Самодельное зарядное устройство для NiMH аккумулятора на LM338. Схема
Главная » Источники питания » Самодельное зарядное устройство для NiMH аккумулятора на LM338. Схема
В наши дни NiMH аккумуляторы используются повсеместно. Эти аккумуляторы безопасны, универсальны и просты в эксплуатации. В этой статье мы рассмотрим самодельную схему зарядного устройства для NiMH аккумуляторов, ее работу и приведем расчеты некоторых компонентов схемы.
Это базовая схема которую достаточно легко собрать. Схема включает в себя сетевой трансформатор, стабилизатор напряжения LM338, операционный усилитель LM301, биполярный транзистор 2N2905 и несколько резисторов и конденсаторов.
NiMH аккумуляторы
Каждая NiMH батарея построена с использованием отдельных NiMH элементов, которые соединяются последовательно или параллельно для обеспечения более высокого напряжения или более высокого тока.
Один NiMH элемент имеет номинальное напряжение около 1,2 В.
Когда NiMH элемент полностью заряжен, на его клеммах будет около 1,6 В. Обычно 9-вольтовая NiMH батарея состоит из 8 элементов, соединенных последовательно друг с другом. Это даст результирующее выходное напряжение 1,2 x 8 = 9,6 В.
Чтобы эффективно зарядить NiMH аккумулятор, напряжение заряда должно быть эквивалентно напряжению полностью заряженной батареи, которое составляет 1,6 В x 8 = 12,8 В. Также необходимо учитывать вместе с зарядным напряжением и зарядный ток батареи. Безопасно будет заряжать NiMH аккумулятор током половиной его текущей емкости (0,5C).
Аккумулятор, который мы будем использовать в этой схеме, имеет емкость 9 В / 300 мАч. Следовательно, нам нужно зарядить аккумулятор напряжение 12,6 В и током 150 мА.
В нашей схеме сетевое напряжение 230 вольт понижается трансформатором, выпрямляется диодным мостом, сглаживается конденсатором C1 и поступает на стабилизатор LM338.
Величину выходного напряжения с LM338 можно задать с помощью резисторов R2, R4 и R5.
Формула, определяющая выходное напряжение следующая:
Vвых = 1,25 * (1 + R2 / (R4 + R5)) + Iadj * R2
Используя эту формулу, установим напряжение равное 12,8 В, что является напряжением заряда для 9-вольтовых NiMH аккумуляторов. Стабилизатор LM338 способен отдавать в нагрузку до 5А. Обязательно установите его на радиатор.
Выходное напряжение с регулятора подается на батарею через токоограничивающий резистор сопротивлением 80 Ом. Этот резистор ограничивает выходной ток до 150 мА для безопасной зарядки аккумулятора. Используйте проволочный резистор высокой мощности, например 10 Вт, так как он должен выдерживать большой ток.
Блок индикатора заряда
Операционный усилитель работает в режиме компаратора и используется в качестве индикатора зарядки, чтобы показать пользователю, что батарея полностью заряжена. Опорное напряжение подается на вывод 3 ОУ с делителя напряжения на резисторах R4, R5 и R6.
Инвертор 12 В/ 220 В
Инвертор с чистой синусоидой, может обеспечивать питание переменно.
Подробнее
Суммарное сопротивление резисторов R5 и R6 велико по сравнению с R4, поэтому опорное напряжение, установленное на положительный вход операционного усилителя, составляет около 12,7 В, что почти эквивалентно напряжению полностью заряженной батареи.
Допустим, к схеме подключен незаряженный аккумулятор. Когда аккумулятор не дозаряжен, опорное напряжение на выводе 2 операционного усилителя будет меньше 12,7 В. В то время как опорное напряжение с делителя напряжения будет равно 12,7 В. Это переводит выход операционного усилителя в высокое состояние, который удерживает транзистор в закрытом состоянии, в то время когда аккумулятор заряжается.
По мере зарядки, напряжение на аккумуляторе начинает расти. Когда батарея полностью зарядиться, напряжение на инвертирующем выводе операционного усилителя будет больше, чем на неинвертирующем. Таким образом, на выходе операционного усилителя появиться низкое состояние, откроется транзистор и включиться светодиод, сигнализируя о завершении заряда.
Тестер транзисторов / ESR-метр / генератор
Многофункциональный прибор для проверки транзисторов, диодов, тиристоров…
Подробнее
Categories Источники питания Tags NiMH, Зарядное устройство
Отправить сообщение об ошибке.
