|
Arabic
Bengali
Chinese
English
French
German
Hebrew
Hindi
Italian
Japanese
Korean
Malay
Polish
Portuguese
Spanish
Turkish
Ukrainian
Vietnamese|
ENCICLOPEDIA DE RADIOELECTRÓNICA E INGENIERÍA ELÉCTRICA Cargador inteligente para baterías Ni-Cd. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Cargadores, baterías, celdas galvánicas El artículo presentado a nuestros lectores describe una fuente de alimentación remota de red estabilizada conmutada (en la vida cotidiana y, a menudo, en la literatura técnica, se les llama adaptadores) basada en un microcircuito de la serie VIPer y un cargador "inteligente" alimentado por él en un MAX713CPE especializado. microcircuito. Los cargadores (cargadores) “inteligentes” han recibido mucha atención en las páginas de “Radio”. Por supuesto, podemos hablar de inteligencia sólo de forma condicional: normalmente se refiere a la capacidad del dispositivo para analizar el estado de la batería que se está cargando y, basándose en algunas señales obligatorias, seleccionar uno u otro modo de carga. Además, el algoritmo de carga está determinado por el tipo de batería. Para iones de litio (Li-Ion) debe corresponder a lo descrito en el artículo [1], y para níquel-cadmio e hidruro metálico de níquel (Ni-Cd, Ni-MH) - [2]. Las publicaciones [1, 3] proponen opciones de memoria específicas. A pesar de la “inteligencia” de estos dispositivos y contrariamente al método recomendado de cargar las baterías en el momento inicial con la máxima corriente posible (más de 1 A), ¡utilizan una corriente de sólo 250...300 mA! ¿Por qué? La respuesta, según le parece al autor, es sencilla. Si utiliza fuentes de alimentación remotas (PSU) de red estabilizadas y no estabilizadas ampliamente utilizadas como fuente de corriente de carga (a menudo se les llama adaptadores (en terminología extranjera, Wall Cube), es muy difícil encontrar una copia con una corriente máxima de 1 Uno o más en oferta. Además, el mercado está repleto de falsificaciones. El intento del autor de utilizar la fuente de alimentación BPS 12-0,5, producida por la "misteriosa" empresa MAX, no tuvo éxito: el adaptador con una corriente de salida garantizada de 0,5 A se sobrecalentó incluso con una corriente de carga de 300 mA. Pero el cuerpo del dispositivo está hecho de manera bastante ergonómica, por lo que lo utilizamos para nuestro propio desarrollo de una fuente de alimentación de red estabilizada conmutada. Principales características técnicas
La fuente de alimentación está protegida contra cortocircuitos en la carga. Se puede utilizar para alimentar otros equipos (radios y grabadoras portátiles, reproductores, contestadores telefónicos, dispositivos digitales, etc.), cuyo compartimento para baterías está diseñado para cuatro baterías AA. Si es necesario, la tensión de salida estabilizada se puede cambiar en el rango de 3...9 V sin rebobinar el transformador de impulsos. El circuito de alimentación se muestra en la Fig. 1. El elemento principal del dispositivo es un chip especializado VIPer12A, producido en paquetes DIP-8 y SO-8 (montaje en superficie). El diseño de dichas fuentes de alimentación conmutadas se describe en detalle en el artículo [4].
