Views
2 months ago

radio_10_2012

о с ц ф Е у т о

о с ц ф Е у т о о Автоматическое четы рёхканал ьное зарядно разрядное устройство А ММ Ь ЦЕВ г Москва Предлагаемое устройство автоматпческп аналпз рует состояние п заряжает от одного до четь рёх ил аккумуляторов незавпспмо друг от друга Перед зарядкой не полностью разряженного аккумулятора бь ть проведена его доразрядка Устройство пзмеряет заряд отданнь й аккуму лятором прп разрядке п прпнять й в процессе зарядк Использованы несколько крптерпев определения окончан я зарядкп что предотвращает некоторые аварпйнь е ситуацпи вызваннь е пх перезарядкой Н ольшое влияние на срок службы чительному сокращению срока службы ý и аккумуляторов оказы иногда уже после нескольких десятков вают режимы их эксплуатации Непра циклов зарядка разрядка Так ис вильная эксплуатация приводит к зна пользование простейших зарядных уст с мкх мгн сз ом к выв з мкгн сб с мк ройств без узлов контроля зарядки мохет привести к систематической пе резарядке аккумуляторов Например контроль по времени зарядки нельзя считать достоверным потому что как правило портативные питаемые уст ройства такие как циФровые фотока меры разряжают аккумуляторы не пол ностью поэтому вычислить необходи мое время зарядки затруднительно Использование устройств ускорен ной зарядки батареи аккумуляторов с отключением по спаду напряжения пос ле достихения максимума так назы ваемый метод может отрицатель но сказываться на её сроке службы так как моменты максимумов напряжения разных аккумуляторов не совпадают по времени Поскольку аккумуляторы име ют разброс ёмкости одни из них оказы ваются недозаряхенными а другие пе резаряхаются Поэтому разработка зарядного устройства позволяющего точно определить момент окончания зарядки каждого аккумулятора являет ся ак альной К выв выв выв с З мкх х в А м з Асмзх к выв вы з выв Ф Ф о с Ё Т Аз мз т Г о м г н ч т бГ э тЁ Ф Ф я Е л оо Ф ой т ц цЕ о о ц Рис

