Аккумуляторы

144

Схемотехника зарядных устройств

Схемотехника зарядных устройств

145

Рис. 8.3. Принципиальная схема импульсного зарядного устройства на основе

МАХ712, МАХ713

элементе. Например, необходимо изготовить зарядное устройст­во на четыре никель-кадмиевых элемента. Напряжение конца заряда для них составляет 1,4 В. Напряжение источника выбира­ют из расчета 1,4 + 2 = 3,4 В/элемент. С учетом того, что элемен­тов четыре, напряжение источника питания должно быть не ме­нее 3,4*4= 13,6 В.

Приведенные выше схемы дают представление о том, наско­лько просто при наличии современной элементной базы можно изготовить зарядное устройство с высокими эксплуатационными характеристиками. На практике любая из этих схем, принятая за основу, «обрастает», добавляя зарядному устройству новые воз­можности, улучшая его и без того хорошие характеристики. На­пример, для того чтобы еще существенно снизить нагрев линей­ного зарядного устройства, используют ШИМ²-стабилизатор на основе сдвоенного таймера 1СМ7556. Вместо регулирующего транзистора можно включить микросхемы ключевого стабилиза­тора напряжения МАХ726. Это позволит увеличить ток заряда импульсного зарядного устройства до 5 А. Если немного дорабо­тать схему и ввести в нее микросхему таймера ICM7555, транзи­сторный ключ и светодиод с гасящим резистором, несложно

² ШИМ — широтно-импульсная модуляция.

обеспечить индикацию заряда: в режиме быстрого заряда свето­диод будет гореть непрерывно, а в режиме компенсирующего за­ряда мигать с заданной частотой.

Если зарядное устройство собирают «для себя» в кустарных условиях, достаточно приобрести необходимые детали, собрать и отладить устройство. Другое дело, если требуется изготовить се­рию подобных устройств или серии устройств с близкими харак­теристиками, но разными характеристиками. В этом случае зна­чительно сэкономить время позволит выпускаемый той же фир­мой, что и микросхемы зарядных устройств, комплект разработчика или, как его называют в иностранной литературе Development Kit, Evaluation Kit.

Такой комплект представляет собой готовую плату, на кото­рой смонтированы детали зарядного устройства, установлены переключатели, позволяющие изменять его режимы работы. Комплекты могут выпускаться для одной микросхемы, а могут и для нескольких сходных по параметрам микросхем. На фото 8.1 показан комплект разработчика (Fast Charge Development Sys­tem) DV2004L1 для создания зарядных устройств на основе мик­росхемы bq2004 — очень популярной у производителей элект­ронной техники.

Почему так популярна bq2004? На основе этой микросхемы создают зарядные устройства скоростного заряда для ни­кель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторных ба­тарей в основном используемых в бытовой и профессиональной технике подвижной связи, в других приложениях. Заряд в таких устройствах протекает в два этапа: скоростной заряд и после него выравнивающий или компенсирующий заряд. Величина за­рядного тока программируется и может составлять от С/4 до 4С. Но главное — очень четкое прекращение процесса заряда прак­тически по всем возможным характеристикам заряда: по скоро­сти нарастания температуры ΔТ/Δt, по пиковому напряжению на батарее, по кратковременному спаду напряжения -ΔV/Δt, по максимальному напряжению, по максимальной температуре, по сигналу таймера. Однако и это не все! Микросхема bq2004 обес­печивает индикацию скоростного и компенсирующего заряда, а также принудительный контрольно-тренировочный цикл, для запуска которого необходимо один раз нажать на кнопку. Сразу после этого зарядное устройство полностью разрядит аккумуля­торную батарею, а затем зарядит ее вновь. Это очень удобно, и

146

Схемотехника зарядных устройств

Схемотехника зарядных устройств

147

Фото 8 1 Плата из комплекта разработчика DV2004L1 для создания зарядных устройств на основе bq2004

даже неподготовленному пользователю будет несложно устра­нить последствия эффекта памяти. Микросхема bq2004 имеет модификации, которые незначительно отличаются по парамет­рам: bq2004, bq2004E, bq2004H.

Микросхемы bq2004 выпускаются в 16-выводных корпусах двух типов: DIP — для монтажа в отверстие и SOIC Narrow (SN) — для поверхностного монтажа. Расположение выводов по­казано на рис. 8.4.

По выводу DCMD (Discharge-befo-re-Charge Control Mode) происходит управле­ние запуском контрольно-тренировочного цикла — глубоко заряда с последующим не­медленным зарядом. Запуск осуществляется подачей на этот вывод отрицательного импу­льса. Он может быть принудительным, если между выводом и общим проводом вклю­чить, например, кнопку, а может быть и ав­томатическим, если этот вывод соединить не­посредственно с общим проводом. В послед­нем случае при каждой установке аккумуляторной батареи на заряд она автоматически сначала будет разряжена, а по оконча­нии цикла разряда немедленно заряжена.

По выводу DSEL обеспечивается управление индикацией — двумя светодиодами LED1 и LED2, подключаемыми к соответ­ствующим выводам микросхемы, которые показывают состояние зарядного устройства. В зависимости от того, куда подключен вывод DSEL, можно включить один из трех режимов индикации (табл. 8.4).

По выводу VSEL производится выбор метода прекращения заряда. Если на нем высокий уровень — используется отключе­ние батареи по достижении пикового напряжения. Если этот вывод не подключен, используется метод -ΔV заряда. Если же уровень на выв. DSEL низкий, то оба способа отключения бата­реи неактивны.

Установкой различных уровней на выводах ТМ1, ТМ2 про­граммируются режимы работы таймеров, которые задают время быстрого заряда, время отключения по окончании заряда, время компенсирующего заряда (табл. 8.5).

По выводу ТСО задается максимальное значение температу­ры батареи, при которой происходит прекращение цикла заряда. Это так называемая температура отсечки (Temperature Cut-off). Если потенциал между выводами TS и SNS меньше напряжения на входе ТСО, процесс заряда — быстрого или выравнивающе­го — прекращается.

TS — вход для подключения термистора мониторинга темпе­ратуры батареи.

ВАТ — вход контроля напряжения батареи относительно вы­вода SNS.

148

Схемотехника зарядных устройств

Схемотехника зарядных устройств

149

Таблица 8.4

Таблица 8. 5

Режим 1	Состояние зарядного устройства	LED1	LED2
DSEL соединен с общ. проводом (VSS)	Батарея не подключена	0	0
	Ожидание быстрого за­ряда или состояние разряда перед зарядом	1	1
	Быстрый заряд	0	1
	Заряд завершен, состо­яние компенсирующего заряда	1	0
Режим 2	Состояние зарядного устройства	LED1	LED2
DSEL не подключен	Батарея не подключена, идет быстрый заряд, или он завершен	0	0
	Ожидание быстрого за­ряда	1	0
	Идет разряд	0	1
	Идет компенсирующий заряд (струйная подза­рядка)	1	1
Режим 3	Состояние зарядного устройства	LED1	LED2
DSEL соединен с полож. выв. ист. питания (VCC)	Батарея не подключена	0	0
	Ожидание быстрого за­ряда или состояние разряда перед зарядом	0	1/8 с — 1 1/8 с - 0
	Быстрый заряд	0	1
	Заряд завершен, состо­яние компенсирующего заряда	1	0