Petit chargeur de batterie

Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Chargeurs, batteries, cellules galvaniques

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Aux prix actuels, vous pouvez littéralement faire faillite en alimentant des équipements de petite taille à partir de cellules et de batteries galvaniques. Il est plus rentable de passer du temps et de passer à l'utilisation de piles. Pour qu'ils servent longtemps, ils doivent être utilisés correctement : ne pas se décharger en dessous de la tension admissible, charger avec un courant stable et arrêter de charger à temps. Mais si l'utilisateur doit contrôler lui-même le respect de la première de ces conditions, il convient alors de confier le respect des deux autres au chargeur. C'est exactement l'appareil décrit dans l'article.

Au cours du développement, la tâche consistait à construire un appareil présentant les caractéristiques suivantes :

• de larges intervalles de changement du courant de charge et de la tension d'arrêt de charge automatique (APC). assurer la charge des batteries individuelles utilisées pour alimenter des équipements de petite taille et des batteries composées de celles-ci avec un nombre minimum d'interrupteurs mécaniques ;
• des échelles de régulateurs proches de l'uniforme, vous permettant de régler le courant de charge et la tension de l'APC avec une précision acceptable sans aucun instrument de mesure ;
• haute stabilité du courant de charge lorsque la résistance de charge change;
• relative simplicité et bonne répétabilité.

L'appareil décrit répond pleinement à ces exigences. Il est destiné au chargement des batteries D-0,03, D-0,06. D-0,125, D-0,26, D-0,55. TsNK-0,45, NKGTs-1,8, leurs analogues importés et les batteries qui en sont composées. Jusqu'au seuil défini pour l'allumage du système APP, la batterie est chargée avec un courant stabilisé, indépendant du type et du nombre d'éléments, et la tension sur celle-ci augmente progressivement au fur et à mesure de la charge. Une fois le système déclenché, la tension constante précédemment réglée est maintenue de manière stable sur la batterie et le courant de charge diminue. En d’autres termes, la batterie ne se recharge ni ne se décharge, et elle peut rester connectée à l’appareil pendant une longue période.

L'appareil peut être utilisé comme alimentation pour des équipements de petite taille avec une tension réglable de 1,5 à 13 V et une protection contre les surcharges et les courts-circuits dans la charge.

Les principales caractéristiques techniques de l'appareil sont les suivantes :

• courant de charge à la limite "40 mA" - 0...40, à la limite "200 mA" - 40...200 mA ;
• instabilité du courant de charge lorsque la résistance de charge passe de 0 à 40 Ohms - 2.5 % ;
• Limites de régulation de la tension d'actionnement APZ - 1,45 ... 13 V.

Le schéma de principe de l'appareil est illustré à la fig. 1.

Une source de courant sur le transistor \L"4 est utilisée comme stabilisateur de courant de charge. En fonction de la position de l'interrupteur SA2, le courant de charge In est déterminé par les rapports : IN = (UB - UBE)/R10 et IN = ( UB - UBE)/(R9 + R10 ), où UБ est la tension à la base du transistor VT4 par rapport au bus positif, V ; UBE est la chute de tension à sa jonction d'émetteur, V ; R9, R10 sont les résistances du résistances correspondantes, Ohm.

De ces expressions il résulte que. changer la tension à la base du transistor VT4 avec la résistance variable R8. le courant de charge peut être ajusté sur une large plage. La tension aux bornes de cette résistance est maintenue constante par une diode Zener VD6, dont le courant est à son tour stabilisé par le transistor à effet de champ VT2. Tout cela garantit l'instabilité du courant de charge spécifié dans les spécifications techniques. L'utilisation d'une source de courant stable contrôlée en tension a permis de réduire le courant de charge à de très petites valeurs, d'avoir une échelle presque uniforme du régulateur de courant (R8) et de changer simplement les limites de sa régulation.

Système APZ. déclenché après avoir atteint la tension maximale admissible sur la batterie ou la batterie, comprend un comparateur sur l'ampli opérationnel DA1, un interrupteur électronique sur le transistor VT3 et une diode Zener VD5. stabilisateur de courant sur le transistor VT1 et les résistances R1 - R4. La LED HL1 sert d'indicateur de charge et de son achèvement.

Lorsqu'une batterie déchargée est connectée à l'appareil, la tension sur celle-ci et sur l'entrée non inverseuse de l'ampli-op DA1 est inférieure à celle exemplaire sur l'inverseur, qui est réglée par la résistance variable R3. Pour cette raison, la tension à la sortie de l'ampli-op est proche de la tension du fil commun, le transistor VT3 est ouvert, un courant stable circule dans la batterie dont la valeur est déterminée par les positions de la résistance variable Curseur R8 et interrupteur SA2.

Au fur et à mesure que la batterie se charge, la tension à l'entrée inverseuse de l'ampli opérationnel DA1 augmente. La tension à sa sortie augmente également, donc le transistor VT2 quitte le mode de stabilisation du courant, VT3 se ferme progressivement et son courant de collecteur diminue. Le processus se poursuit jusque-là. jusqu'à ce que la diode Zener VD6 cesse de stabiliser la tension aux bornes des résistances R7, R8. À mesure que cette tension diminue, le transistor VT4 commence à se fermer et le courant de charge diminue rapidement. Sa valeur finale est déterminée par la somme du courant d'autodécharge de la batterie et du courant traversant la résistance R11. Autrement dit, à partir de ce moment, la batterie chargée maintient la tension fixée par la résistance R3, et le courant nécessaire au maintien de cette tension circule dans la batterie.