Información sobre el microcircuito. se puede encontrar en el software de diseño recomendado allí, VIPer Designe Software/Documentation/Datasheet/VIPerl 2A. Las características del microcircuito utilizado son un generador incorporado de una frecuencia de conversión fija de 60 kHz, lo que le permite minimizar la cantidad de elementos de "tubería", así como una unidad para regular el valor límite de la corriente de drenaje en el microcircuito. por una tensión positiva externa. En ausencia de este voltaje, VIPer12A proporciona un límite de corriente de 0,4 A. En el dispositivo, el voltaje de suministro del chip DA3 (aproximadamente 2 V) se suministra al pin 1 del FB (FeedBack) a través del diodo Zener VD24. La corriente de entrada en la entrada del FB no debe exceder los 3 mA. Un aumento en la corriente de entrada conduce a una disminución en el valor de amplitud de la corriente de drenaje (y viceversa) con una ganancia de aproximadamente 320. Como resultado de comparar el voltaje en el devanado de acoplamiento II del transformador T1 con el voltaje de estabilización de En el diodo Zener VD2, el ciclo de trabajo de los pulsos de conmutación cambia para que el voltaje de salida permanezca estable. Cuando la tensión de red cambia en el rango de 150...250 V, la desviación de la tensión de salida con respecto a la nominal no supera los 0,1 V. El propósito de los elementos restantes de la fuente de alimentación no difiere de los similares en dispositivos similares descritos anteriormente. Todas las piezas están montadas en una placa de circuito impreso hecha de fibra de vidrio recubierta con una lámina de un lado, cuyo dibujo se muestra en la Fig. 2. Para reducir las interferencias generadas por la fuente de alimentación, se fija una pantalla electrostática de chapa del tamaño de una placa de circuito impreso al costado de los conductores impresos a través de un aislante confiable, conectado eléctricamente al cable común (al terminal negativo del puente de diodos VD1). Para hacer esto, puede utilizar el mismo laminado de fibra de vidrio de una cara a partir del cual está hecha la placa de circuito impreso.
Para reducir el tamaño, el dispositivo utiliza condensadores de óxido importados. Condensadores C1-C3, 07, C8: cerámicos o de película para una tensión nominal de al menos 630 V, el resto, cerámicos para una tensión de al menos 50 V. Resistencias: MLT o similares. Choke L2: DPM-2,4 de tamaño pequeño y alta frecuencia. Podemos sustituir el puente de diodos S1WB40 (VD1) con un límite de corriente de 1 A y una tensión inversa admisible de 400 V por cualquier otro de parámetros similares, pero será necesario cambiar la configuración de los conductores impresos o moldear el puente. terminales en consecuencia. El diodo FR207 (VD3) se puede sustituir por el KD257D doméstico. Al seleccionar un análogo del diodo recomendado KD212AM (VD4), se debe tener en cuenta que el voltaje inverso en el dispositivo supera significativamente los 100 V. El rectificador de salida utiliza un diodo Schottky 1 N5822 (VD5) con una corriente máxima de 3 A y una tensión inversa permitida de 40 V. Es completamente reemplazable por uno doméstico con parámetros similares. La eficiencia de estabilizar el voltaje de salida está garantizada por los parámetros del diodo Zener. En lugar de lo que se indica en el diagrama, puede utilizar un diodo zener KS224Zh. Si utiliza un diodo zener compuesto de la serie doméstica D814 y similares, se reducirá la estabilidad del voltaje. Puede cambiar el voltaje de salida de la fuente de alimentación simplemente seleccionando un diodo zener o cambiándolo. El dispositivo utiliza un chip VIPer12A en un paquete SO-8. Según las especificaciones técnicas, los cuatro pines de drenaje 5-8 deben soldarse a una lámina de cobre de la placa de circuito impreso con un área de al menos 200 mm2. A una temperatura ambiente de 25 °C, la temperatura calculada de la carcasa del microcircuito no excederá los 72 °C. Para reducir la carga térmica en el microcircuito en condiciones de instalación densas, el autor utilizó una brida de cobre de un transistor defectuoso en un paquete TO-220, que está montado en un disipador de calor de clavija que mide 13,5x16x23 mm. Los cables originales están soldados a la brida. El cuerpo del microcircuito, lubricado con pasta termoconductora, se presiona contra la brida mediante una placa de resorte. Se sueldan secciones de conductores MGTF a los pines restantes del microcircuito, que luego se sueldan a la placa. La conexión eléctrica de las clavijas de drenaje a los conductores impresos se realiza mediante uno de los tornillos de montaje MZ que sujetan