Зарядное устройство для Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов (MAX713)

Описывается схема несложного зарядного устройства для зарядки Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов. Имеется переключатель, при помощи которого можно выбрать батарею из скольких аккумуляторных элементов питания нужно зарядить, - из 1-го, 2-х или 3-х.

О зарядке аккумуляторов

Традиционная зарядка Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов током, значение которого в десять раз меньше емкости аккумулятора, удовлетворяет далеко не всех, потому что в этом случае для полной его зарядки аккумулятора требуется затратить более десяти часов, что слишком долго.

Между тем. современные аккумуляторы можно безопасно заряжать и большими токами, соответственно сокращая время зарядки Современные Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторы допускают быструю зарядку током до величины в четыре раза больше номинальной емкости Конечно, это уже перебор, но так гласит документация.

Тем не менее, зарядка током, равным номинальной емкости кажется вполне реальной и обоснованной. При этом, однако, необходим постоянный контроль за состоянием заряжаемого аккумулятора, чтобы избежать его выхода из строя из-за перезарядки. Само собой, здесь уже простейшим зарядным устройством, состоящим из источника тока и токоограничительного резистора не обойтись. Нужна автоматика.

Момент, когда Ni-Cd и Ni-MH аккумулятор полностью заряжен, можно надежно установить, измеряя зависимость его напряжения от времени зарядки.

Полностью заряженному аккумулятору соответствует тот момент, когда напряжение на нем достигает максимума. Но, поскольку для различных экземпляров абсолютное значение максимума может различаться, этот параметр н*годится для однозначного определения окончания зарядки.

Поэтому современные «интеллектуальные» зарядные устройства, определяют степень заряженности аккумулятора периодически измеряя напряжение на нем, и реагируют на момент когда скорость нарастания напряжения на аккумуляторе начинает замедляться.

Вот тогда они и прекращают зарядку. Вернее, не прекращают зарядку, а сильно снижают зарядный ток до абсолютно безопасной величины.

Одной из микросхем, специально созданных для интеллектуальных зарядных устройства является микросхема МАХ713. Она позволяет заряжать как единичный аккумуляторный элемент, так и батарею, состоящую из нескольких аккумуляторов. Контрольное время для быстрой зарядки может быть в пределах от 22 до 264 минут (восемь дискретных значений), а ток - в пределах от 4С до 0,ЗЗС (С - емкость аккумулятора).

Величину максимального времени зарядки и количества элементов питания в батарее устанавливают соответствущей распайкой четырех выводов микросхемы.

А величину тока зарядки задают величиной контрольного сопротивления, играющего роль датчика тока. Кроме того, в микросхеме МАХ713 предусмотрена и функция контроля температуры заряжаемого аккумулятора.

При расчете режима быстрой зарядки никель-кадмиевых аккумуляторов сначала выбирают зарядный ток I, ориентируясь на требуемое время зарядки. Следует заметить, что при отсутствии надежного контроля температуры заряжаемого аккумулятора выбирать его более 2С не рекомендуется. По окончании режима быстрой зарядки ток снижают до значений, безопасных в течение длительного периода ("дозарядка").

В микросхеме МАХ713 это значение например выбрано около 30 мА и не зависит от тока быстрой зарядки.

Принципиальная схема

Руководствуясь выше сказанным, было сделано зарядное устройство, по схеме, показанной на рисунке 1. И параметры зарядки были заданы следующим образом. Ток зарядки был выбран постоянной величины, равной 1А, и он не регулируется в зависимости от номинальной емкости аккумулятора.

Рис. 1. Зарядное устройство для Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов, схема на микросхеме MAX713.

Не регулируется, потому что переключать низкоомные резисторы проблематично, с точки зрения выбора и надежности переключателя. Ток через его контакты будет протекать существенный, а они так же имеют сопротивление, причем нестабильное.

Поэтому ток задан фиксированный 1А. Эта величина вполне годится и как для зарядки аккумуляторов 750 мА, так и для зарядки аккумуляторов в 2500 мА. Разница только будет во времени.

