Зарядное устройство для герметичных кислотно-свинцовых аккумуляторов

January 17, 2015 by admin Комментировать »

В. Мосягин, г. Великий Новгород

Сравнительно недавно на рынке источников автономного питания появились герметичные ^кислотно-свинцовые аккумуляторы [1]. По сравнению с другими аккумуляторами (никель-кадмиевыми, нель-марганцевыми) они имеют большую емкость и более низкую цену. Их используют в источниках бесперебойного питания персональных компьютеров, охранных, измерительных системах и других электронных приборах. Чаще всего применяют аккумуляторы емкостью

1,5..                          .17 А’Ч на напряжение б или 12 В. Именно на такие аккумуляторы и рассчитано предлагаемое зарядное устройство.

Принципиальная схема зарядного устройства показана на рис. 4.1.

Своей простоте схема обязана применению микросхемы регулируемого стабилизатора напряжения и тока L200 (2, 3]. Используется микросхема L200CV (L200CH), выполненная в корпусе Pentawatt Структурная схема стабилизатора L200 приведена на рис. 4.2.

В нем имеются цепи ограничения тока, мощности, защита от перегрева и защита от перенапряжения на входе (до 60 В). Выходной ток микросхемы до 2 А, выходное напряжение может быть установлено в диапазоне 2,85…36 В. Микросхема отличается высокой надежностью, нужно очень постараться, чтобы вывести ее из строя.

Микросхема стабилизатора в основном включена по типовой схеме, рекомендованной фирмой-изготовителем [3]. Диод VD5 защищает полностью заряженный аккумулятор от разряда1 через цепи микросхемы. Светодиод HL1 является индикатором включения зарядного устройства в сеть. Ключ VT1, R4, R7, управляющий светодиодом HL2, служит для контроля за процессом зарядки аккумулятора. Учитывая, что величина падения напряжения на резисторах R3 и R6 недостаточна для открывания кремниевого транзистора, в качестве VT1 должен быть использован германиевый. Светодиод HL2 горит во время зарядки аккумулятора и гаснет после ее окончания. Конденсатор СЗ обеспечивает устойчивую работу зарядного устройства, цепочка Rl, С1,

Рис. 4.1. Принципиальная схема зарядного устройства

Рис. 4.2. Структурная схема стабилизатора L200 подключенная параллельно первичной обмотке трансформатора Т1, гасит переходные процессы в момент выключения зарядного устройства из сети, тем самым повышая его надежность.

, ЗаряД аккумулятора ведется током 0,1Q, где Q — емкость аккумулятора в\А-ч. Резистором R3 выставляется необходимый зарядный ток. Разряженный аккумулятор заряжается неизменным током, при этом напряжение на его клеммах растет. Делители R9, R5 (R8,115 для 6-вольтовых аккумуляторов) позволяют установить порог прекращения зарядки аккумулятора. Для 12-вольтовых аккумуляторов рекомендуется выбрать, значения напряжения в пределах 14,5…15 В, а для б-вольтовых — 7,25…7,5 В. При этом на входе опорного напряжения (вывод 4 микросхемы) должно быть напряжение около 2,77 В (2,64…2,86 В). Точное значение напряжения срабатывания выставляется соответствующим подстроечным резистором — R8 или R9.

В процессе зарядки аккумулятора зарядный ток протекает через цепочку низкоомных резисторов R3, R6, одним из которых — переменным R3 — выставляют требуемый ток Величина зарядного тока в амперах определяется выражением:

где U52 = 0,45 В (0,38…0,52 В) — напряжение между выводами 5 и 2 микросхемы DAI; R3, R6 — сопротивления резисторов в омах.

