Cargador de batería pequeño

Enciclopedia de radioelectrónica e ingeniería eléctrica. / Cargadores, baterías, celdas galvánicas

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A los precios actuales, uno puede literalmente arruinarse alimentando equipos de pequeño tamaño con celdas y baterías galvánicas. Es más rentable dedicar una vez y pasar a utilizar pilas. Para que funcionen durante mucho tiempo, deben usarse correctamente: no descargarse por debajo del voltaje permitido, cargar con una corriente estable y dejar de cargar a tiempo. Pero si el propio usuario tiene que vigilar el cumplimiento de la primera de estas condiciones, entonces es recomendable encomendar al cargador el cumplimiento de las otras dos. Este es exactamente el dispositivo que se describe en el artículo.

Durante el desarrollo, la tarea consistía en construir un dispositivo con las siguientes características:

• amplios intervalos de cambio en la corriente de carga y voltaje de parada de carga automática (APC). proporcionar carga tanto de baterías individuales utilizadas para alimentar equipos de pequeño tamaño como de baterías compuestas por ellas con un número mínimo de interruptores mecánicos;
• escalas de reguladores casi uniformes, lo que le permite configurar la corriente de carga y el voltaje del APC con una precisión aceptable sin ningún instrumento de medición;
• alta estabilidad de la corriente de carga cuando cambia la resistencia de carga;
• relativa simplicidad y buena repetibilidad.

El dispositivo descrito cumple plenamente estos requisitos. Está destinado a cargar baterías D-0,03, D-0,06. D-0,125, D-0,26, D-0,55. TsNK-0,45, NKGTs-1,8, sus análogos importados y las baterías que los componen. Hasta el umbral establecido para encender el sistema APP, la batería se carga con una corriente estabilizada, independientemente del tipo y número de elementos, y el voltaje en ella aumenta gradualmente a medida que se carga. Después de que se activa el sistema, el voltaje constante previamente establecido se mantiene estable en la batería y la corriente de carga disminuye. Es decir, la batería no se recarga ni descarga, y puede permanecer conectada al dispositivo durante mucho tiempo.

El dispositivo se puede utilizar como fuente de alimentación para equipos de pequeño tamaño con tensión regulable de 1,5 a 13 V y protección contra sobrecarga y cortocircuito en la carga.

Las principales características técnicas del dispositivo son las siguientes:

• corriente de carga en el límite "40 mA" - 0...40, en el límite "200 mA" - 40...200 mA;
• inestabilidad de la corriente de carga cuando la resistencia de carga cambia de 0 a 40 ohmios - 2.5%;
• Límites de regulación de la tensión de actuación APZ - 1,45 ... 13 V.

El diagrama esquemático del dispositivo se muestra en la fig. 1.

Una fuente de corriente en el transistor \L"4 se utiliza como estabilizador de corriente de carga. Dependiendo de la posición del interruptor SA2, la corriente de carga In está determinada por las relaciones: IN = (UB - UBE)/R10 e IN = ( UB - UBE)/(R9 + R10 ), donde UБ es el voltaje en la base del transistor VT4 con respecto al bus positivo, V; UBE es la caída de voltaje en su unión del emisor, V; R9, R10 son las resistencias del resistencias correspondientes, ohmios.

De estas expresiones se deduce que. cambiando el voltaje en la base del transistor VT4 con resistencia variable R8. la corriente de carga se puede ajustar en un amplio rango. El voltaje a través de esta resistencia se mantiene mediante un diodo zener constante VD6, cuya corriente, a su vez, se estabiliza mediante el transistor de efecto de campo VT2. Todo ello asegura la inestabilidad de la corriente de carga especificada en las especificaciones técnicas. El uso de una fuente de corriente estable controlada por voltaje hizo posible cambiar la corriente de carga a valores muy pequeños, tener una escala casi uniforme del regulador de corriente (R8) y simplemente cambiar los límites de su regulación.

Sistema APZ. Se activa después de alcanzar el voltaje máximo permitido en la batería o batería, incluye un comparador en el amplificador operacional DA1, un interruptor electrónico en el transistor VT3 y un diodo Zener VD5. estabilizador de corriente en el transistor VT1 y las resistencias R1 - R4. El LED HL1 sirve como indicador de carga y finalización.

Cuando se conecta una batería descargada al dispositivo, el voltaje en ella y en la entrada no inversora del amplificador operacional DA1 es menor que el ejemplar en el inversor, que se establece mediante la resistencia variable R3. Por esta razón, el voltaje en la salida del amplificador operacional está cerca del voltaje del cable común, el transistor VT3 está abierto, a través de la batería fluye una corriente estable, cuyo valor está determinado por las posiciones de la resistencia variable. Control deslizante R8 y interruptor SA2.

A medida que la batería se carga, aumenta el voltaje en la entrada inversora del amplificador operacional DA1. El voltaje en su salida también aumenta, por lo que el transistor VT2 sale del modo de estabilización de corriente, VT3 se cierra gradualmente y su corriente de colector disminuye. El proceso continúa hasta entonces. hasta que el diodo Zener VD6 deje de estabilizar el voltaje entre las resistencias R7, R8. A medida que este voltaje disminuye, el transistor VT4 comienza a cerrarse y la corriente de carga disminuye rápidamente. Su valor final está determinado por la suma de la corriente de autodescarga de la batería y la corriente que fluye a través de la resistencia R11. Es decir, a partir de este momento, la batería cargada mantiene el voltaje fijado por la resistencia R3, y a través de la batería fluye la corriente necesaria para mantener este voltaje.