la brida a la placa. Para ello está prevista una placa de contacto correspondiente. El segundo tornillo se instala a través de la arandela aislante. Durante la instalación, se debe tener en cuenta que el disipador de calor del microcircuito no debe entrar en contacto con el circuito magnético cercano del inductor L1, que está conectado eléctricamente al cable de alimentación común. La inductancia del filtro de red L1 se fabrica sobre la base de un núcleo magnético blindado B14 con una permeabilidad magnética de 1500...2000. Los devanados del inductor tienen el mismo número de vueltas. Se enrollan con alambre PEV-2 0,41 en un marco de dos secciones (cada una en su sección) hasta llenar. El transformador de pulso se calculó utilizando el programa de software VIPer Designe [4]. Utiliza un núcleo magnético KV8 fabricado con ferrita M2500NMS1 con un marco estándar y clips de montaje. La mejilla se libera de las mina y la mitad de las mina se retiran del marco. El devanado III, que contiene cinco vueltas de alambre PEV-2 con un diámetro de 1 mm, se enrolla por separado en un mandril de un diámetro adecuado y luego se coloca el devanado 1.1, que consta de 31 vueltas de alambre PEV-2 0,41. El devanado I.2 de 27 vueltas de alambre PEV-2 0,41 y el devanado superior II de 19 vueltas de alambre PEV-2 0,12 se enrollan encima del devanado III. Las capas de espiras de los semidevanados 1.1 y I.2 están aisladas con una capa, y los devanados con dos o tres capas de película utilizada en condensadores de alto voltaje u otro material aislante preferiblemente resistente al calor. El transformador se ensambla con un espacio de 0,02 mm en las paredes laterales, que está provisto de una junta de la misma película. El valor calculado de la inductancia del devanado I del transformador T1 es 3210 μH, medido - alrededor de 3530 μH. El devanado III con el pin 8 se suelda a la placa y el pin libre 7 se conecta de forma articulada al ánodo del diodo VD5, instalado perpendicular a la placa (como la mayoría de los otros elementos). Los terminales 2 y 3 de los devanados 1.1 y I.2 del transformador T1 están soldados a uno de los terminales del marco. A continuación, este borne de marco se acorta 1,5...2 mm y se aísla con pintura nitro. No está soldado al tablero. El dispositivo no requiere configuración, pero antes de encenderlo por primera vez es recomendable asegurarse de que el transformador de pulsos sea de alta calidad (esta operación se realiza antes de instalar el chip DA1 en la fuente de alimentación), así como que los elementos utilizados estén correctamente instalados y en buen estado de funcionamiento. Para ello se puede utilizar un dispositivo universal para comprobar fuentes de alimentación conmutadas [5]. Para garantizar una frecuencia de impulso de conmutación de 60 kHz, en el dispositivo se suelda otro condensador con una capacidad de 4...160 pF en paralelo al condensador C180. Se conecta un osciloscopio en paralelo a la resistencia R9 (Fig. 1 en [5]). El dispositivo está conectado a un transformador de impulsos. Se conecta una carga equivalente a la salida de la fuente de alimentación. Al aumentar suavemente la tensión de red en la entrada del dispositivo mediante un autotransformador de laboratorio, se observa un oscilograma. Con una tensión de red de 220 V, la carga equivalente debe ser de aproximadamente 6 V, y la amplitud de los pulsos de corriente en diente de sierra observados en la pantalla del osciloscopio no debe exceder los 0,25 A. Al aumentar la tensión de red a 250 V, asegúrese de que el voltaje magnético El circuito no está saturado. Además, verifican la fase del devanado II, para lo cual miden el voltaje en el capacitor C6 de la fuente de alimentación, que debe corresponder a aproximadamente 25 V. Monitoreando la forma de los pulsos en el drenaje del transistor VT2 en el dispositivo, están convencidos de la efectividad del funcionamiento del circuito de amortiguación VD3C7R1 de la fuente de alimentación, después de lo cual se apaga el dispositivo y se instala la placa de alimentación con el chip DA1. El dispositivo está listo para usar.
Se suministra una tensión estabilizada de 6 V a través del conector XS1 a la entrada del cargador, cuyo circuito se muestra en la Fig. 3. Dado que normalmente sólo se utiliza un tipo específico de batería, no tiene mucho sentido hacer que el dispositivo sea universal. La versión descrita del cargador "inteligente" está diseñada para cargar baterías de Ni-Cd con una capacidad de 1000 mAh. La base del dispositivo es un microcircuito especializado MAX713CPE de Maxim. El propósito funcional de sus pasadores se muestra en la tabla.