Таблица 1.

Время (мин.)	Вывод 9 (к выводу)	Вывод 10 (к выводу)
22	15	16
33	15	12
45	никуда	16
66	никуда	12
90	16	16
132	16	12
180	12	16
264	12	12

Что касается времени, было желание функцию контроля максимального времени отключить, но, увы, данная микросхема этого сделать не позволяет.

Поэтому, было задано максимально возможное время, равное 264 минуты. Поэтому, выводы 9 и 10 микросхемы к её выводу источника питания (15). Впрочем, если это не устраивает, можете сами выбрать максимальное время зарядки, подключив эти выводы согласно табл. 1.

Питание на микросхему должно быть не менее чем:

U = 2 + (1,9 х N),

где N - количество аккумуляторов в батарее.

При этом, оно не может быть меньше 6V. Так как у меня здесь максимум три элемента, то получается 7,7V. Но в качестве источника питания был выбран готовый сетевой адаптер с выходным напряжением 9V. Поэтому, питание на схеме показано 9V.

Таблица 2.

Батарея (к-во элем.)	Вывод 3 (к выводу)	Вывод 4 (к выводу)
1	15	15
2	никуда	15
3	16	15
4	12	15
5	15	никуда
6	никуда	никуда
7	16	никуда
8	12	никуда
9	15	16
10	никуда	16
11	16	16
12	12	16
13	15	12
14	никуда	12
15	16	12
16	12	12

Хотя могло быть от 7,7 до 12V.

Кстати, величина сопротивления резистора R2 должна быть выбрана в зависимости от напряжения питания.

Она определяется по формуле:

R2 = (U-5)/5,

и выражается в килоомах. В данном случае, при 9V получается 0,8 кОм, потому на схеме и стоит резистор 820 Ом. Если, например, источник питания будет на напряжение 12V, то, соответственно, R2 = (12-5)/5 =1,4 кОм.

Светодиод HL1 служит для индикации завершения зарядки. Светодиода HL2 может и не быть, он нужен только для того чтобы показать, что устройство включено (розетки у нас бывают плохие).

Ток на аккумулятор поступает через транзистор VТ1. Вот именно та деталь, которая в данном устройстве нагревается и нуждается в небольшом теплоотводе.

От того, сколько аккумуляторов в батарее зависит напряжение зарядки, и вообще все параметры по напряжению, ведь микросхема заряженность аккумулятора определяет по скорости изменения напряжения на нем. Для выбора количества аккумуляторных элементов в батарее служит переключатель S1.

Его положения цифрами показаны сколько аккумуляторов в батарее, - 1, 2 или 3. Количество элементов в батарее задается выводами 3 и 4, и в данном случае переключателем S1 выбирается 1, 2 или 3 элемента.

Впрочем, если это не устраивает, можете сами выбрать количество элементов в батарее, и сделать переключатель S1 по другой схеме, либо сделать зарядное устройство под конкретную батарею.

Подключение этих выводов показано в таблице 2. Соответственно, можно сделать зарядное устройство даже для фантастической батареи из 16-ти аккумуляторных элементов (даже не знаю, кому это надо)

Теперь, касательно зарядного тока. Сначала нужно определиться с величиной зарядного тока. Как уже сказано, такие аккумуляторы допускают ток зарядки до четырехкратного значения емкости.

Но решать вам Я решил ограничиться 1А. Ток зарядки аккумулятора, это практически, протекающий через него ток, микросхема измеряет его по падению напряжения на резисторе R6, включенному ему последовательно. Величину этого сопротивления можно рассчитать по формуле:

R6 = 0,25 / Ізарядки.

В данном случае, был выбран ток зарядки равный 1А. поэтому сопротивление контрольного резистора R6 должно быть равно 0,25 Ом.

Меркушлов М. А. РК-03-2019.

1 1869 Зарядные устройства

зарядное устройство аккумулятор Ni-Cd аккумулятор Ni-MH аккумулятор