Проекты : Питание: блоки, регуляторы, зарядные, преобразователи (инверторы), баласты, ЛДС


Тимофей Носов     

Простое зарядное для пальчиковых аккумуляторов методом дельта ∆V

Зарядное устройство собрано на МС33340, т.н. контролере быстрой зарядки и предназначено для зарядки Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов методом дельта ∆V (метод измерения изменения напряжения). Если измерять напряжение на выводах элемента в течение заряда постоянным током, то можно заметить, что напряжение медленно повышается во время заряда. В точке полного заряда, напряжение на элементе будет кратковременно уменьшаться. Величина уменьшения небольшая, примерно 10 mV на элемент для NiCd и 4 mV для NiMH, но явно выражена.

 

 

Отличительные черты микросхемы MC33340:
– обслуживание NiMH и NiCd аккумуляторов;
– только импульсный режим работы;
– малогабаритный корпус;
– порог отключения, т.е. обнаружение разницы в изменении напряжения на элементе составляет всего 4 мВ, затем переход в режим подзарядки;
– высокая помехозащищенность внутренней логики;
– программируемый порог отключения заряда по времени от 1 до 4 часов;
– программируемые пороги обнаружения недостаточной/слишком большой температуры аккумулятора;
– защита аккумулятора от зарядки большим током (обнаружение сильно разряженных или неисправных аккумуляторов);
– время окончания режима быстрой зарядки 177 секунд с момента, как напряжение на аккумуляторе достигло номинального.

Схема зарядного устройства.

 

 

Нами собрано два идентичных канала, индивидуальные для каждого элемента. Как показала практика, зарядка двух одинаковых элементов GP-2700 mAh не одинакова по времени.

В описании контроллера МС33340 несколько аккумуляторов соединяются последовательно, а зарядный ток устанавливается из расчета для одного элемента. В отдельных случаях это неудобно, т.к. бывает нужно зарядить только один аккумулятор. В случае зарядки цепочки последовательно соединенных аккумуляторов на первый вывод МС33340 контролируемое напряжение подается через делитель на двух резисторах, подобранных таким образом, чтобы напряжение на первом выводе МС33340 составляло от 1,0 до 2,0 вольт (т.е. как с одним элементом). Ниже фрагмент документации.

 

 

С увеличением зарядного тока растет и температура аккумуляторов в процессе зарядки, перегрев которых недопустим. Микросхемный стабилизатор LM317 имеет встроенную систему защиты от перегрузки по току и от перегревания – как только температура кристалла микросхемы превысит допустимое значение, происходит ограничение выходного тока. Ограничение тока, соответственно ведет к увеличению времени зарядки. Таким образом, необходимо найти золотую середину – либо маленький зарядный ток, либо эффективное охлаждение аккумуляторов и LM317.

Температурный мониторинг у нас не реализован, хотя MC33340 позволяет легко его организовать. В нашем случае проблема заключалась в установке терморезистора при непосредственном контакте с корпусом аккумулятора, а если честно, то было кайфолом заморачиваться.

Габариты печатной платы позволяют разместить её в корпусе типовой телефонной розетки (или от RJ-45).

 

 

Некоторые конструктивные замечания (см. фото платы ниже):
– печатная плата перед "набивкой" элементов обтачивается напильником со всех сторон до границ фольги, т.к. в корпусе розетки RJ-45 мало места;
– LM317 (отеч. аналог КР142ЕН12А) вставлен в плату со стороны печати и через край платы за́гнут на сторону элементов, радиатор на нём представляет собой пластину из медной жести;
– сопротивление 2,4 Ом для увеличения мощности и уменьшения габаритов составлено из двух сопротивлений, включенных параллельно номиналом по 5,1 Ом отечественные МЛТ-0,25;
– в качестве включателей "порога отключения заряда" используем межплатные вилки и обычные джамперы, но можно запаять перемычки, если время будет фиксированным.

Время таймера "порога отключения заряда" программируется комбинацией замыкания джамперов. Выбор устанавливаемого времени, как мы понимаем, подбирается опытным путем, т.е. меньше времени для аккумуляторов меньшей емкости и наоборот.
 

Backup
Termination
Mode
Programming Inputs
Time Limit
Fast Charge
(Minutes)
t3/Tref Low
(Pin 5)
t2/Tsen
(Pin 6)
t1/Tref High
(Pin 7)
Time
Open
Open
Open
283
Time
Open
Open
Gnd
247
Time
Open
Gnd
Open
212
Time
Open
Gnd
Gnd
177
Time
Gnd
Open
Open
141
Time
Gnd
Open
Gnd
106
Time
Gnd
Gnd
Open
71
Temperature
0 V to VCC – 0.7 V
0 V to VCC – 0.7 V
0 V to VCC – 0.7 V
Timer Disabled

 

Визуально зарядка сопровождается миганием светодиода. В момент свечения, соответственно, заряд не идет. Постоянное свечение свидетельствует о полной зарядке аккумулятора.

Необходимо отметить, что напряжение на  разряженных аккумуляторах от 0 до 1,0 вольт воспринимается MC33340 как "нижний порог", при котором устройство работает в режиме подзаряда, по достижению 1,0 вольта (на ножке 1 микросхемы) происходит автоматическое включение режима быстрой зарядки.

MC33340, согласно документации, может работать в диапазоне от 3,25 до 18 вольт. В нашем случае использовался трансформаторный блок питания на 6 вольт мощностью 2100 мА. В отдельных публикациях не рекомендуется завышать величину зарядного напряжения по отношению к рабочему напряжению аккумулятора более чем на 1,5 вольта.

Из добрых рекомендаций:
– не завышайте зарядный ток (более 1/10 от емкости);
– не перегревайте аккумуляторы, завышая зарядный ток;
– не перегревайте LM317, отказываясь от эффективного охлаждения.

Ниже фото готового зарядного устройства

 

 

 

 

 

Файлы:
Печатаная плата
Документация на компоненты
Хрусталев Д.А. Аккумуляторы (6684 kb)


Полезные ссылки:
Попробуй сделать печатную плату на кухне
Задай вопрос или найди ответ в форуме


Назад

Просмотров: 67007

 








 
 
 

В русском Интернете бестолку защищать свои права. Хотите использовать материалы - используйте,
но с письменного согласия авторов. В противном случае будут высланы соответствующие письма
в поисковые системы об ограничении индексации ваших сайтов. Не доводите до греха.