Автоматический зарядник для ni-mh аккумуляторов
Процесс зарядки Ni-Mh аккумуляторов в авиамоделизме немного отличается от общепринятой. Обычно моделист заряжает аккумуляторы перед выездом на поле, ставя аккумулятор на ночную зарядку. Но бывает, что при быстром сборе на полёты, аккумы борта или аппаратуры оказываются полностью или частично разряженными и зарядить обычным «ночным» зарядником просто нет время.
Плюсы современных NiMh аккумуляторов, — это возможность заряжать их большим током, до 1С без последствий для его здоровья. Единственное, чему надо уделить внимание при заряде, — это температуре и конечному напряжению заряда. Простейший зарядник можно посмотреть тут, он не автоматизирован и контроль полного заряда контролируется рукой на повышение температуры.
Так же можно купить зарядное устройство для всех типов аккумуляторов.
Чтобы обезопасить аккумулятор от перезаряда, контроль по напряжению можно доверить автомату, который отключит батарею при достижении оределённого напряжения и будет поддерживать аккум в заряженном состоянии. О таком автоматическом зарядном устройстве для Ni-Mh и Ni-Cd и пойдет речь в этой статье.
Мною разработано и собрано на макетной плате зарядное устройство для NiMh и Ni-Cd , схема простая, все элементы доступны.
Пороговым элементом в схеме является стабилитрон D1, он открывается при достижении напряжения стабилизации открывая тем самым ключ на транзисторах и включая реле, которое отключает аккумулятор. Делитель напряжения на R1-R2 устанавливает верхний порог, при достижении которого отключается аккум, для 5 банок гидрида он составляет 7,2v (переключатель s1 замкнут). При подключении аккумулятора на R5 падает напряжение до напряжения аккумулятора, а так как оно меньше 7,2в , то D1 закрыт и реле обесточено, при этом его контакты замкнуты и происходит зарядка.
При достижении 7,2в стабилитрон открывается, реле срабатывает и отключает аккумулятор.
Напряжение аккумулятора удерживает стабилитрон открытым, а реле включённым, контакты реле остаются разомкнутыми, — это происходит какое то время пока напряжение аккумулятора не упадёт ниже 7,1в, при этом стабилитрон закроется и реле опять подключит аккумулятор на зарядку. Этот процесс постоянно повторяется. Светодиод сигнализирует об окончании зарядки.
Назначение других элементов зарядного устройства для Ni-Mh следующее:
- C1 — снижает частоту переключения реле в отсутствии подключённого аккумулятора (признак работы ЗУ- щёлкание реле без подключённого аккума).
- D2 — защищает транзисторы от пробоя обратным напряжением возникающим в катушке реле.
- R5 мощностью не менее 2w — устанавливает ток заряда и подбирается для получения желаемого тока (вместо него можно использовать лампы накаливания 12v).
- S1 — переключает режимы для заряда 5 баночных и 8 баночных батарей.
- S2 — не обязательный элемент, служит он для принудительного перевода ЗУ в режим заряда.
- Реле у меня стоит не известной марки, от блока управления магазинного холодильника.
- D1 — можно заменить на любой другой стабилитрон 2…4v.
Вот что получилось у меня. Поставил два светодиода для красоты.
Настройка зарядника Ni-Mh
Подстроечные резисторы в среднее положение, подключаем зарядник к источнику питания 12…18v, реле начинает периодически щёлкать, S1 замкнут, подключаем ni-mh аккумулятор с подключённым к нему вольтметром. Резистором R1 добиваемся отсутствия свечения светодиода и контролируем напряжение на аккумуляторной батарее. При достижении 7,2в начинаем крутить R1 до загорания светодиода и щёлчка реле (желательно выполнить эту операцию несколько раз, для более точного позиционирования резистора). Всё, настройка для 5и баночной батарейки завершена.
Размыкаем S1 и то же самое проделываем с 8и баночной батареей, только теперь вращаем R2 и порог срабатывания 11,5.
..11,6v. R1 при этом крутить нельзя! При заряде 8и баночных батареек от источника 12в — светодиод не будет загораться, тут выхода два: Либо повесить светодиод на отдельную пару контактов реле, либо увеличить напряжение питания зарядника до 15…18в.
Аналогично можно настроить данный зарядник и для работы с Ni-Cd батареями.
В процессе зарядки током около 500мА нагрева Ni-Mh батарей ёмкостью 1700 мА не замечено как это бывает при зарядке малым током за ночь, при этом аккумулятор заряжается полностью, отдавая при дальнейшем разряде почти всю емкость.
Выставить конечное напряжение можно довольно точно и не сложной доработкой можно приспособить два таких зарядника для двух банок Li-Fe аккумуляторов.
