В наши дни NiMH аккумуляторы используются повсеместно. Эти аккумуляторы безопасны, универсальны и просты в эксплуатации. В этой статье мы рассмотрим самодельную схему зарядного устройства для NiMH аккумуляторов, ее работу и приведем расчеты некоторых компонентов схемы.
Это базовая схема которую достаточно легко собрать. Схема включает в себя сетевой трансформатор, стабилизатор напряжения LM338, операционный усилитель LM301, биполярный транзистор 2N2905 и несколько резисторов и конденсаторов.
NiMH аккумуляторы
Каждая NiMH батарея построена с использованием отдельных NiMH элементов, которые соединяются последовательно или параллельно для обеспечения более высокого напряжения или более высокого тока.
Один NiMH элемент имеет номинальное напряжение около 1,2 В. Когда NiMH элемент полностью заряжен, на его клеммах будет около 1,6 В. Обычно 9-вольтовая NiMH батарея состоит из 8 элементов, соединенных последовательно друг с другом. Это даст результирующее выходное напряжение 1,2 x 8 = 9,6 В.
Чтобы эффективно зарядить NiMH аккумулятор, напряжение заряда должно быть эквивалентно напряжению полностью заряженной батареи, которое составляет 1,6 В x 8 = 12,8 В. Также необходимо учитывать вместе с зарядным напряжением и зарядный ток батареи. Безопасно будет заряжать NiMH аккумулятор током половиной его текущей емкости (0,5C).
Аккумулятор, который мы будем использовать в этой схеме, имеет емкость 9 В / 300 мАч. Следовательно, нам нужно зарядить аккумулятор напряжение 12,6 В и током 150 мА.
В нашей схеме сетевое напряжение 230 вольт понижается трансформатором, выпрямляется диодным мостом, сглаживается конденсатором C1 и поступает на стабилизатор LM338.
Величину выходного напряжения с LM338 можно задать с помощью резисторов R2, R4 и R5. Формула, определяющая выходное напряжение следующая:
Vвых = 1,25 * (1 + R2 / (R4 + R5)) + Iadj * R2
Используя эту формулу, установим напряжение равное 12,8 В, что является напряжением заряда для 9-вольтовых NiMH аккумуляторов. Стабилизатор LM338 способен отдавать в нагрузку до 5А. Обязательно установите его на радиатор.
Выходное напряжение с регулятора подается на батарею через токоограничивающий резистор сопротивлением 80 Ом. Этот резистор ограничивает выходной ток до 150 мА для безопасной зарядки аккумулятора. Используйте проволочный резистор высокой мощности, например 10 Вт, так как он должен выдерживать большой ток.
Блок индикатора заряда
Операционный усилитель работает в режиме компаратора и используется в качестве индикатора зарядки, чтобы показать пользователю, что батарея полностью заряжена. Опорное напряжение подается на вывод 3 ОУ с делителя напряжения на резисторах R4, R5 и R6.
Суммарное сопротивление резисторов R5 и R6 велико по сравнению с R4, поэтому опорное напряжение, установленное на положительный вход операционного усилителя, составляет около 12,7 В, что почти эквивалентно напряжению полностью заряженной батареи.
Допустим, к схеме подключен незаряженный аккумулятор. Когда аккумулятор не дозаряжен, опорное напряжение на выводе 2 операционного усилителя будет меньше 12,7 В. В то время как опорное напряжение с делителя напряжения будет равно 12,7 В. Это переводит выход операционного усилителя в высокое состояние, который удерживает транзистор в закрытом состоянии, в то время когда аккумулятор заряжается.
По мере зарядки, напряжение на аккумуляторе начинает расти. Когда батарея полностью зарядиться, напряжение на инвертирующем выводе операционного усилителя будет больше, чем на неинвертирующем. Таким образом, на выходе операционного усилителя появиться низкое состояние, откроется транзистор и включиться светодиод, сигнализируя о завершении заряда.
