Автор Тема: Зарядни устройства за NiMH, Li-Ion, Li-Po акумулатори с авт. тригерно изключване  (Прочетена 30855 пъти)

Неактивен EDM electronics

  • Global Moderator
  • Много Напреднал
  • *****
  • Публикации: 2 731
    Това са две мои схеми на автоматични зарядни устройства за NiMH & Li-Ion & Li-Pol акумулаторни батерии. Схемите са прости, с достъпни елементи, но за сметка на това с добри параметри – отлична стабилизация на изходното напрежение /в пъти по-добро от интегралните стабилизатори 78хх/ и стабилен-константен заряден ток. Характерното е, че след привършване на заряда се изключва автоматично /тригерно/ зарядното и се отделя галванично от батерията. Така се избягва презаряд на батериите, предотвратява се евентуален взрив на литиевите батерии, които са много опасни, защото литият гори дори под вода, като натрия. Дори и да бъдат забравени батериите в зарядното, те могат да стоят там с месеци без да се разредят или презаредят. Другото характерно за тези зарядни е че стабилизаторите са от LDO-тип, т.е. с малка разлика между входното и изходното напрежение се извършва перфектна стабилизация – разлика около 0,6 V – 0,7 V. Този тип стабилизатори се ползват за батерийно захранване и тогава когато търсим по-голямо КПД, поради по-малкия пад на напрежение в регулиращия транзистор, а оттам по-малко топлинни загуби.




Първата схема е за заряд на NiMH батерии. Схемата работи накратко така:
    С VT1 и VT2 е изграден генератор на ток. Токът през него е равен на отношението на пада на напрежение на прехода база-емитар на VT1 и резистора R1. В случая 0,67 V : 2,7 = 248 mA. При заряд на този тип акумулатори трябва да се има предвид, че тока не спада в края на заряда, като при останалите типове, а просто заряда се отчита при достигане на едно максимално напрежение на елемента или повишение на температурата му. Повишаване на температурата има едва когато се зарежда с голям заряден ток и към зарядното трябва да има термо датчик, който да изключ при определена температура. В сучая това не се взима под внимание понеже заряда е с 1/10 от капацитета на батериите или около тази, предвид че повечето са за 2000-2500 mA/h. От собствена практика при заряден ток от 1/10 няма никакви загуби в топлина и батириите достигат до максималните си цикли. Схемата следи само изходното напрежение. То е различно при различния заряден ток. В случая при 248 mA батериите са напълно заредени при достигане на 1,47 V на всяка клетка /измерено от мен на практика/. При 500 mA заряден ток напрежението става около 1,52 V и т.н. всеки може сам опитно да установи. Това напрежение в схемата се следи от компаратора TL431 през делителя R7,R8,R9 & RТ1. Когато достигне необходимото напрежение на заряд компаратора се отпушва. Това води до запушване на транзистора VT3, който преустановява работата на генератора на ток. Най-важната част в схемата е въведената ПОВ, която изпълнява тригерния режим, аналогично на тригера на Шмит. Когато VT3 е отпушен, резистора R7 е замасен и се измерва директно напрежението на батерията от компаратора. Когато обаче се отпуши компаратора и съответно се запуши VT3, в края на резистора R7 се появява по-положително напрежение от R2, като не позволява компаратора повече да се запуши, напраженито му на входа ще е винаги по-голямо от 2,5 V /критичното/, т.е. осъществява се ПОВ по постоянно напрежение.
    Другото характерно за схемата е, че тя се стартира при поставяне на батерията в зарядното. Старта /“на тригера“/се осъществява от С1, С2, R6 и С4. През тези кондензатори в интегрираща верига се подава напрежение директно на базата на VT3, което задейства цялата схема, докато отново достигането на определено напрежение в батерията не обърне състоянието на схемата. Най-важна е ролята на С2. Когато няма поставена батерия, този кондензатор е зареден при колектора на  VT3 с "+" а при RT1 с "-". Когато се постави батерията и се отпуши за кратко транзистора VT3, този кондензатор ще се включи към компаратора с отрицателно напрежение, което ще го запуши и съответно ще запусне схемата. Кондензаторите С3 и С5 осигуряват стабилната работа на компаратора, да няма погрешни измервания и вредни пикови включвания-изключвания. В нормално състояние схемата не работи, светодиода не свети. След поставяне на батерия се стратира заряди и приключва при достигане на нагласеното напрежение от тримера RТ1, след което светодиода изключва и показва, че батерията е заредена.
    Платката на схемата е твърде малка и успешно се вгражда в китайско импулсно зарядно-адаптер от 5 лв., като предварително му се отрегулира изходното напрежение в показаното в схемата, така че да няма никакви топлинни загуби.
Зарядното е изчислено за 8 елемента. Броя на зарежданите елементи може да се промени, като се нагласи напрежението в изхода при 1,47 V на елемент за този заряден ток от 250 mA. Това става с промяна на R8 и фина настройка с тримера.

