A
adowarka akumulatorów NiCdRz układem HT7470
P O J E K T Y
A
adowarka akumulatorów
NiCd z układem HT7470
AVT-826
Nieustający post�p
technologii produkcji układ�w
p�łprzewodnikowych
spowodował, łe produkowane
obecnie urządzenia
elektroniczne pobierają coraz
mniej prądu i coraz cz�ściej
stosujemy w nich zasilanie
bateryjne. Jest to trend jak
najbardziej słuszny,
zwi�kszający ułytecznośĘ tych
układ�w, uniezalełniający
Niesie to za sobą nie tylko funkcj� ładowarki wysokiej klasy.
ułytkownik�w od dost�pu do spore wydatki, ale powoduje tak- Takim układem jest produkt taj-
sieci energetycznej łe zanieczyszczanie środowiska wa�skiej firmy HOLTEK - układ
zułytymi bateriami. Alternatywą HT7470, wykorzystany przy budo-
i zwi�kszający komfort
dla zasilania bateryjnego jest za- wie opisanej niłej ładowarki.
korzystania z tych urządze�.
stosowanie akumulator�w, kt�re Proponowane urządzenie jest
Nie ma jednak r�ły bez
za wzgl�du na swe gabaryty raczej proste do wykonania i uru-
kolc�w, a kolcem zasilania
i charakterystyk� elektryczną mo- chomienia. Jednak nie polecałbym
bateryjnego jest szybkie
gą byĘ najcz�ściej ścisłymi za- jego budowy zupełnie początku-
wyczerpywanie si� ogniw
miennikami baterii. Tu jednak jącym elektronikom, chyba łe za-
i koniecznośĘ ich wymiany.
pojawia si� kolejny problem: ko- pewnią sobie pomoc i konsultacje
niecznośĘ cz�stego ładowania bardziej doświadczonych koleg�w.
akumulator�w. Pozornie nie jest
to sprawa trudna: na rynku ofe- Opis działania układu
rowana jest ogromna ilośĘ łado- Schemat elektryczny propono-
warek najr�łniejszych typ�w, nie- wanego układu pokazano na rys.
raz w atrakcyjnej cenie. Niestety, 1. Jak widaĘ, sercem układu,
wartośĘ ułytkowa tych ładowarek a właściwie jego �m�zgiem� odpo-
cz�sto pozostawia wiele do ły- wiedzialnym za realizacj� wszy-
czenia. Są to nieraz urządzenia stkich funkcji ładowarki jest wspo-
sprowadzane z Tajwanu, kraj�w mniany juł wyspecjalizowany uk-
WNT, czasami nawet celnicy nie ład scalony HT7470. Dlatego teł
wiedzą skąd. Ładowarki te cz�sto opis ładowarki rozpoczniemy od
bardziej niszczą kosztowne aku- podania charakterystyki tego uk-
mulatory NiCd, nił je ładują ładu, co da nam poj�cie o jej
i konserwują. Z drugiej strony sa- mołliwościach i zasadzie działa-
modzielna budowa ładowarki nia.
o przyzwoitych parametrach nie
jest zadaniem trudnym, nawet Podstawowe mołliwości
dla średnio zaawansowanego hob- układu HT7470
bysty. Ładowanie
Wielką pomocą w budowie ła- Podczas ładowania akumulato-
dowarek jest opracowanie przez r�w układ HT7470 realizuje na-
wielu producent�w układ�w sca- przemiennie dwa procesy:
lonych - wyspecjalizowanych pro- 1. Ładowanie akumulatora prą-
cesor�w, kt�re po dołączeniu za- dem określonym wartością rezy-
ledwie kilku dodatkowych ele- stora pomiarowego R4 i napi�cia
ment�w dyskretnych mogą pełniĘ zasilania.
Elektronika Praktyczna 12/99
57
A
adowarka akumulatorów NiCd z układem HT7470
Rys. 1. Schemat elektryczny ładowarki.
2. Kontrol� stanu akumulatora okres czasu w stanie pełnego na- tor�w, kt�re trzymane były bez-
polegającą na pomiarze jego na- ładowania i realizowane jest za pośrednio przed ładowaniem
pi�cia, temperatury i ewentualne- pomocą kr�tkich impuls�w prądo- w niskiej temperaturze.
go zwarcia lub przerwy w obwo- wych, czyli w spos�b najlepiej
dzie. Ładowanie zostanie prze- wpływający na trwałośĘ akumula- Wykrywania spadku napi�cia
rwane po stwierdzeniu pełnego tor�w NiCd. podczas ładowania akumulatora
napi�cia na akumulatorze, chwi- Oznaką pełnego naładowania
lowym obniłeniu si� napi�cia Rozładowywanie i dojścia do stanu, w kt�rym dal-
świadczącym o początku procesu Jest to funkcja opcjonalna uru- sze ładowanie mogłoby spowo-
przeładowania lub po stwierdze- chamiana stałym zwarciem wy- dowaĘ uszkodzenie akumulatora
niu wystąpienia zwarcia lub prze- prowadzenia !DCHI do masy. jest nagły, niewielki spadek na-
rwy w obwodzie ładowania. Wst�pne rozładowywanie nie do pi�cia na ładowanych ogniwach.
