K 126a

Szybka ładowarka akumulatorów

NiMH/NiCd

Nowy Elektronik 126-K

Akumulatory NiMH i NiCd coraz częścrej wypierają zwykłe baterie. Jednak by akumulator zachował na długo swoją żywotność, należy go ładować w odpowiedni sposób Prezentowana ładowarka oprócz optymalnego ładowania posiada jeszcze jedną ważną cechę, jaką jest szybkość ładowania wyczerpanego akumulatora.

Czy zauważyliście ;ak szybko świat stał się 'pizenośrry'? RadoodbtoiniU. kamery, odtwarzacze CO. komputery, telefony itp. wszystkie te urządzenia zasilane są bateryjne. Bateuc możemy podzielić na pierwotne (nie fetdowalne • jednofazowe}, oraz wtórne Itedowalne • wielokrotnego użytkul. Muro ruskiej ceny i większej pfifemnośo baicm pici wolnych. pizy <#uż-szej eksploatacji urządzcna z zasilaniem bateryjnym ckaze się. że bardziej ekonomicznym źródłem zas-lania mimo stosunkowo wy sokiei ceny jest bateria ładowalna. a w w*Ai przypadkach gdzie wymagane są duże prądy obciążenia. |<;si niezastąpiona. Jednym z niewielu urządzeń, któro skutecznie opera się stosowaniu ogniw wtórnych, zc względów czysto użytkowych są wszefcego rodzaju pdoty zdanego sterowana, a przyczyna jest prosta i wynka z laktu istnicna (zw. prądb samoroztedowama. którym obarczone są ogniwa wtórne, ftąd ten nezćłeime czy ognrwu jest urywane czy ne. w przeciągu kilku miesięcy doprowadzi do samoiozladowtfiia. Jedno ogniwu ladowalne o żyw-olnośo średni JOGO cykli jesl wstaiue zastąpi uk. 300 ogniw pieiwotnych o łych samych wymiarach. Ne bez znaczenia iest aspekt ekologiczny i ochrond środowiska. któia przemawia za stosowaniem ogmw wielokrotnego użytku, szczególna tych ne zawierających melaii ciężkich,

