Зарядное устройство для NiCd и NiMH аккумуляторов на MAX713. Схема

Если ваш робот не достаточно экономичен в плане электропитания, чтобы обходиться первичными элементами (батарейками) и он не работает от солнечных панелей, то для него в качестве источника питания придется использовать аккумуляторные батареи.

В настоящее время доступно много зарядных устройств, предназначенных для аккумуляторов. Но они не всегда подходят для наших нужд с точки зрения типов и количества аккумуляторов, с которыми они могут работать. Более того, некоторые из них не очень хорошо заботятся о вверенных им батареях, и это может серьезно сократить их срок службы.

Поэтому в этой статье предлагаем собрать свое собственное зарядное устройство для NiCd и NiMH аккумуляторов, используя уже старую и проверенную, но все еще очень актуальную микросхему MAX713 от Maxim.

Поскольку все роботы разные, мы не будем предлагать полностью законченную схему, а вместо этого объясним, как адаптировать ее к характеристикам ваших NiCd или NiMH аккумуляторов.

Основная схема применения MAX713 показана на рисунке ниже. Как вы можете видеть, некоторые элементы не имеют конкретных значений. Кроме того, существуют различные конфигурации настройки зарядного устройства. С помощью этих настроек MAX713 может заряжать от одной до 16 ячеек (ячейка является базовым элементом с напряжением 1,2 В), определять зарядный ток, определять плавающий ток конца заряда и, наконец, выбирать режим обнаружения конца заряда.

Держатель для платы
Материал: АБС + металл, размер зажима печатной платы (max): 20X14 см...
Подробнее

Что касается режима обнаружения конца заряда, то из-за существования различных типов батарей мы опустили метод определения по температуре, который требует наличия термодатчика (NTC) внутри батареи. В связи с этим резисторы R4 и R5 в сочетании с входами THI и TLO переводят MAX713 в режим, определяющий окончание заряда по изменению напряжения.

Итак, давайте посмотрим, как рассчитать оставшиеся элементы настройки, чтобы вы смогли создать зарядное устройство, соответствующее вашим потребностям.

Сразу обратите внимание, что линии конфигурации могут быть подключены либо на постоянной основе, либо подключены к многоходовым переключателям для создания универсального зарядного устройства.

Сначала нам нужно определить Ifast — ток заряда аккумуляторов исходя из емкости (С) аккумулятора, которая выражается в ампер-часах (Ач). Емкость можно выразить следующей формулой:

C = Ifast/t

где t желаемое время зарядки в часах.

Внимание! MAX713 не поддерживает время заряда более 4 часов. И будьте осторожны, не выбирайте значение Ifast выше 4C, так как в настоящее время это является максимальным током, разрешенным для быстрозаряжаемые никель-кадмиевых и никель-металлогидридных аккумуляторов.

Желательно выбрать более низкий ток, поскольку это продлит срок службы батареи. Запрограммируйте это время зарядки, подключив контакты PGM2 и PGM3 MAX713 в соответствии с таблицей 1.

Затем необходимо выбрать количество ячеек, которые будут заряжаться одновременно. Для блочных батарей мы можем определить количество ячеек, разделив номинальное напряжение батареи на 1,2 В. Таким образом, батарея 9,6 В будет содержать восемь ячеек.

Если количество ячеек 11 или больше, схему нельзя использовать как есть, и в этом случае лучше зарядить аккумуляторы за два приема. Программирование количество ячеек осуществляется подключением контактов PGM0 и PGM1 MAX713 в соответствии с таблицей 2.

Далее определяем необходимое постоянное напряжение для нашего зарядного устройства (VA на рисунке) таким образом, чтобы оно было как минимум на 1,5 В выше максимального напряжения заряжаемой батареи. Если в вашей батарее менее четырех ячеек, это правило не применяется, так как напряжение питания MAX713 должно быть минимум 6 В.

Затем определяем максимальную мощность, рассеиваемую на транзисторе VT1, используя следующее уравнение:

PD= (VA – VBATTmin) x Ifast

где VBATTmin — минимальное напряжение заряда аккумулятора. Исходя из данного расчета необходимо подобрать соответствующий транзистор VT1 и при необходимости установить его на радиатор.

На следующем этапе определяем номинал резистора R1, такой чтобы ток, потребляемый MAX713, составлял от 5 до 20 мА. Расчет производим по формуле:

R1 = (VA — 5) / I

где I находится между 5 мА и 20 мА.

И наконец, рассчитываем сопротивление резистора R6, используя уравнение:

R6 = 0,25 / Ifast

и его мощность:

PR6 = 0,5 x Ifast

Теперь ваше зарядное устройство готово к работе. Однако следует отметить, что из-за наличия процессоров внутри MAX713 необходимо выполнить подключения PGM0…PGM3 перед подачей питания на схему, в противном случае они могут быть неправильно учтены.

Это не проблема для стационарной схемы, но если ваше зарядное устройство использует многоходовые переключатели для установки конфигурации, то на этом этапе вам необходимо выключить и снова включить питание, чтобы подтвердить любые изменения конфигурации, сделанные с помощью этих переключателей.

Светодиод горит, когда зарядное устройство находится в режиме быстрой зарядки и гаснет, когда завершается быстрая зарядка и зарядное устройство переходит в режим плавающего заряда. Ток, генерируемый в этом режиме достаточно низкий, поэтому при необходимости аккумулятор можно оставить подключенным к зарядному устройству на неопределенный срок.

Пример расчета

Итак, для закрепления пройденного материала в качестве примера приведем расчет зарядного устройства для блока из четырех никель-металлгидридных аккумуляторов (1,2 В) емкостью 1800 мА/ч, которые мы хотим зарядить за 2 часа.

  • Вычислим Ifast: Ifast = C/t, т.е. 1,8/2=0,9А
  • Подключение PGM2 и PGM3: PGM2 подключим к BATT-, а PGM3 к REF, так как мы хотим зарядить за 2 часа, то есть 120 минут (на самом деле мы получим максимум 132 минуты).
  • Подключение PGM0 и PGM1: PGM0 подключим к V+, а PGM1 к BATT-, так как наша батарея состоит из четырех элементов.
  • Определим VA: VA = минимум 6,3 В. Мы выберем 9 В, чтобы избежать любых проблем с возможными колебаниями напряжения питания.
  • Мощность транзистора VT1: PD= (9 — 4) x 0,9, то есть 4,5 Вт, исходя из этого возьмем к примеру транзистор TIP32A.
  • Вычислим сопротивление R1: R1 = (9-5)/0,01 = 400 Ом. Возьмем самое близкое предпочтительное значение, т. е. 390 Ом.
  • Вычислим сопротивление R6: R6 = 0,25/0,9 = 0,27 Ом.
  • Вычислим мощность R6: PR6= 0,5 x 0,9 = 0,45 Вт.

Как вы можете видеть, нам потребовалось всего пять минут, чтобы рассчитать зарядное устройство, идеально соответствующее нашим потребностям.

Добавить комментарий

Ваш электронный адрес не будет опубликован.


*