аккумуляторы как и обладают эффектом памяти хотя и меньшим Д ля предотвращения его воз никновения необходимо через каждые циклов проводить полную разряд ку аккумулятора до напряжения В Подробнее об эффекте памяти и его устранении можно прочитать в статье и на сайте З Метод получил большое рас пространение Для аккумуляторов этот спад напряжения очень мал мВ За рубехом выпускают различные микросхемы реализующие этот метод Об одной из таких микросхем и устройстве на её основе рассказано в Однако в таких устройствах как пра вило заряхаются несколько аккумулято ров включённых последовательно Близ кий к нему метод отключение при отсугствии роста напряжения Он пригоден для ак муляторов имеющих аномальную зарядную кривую без спа да напряжения в конце зарядки Однако и этот метод может привести к перезаряд ке аккумулятора поскольку необходимо некоторое время чтобы убедиться что напряжение больше не растёт В предла гаемом устройстве это время зависит от зарядного тока и варьируется от мин при токе С до мин при токе С С ёмкость ак мулятора Такая пере зарядка для аккумулятора безопасна Существует так называемый п е х оп метод окончания быстрой зарядки Сугь его в том что анализируется не максимум напряжения на аккумуляторе а максимум его производной по време ни Это позволяет завершить Фазу быстрой зарядки когда аккумулятор ещё не успел сильно разогреться Пос ле такой зарядки аккумулятор может отдать заряд О до о от сво₠€й ёмкости З Для более полной зарядки после завершения быстрой фазы можно перейти на капельную дозарядку бё зопасным током С В статье описано четырёхканаль ное зарядное устройство для аккумуляторов В отличие от него пред лагаемое устройство имеет более высокий КПД за счёт применения им пульсных ШИ стабилизаторов тока Это позволило реализовать режимы быст рой зарядки аккумуляторов большей ёмкости до мА ч без сильного нагрева элементов стабилизаторов Другое отличие применение более совершенных алгоритмов определения окончания зарядки Для определения окончания зарядки используется сразу несколько критери ев основным из которых является обна ружение момента спада производной напряжения на аккумуляторе Вспомо гательные критерии спад напряжения с порогом мВ от максимума и отсгст вие роста напряжения на аккумуляторе в течение определённого времени Ава рийные критерии ограничение времени зарядки и превышение определённой темпера ры основные технические характеристики Напряжение питания В номинальное максимальное Максимальная потребляе маямощность Вт Номинальная ёмкость заря жаемого аккумулятора мА ч арядныйток Виды зарядного тока Разрядныйток А максимально возможная перезарядкааккумулятора Максимально допустимая температура аккумулято ра С КПД при зарядном токе д о о З С постоянный прерывистый С В кон р стабилизации тока и огра ничения напряхения включён микро контроллер Для этого на его АЦП пода ётся сигнал с датчика тока резистора через усилитель на ОУ с коэффициентом усиления который задан резисторами и Кон денсаторы С и Сб подавляют им пульсные помехи Применение усилите ля позволяет использовать датчик тока с малым сопротивлением сохраняя высокий КПД импульсного преобразо вателя Нап ряжение с аккумулятора подаётся на АЦП микроконтроллера через фильтрующую цепь В С Ста билитрон защищает вход АЦП от повышенного напряжения при отсугст вии аккумулятора Узел разрядки выполнен на элемен Зарядное устройство обеспечивает разрядку до В с автоматическим переключением на зарядку выбранным тах Резистор током и автоматическим отключением В предотвращает открывание тран подсчёт в реальном времени отданного зистора Т во время инициализации и принятого заряда возможность выбо и программирования микроконтролле ра вида зарядного тока отображение ра когда его порты находятся в информации о состоянии каждого акку высокоимпедансном состоянии Резис мулятора на индикаторе задание режи тор ограничивает зарядный ток ём т мов работы через меню кости затвора транзистора защи Схема устройства показана на рис щая порт микроконтроллера от пере Основа устройства разрядный мик грузки роконтроллер АТ е аЗ Управ Узел зациты аккумулятора от пере ление устройством осуществляют кноп грева содержит делитель напряжения ками а его состояние ото резистор В и термистор К ОУ бражает буквенно цифровой ХКИ з и обеспечивающую гистерезис Через разъём ХР осуществляют про цепь полох ительной обратной связи граммирование микроконтроллера При указанных на схеме номи На микросхеме и конденсаторах налах элементов отключение аккумуля С С собран стабилизатор напряже тора происходит при его нагреве до ния питания В Дросоель пре с а включение при охлаждении дотвращает проникновение помех от до З С стабилизаторов тока в узлы управления При включении питания индикатор Аналоговая часть устройства запитана отображает символы так как через помехоподавляющий фильтр устройство ожидает установки аккуму На элементах с ляторов После установки аккумулятор С собран источник образцового проходит тестирование на одну секун напряжения В мя АЦГ микроконт ду подключается к нагрузке а в конце роллера разрядного импульса измеряется на Устройство имеет четыре независи пряжение Если оно меньше В акку мых канала зарядки разрядки А А мулятор ставится на предварительную каждый из которых содержит импульс зарядку током С которая продолха ный понижающий преобразователь ется не менее мин и не более з мин узел разрядки с нагрузочным резисто или пока напряжение на аккумуляторе ром а также датчик температуры Все не превысит В в это время индика каналы идентичны друг другу Рассмот тор отображает символ П В противном рим канал А Понижающий преобразо случае зарядка прекращается аккуму ватель работает на частоте кГц и лятор считается неисправным что ото управляется ШИ сигналом генерируе брахается символом Х Если предвари мым микроконтроллером в режиме тельная зарядка завершена корректно М Преобразователь собран на тран устройство переводит канал в режим зисторе диоде Шотки дрос быстрой зарядки и отображает символ селе и конденсаторах С С С э Резистор З нагрузка преобразо В этом режиме ток увеличивается от вателя в режиме холостого хода С до заданного значения со скоро Конденсатор С подавляет высокоча стотные пульсации выходного а С стью мА с Если выбран режим заряд ки прерывистым током аккумулятор за входного напряжения облегчая режим ряхается импульсами тока длитель работы оксидных конденсаторов СЗ и ностью с мехду которыми следуют с соответственно Узел на элементах разрядные импульсы длительностью обеспечивает мс Подробнее об особенностях этого кррые фронт и спад импульсов напря режима можно прочитать на сайте З в жения на затворе ключевого транзисто разделе Нестационарные режимы за ра Резистор ограничивает ток ряда В частности прерывистый ток зарядки и разрядки ёмкости затвора способствует выравниванию концент т защищая транзисторы т от рации активных веществ в аккумулято перегрузки по току Методика расчёта ре В своей практике работы с аккумуля понихающих преобразователей под торами автор использует именно этот робно описана в Рассчитать пре режим зарядки образователи на другой зарядный ток Первые мин после начала быст можно с помощью онлайн калькулятора рой зарядки алгоритмы определения Сопче е на сайте окончания зарядки заблокированы Это с и у р Ё о о о дЕ о о о о Ф рЕ ч вз оо Ф ýч с Ф о Е а т ь о о о