Trochę teorii

Ogniwa ladowalne jirodukowane są od wielu lat. Największą popularność zdobyły ognrwa NiCd {niklowo-kadnrowel. które ze względu na zawartość metali cężkich siojmiowii •wypierane są przez ogniwa NA4H Iniklowo-metalczno-wodoikowe). Ogniwo NiNH me zawora metali ciężkich i posiada większą gęstość ładunku (większa pojemność przy tych samych wymiarachl, co me jest bez zraczena przy State zmniejszających sę wytmarach przenośnych urządzeń elektronicznych. Dodaikowym atuienr pr zen lawującym za stosowaniem ogmw fWH poza ch ceną jest brak tzw. 'elcktu pamęoowego’. Niezależnie od typu posiadanego ognrwa musimy w czasie ładowania zapewnić odpowiediuc paiamotry tak. aby otrzymać odpowiednią trwałość i żywotność ogn?«v, a inwestycja związana z zakupem akumulator ów była opłacalna Spośród metod lakowana najpopularniejszą jesl rtwloda ładuwarna starym prądem o svattości 0.1C. gdzie C lo pojemność jwiedynczego ogniwa wyrażona w nvY przy jednoczesnym speł-iceniu warunku, że temperatura ładowanego ogni wa nie wzrośnie powyżej 4S‘C. ftzy takim ładowaniu z uwzględneniem strat w czasie ładowana całkowite naładowanie następuje po czasie ok. 14-tb godzin, przy wzroście napięcia na pcyedynczym ognrwie w koćcowej fazie ładowania do wartości 1.4b-t.50V. Ładowanie prądem 0.1 C iest bardzo bezpieczne, a pozostawienie ogniwa w ładowarce nawet po ussjgnięciu napięcia całkowitego naładowania me powoduje przeładowania i uszkodzona. Wyżej opisana metoda posiada zasadmezą wadę -długi czas ładowania, a ponieważ 'czas to pieniądz' często stosuje się tzw. ładowanie szybkie, które w przypadku wielu urządzeń bateryjnych jest nieodzowne. ft osiym przykuciem może być ladowarm ogniw lełdorai kxKnótkov/ego. czy wkrętarki elektrycznej gdzie użytkownk me może sobie pozwołć na to. by eakowitą gotowość do piacy urządzone osęgręło po M-tb godzinach ładowania, Ładowane szybkie polega na ładowaniu przez ściśle okieślony czas prądem 1C w przypadku cgmwa NrMH. craz jxądcm 1 • 4C w przypadku ognw NiCd. przy jednoczesnym spdneruj warunku. że laiipuialiira fcKfcwariuyoogniwa we •wziośnie powyżej 45‘C. Ładowanie tak ckiżym prądem pociąga za sobą pewne komplikacje. związane z wydzielaniem s-ę znacznej toścr ciepła w ładowanym ognrwe oiaz z określeniem stanu całkowitego naładowania. a przeładowanie grozi Uwa-lyrn uszkodzeń urn ogniwa. Ze wzglę-oówna tzw. elekt panręciowy wymagane iest także, aby przed lozpoczęciem ładowana ogniwa NCd były całkowicie rozładowane. Za całkowite rozładowane ogniwo NiCd uważa się takie, ra którym końcowe napięcie toztadowama to ok, 0.8-0.9V. Rozładowywane ogniwa j łonu ej lej wailośo wpływa reekorzystmo na |ego lrwalnść. stąd w czasie eksploatacji naieży unkać tzw. 'głębokiego roztedowama". Wraz ze wzi ostem liczby stosowanych ogmw wtórnych i wziostcm zapotrzebowania na szybkę ładowniki lozpoczęły s»ę równoległe w kilku Iiim3ch prace nad opracowaniem optymalnej metody szybkiego ładowania ogniw wtórnych. Jedną z powszechnie stosowanych metod szybkiego ładowania bez obawy uszkodzenia belowanych ogniw iest tzw. metoda 0U. któiej charakterystykę pizedstawa iys. t. Wiąz ze wzrostem ładunku zgromadzonym w czasie ładowania ogniwa powc.c ale systematycznie wzrasta jego napięcie. Tuż przed Cfikowitym naładowałem przyrost napięcia jest gwałtowny - widoczny gaib'. Plaski odcinek szczytu "garbu’ psi punktem wyznaczającym mom-rii przed całkowitym naładowaniem, i punkt w którym prąd ładowania należy zredukować do 20-30% wartości prer-wolnej. Dalszy wzrost zgromadzonego ładunku sjicwodup spadek napięcia ładowanego ogniwa -tylne zbocze ‘gartw’. które jest informacją o całkowitym naładowaniu, oraz punktem w którym prąd ładowania należy zmniejszyć do tzw. prądu podtrzymującego. którego zadałem iest kompensowane prądu samorozładawiąącego. Rezcntawgneutządzene umożliwia szybkie ładowanie ogniw zgodnie z rnelodą opisaną powyże|, a dzięki zastosowaniu scalonego kontrolera U24G28 fumy Temc układ jest bardzo prnsly t łatwy w urudomęmu.

Budowa i działanie

Schemat ideowy szybkiej ładowarki przedstawia rys 2 Jesl to układ oparty o scalony procesor ładowania IC1 U2402B f-my Ternie, o którym można śmiało powiedzieć 'wszysiko w jednym’. Układ len pozwała na szybkie ładowanie 2 lub 4 cgmw o pojemności 750mAh. a po

zwarciu zwury Z umożliwia także ładowanie ogniw o innej pojemności, np. jak wrozwią23.mu rredok/wym 4Ah Ti wino zrozumieć zasadę dza-terna układu ładował ki bez znajomości budowy karmowa. któiego uproszczony schemal we-wnęlizny pizfidstawia iys.3. Jak widać jest lo układ slnsiinkuwo skomplikowany. Zawinia wszelkie niezbędne podzespoły do redhzap,iładowarki. dzięki Ksruj aplikacja jesl taudzo prosta. a umchortiNjnie banalmo łatwe. Główny obwód ładowania stanowi sterowane źródło jxą-du\wi zbudowane w ojiaicni o sterowane fazowo tyrystory TY 1 .TY2. szeregowowHączonoznm ładowano ogniwa cuaz połączone lównolegle dwa mskoomowe iczystory pennatowe R7/R8. Sjiadek najiięua iw r ozy stenach jxxniaroi.^,zych R 7;RH jxxteny iest na wewnętrzny układ kam ot końcówka 6. gdzie zostaje porównany z we-wnęiiznyin napiocicni odniesicrta 160mV. 8bk sieiowania lazą sienie kątem zapłony lyrysio-rów TĆ1.TY2 tak. aby odkładający się spadek najwjcia na rezystorach R7/R8 utrzymać na jjo-ziome 160mV Wartość ta odjwnada prądowi H88mA i iest wy/sza od zakterianepo prądu ła-