Что вам нужно знать
Если вы увлекаетесь электроникой, вы, скорее всего, сталкивались с Ni-MH аккумуляторами. Ni-MH относится к никель-металлгидридным батареям. Никель-металлогидридные аккумуляторы являются одними из самых успешных аккумуляторов в отрасли.
Вы можете найти их в большинстве бытовой электроники, для которой требуются внутренние батареи. В отличие от литий-ионных аккумуляторов, NiMH аккумуляторы более доступны по цене. Но, несмотря на их популярность, многие начинающие инженеры до сих пор не понимают, как работают эти аккумуляторные батареи. Правильное понимание Схема зарядного устройства для NiMH аккумуляторов t необходима для его изготовления. Та же концепция со схемой светодиодной лампы: вам нужно знать, как она работает, чтобы сделать ее.
Начинаем!
1. Как работает схема зарядного устройства NiMH аккумуляторов?
Чтобы понять, как работает схема зарядного устройства для NiMH аккумуляторов, нам нужно сначала взглянуть на принципиальную схему. Вот он:
(основная принципиальная схема NiMH)
Как видно из диаграммы, имеется только одна интегральная схема (ИС). IC действует как универсальная схема зарядного устройства высшего класса.
Он обеспечивает максимальную защиту вашей батареи, поскольку зарядное устройство заряжает ее. Таким образом, ваша батарея остается в максимально здоровой среде во время входного напряжения. Тем не менее, вы по-прежнему испытываете быструю зарядку. Обратите внимание, что есть и другие сложные способы создания регулируемого постоянного тока. Но схема, которую мы здесь представили, все еще может создавать постоянный ток.
Вот краткий обзор внутренней работы схемы зарядного устройства NiMH аккумуляторов. Когда в цепи нет питания, микросхема переходит в спящий режим. Обратите внимание, что микросхема также может перейти в спящий режим при наличии избыточного напряжения питания.
Как правило, когда напряжение Vcc превышает порог блокировки при пониженном напряжении (ULVO), микросхема автоматически переходит в спящий режим. Он немедленно отключает аккумулятор от зарядного тока. Таким образом, входное напряжение практически отсутствует.
Вы можете определить скорость зарядки аккумулятора.
Установите эту скорость извне через программный резистор, который подключается к выводу PROG микросхемы.
В текущей конфигурации виртуальный опорный сигнал на выводе PROG составляет 1,5 В. Этот виртуальный опорный сигнал поступает от встроенного усилителя. Ток программирования протекает через N-канальный полевой транзистор и делитель тока. Как правило, кривая разряда большинства NiMH аккумуляторов более пологая, чем у щелочных аккумуляторов типа AA.
Логика управления состоянием зарядного устройства управляет делителем тока. Он создает разность потенциалов на резисторе, что затем создает условия для быстрой зарядки подключенной батареи.
2. Какие особенности имеет схема зарядного устройства NiMH аккумуляторов?
Схема NiMH зарядного устройства имеет множество функций. Вот список основных:
- Полный контроллер быстрой зарядки для одно-, двух- и четырехсекционных NiMH аккумуляторов
- Автоматическая перезарядка для поддержания заряда этих аккумуляторов
- Точный зарядный ток
- Программируемый ток быстрой зарядки
- Ток быстрой зарядки, программируемый с помощью внешнего чувствительного резистора
- Автоматическое определение батареи
- Дополнительный температурный режим для зарядки
- Незначительный разряд батареи в спящем режиме
- Диапазон входного питания
- Ручное отключение, если не используется интеллектуальная батарея
Зарядные устройства для NiMH аккумуляторов имеют множество функций.
3. Функция выравнивания контактов LTC 4060 . На принципиальной схеме видны следующие выводы:
-
ПРИВОД
Этот контакт подключается к базе PNP-транзистора. Он отвечает за обеспечение транзистора базой.
-
БАТ
Второй контакт контролирует зарядный ток подключенного аккумулятора во время зарядки аккумулятора.
-
ЧУВСТВО
Эта распиновка измеряет ток, подаваемый на аккумулятор во время его зарядки. Штырь предназначен для управления проводимостью PN-транзистора.
-
ТАЙМЕР
Функция контакта TIMER заключается в определении частоты генератора микросхемы. Это также помогает контролировать пределы цикла цикла зарядки.
-
СХДН
Как только появится триггер для сброса распиновки SHDN, микросхема отключится.
Это сводит к минимуму зарядный вход, идущий на аккумулятор. В свою очередь, ток питания ИС уменьшается.
-
ПАУЗА
Распиновка PAUSE на некоторое время останавливает процесс зарядки. Вам не нужно отключать зарядное устройство от источника питания или блока питания.