La LED HL1 indique que l'appareil est connecté au réseau et à deux phases du processus de charge. En l'absence de pile, la résistance R11 est mise à une tension déterminée par la position du curseur de la résistance variable R3. Très peu de courant est nécessaire pour maintenir cette tension, donc HL1 brille très faiblement. Au moment où la batterie est connectée, la luminosité de sa lueur augmente jusqu'au maximum, et après l'activation du système de protection automatique en fin de charge, elle diminue brusquement jusqu'à la moyenne entre celles mentionnées ci-dessus. Si vous le souhaitez, vous pouvez vous limiter à deux niveaux de luminosité (faible, fort), pour lesquels il suffit de sélectionner la résistance R6.

Les pièces de l'appareil sont montées sur une carte de circuit imprimé dont le dessin est illustré à la Fig. 2. Il est fabriqué en coupant une feuille et est conçu pour l'installation de résistances permanentes MLT, trimmer (fil) PPZ-43. condensateurs K52-1B (C1) et KM (C2). Le transistor VT4 est installé sur un dissipateur thermique avec une surface de dissipation thermique effective de 100 cm2. Les résistances variables R3 et R8 (PPZ-11 groupe A) sont fixées sur la face avant de l'appareil et sont équipées d'échelles avec les repères correspondants.

(cliquez pour agrandir)

Les interrupteurs SA1 et SA2 sont de tout type ; cependant, il est souhaitable que les contacts utilisés comme SA2 soient conçus pour un courant de commutation d'au moins 200 mA.

Le transformateur de réseau T1 doit fournir une tension alternative de 20 V sur l'enroulement secondaire à un courant de charge de 250 mA.

Les transistors à effet de champ KP303V peuvent être remplacés par KP303G - KP303I, bipolaire KT361V - par des transistors de la série KT361. KT3107, KT502 avec n'importe quelle lettre d'index (sauf A) et KT814B - sur KT814V, KT814G, KT816V, KT816G. La diode Zener D813 (VD5) doit être sélectionnée avec une tension de stabilisation d'au moins 12,5 V. Au lieu de cela, il est permis d'utiliser la D814D ou deux diodes Zener de faible puissance connectées en série avec une tension de stabilisation totale de 12,5... 13,5 V. Il est possible de remplacer le PPZ-11 (R3, R8) par des résistances variables de tout type du groupe A, et le PPZ-43 (R10) par une résistance accordée de tout type avec une puissance de dissipation d'au moins 3 W.

La configuration de l'appareil commence par la sélection de la luminosité de la LED HL1. Pour ce faire, basculez les interrupteurs SA1 et SA2 respectivement sur les positions « 13 V » et « 40 mA ». et le curseur de la résistance variable R8 est au milieu, connectez une résistance d'une résistance de 1... 2 Ohms aux prises XS50 et XS100 et trouvez cette position pour le curseur de la résistance R3. dans lequel la luminosité de la lueur HL1 change. L'augmentation de la différence de luminosité de la lueur est obtenue en sélectionnant la résistance R6.

Ensuite, les limites des intervalles de régulation du courant de charge et de la tension de la zone de protection automatique sont fixées. En connectant un milliampèremètre avec une limite de mesure de 200...300 mA à la sortie de l'appareil. déplacez le curseur de la résistance R8 vers la position inférieure (selon le schéma) et passez SA2 sur la position « 200 mA ». En modifiant la résistance de la résistance d'accord R10, l'aiguille de l'appareil est déviée à 200 mA. Déplacez ensuite le curseur R8 vers la position supérieure et sélectionnez la résistance R7 pour obtenir une lecture de 36...38 mA. Enfin, basculez SA2 sur la position « 40 mA ». remettez le curseur de la résistance variable R8 en position inférieure et sélectionnez R9 pour régler le courant de sortie entre 43...45 mA.

Pour ajuster les limites de l'intervalle de régulation de tension APZ, le commutateur SA1 est réglé sur la position « 13 V » et un voltmètre CC avec une limite de mesure de 15...20 V est connecté à la sortie de l'appareil. R1 et R4, des lectures de 4,5 et 13 V sont obtenues aux positions extrêmes de la résistance R3. Après cela, en déplaçant SA1 sur la position « 4,5 V », dans les mêmes positions du curseur R3, placez la flèche de l'instrument sur les repères 1.45 et 4,5 V en sélectionnant la résistance R2.

Ensuite, en connectant à nouveau le milliampèremètre à la sortie, calibrez l'échelle du régulateur de courant de charge (R8). et à l'aide d'un voltmètre - l'échelle du régulateur de tension APS (R3).

Pendant le fonctionnement, la tension APZ est réglée à raison de 1,4... 1,45 V par batterie en charge.

Si l'appareil n'est pas destiné à être utilisé pour alimenter des équipements radio, l'indication de fin de charge par l'extinction de la LED peut être remplacée par son clignotement, pour lequel il suffit d'introduire une hystérésis dans le comparateur - ajouter des résistances R12, R13 à l'appareil (Fig. 3), et retirer la résistance R6.

Après une telle modification, lorsque la valeur réglée de la tension APZ est atteinte, la LED HL1 s'éteindra et le courant de charge à travers la batterie s'arrêtera complètement. En conséquence, la tension aux bornes commencera à baisser, de sorte que le stabilisateur de courant se rallumera et la LED HL1 s'allumera. Autrement dit, lorsque la tension réglée est atteinte, HL1 se mettra à clignoter, ce qui est parfois plus visuel qu'une certaine luminosité moyenne. La nature du processus de charge de la batterie reste inchangée dans les deux cas.

Auteur : N. Herzen, Berezniki, région de Perm

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