Микросхема DA1 снабжена радиатором с площадью охлаждающей поверхности около 300 см2. Транзистор VT1 — любой германиевый, на напряжение коллектор — эмиттер не менее 20 В. Кроме указанного на схеме, подойдут МП20, МП21, МП25, МП26 с любыми буквенными индексами. В качестве диодов VD1—VD4 можно применить Д231, Д242, Д247 и им подобные; VD5 типа КД208А, КД213. В процессе работы зарядного устройства нагрев диодов незначителен, тем не менее для повышения надежности под-диоды подложены небольшие пластины из дюралюминия толщиной 3 мм. Конденсатор С1 типа К78-2, К73-17 на рабочее напряжение не ниже 600 В; С2 — типа К50-35 или аналогичный импортного производства, СЗ — К10-17, К73-17. Резисторы МЛТ, МОН, С5-16В мощностью, указанной на принципиальной схеме. Подстроечные резисторы R8, R9 типа СПЗ-39А, переменный резистор R3 типа ППБ-2В мощностью не менее 2 Вт. Выключатели SA1., SA2 — МТ-2, МТ-3. Трансформатор питания типа ΤΉ46-220-50. Основная часть деталей зарядного устройства размещена на печатной плате из односторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 2 мм (рис. 4.3,4.4).

Налаживание устройства несложно. Сначала резисторами RB, R9 выставляют необходимые выходные напряжения на клеммах устройства. Отметим, что коммутацию двухпозиционным переключателем SA2 производят до включения устройства в сеть. Затем к/ выходу устройства подключают нагрузку — резистор сопротивлением около

Рис. 4.3. Печатная плата 10 Ом. мощностью 2S…30 Вт. Последовательно с нагрузкой включают амперметр. В режиме заряда 12-вольтовых батарей проверяют необходимый диапазон выходного тока и градуируют ручку переменного

Рис. 4.4. Размещение элементов на печатной плате резистора R3. Убеждаются в точности градуировки в режиме 6-вольвых аккумуляторов, для чего сопротивление нагрузочного резистора уменьшают вдвое.

При работе с зарядным устройством до включения устройства в сеть и подключения аккумулятора переключателем SA2 выбирают тип заряжаемого аккумулятора (6 В или 12 В), а с помощью резистора R3 выставляют зарядный ток по приведенному выше соотношению. Затем с соблюдением полярности подключают аккумулятор и включают устройство в сеть. С целью ускорения зарядки некоторые изготовители аккумуляторов рекомендуют устанавливать зарядный ток исходя из соотношения 0,2…0,25Q.

Здесь резисторы Rl—R6 задают максимальный зарядный ток. Резистор R1, обеспечивающий ток 0,2 А, включен постоянно, а переключателем SA1 параллельно ему подключаются резисторы R2—R6 в зависимости от выбранного диапазона.

В заключение следует отметить, что после окончания зарядки зарядный ток не превышает нескольких миллиампер (практически близок к току саморазряда аккумулятора) и в этом состоянии устройство может находиться неограниченное время.

В том случае, если номенклатура заряжаемых аккумуляторов невелика, можно изготовить зарядное устройство на фиксированные зарядные токи. Вместо резисторов R3 и R6 включают цепь, показанную на рис. 4.5.

Рис. 4.5. Дискретное переключение зарядного тока

Литература

1.       Кислотно-свинцовые аккумуляторные батареи широкого применения. — Радио, 2000, № 12, с. 43; 2001, № 1, с. 45.

2.       Микросхемы для линейных источников питания и их применение. — М.: Додэка-ХХ1, 2001, с. 347-349.

3.       http://www.st.com/stonline/books/pdf/docs/1318.pdf (SGS — Tomphson. Adjustable Voltage and Current Regulator).

Источник: Под редакцией А. Я. Грифа, Оригинальные схемы и конструкции. Творить вместе! — М.: СОЛОН-Пресс, 2004. – 200 с.: ил. – (Серия «СОЛОН – РАДИОЛЮБИТЕЛЯМ», вып. 23)

Оставить комментарий

микросхемы мощности Устройство импульсов питания пример приемника провода витков генератора выходе напряжение напряжения нагрузки радоэлектроника работы сигнал сигнала сигналов управления сопротивление усилитель усилителя усиления устройства схема теория транзистора транзисторов частоты