-
ПРОГ
Эта распиновка предназначена для программирования зарядного тока. Это достигается за счет соответствующего изменения номинала резистора для определения различных скоростей зарядки.
-
АРКТ
Распиновка ARCT — это распиновка автоматической перезарядки микросхемы. Его цель – запрограммировать порог уровня зарядного тока. Как только напряжение батареи падает ниже предела напряжения, немедленно начинается зарядка.
-
ВЫБ0 и ВЫБ1
Благодаря двум выводам микросхема совместима с различными номерами ячеек, которые необходимо заряжать.
4. Как правильно заряжать никель-металлгидридные аккумуляторы
Чтобы поддерживать рабочие характеристики своих никель-металлогидридных аккумуляторов, заряжайте их правильно. Правильная зарядка этих типов батарей также может продлить срок их службы.
Перезарядка этих аккумуляторов может привести к их перегреву и снижению общей емкости аккумулятора. Превышение емкости заряда также может привести к повреждению. Это причина, по которой вам нужно использовать контроллер заряда. Контроллер заряда может прекратить зарядку, как только элемент достигнет зарядной емкости.
https://en.wikipedia.org/wiki/File:Decapitated_ni-mh_battery.jpg
Очень важно правильно заряжать NiMH аккумулятор.
4.1. Методы зарядки NiMH
Схемы зарядки отличаются для аккумуляторов разного химического состава.
Давайте посмотрим на некоторые из них.
-
Таймер зарядки
Проще всего определить окончание заряда. Зарядное устройство может поставляться со встроенным временем. Подход предполагает, что вы заряжаете аккумулятор, начиная с чистого состояния заряда. Например, батарея полностью разряжена. Это означает, что батарея находится в состоянии полной разрядки.
Последовательное подключение элементов может повлиять на время, необходимое для полной зарядки последовательно соединенных аккумуляторов. Обратите внимание, что время зарядки в этом методе часто больше, чем в других методах.
-
Тепловое обнаружение:
Здесь вы определяете окончание заряда, проверяя температуру батареи. Аккумулятор часто нагревается во время зарядки, поэтому сказать, что зарядка закончилась, не всегда легко. Но большинство зарядных устройств имеют контроллер зарядного устройства для контроля повышения температуры элемента и тока батареи.
Как только происходит внезапное повышение температуры, контроллер заряда может прекратить заряд.
Большинство людей предпочитают этот метод для определения окончания заряда. Метод обнаружения отрицательного дельта-напряжения (NDV) мгновенно обнаруживает снижение напряжения в момент полного заряда аккумулятора. Обратите внимание, что батарея должна достичь максимального напряжения, чтобы сохранить максимальную энергию.
Вы также можете зарядить один или несколько элементов с помощью зарядного устройства. Аккумуляторы NiMH очень чувствительны к перезарядке. Было бы полезно, если бы вы были осторожны при медленной зарядке элементов. Оптимальный допустимый ток зависит от температуры окружающей среды. Ограничьте себя скоростью 0,05°C при подзарядке элементов. Старайтесь не оставлять аккумуляторы подзаряжаться слишком долго. Поддерживайте уровень заряда ниже C/10. Более высокая скорость зарядки может привести к перезарядке и повреждению этих типов аккумуляторов.
Существует множество способов зарядки NiMH аккумуляторов.
4.2. Меры предосторожности при зарядке NiMH-аккумулятора
Ниже приведены некоторые важные рекомендации, которым необходимо следовать при зарядке NiMH-аккумуляторов.
- Всегда используйте правильное зарядное устройство.
- Заряжайте аккумуляторы при комнатной температуре независимо от того, заряжаете ли вы один элемент или весь аккумуляторный блок
- Продолжайте проверять температуру ячейки и удалите ее, если она слишком теплая
- Проверить состояние заряда вручную
- Старайтесь оставаться в текущих пределах
Резюме
NiMH аккумуляторы и зарядные устройства для них сегодня являются одними из самых популярных продуктов. Из этого руководства вы узнали, как работает схема зарядного устройства для NiMH аккумуляторов .
Эта информация имеет решающее значение для тех, кто заинтересован в создании зарядных устройств NiMH.
У вас есть дополнительные вопросы относительно зарядных устройств для NiMH аккумуляторов? Не стесняйтесь связаться с нами. Мы предлагаем широкий спектр решений для производства печатных плат. Наши высококвалифицированные специалисты всегда готовы помочь.
Цепь зарядного устройства для никель-металлогидридных NiMH аккумуляторов
Киран Салим
10 908 просмотровВ этом уроке мы создадим «Схему зарядного устройства для NiMH аккумуляторов».
