小型バッテリーを充電するためのデバイス。スキーム、説明

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小型バッテリー充電器

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今日の価格のガルバニ電池やバッテリーからの小型機器の電力では、文字通り破産する可能性があります。一度時間を費やした後、バッテリーの使用に切り替える方が有益です。長期間使用するには、適切に操作する必要があります。許容電圧以下で放電しないこと、安定した電流で充電し、適切なタイミングで充電を停止することです。ただし、ユーザー自身がこれらの条件の最初の充足を監視する必要がある場合は、他の XNUMX つの条件の充足を充電器に委ねることをお勧めします。記事で説明されているのはそのようなデバイスです。

開発中の課題は、次の特性を持つデバイスを設計することでした。

充電の自動終了 (APZ) の充電電流と電圧の変化間隔が広い。小型機器に電力を供給するために使用される個々のバッテリーと、最小限の数の機械的スイッチを備えたそれらのバッテリーで構成されるバッテリーの両方の充電を提供します。
レギュレータの均一なスケールに近いため、測定器を使用せずに許容可能な精度で充電電流と APL 電圧を設定できます。
負荷抵抗が変化したときの充電電流の安定性が高い。
比較的単純で再現性が良好です。

説明されているデバイスは、これらの要件を完全に満たしています。バッテリー D-0,03、D-0,06 を充電するように設計されています。 D-0,125、D-0,26、D-0,55。 TsNK-0,45、NKGTS-1,8、それらの輸入品およびそれらで構成されるバッテリー。 APL システムをオンにするための設定されたしきい値まで、バッテリーはセルの種類や数に関係なく、安定した電流で充電されますが、充電につれて電圧は徐々に増加します。システムがトリガーされると、以前に設定された定電圧がバッテリー上で安定して維持され、充電電流が減少します。つまり、バッテリーの過充電や過放電がなく、長時間機器に接続したままにすることができます。

このデバイスは、1,5 ～ 13 V の範囲で電圧を調整でき、負荷の過負荷や短絡を保護する小型機器用の電源ユニットとして使用できます。

デバイスの主な技術的特徴は次のとおりです。

「40 mA」リミットでの充電電流 - 0...40、「200 mA」リミットで - 40...200 mA;
負荷抵抗が0から40オームに変化するときの充電電流の不安定性 - 2.5%;
APZ 作動電圧調整限界 - 1,45 ... 13 V。

デバイスの概略図を図1に示します。 XNUMX。

小型バッテリー充電器

トランジスタ\L "4の電流源は、充電電流安定化装置として使用されます。スイッチSA2の位置に応じて、負荷Inの電流は次の関係によって決まります:IН\u10d (UB - UBE) / R9およびIН \u10d (UB - UBE) / (R4 + R9 )、UB は正のバス V に対するトランジスタ VT10 のベースの電圧、UBE はエミッタ接合での電圧降下 V、RXNUMX、RXNUMXは、対応する抵抗器の抵抗値、オームです。

これらの式から次のことがわかります。可変抵抗器 R4 を使用してトランジスタ VT8 のベースの電圧を変更することによって。負荷電流を広範囲に調整可能です。この抵抗の両端の電圧は定ツェナーダイオード VD6 によって維持され、その電流は電界効果トランジスタ VT2 によって安定化されます。これらすべてにより、技術仕様で指定されている充電電流の不安定性が保証されます。電圧によって制御される安定した電流源を使用することで、充電電流を非常に小さな値まで変更し、電流レギュレータのスケールを均一 (R8) に近づけることができ、レギュレーションの制限を簡単に切り替えることができました。

APSシステム。バッテリまたはバッテリの最大許容電圧に達した後にトリガされ、オペアンプ DA1 のコンパレータ、トランジスタ VT3 の電子キー、ツェナーダイオード VD5 が含まれます。トランジスタ VT1 と抵抗 R1 ～ R4 の電流安定器。 HL1 LED は、充電とその完了を示すインジケーターとして機能します。

放電したバッテリーがデバイスに接続されている場合、そのバッテリーとオペアンプ DA1 の非反転入力の電圧は、可変抵抗器 R3 によって設定される反転入力の例示的な電圧よりも低くなります。このため、オペアンプの出力の電圧は共通線の電圧に近くなり、トランジスタVT3は開き、安定した電流がバッテリーに流れ、その値は変数の位置によって決まります。抵抗R8とスイッチSA2。

バッテリが充電されると、オペアンプ DA1 の反転入力の電圧が増加します。出力の電圧も増加するため、トランジスタ VT2 は電流安定化モードを終了し、VT3 が徐々に閉じ、そのコレクタ電流が減少します。それまでプロセスは続きます。ツェナーダイオード VD6 が抵抗 R7、R8 の両端の電圧を安定化しなくなるまで。この電圧が低下すると、トランジスタ VT4 が閉じ始め、充電電流が急速に減少します。最終的な値は、バッテリの自己放電電流と抵抗 R11 を流れる電流の合計によって決まります。言い換えれば、その瞬間から、抵抗器R3によって設定された電圧が充電されたバッテリーに維持され、この電圧を維持するために必要な電流がバッテリーに流れます。