Como se señaló anteriormente, dicho dispositivo se describe en el artículo [3]. Sin embargo, está diseñado para cargar seis baterías con una corriente de 0,25 A. Además, no está del todo claro por qué el autor del diseño conectó los pines 1 y 15 del microcircuito, violando así las recomendaciones del desarrollador y excluyendo uno de los "inteligentes". "Propiedades del cargador: detener la carga rápida de la batería, cuando el voltaje en sus terminales alcanza un cierto valor especificado. Y este fenómeno es muy posible si utiliza una batería que ha estado en uso durante varios años, en cuyo caso una carga rápida adicional no es segura. En el dispositivo propuesto, puede cargar rápidamente una o dos baterías (dependiendo de la posición del interruptor SA1) con una corriente de 1,1 A, que es aproximadamente numéricamente igual a su capacidad. El temporizador del dispositivo limita el tiempo de carga rápida a 66 minutos. El error al configurar el temporizador es de ±15% y está determinado por las características de diseño del microcircuito. Según el autor, la carga simultánea de dos baterías es aconsejable sólo en casos de emergencia, cuando es importante cargarlas al menos parcialmente sin alcanzar la carga completa. Esto se debe al método utilizado en el microcircuito para detectar el final de la carga reduciendo el voltaje de la batería en 2,5 mV con respecto a su valor máximo (el llamado método AV). Es obvio que incluso con una selección especial es muy difícil lograr una capacidad absolutamente igual de las celdas de la batería. Si la capacidad de las baterías que se están cargando difiere significativamente, el microcircuito puede percibir una disminución del voltaje en una de ellas, con menor capacidad, como el final de la carga rápida. En este caso, para conseguir una carga verdaderamente completa, es necesario recargar la batería a baja corriente durante varias horas más. Además, el microcircuito permite realizar la llamada carga ultrarrápida en 22 minutos con una corriente 4 veces mayor que la capacidad de la batería. Pero aquí hay que tener en cuenta el hecho de que ni un solo fabricante garantiza la conservación a largo plazo de las características técnicas de las baterías con dicha carga. Por lo tanto, una corriente de carga máxima objetivamente justificada puede considerarse numéricamente igual a la capacidad de la batería. El algoritmo de funcionamiento del cargador es muy sencillo. Después de conectar la batería a cargar y encender la tensión de alimentación, se enciende el LED “Power” HL1. El chip DA1 incluye un temporizador de carga y mide el voltaje aplicado a una celda de la batería. Si es inferior a 0,4 V se activa el modo de recarga con corriente baja de aproximadamente 30 mA. Tan pronto como el voltaje medido excede el umbral especificado, se activa automáticamente el modo de carga rápida con una corriente de 1,1 A (este valor está determinado por la resistencia de la resistencia R5), se abre el transistor de efecto de campo en el microcircuito, el drenaje de que está conectado al pin 8, y se enciende el LED HL2 “Carga rápida”. Tanto durante la recarga como en el caso de carga rápida, el microcircuito mide la caída de voltaje a través del sensor - resistencia R5 y abre el transistor regulador VT1 exactamente tanto como sea necesario para crear la caída de voltaje requerida (para carga rápida - 0,25 V) en el sensor de corriente. La estabilización de la corriente permite así cierta inestabilidad en la tensión de alimentación del dispositivo, pero deben excluirse caídas de tensión por debajo del nivel permitido, ya que esto puede alterar el funcionamiento normal del microcircuito. Durante el proceso de carga, cada 42 segundos la corriente de carga se corta durante 5 ms y el microcircuito mide el voltaje de la batería que se está cargando, "recordando" la dinámica de su cambio a lo largo del tiempo. Cuando se acerca el momento correspondiente a la carga completa, el voltaje de la batería deja de aumentar y luego comienza a disminuir. Tan pronto como el voltaje aplicado a una batería disminuye en 2,5 mV, la carga rápida se reemplaza por un modo de recarga. Lo mismo sucederá si el tiempo marcado por el temporizador expira o el voltaje de la batería supera los 2 V. Este valor lo establece el voltaje en el pin 1 del chip DA1, en nuestro caso se alimenta con un voltaje de referencia de pin 16, igual a 2 V. La batería puede estar en modo recarga todo el tiempo que desee. El cargador descrito puede modificarse. Por ejemplo, introduzca