Протокол зарядки зависит от размера и типа заряжаемой батареи. Некоторые типы батарей имеют высокую устойчивость к перезарядке и могут быть перезаряжены путем подключения к источнику постоянного напряжения или источника постоянного тока, в зависимости от типа батареи.
Если важна безопасная зарядка, быстрая зарядка и/или максимальное время автономной работы, тогда все становится сложнее.
Вот три наиболее распространенных аккумулятора в электронных устройствах NiMH, NiCd и Li-ion. В этих батареях показатель C является важным фактором при определении параметров зарядки. «C» относится к емкости батареи при разрядке в течение одного часа. Емкость этих батарей определяется относительно минимально допустимого напряжения, называемого напряжением отсечки. Именно это напряжение обычно определяет «разряженное» состояние батареи. В этот момент еще остается заряд, но его вытягивание может привести к повреждению аккумулятора. Здесь мы разрабатываем простую схему зарядного устройства NiMH (никель-металлогидридного) аккумулятора с несколькими легкодоступными компонентами, которая может обеспечить постоянное напряжение и ток для цели 9Вольт NiMH аккумулятор. Эти типы батарей не саморазряжаются быстро и обеспечивают максимальное напряжение и ток при минимальных размерах.
Номинальное напряжение NiMH и NiCd аккумуляторов составляет около 1,2 В на элемент, и их обычно следует заряжать от 1,5 до 1,6 В на элемент.
Купить на Amazon
Аппаратные компоненты
Следующие компоненты необходимы для изготовления цепи зарядного устройства NiMH аккумуляторов
| S. No | Компоненты | Значение 90 372 | Кол-во |
|---|---|---|---|
| 1 | Понижающий трансформатор | 0–12 В~ | 1 |
| 2 90 384 | Диод | 1N4007 | 4 |
| 3 | Транзистор | TIP125 | 1 |
| 4 | Резисторы | 47 Ом, 10 Ом, 2 кОм, 1 кОм | 1, 1, 1, 1 |
| 5 | Электролитические конденсаторы | 330 мкФ | 2 |
| 6 | Аккумулятор NiMH | 9 В | 1 |
| 7 | Светодиод | 2 |
TIP125 Распиновка
Для получения подробного описания цоколевки, размеров и технических характеристик загрузите техническое описание TIP125
Цепь зарядного устройства для NiMH аккумуляторов
Пояснение к работе
Простое зарядное устройство для никель-металлгидридных аккумуляторов, для которого требуется зарядка с регулируемым током.
Батарея NiMH требует медленной зарядки и ограниченного зарядного тока, зарядки с перегрузкой по току или зарядки с переполнением, что приводит к нагреву батареи NiMH.
Сначала у нас есть секция питания, состоящая из понижающего трансформатора переменного тока 0–12 В, этот трансформатор используется для преобразования источника переменного тока 230 В в источник переменного тока 12 В, двухполупериодного мостового выпрямителя, состоящего из D1 через D4, который преобразует питание переменного тока в питание постоянного тока, а сглаживающий конденсатор C1, C1 выполняет процесс фильтрации. Регулировка тока достигается за счет действия R1, R2 и эпитаксиального PNP-транзистора Дарлингтона TIP 125. Транзистор TIP125 (PNP) подключен к положительной линии питания, и этот транзистор обеспечивает регулировку тока и защищает аккумулятор от перегрузки по току. LED1 подключен между положительным источником питания и базовой клеммой TIP125, за которым следует резистор R1, R1 поддерживает зарядный ток на уровне 150 миллиампер.
Светодиод и резистор R2 играют важную роль в контроле базового тока T1 и, следовательно, его выхода, этот светодиод указывает на наличие батареи на выходе и поток питания. LED2 подключен к выходу с резистором R4 и указывает на выходной источник постоянного тока.
Поскольку эта схема построена со светодиодным индикатором состояния, всякий раз, когда батарея подключена к зарядке и выходное напряжение нормальное, светодиод 1 начинает светиться. Если нет, то LED1 остается в выключенном состоянии. Эта схема рассчитана на выходной ток 150 миллиампер.
Аккумулятор NiMH
Применение
Может использоваться в большинстве портативных электронных устройств. Никель-металлогидридные батареи состоят из положительной пластины, содержащей гидроксид никеля в качестве основного активного материала, отрицательной пластины, состоящей в основном из сплавов, поглощающих водород, сепаратора из тонких волокон, щелочного электролита, металлического корпуса и уплотнительной пластины, снабженной самозакрывающийся предохранительный клапан.
