupný prúd (nastaviteľný) - 100 ... 400 mA (... 900 mA).
Vstupné napätie je 9 ... 12 voltov.
Vstupný prúd je 400 mA (1000 mA).
2. Aktuálny zdroj.
Ako aktuálny zdroj pamäte používame mobilný adaptér 220/9 V, 400 mA. Môžete použiť výkonnejší adaptér (napríklad 220 / 1,6 ... 12 V, 1 000 mA). V takom prípade nie sú potrebné zmeny v dizajne pamäte.
3. Nabíjací obvod.
Pamäťový obvod sa ľahko vyrába a uvádza do prevádzky, nemá vzácne a drahé súčiastky. Prístroj umožňuje nabíjať rôzne batérie stabilným, vopred nainštalovaným prúdom. A tiež pred začatím nabíjania môžete nastaviť limit napätia, nad ktorým sa nezvýši na termináloch batérie, počas celého procesu nabíjania.
Vytvorme pamäť podľa schémy.
4. Opis činnosti pamäťového obvodu.
Riadiaca jednotka výstupného prúdu je zabudovaná na kompozitnom tranzistore VT1. Maximálna hodnota výstupného nabíjacieho prúdu je obmedzená odporom R7 s nízkym odporom (s menovitými hodnotami častí uvedených na obrázku a zodpovedajúcim zdrojom napájania maximálny nabíjací prúd lítium-iónovej batérie dosahuje 1,2 A). V prípade neprítomnosti rezistora, potrebného odporu a sily môže byť zostavený z niekoľkých lacných a bežných rezistorov. Napríklad vo vyššie uvedenom usporiadaní je troj wattový rezistor R7 s odporom 3,4 ohmov zostavený z dvoch skupín zapojených do série, z troch paralelných odporov MLT-1 s odporom 5,1 ohmov.
Na tranzistore VT2 a odporoch R5, R6 je implementovaný stabilizátor a regulátor nabíjacieho prúdu. Variabilný odpor R6 je pripojený paralelne s limitným odporom R7 a je to snímač prúdu. Prúd cez rezistor R6 je úmerný prúdu cez rezistor R7, ale vzhľadom na pomer odporov je oveľa menší, čo vám umožňuje riadiť výstupný prúd pomocou striedavého rezistora a tranzistora s nízkym výkonom.
Pri zaťažení sa v snímači prúdu objaví úbytok napätia úmerne prechádzajúcemu prúdu. Keď sa nabíjací prúd mení z rôznych dôvodov, úbytok napätia na R6 a podľa toho sa regulačné napätie založené na tranzistore VT2 úmerne mení.
So zvyšujúcim sa napätím na základe VT2 sa zvyšuje prúd K-E tranzistora VT2, čím sa znižuje napätie na základe VT1. V tomto prípade sa výkonový tranzistor VT1 začne uzatvárať, čím sa znižuje nabíjací prúd batérie. Naopak, pri poklese napätia na základe VT2 sa nabíjací prúd zvyšuje. Tým sa vykonáva automatická korekcia prúdu v záťaži - stabilizácia nabíjacieho prúdu.
Zmenou odporu rezistora R6 môžeme nastaviť požadovaný prúd nabíjania batérie. Po úprave nastanú podobné procesy stabilizácie novo nastaveného prúdu.
Uzol na nastavenie limitného napätia sa vytvorí na nastaviteľnom regulátore napätia DA1 (TL431). Pri výbere odporu rezistorov R3 a R4 vyberieme optimálny rozsah regulácie napätia. Použitím variabilného odporu R4 nastavíme limit výstupného napätia (pred pripojením batérie k nabíjačke).
Keď k nabíjačke pripojíte vybitú batériu, výstupné napätie sa zníži. Prúdom nastaveným odporom R6 začína pretekať batéria. Keď sa nabíja a zvyšuje napätie na batérii, potenciál na riadiacej elektróde zenerovej diódy DA1 sa blíži 2,5 voltu, zenerova dióda TL431 sa začína otvárať. Zároveň sa napätie založené na VT1 postupne znižuje, výkonový tranzistor sa uzatvára a nabíjací prúd, ktorý ním prechádza, sa postupne znižuje na takmer nulovú hodnotu.