Втората схема е за заряд на Li-Ion & Li-Pol акумулаторни батерии. Схемата работи накратко така:
    Аналогично на първата схема има изграден генератор на ток с транзисторите VT2 и VT3. Той осигурява константен заряден ток по време на целия заряд. Характерно за този тип батерии е, че индикация за заряда им е достигането на едно максимално напрежение от 4,2 V /а за по-старите типове 4,1 V/ + резкия спад на зарядния ток. След този рязък спад обаче има остатъчен малък заряден ток, който всъщност скапва, издува, пали и гърми литиевите батерии. За целта в схемата има и втори генератор на ток, който изключва заряда при спадането му под 50 mA. Този втори генератор на ток е изграден с VT1, който следи напрежението Б-Е на VT3 и R3. Когато се получи спад на зарядния ток, т.е. налице е края на заряда, намаля пада на напрежение върху R3, а оттам се запушва и транзистора VT1. Този транзистор прекъсва напрежението на стабилизатора изграден с VT4 и VD2, който управлява регулиращия транзистор VT3 и така спира работата на цялата схема. Стабилизатора следи директно напрежението в изхода и то не може да бъда по-голямо от това което е настроено с тримера. В схемата е въведна ПОВ чрез VT1 и R4. Схемата се стартира чрез С1, R7 и С3, още щом бъде поставена батерията. Тогава светва диода, ако батерията е с по-ниско напрежение от 4,2 V и заряда започва, но ако е с по-високо от 4,2, зарядното не се стартиа и това показва, че няма нужда да се зарежда батерията.
    Платката е със същата големина като при първата схема и се вгражда в същия тип импулсни адаптери. Аз за универсалност съм поставил и едно ключе, с което превключвам един резистор последователно на R8 и с другата му секция променям входното напрежение на импулсния изправител /както е показано на схемата/, така че да се ползва за заряд и на два последователно вързани елемента.

И двете схеми работят аналогично на GSM зарядните и тези на цифровите фотоапарати.

В ZIP файла има схемата и платките на двете зарядни устройства!
« Последна редакция: Януари 24, 2012, 11:28:00 pm от altium »

vikimz

  • Гост
Добър ден, искам да попитам, имали вариант да се промени втората схема, която е за Li - Ion акумулатори така, че да може да зарежда последователно свързани 4 елемента, които са с параметри 3.7V 4200mA. Поздрави!

Неактивен EDM electronics

  • Global Moderator
  • Много Напреднал
  • *****
  • Публикации: 2 731
Да, има.
С тримера в изхода настройваш изходното напрежение, като входното трябва да бъде поне 1V по-голямо, защото стабилизатора е компенсационен тип LDO.

За един елемент напрежението в изхода трябва да е 4,2V. Това е при зареден елемент.
« Последна редакция: Февруари 03, 2015, 12:00:36 pm от EDM electronics »

vikimz

  • Гост
Много благодаря  :) И още нещо искам да попитам, можели да заменя смд транзисторите mmbt2222a и mmbt2907a с BC547 и BC557. Поздрави!
« Последна редакция: Февруари 03, 2015, 12:37:29 pm от vikimz »

Неактивен krasias

  • Специалист
  • Сериозен
  • ***
  • Публикации: 1 032
 vikimz, ако искаш да направиш нещо истинско ти трябва по едно зарядно на елемент. Литиевите клетки се зареждат поотделно. Това зарядно е слабо за твоите елементи, трябва ти поне 2А заряден ток на елемент за да се заредят по бързо. И откъде си ги взел тези елементи, имай в предвид че на нашия пазар има много ментета отвън пише 4200mAh а вътре е 800mAh.

newage

  • Гост
Имам готови изработени платки за тази схема. АКо някой иска, мога да му дам.

Неактивен lpoik

  • Подготвен
  • **
  • Публикации: 192
С тази схема може да си направите много добро регулируемо зарядно с ограничаване на тока в края на зареждането.