El LED HL1 indica que el dispositivo está conectado a la red y dos fases del proceso de carga. En ausencia de batería, la resistencia R11 se ajusta a un voltaje determinado por la posición del control deslizante de la resistencia variable R3. Se requiere muy poca corriente para mantener este voltaje, por lo que HL1 brilla muy tenuemente. En el momento en que se conecta la batería, el brillo de su brillo aumenta al máximo, y luego de que se activa el sistema de protección automática al final de la carga, disminuye abruptamente al promedio entre los mencionados anteriormente. Si lo desea, puede limitarse a dos niveles de brillo (débil, fuerte), para lo cual basta con seleccionar la resistencia R6.

Las piezas del dispositivo están montadas en una placa de circuito impreso, cuyo dibujo se muestra en la Fig. 2. Se fabrica cortando una lámina y está diseñado para la instalación de resistencias permanentes MLT, recortadora (cable) PPZ-43. condensadores K52-1B (C1) y KM (C2). El transistor VT4 se instala sobre un disipador de calor con un área de disipación térmica efectiva de 100 cm2. Las resistencias variables R3 y R8 (PPZ-11 grupo A) están fijadas en el panel frontal del dispositivo y están equipadas con escalas con las marcas correspondientes.

(haga clic para agrandar)

Los interruptores SA1 y SA2 son de cualquier tipo, sin embargo, es deseable que los contactos utilizados como SA2 estén diseñados para una corriente de conmutación de al menos 200 mA.

El transformador de red T1 debe proporcionar una tensión alterna de 20 V en el devanado secundario con una corriente de carga de 250 mA.

Los transistores de efecto de campo KP303V se pueden reemplazar con KP303G - KP303I, bipolar KT361V - con transistores de la serie KT361. KT3107, KT502 con cualquier índice de letras (excepto A) y KT814B, en KT814V, KT814G, KT816V, KT816G. El diodo Zener D813 (VD5) debe seleccionarse con un voltaje de estabilización de al menos 12,5 V. En su lugar, está permitido utilizar D814D o dos diodos Zener de baja potencia conectados en serie con un voltaje de estabilización total de 12,5... 13,5 V. Es posible sustituir PPZ-11 (R3, R8) por resistencias variables de cualquier tipo del grupo A, y PPZ-43 (R10) por una resistencia sintonizada de cualquier tipo con una potencia de disipación de al menos 3 W.

La configuración del dispositivo comienza con la selección del brillo del LED HL1. Para hacer esto, coloque los interruptores SA1 y SA2, respectivamente, en las posiciones “13 V” y “40 mA”. y el control deslizante de la resistencia variable R8 está en el medio, conecte una resistencia con una resistencia de 1... 2 ohmios a los enchufes XS50 y XS100 y encuentre esta posición para el control deslizante de la resistencia R3. en el que cambia el brillo del resplandor HL1. Se logra aumentar la diferencia en el brillo del resplandor seleccionando la resistencia R6.

Luego se establecen los límites de los intervalos de regulación para la corriente de carga y el voltaje de la zona de protección automática. Conectando un miliamperímetro con un límite de medición de 200...300 mA a la salida del dispositivo. mueva el control deslizante de la resistencia R8 a la posición inferior (según el diagrama) y cambie SA2 a la posición “200 mA”. Al cambiar la resistencia de la resistencia de sintonización R10, la aguja del dispositivo se desvía a 200 mA. Luego mueva el control deslizante R8 a la posición superior y seleccione la resistencia R7 para lograr una lectura de 36...38 mA. Finalmente, cambie SA2 a la posición “40 mA”. Regrese el control deslizante de la resistencia variable R8 a la posición inferior y seleccione R9 para configurar la corriente de salida entre 43...45 mA.

Para ajustar los límites del intervalo de regulación de voltaje APZ, el interruptor SA1 se coloca en la posición "13 V" y a la salida del dispositivo se conecta un voltímetro de CC con un límite de medición de 15...20 V. Seleccionando resistencias R1 y R4, se logran lecturas de 4,5 y 13 V en las posiciones extremas de la resistencia R3. Después de esto, moviendo SA1 a la posición “4,5 V”, en las mismas posiciones del control deslizante R3, coloque la flecha del instrumento en las marcas de 1.45 y 4,5 V seleccionando la resistencia R2.

A continuación, conectando nuevamente el miliamperímetro a la salida, calibramos la escala del regulador de corriente de carga (R8). y usando un voltímetro: la escala del regulador de voltaje APS (R3).

Durante el funcionamiento, el voltaje APZ se establece en 1,4... 1,45 V por batería que se carga.

Si el dispositivo no está diseñado para alimentar equipos de radio, la indicación del final de la carga mediante el apagado del LED se puede reemplazar por su parpadeo, para lo cual es suficiente introducir histéresis en el comparador: agregue resistencias R12, R13 al dispositivo (Fig. 3) y retire la resistencia R6.

Después de dicha modificación, cuando se alcance el valor establecido de voltaje APZ, el LED HL1 se apagará y la corriente de carga a través de la batería se detendrá por completo. Como resultado, el voltaje a través de él comenzará a caer, por lo que el estabilizador actual se encenderá nuevamente y el LED HL1 se encenderá. En otras palabras, cuando se alcanza el voltaje establecido, HL1 comenzará a parpadear, lo que a veces es más visual que un cierto brillo promedio. En ambos casos la naturaleza del proceso de carga de la batería no cambia.

Autor: N. Herzen, Berezniki, región de Perm

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