Do konektora X2 je zahrnutý ampérmeter (multimeter) na nastavenie a monitorovanie nabíjacieho prúdu, pri nabíjaní prvkov rovnakého typu sa namiesto toho inštaluje prepojka.
Konektor X3 sa používa na inštaláciu lítium-iónovej batérie z mobilného telefónu. Do konektora X4 je možné inštalovať cylindrické batérie rôznej dĺžky s napätím 1,2 ... 1,4 V. Diódy VD1 a VD2 sú súčasťou obvodu konektora X4 na zníženie napätia batérie na 1,3 ... 1,8 V a na zabránenie vybitia batérie pri vypnutí nabíjačky. Pri použití diaľkových sond s klipom môžete na nabíjanie pripojiť neštandardnú batériu s prevádzkovým napätím až 6 ... 9 V.
5. Vytvorenie krytu nabíjačky
Na uloženie pamäte používame plastový kryt zo starého relé s rozmermi 90 x 60 x 65 mm. Vystužili sme puzdro s panelom PCB na inštaláciu konektorov. Vyvŕtame potrebné montážne otvory.
6. Doplňujeme puzdro konektormi a vyrábame neštandardné prvky.
7. Zostavujeme puzdro s kĺbovými prvkami. Na zadnom paneli sú konektory - ovládanie X2 (spodná) a vstup X1 pre pripojenie k sieťovému adaptéru nabíjačky. V hornej časti puzdra je panel na inštaláciu lítium-iónovej batérie.
8. Podložka je upevnená na prednej strane pamäte a kontakty na inštaláciu cylindrických batérií.
9. Pamäť dokončujeme časťami v súlade s vyššie uvedeným diagramom.
Odkladáme časti, ktoré majú veľa tepla. V tomto prípade ide o výkonový tranzistor VT1 na radiátore a zostavený odpor R7, ktorý sa skladá zo šiestich odporov s nižším výkonom. Aby sme zlepšili teplotný režim, zhromažďujeme tieto časti na samostatnej doske. Ostatné časti sú nainštalované a spájkované na druhú dosku.
Rozmery dosiek sú určené vnútornými rozmermi puzdra a ich umiestnením v objeme puzdra. Po rozhodnutí o umiestnení dosiek vyvŕtame otvory pre variabilný odpor a ventilačné otvory pre odvod tepla.
10. Zostavenie pamäte
Podľa schémy pamäte zhromažďujeme výkonovú a riadiacu dosku spolu, kontrolujeme fungovanie obvodu.
Nainštalujeme a opravíme všetko príslušenstvo v kryte. Aby sme vylúčili možný elektrický kontakt, izolujeme ovládací panel od okolitého prostredia plastovým uzáverom.
Zostavujeme dizajn pamäte ako celku a kontrolujeme činnosť zariadenia.
11. Činnosť nabíjačky.
Pred pripojením lítium-iónovej batérie k nabíjačke pomocou premenného odporu R4 (regulácia napätia) sme nastavili limit nabíjania na výstupných svorkách pre túto batériu.
Pripojíme batériu, výstupné napätie klesne na zvyškové napätie na batérii. Nastavením odporu rezistora R6 (nastavenie prúdu) nastavíme požadovaný nabíjací prúd.
Pri inštalácii valcovitej batérie je postup výberu režimov podobný.
Keď je nabíjačka zapnutá, pred inštaláciou batérie sa otvorí stabilizátor napätia DA1 (napätie na regulačnej elektróde zenerovej diódy je vyššie ako 2,5 voltu) a LED2 sa rozsvieti (červená kontrolka, doľava).
Pripojíme batériu, výstupné napätie sa zníži. Nabíjanie sa začína nastaveným stabilným prúdom. LED2 zhasne. V závislosti od nastaveného prúdu je možné určité osvetlenie LED3 (červený indikátor, vpravo).
Keď sa dosiahne nastavené napätie, nabíjanie pokračuje pri tomto napätí, ale s klesajúcim nabíjacím prúdom. Jas LED3 sa zvyšuje, LED2 sa zapne. Maximálny jas LED diód LED2 a LED3 indikuje minimálny nabíjací prúd vlastný koncu nabíjania batérie.