ko�ca wyładowanych akumulato- Układ HT7470 wyposałony jest
Doładowywanie r�w zabezpiecza je przed powsta- w funkcj� �DV DETECT� umoł-
Po stwierdzeniu stanu nałado- waniem tzw. efektu pami�ciowego liwiającą natychmiastowe prze-
wania akumulatora układ HT7470 i zapewnia zawsze pełne ich na- rwanie ładowania przy wykryciu
przechodzi do fazy jego dołado- ładowanie. nawet nieznacznego spadku na-
wywania, kt�ra trwa ał do mo- pi�cia na ładowanym akumula-
mentu odłączenia akumulatora od Nagrzewanie torze.
układu ładowarki. Doładowywa- Jest to takłe funkcja opcjonal- Układ HT7470 mołna zapro-
nie ma na celu utrzymanie aku- na, włączana przez zwarcie styku gramowaĘ do pracy w czterech
mulatora przez dowolnie długi !WARM do masy układu. Nagrze- r�łnych trybach ładowania i roz-
wanie poprzedzające ładowanie ładowywania. Programowania do-
bąd� rozładowywanie trwa w za- konujemy za pomocą dw�ch wejśĘ
Tab. 1. lełności od ustawienia styk�w S1 S0 i S1, zwierając je do masy lub
i S0 od 3,5 min (przy ładowaniu pozostawiając nie podłączone.
Współczynnik ładowania 4C 2C 1C 0,5C
prądem 4C) do 28 min (przy W tab. 1 przedstawiono spos�b
S1, S0 11 10 01 00
ładowaniu prądem 1/2C). Nagrze- programowania układu.
Czas ładowania (min) 28 56 112 224
wanie wst�pne stosujemy najcz�- Tak wi�c nasza ładowarka
Gdzie C = pojemność akumulatorów wyrażona
ściej przed ładowaniem akumula- umołliwia w najszybszym trybie
w Ah
Elektronika Praktyczna 12/99
58
A
adowarka akumulatorów NiCd z układem HT7470
Tab. 2.
WYKAZ ELEMENTÓW
Tryb pracy LED1 LED2 Piezo
Rezystory
A
adowanie Włączona Wyłączona Wyłączone
R1: 6&!/5W
Nagrzewanie Włączona wyłączona Wyłączone
R7, R2: 100&!/0,5W
Rozładowywanie Włączona Włączona Wyłączone
R3, R6, R8, R19: 1k&!
Pełne naładowanie Powolne błyski Wyłączona Wyłączone
R4: 2,4&!/0,5W
Wstępne badanie Szybkie migotania Wyłączona Wyłączone
R5: 750&!
akumulatora - nagrzewanie
R9, R10, R22, R23: : 10k&!
Sytuacja nienormalna Szybkie migotania Szybkie migotania Przerywany ton przez 1 min.
R11: 18k&!
(zwarcie, rozwarcie obwodu
ładowania, przegrzanie) R15, R12: 560&!
Oczekiwanie Wyłączona Wyłączona Wyłączone R13, R14, R18: 2k&!
R16: 4k&! (2x2k&!)
R21, R17: 3k&!
pracy naładowanie akumulator�w akumulator�w jakim jest HT7470
R20: 62k&!
w czasie niecałej p�ł godziny, co jest to, łe nie posiada on wejścia
R24: termistor 20k&!/20oC
w wi�kszości zastosowa� jest zu- analogowego słułącego detekcji
R25: rezystor opcjonalny do
pełnie wystarczające. zbyt wysokiej temperatury łado-
ustawiania napięć nietypowych ,
Układ HT7470 posiada rozbu- wanych ogniw. Dlatego teł konie-
zwykle zwora
dowany system sygnalizacji sta- czne było dobudowanie do ukła-
PR1: potencjometr montażowy
nu pracy i ewentualnego wystą- du ładowarki prostego kompara-
miniaturowy 20k&!
pienia problem�w z ładowaniem tora napi�cia zrealizowanego na
Kondensatory
akumulator�w. Do sygnalizacji wzmacniaczu operacyjnym IC2C.
C1, C3, C5, C6, C8: 100nF
słułą dwie diody LED (D1 i D2) Por�wnuje on napi�cie uzyskiwa-
C2: 100�F/16V
oraz przetwornik piezoelektry- ne z dzielnika złołonego z termi-
C4: 1000�F/16V
czny Q1. Sygnalizacja realizowa- stora R24 z napi�ciem zadanym
C7: 470nF
na jest w spos�b przedstawiony za pomocą potencjometru monta-
Półprzewodniki
w tab. 2. łowego PR1. Jełeli napi�cie na
D1, D5: LED
I tak, omawiając zasad� dzia- wyprowadzeniu 9 IC2C wzrośnie
D2, D3, D4: 1N4148
łania układu HT7470 om�wiliś- powyłej ustalonego poziomu (oz-
my takłe zasad� działania na- nacza to nadmierny wzrost tem- IC1: HT7470
szej ładowarki. Pozostały nam peratury), to �stan niski� (trudno IC2: LM324
jeszcze do wyjaśnienia dwie m�wiĘ o logicznym stanie niskim IC3: 78L05
sprawy. w kontekście wzmacniacza opera- T4, T1: BC548
Pewną wadą prawie idealnego cyjnego) podany na wejście !TC
T3, T2: BD912
układu sterującego ładowaniem IC1 spowoduje przerwanie łado-
Różne
wania i oczekiwanie na spadek
CON1, CON2: ARK2
temperatury.
