Зарядное устройство для щелочных, NiCd, NiMN и Li-ion аккумуляторов

Важнейшим требованием, предъявляемым к зарядным устройствам (ЗУ), является обеспечение отключения аккумуляторов после их полной зарядки, чтобы избежать перезаряда. Такое устройство описано в этой статье.

Устройство отличается простотой и отсутствием дефицитных и дорогих элементов, поскольку полностью выполнено на отечественной элементной базе. В то же время, ЗУ отличается стабильностью и надежностью работы.

На транзисторе VT1 (типа КТ81 5 или КТ81 7) выполнен регулятор тока заряда. Точную величину тока заряда, в зависимости от количества заряжаемых аккумуляторов, устанавливают резистором R1.
Отключение зарядного тока после полной зарядки аккумулятора обеспечивают элементы VT2, VT3 и DDK Для этого отслеживается величина напряжения на аккумуляторе, которое повышается при его заряде. Величину напряжения на аккумуляторе, при котором его заряд прекращается, задают резистором R2 (в зависимости от типа и количества заряжаемых аккумуляторов). Устройство позволяет заряжать от одного до четырех последовательно включенных аккумуляторов.
На двух элементах «2И-НЕ» ИМС DDI собран RS-триггер. Перед началом заряда нажимают кнопку S1 («ПУСК») и кратковременно подают на вывод 5 ИМС DDI потенциал лог. «О». При этом на выходе 6 ИМС DDI. 1 установится потенциал лог. «О», и транзистор VT2, подключенный к этому выходу триггера, будет закрыт. После этого начинается заряд аккумулятора, и на входе 1 DD1.1 будет поддерживаться потенциал лог. «1». Поскольку при этом транзистор VT2 закрыт, ток заряда аккумулятора будет определяться положением движка резистора R1 — аккумулятор GB1 заряжается. Когда напряжение на аккумуляторе в процессе разряда вырастет настолько, что напряжение на движке резистора R2 превысит 0,7 В (порог открывания транзистора VT3), он откроется. При этом на вход 1 ИМС триггера поступит потенциал лог. «О», и триггер переключится — на его выходе 6 установится высокий потенциал, который приведет к открыванию транзистора VT2. После открывания VT2 транзистор VT1 закроется, так как его база будет подключена к общему проводу устройства через диод VD2 и открытый транзистор VT2. Заряд аккумулятора прекратится. При этом через открытый транзистор VT2 начнет светиться светодиод НИ, сигнализируя о завершении заряда аккумулятора.

В обоих состояниях триггера DDI ЗУ может находиться длительное время. Таким образом, аккумулятор с любой степенью заряженностью можно безбоязненно ставить на заряд на ночь, не опасаясь его перезарядить из-за превышения времени заряда. После завершения заряда аккумулятора диод VD1 не даст ему разрядиться через ЗУ. Наличие в устройстве резисторов R3 и R9 обязательно, так как они обеспечивают устойчивую работу триггера.
Диод VD2 необходим, чтобы исключить влияние на зарядный ток цепочки R4HL1, через которую ток от источника питания +10…12 В, при отсутствии диода VD2, поступает в базовую цепь VT1.
Для питания ЗУ подойдет любой сетевой адаптер с выходным напряжением 10…12 В. В простейшем случае это может быть понижающий трансформатор (мощностью 3…5 Вт) с мостовым выпрямителем, рассчитанным на ток до 0,3 А.

Кнопка SI может быть любого типа. Все постоянные резисторы типа MJ1T-0,125 или С2-23-0,125. Резистор R10 должен иметь мощность не менее 1 Вт. Переменные резисторы R1 и R2 типа СП4-1 или аналогичные. Эти резисторы надо снабдить шкалой: R2 — с отметками количества заряжаемых элементов, а R1 — с отметками количества элементов и тока заряда для них.
Стандартные токи заряда для NiMH аккумуляторов — это 150 мА (для аккумуляторов небольшой емкости — 900… 1500 мА*ч) и 300 мА (для аккумуляторов емкостью 1800…2700 мА*ч).

Детали

Все транзисторы должны иметь коэффициент не менее 50. Транзистор VT1 можно заменить КТ815А-Г или КТ 817А-Г. Этот транзистор должен быть установлен на радиатор с площадью не менее 100 см^. Транзисторы VT2 и VT3 — КТЗ15А-Д или КТЗ102АМ-ДМ.
Светодиод HL1 типа АЛ307АМ-ГМ или импортный. В последнем случае надо подобрать номинал R4.
Собранное без ошибок и из исправных деталей устройство в наладке не нуждается.
Как уже указывалось ранее, перед началом заряда аккумулятора кратковременно нажимают кнопку S1. Светодиод НИ при этом должен погаснуть. Напряжение отключения заряда устанавливают резистором R2 в зависимости от количества заряжаемых аккумуляторов и их типа. Схема реагирует на напряжение на аккумуляторе при протекании через него зарядного тока. Поэтому для одного аккумулятора напряжения отключения надо выставить 1,5 В, для двух — 3 В, для трех — 4,5 В и для четырех — 6 В.

Александр Киселев, г. Виноградов, Закарпатской обл.