HL1 LED は、デバイスがネットワークに含まれていることと、充電プロセスの 11 つのフェーズを示します。バッテリーがない場合、可変抵抗器 R3 スライダーの位置によって決定される電圧が抵抗器 R1 に設定されます。この電圧を維持するために必要な電流はほとんどないため、HL6 は非常に弱く点灯します。バッテリーを接続した瞬間のグローの明るさは最大まで増加し、充電完了後にAPLシステムが作動すると、上記の平均値まで急激に減少します。必要に応じて、グローのレベルを XNUMX つのレベル (弱い、強い) に制限できます。そのためには、抵抗 RXNUMX を選択するだけで十分です。

デバイスの詳細はプリント基板に実装されており、その図面は図に示されています。 2. フォイルを切断して作られており、固定抵抗器 MLT、チューニング (ワイヤー) PPZ-43 の取り付け用に設計されています。コンデンサ K52-1B (C1) および KM (C2)。 VT4トランジスタは有効放熱面積100cm2のヒートシンクに搭載されています。可変抵抗器 R3 および R8 (グループ A の PPZ-11) はデバイスのフロントパネルに固定されており、対応するマークが付いた目盛が付いています。

（クリックして拡大）

スイッチ SA1 および SA2 - 任意のタイプですが、SA2 として使用される接点は少なくとも 200 mA のスイッチング電流用に設計されていることが望ましいです。

主電源変圧器 T1 は、二次巻線に 20 mA の負荷電流で 250 V の交流電圧を供給する必要があります。

電界効果トランジスタ KP303V は KP303G - KP303I、バイポーラ KT361V - KT361 シリーズのトランジスタと置き換えることができます。 KT3107、任意の文字インデックス付きの KT502 (A を除く)、および KT814B - KT814V、KT814G、KT816V、KT816G。ツェナーダイオード D813 (VD5) は、少なくとも 12,5 V の安定化電圧で選択する必要があります。代わりに、D814D または合計 12,5 ～ 13,5 V の安定化電圧で直列に接続された任意の 11 つの低電力ツェナーダイオードを使用できます。グループ A の任意のタイプの PPP-3 (R8、R43) 可変抵抗器、および少なくとも 10 W の消費電力を持つ任意のタイプの同調抵抗器である PPP-3 (RXNUMX) を置き換えることが可能です。

デバイスのセットアップは、HL1 LED の明るさを選択することから始まります。これを行うには、スイッチ SA1 と SA2 をそれぞれ「13 V」と「40 mA」の位置に切り替えます。および可変抵抗器 R8 のエンジン - 平均して、1 ... 2 オームの抵抗を持つ抵抗器をソケット XS50 および XS100 に接続し、抵抗器 R3 のエンジンのこの位置を見つけます。グロー HL1 の明るさを変更します。グローの明るさの差を大きくするには、抵抗 R6 を選択します。

次に、充電電流と APL 電圧を調整する間隔の境界が設定されます。測定限界が 200 ～ 300 mA のミリ電流計をデバイスの出力に接続します。抵抗器 R8 のスライダーを (スキームに従って) 低い位置に移動し、SA2 スイッチを「200 mA」の位置に移動します。トリマ抵抗器 R10 の抵抗を変更することにより、デバイスの矢印は 200 mA のマークまで偏向されます。次に、スライダ R8 を上の位置に移動し、抵抗 R7 を選択すると、36 ... 38 mA の読み取り値が得られます。最後に、SA2 を「40 mA」の位置に切り替えます。可変抵抗器 R8 のスライダーを下の位置に戻し、R9 を選択して出力電流を 43 ～ 45 mA の範囲に設定します。

APL 電圧調整間隔の制限を調整するには、スイッチ SA1 を「13 V」の位置に設定し、測定制限が 15 ～ 20 V の DC 電圧計をデバイスの出力に接続します。抵抗R1。その後、SA4 を「4,5 V」の位置に移動し、R13 スライダーの同じ位置で、抵抗 R3 を選択して計器の矢印を 1 および 4,5 V に設定します。

次に、ミリ電流計を出力に再接続し、充電電流レギュレータ (R8) のスケールを校正します。そして電圧計の助けを借りて - 電圧レギュレータAPZ（R3）のスケール。

動作中、APL 電圧は 1,4 つの充電式バッテリーあたり 1,45 ～ XNUMX V の割合で設定されます。

デバイスが無線機器への電力供給に使用されることを想定していない場合は、LED の消灯による充電終了の表示をその点滅に置き換えることができます。そのためには、コンパレータにヒステリシスを入力するだけで十分です。デバイスに抵抗を追加します。 R12、R13 (図 3)、抵抗 R6 を取り外します。

小型バッテリー充電器

このような改良の後、設定された APL 電圧値に達すると、HL1 LED が消灯し、バッテリーを流れる充電電流が完全に停止します。その結果、電圧が低下し始めるため、電流スタビライザが再びオンになり、HL1 LED が点灯します。言い換えれば、設定電圧に達すると、HL1 が点滅を開始します。これは、グローの特定の平均輝度よりも明らかな場合があります。どちらの場合でも、バッテリーの充電プロセスの性質は変わりません。

著者: N. Herzen、ベレズニキ、ペルミ地方

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