el control térmico del cuerpo de la batería que se está cargando, algo que el fabricante recomienda encarecidamente para una carga ultrarrápida. En lugar de uno lineal, está permitido utilizar un modo de funcionamiento por impulsos de un transistor que regula la corriente de carga de la batería. Si es necesario, utilizando elementos adicionales se puede reducir la corriente de recarga a menos de 30 mA. Estas y algunas otras mejoras son fáciles de implementar si usas información sobre el chip MAX713CPE. El chip debe manipularse con cuidado. A pesar de que en la documentación de la empresa no hay advertencias sobre el peligro de la exposición a la electricidad estática, la práctica ha demostrado que es muy susceptible a ella. Además, algunos radioaficionados que anteriormente utilizaban microcircuitos CMOS con diodos protectores en las entradas pueden haberse acostumbrado al hecho de que se pueden soldar con un soldador con una tensión de funcionamiento de 220 V. Sin embargo, conviene recordar que el microcircuito MAX71ZSPE Es, de hecho, un microcontrolador y tocar los terminales con un soldador con una tensión de funcionamiento de 220 V, debido a la interferencia de la tensión de red, ¡puede resultar fatal! Por lo tanto, es recomendable instalar el microcircuito en la placa a través del panel adaptador una vez finalizados todos los trabajos de instalación. Si necesita cambiar la conexión de los pines de programación o la posición del interruptor SA1, esto sólo debe hacerse con el voltaje de alimentación apagado. La memoria no requiere ajuste, por lo que describiremos sus características de diseño con más detalle. Está montado sobre una placa de circuito impreso hecha de una lámina de fibra de vidrio de una cara, cuyo dibujo se muestra en la Fig. 4. Los puentes de cables se sueldan antes de instalar el microcircuito DA1 o el panel adaptador. El estuche terminado se utilizó del cargador XM-508. De él también se extraen los LED verde (HL1) y rojo (HL2) (los posibles análogos domésticos se indican en el diagrama), así como el interruptor SA1.
La resistencia R5 es importada, el resto son MLT-0,125 o similares. Condensadores de óxido: cualquier condensador cerámico C2, C3, nacional o importado, para una tensión nominal de 50 V o más. Además de lo indicado en el diagrama, puede utilizar cualquier otro transistor con un coeficiente de transferencia de corriente de al menos 50, una corriente de colector permitida de al menos 3 A y una tensión de saturación de no más de 1,5 V a una corriente de 1 A. Se instala sobre un disipador de calor de dimensiones 40x32x8 mm, fabricado a partir de un trozo de radiador de refrigeración del procesador Rep-tium-100. Cuando se carga una batería, el transistor disipa alrededor de 4 W de potencia, por lo que para facilitar su régimen térmico, se incorpora en la carcasa del dispositivo un ventilador de pequeño tamaño para soplar el procesador Pentium-100 modelo DF1204SM, que gira de forma silenciosa pero muy eficiente. a una tensión de alimentación de 6 V. Si el dispositivo se utiliza siempre para cargar dos baterías, no es necesario instalar el ventilador. Por supuesto, es posible prescindir por completo del ventilador, pero en este caso será necesario aumentar las dimensiones del disipador de calor y, en consecuencia, la carcasa del dispositivo. Al cargar una batería, se instala un enchufe de cortocircuito en el compartimento en lugar de la otra, o se conecta un amperímetro de 2...3 A a los terminales de carga libres. Literatura
Autor: S. Kosenko, Voronezh
Máquina para aclarar flores en jardines.
02.05.2024 Microscopio infrarrojo avanzado
02.05.2024 Trampa de aire para insectos.
01.05.2024
▪ Nanomaterial del suelo marciano ▪ Serie de dispositivos Maxim MAX17222 Nanopower ▪ Control de cambio de peso de celda en vivo en tiempo real ▪ Las líneas eléctricas interfieren con las abejas ▪ Los neandertales fabricaban pegamento
▪ sección de descripciones de trabajo del sitio web. Selección de artículos ▪ La biosfera y el lugar del hombre en ella. Conceptos básicos de una vida segura ▪ artículo ¿Cuándo se originaron las escuelas? Respuesta detallada ▪ artículo Pronóstico del tiempo a largo plazo. Consejos de viaje ▪ artículo Tres dispositivos en OS. Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica.
Hogar | Biblioteca | Artículos | Mapa del sitio | Revisiones del sitio
www.diagrama.com.ua |
Ver otros artículos sección 
Últimas noticias de ciencia y tecnología, nueva electrónica:
Todos los idiomas de esta página