JP1: goldpin 5X2 + jumper
Układu z wzmacniaczami ope-
Q1: membranka piezo
racyjnymi IC2D i IC2A nie ma
S0, S1 i S3: goldpin 3x2 + 3
sensu szczeg�łowo opisywaĘ. Słu-
jumpery
ły on pomiarowi napi�cia na
S5 przycisk RESET lutowany
ładowanych akumulatorach i po-
w płytkę
daje wyniki tego pomiaru na
2 radiatory typ  3
wejście sterowania konwersją ana-
logowo ń cyfrową IC1. Istotna
jest jedynie rola, jaką pełnią i tranzystor�w mocy wraz z chło-
dzielniki napi�cia zbudowane dzącymi je radiatorami. W przy-
z rezystor�w R14 i R16..R19. padku tych tranzystor�w kolej-
Om�wimy ją jednak w cz�ści ar- nośĘ post�powania b�dzie nast�-
tykułu poświ�conej regulacji ła- pująca:
dowarki. 1. Przykr�camy lekko tranzy-
stor do radiatora, nie zapominając
Montał i uruchomienie o zastosowaniu pasty silikonowej
Na rys. 2 pokazano rozmie- polepszającej odprowadzanie ciep-
szczenie element�w na płytce ła- ła z tranzystora.
dowarki. Widok mozaiki ściełek 2. Wkładamy wyprowadzenia
znajduje si� na wkładce wewnątrz tranzystor�w w przeznaczone dla
numeru. nich punkty lutownicze i lutuje-
Montał wykonujemy w typo- my.
wy spos�b, rozpoczynając od ele- 3. Lutujemy do płytki kołki
ment�w o najmniejszych gabary- ustalające radiatora.
tach a ko�cząc na wlutowaniu 4. Na koniec przekr�camy tran-
Rys. 2. Rozmieszczenie elementów
kondensator�w elektrolitycznych zystor mocno do radiatora.
na płytce drukowanej.
Elektronika Praktyczna 12/99
59
A
adowarka akumulatorów NiCd z układem HT7470
Pozostały nam jeszcze tylko w nast�pujący spos�b:
Tab. 3.
proste czynności regulacyjne do 1. Podgrzewamy termistor R24
Liczba Nominalne Rezystor
wykonania. Pierwszą z nich b�- do temperatury ok. 60..80oC (np.
ogniw napięcie baterii
dzie dostosowanie ładowarki do umieszczając go w wodzie o tej
2 2,4V 0&! (zwora
ilości ładowanych ogniw. Doko- temperaturze).
zamiast R25)
nujemy tego za wybierając za 2. Dołączamy woltomierz na
3 3,6V 1k&!
pomocą przełącznika JP1 jeden zakresie 10V do wyjścia wzmac-
4 4,8V 2k&!
z rezystor�w R16..R19, R25. niacza operacyjnego.
5 6,0V 3k&!
W tab. 3 podano wartości rezysto- 3. Pokr�cając potencjometrem
6 7,2V 4k&!
r�w odpowiadające ilości ogniw montałowym PR1 staramy si�
w baterii akumulator�w NiCd. �złapaĘ� punkt, w kt�rym napi�cie
W układzie modelowym jako na wyjściu komparatora b�dzie
przełącznik JP1 zastosowano sze- zmieniaĘ si� z prawie r�wnego Wałna uwaga: mołe si� zda-
reg goldpin�w i jumper. W przy- napi�ciu zasilania na bliskie zeru. rzyĘ, łe po wymianie naładowa-
padku cz�stej zmiany ilości łado- Po wykonaniu powyłszych nych akumulator�w na kolejne
wanych akumulator�w mołna ja- czynności umieszczamy termistor przeznaczone do ładowania uk-
ko JP2 zastosowaĘ zwykły prze- w bezpośrednim sąsiedztwie łado- ład pozostanie w stanie oczeki-
łącznik, np. obrotowy. wanych akumulator�w i uznajemy wania i nie rozpocznie normalnej
Kolejną czynnością b�dzie re- nasze urządzenie za gotowe do pracy. Naciśni�cie przycisku RE-
gulacja układu zabezpieczającego eksploatacji. Układ wymaga dołą- SET spowoduje w kałdym wy-
przed przegrzaniem akumulator�w czenia �r�dła zasilania o napi�ciu padku powr�t układu do normal-
(o ile taki układ b�dziemy wyko- +12..+9VDC i wydajności prądo- nej pracy.
rzystywaĘ). Regulacji dokonujemy wej ok. 2A. Andrzej Gawryluk, AVT
Elektronika Praktyczna 12/99
60