Низковольтное автоматическое зарядное устройство
Для упрощения конструкции зарядных устройств в настоящее время широко используются электронные аналоги стабилитронов – микросхема ТL431. Ее достоинством является стабильный порог срабатывания около 2, 5 В. Однако для обеспечения гистерезиса всего устройства приходится не только усложнять схему, но подчас и повышать порог срабатывания устройства как минимум до 2, 75 В. Если учесть, что при этом за счет особенностей схемы зарядного устройства, в частности, описанного в [1] (пример взят как наиболее оригинальное решение схемы зарядного устройства с использованием ТL431), то контролируемое напряжение аккумуляторов не может быть менее 3…3, 2 В. Естественно, использовать такое устройство для автоматического подзаряда двух аккумуляторов общим напряжением 2, 5 В невозможно.
Рис.1. Низковольтное автоматическое зарядное устройство
Принципиальная схема предлагаемого зарядного устройства показана на ри- сунке. Трансформатор Т1 понижает сетевое напряжение. Применение бестрансформаторных схем нежелательно по условиям техники безопасности.
В авторском варианте использован малогабаритный типовой трансформатор Уа4.709.111. Напряжение, снимаемое во вторичной обмотки, выпрямляется мостовым выпрямителем на диодах VD1–VD4 и фильтруется конденсатором С1. Напряжение на конденсаторе составляет около 20 В. Можно использовать практически любой малогабаритный трансформатор с напряжением на вторичной обмотке 10…12 В, например, ТВЗ лампового радиоприемника или ТВК телевизора.
На транзисторах VТ1, VТ2 и диодах VD6, VD7 собран стабилизатор зарядного тока. Поскольку для фотовспышки использовались аккумуляторы емкостью 600 мАч, то зарядный ток был выбран около 60 мА. Если нужно задать меньший зарядный ток для аккумуляторов, то достаточно исключить из схемы диод VD7 или добавить в схему потенциометр для регулировки напряжения на базе VТ2.
Стабилизатор тока работает, когда транзистор VТ1 находится в проводящем состоянии. Для этого “аналог стабилитрона” DА1 должен находиться в выключенном состоянии, т.е. напряжение на управляющем входе DА1 должно быть менее 2, 5 В. В проводящем состоянии находится не только транзистор VТ1, но и диод VD8. Оба они шунтируют цепочку диодов VD9–VD11.
К потенциометру R9 приложено суммарное напряжение аккумулятора GВ1 и цепочки диодов VD9–VD11. Практически на них происходит падение напряжения около 4 В. Когда на управляющем входе DА1 напряжение достигнет 2, 5 В, выходной транзистор микросхемы перейдет в насыщенное состояние, напряжение на базе VT1 резко снизится, и транзисторы VТ1 и VТ2 перейдут в непроводящее состояние. Для запоминания этого состояния в схему введен диод VD8.
Когда VТ1 и VD8 перейдут в непроводящее состояние, напряжение на цепочке диодов VD9–VD11 несколько увеличится, скачком возрастет напряжение на управляющем входе микросхемы DА1, что еще более надежно закроет транзисторы VТ1 и VТ2.
Ток заряда аккумуляторов GВ1 снизится до 3…5 мА. Светодиод VD6 зеленого цвета свечения гаснет, а VD5 красного цвета свечения зажигается, индицируя окончание процесса зарядки аккумуляторов.
Столь незначительный ток подзаряда аккумуляторов компенсирует их саморазряд. Если по какой-либо причине произойдет более глубокий разряд аккумуляторов, не изъятых из зарядного устройства, то ток их подзаряда после окончания основного цикла заряда также возрастет, хотя светодиод VD5 по-прежнему индицирует окончание процесса зарядки аккумуляторов. Таким образом, аккумуляторы могут быть подключены к зарядному устройству неограниченно долго (например, зарядка закончилась вечером, а аккумуляторы изъяты из зарядного устройства, включенного в сеть, только утром).
В качестве подстроечного резистора R9 желательно использовать многооборотный СП5-2. Это облегчит настройку устройства. Диод VD12 предохраняет транзистор VТ2 от выхода из строя во время подачи обратного напряжения на коллектор транзистора от батареи GВ1. Конденсаторы С2, С3 ускоряют процесс перехода транзисторов VТ1 и VТ2 в закрытое состояние. Их емкость не критична и может отличаться в несколько раз. Номиналы других элементов схемы также могут отличаться более чем на 20%, что не повлияет на работоспособность всего устройства.
Настройка схемы крайне проста. Достаточно предварительно установить напряжение на входе микросхемы DA1 менее 2, 5 В. Для этого движок потенциометра R9 приближают к нижнему по схеме выводу. Предварительно полностью заряженные аккумуляторы GB1 подключают к зарядному устройству. После включения зарядного устройства в сеть зажигается светодиод VD6 зеленого цвета свечения, сигнализируя о заряде аккумуляторов.
Увеличивая напряжение на входе микросхемы DA1 до 2, 5 В путем медленного вращения движка потенциометра R9, добиваются погасания светодиода VD6 и зажигания светодиода VD5 красного цвета свечения. Практически на этом настройка устройства заканчивается.
Для проверки достаточно, не отключая от схемы аккумуляторы GB1, обесточить зарядное устройство на несколько секунд, затем вновь подключить его к сети. Светодиод зеленого цвета свечения должен зажечься (включается зарядка аккумуляторов) и через непродолжительное время погаснуть, затем должен вспыхнуть светодиод красного цвета свечения.
Целесообразно при эксплуатации сначала установить аккумуляторы в корпус зарядного устройства, а затем через 5…10 с включить устройство в сеть. При этом зажигается светодиод VD6, практически гаснет светодиод VD5, и начинается процесс заряда аккумуляторов. Погасание светодиода VD6 и зажигание светодиода VD5 свидетельствует об окончании зарядки аккумуляторов. Транзистор VТ1 монтируется без радиатора, а для VТ2 применен небольшой радиатор.
Литература
1. Нечаев И. Автоматическое зарядное устройство//Радио. – 2002. – №3. – С.30–31.
Е.Л. Яковлев, г. Ужгород
Радіоаматор 2005 №07