При одновременной зарядке нескольких последовательно включённых Ni-Cd или Ni-Mh аккумуляторов типоразмера АА или ААА нередко возникает ситуация, когда некоторые из них ещё не зарядились, а другие уже перезаряжаются. Обусловлено это тем, что реальная ёмкость аккумуляторов, особенно если они "не первой свежести", может существенно отличаться от номинальной и при зарядке одним током одни из них заряжаются быстрее других. Чтобы исключить такую ситуацию, можно собрать индикатор-ограничитель, который подключают параллельно каждому аккумулятору. Устройство предназначено для установки в простые ЗУ, в которых зарядка производится стабильным током и отсутствует контроль напряжения каждого аккумулятора или времени зарядки.
Схема устройства показана на рис. 1. Оно представляет собой повышающий преобразователь напряжения, нагруженный светодиодом, и собрано на специализированной микросхеме NCP1400ASN33T1 (NCP1400ASN50T1). Индикатор-ограничитель, подключённый параллельно заряжаемому аккумулятору G1, тока практически не потребляет, пока напряжение аккумулятора менее 1,42 В. Поэтому весь ток зарядки "идёт в дело", т. е. заряжает аккумулятор. Когда напряжение превысит указанное выше значение, преобразователь включается, потребляемый им ток увеличивается, а зарядный ток существенно уменьшается, вплоть до нуля. Светодиод начинает светить, сигнализируя об окончании зарядки аккумулятора.
Рис. 1. Схема устройства
Стабилитрон VD1 защищает преобразователь от повышенного напряжения, которое может появиться, если аккумулятор не установлен, вышел из строя или из-за плохого контакта в держателе. Преобразователь включается, если напряжение на управляющем входе СЕ превысит 0,5...0,6 В. Оно поступает на этот вход через диоды VD2 и VD3, и его значение будет меньше на величину падения напряжения на них. Ток через эти диоды, а значит, и напряжение на них задаёт резистор R1, и его подборкой можно установить порог включения преобразователя напряжения. В данном случае установлено пороговое напряжение 1,42 В.
Ток, потребляемый преобразователем, превышает в 2,5...3 раза ток, протекающий через светодиод. Если применить светодиод белого цвета свечения, при напряжении 3,3 В ток через него будет зависеть в основном от его типа и, возможно, потребуется его подборка. Если, например, светодиод потребляет ток 20 мА, преобразователь будет потреблять ток около 50 мА. Именно на это значение и будет уменьшаться зарядный ток после включения преобразователя. Чтобы установить желаемый потребляемый ток, надо применить светодиод зелёного или жёлтого цвета свечения, включив последовательно с ним резистор R2. Подборкой этого резистора и устанавливают ток, потребляемый всем преобразователем. Можно применить светодиод красного цвета, но предварительно надо проверить, чтобы он не светил при напряжении 1,4 В, некоторые экземпляры на это способны.
Если применить малогабаритные элементы для поверхностного монтажа, печатная плата устройства будет небольшой. Её чертёж показан на рис. 2. Она двухсторонняя. Через отверстия в плате контактные площадки с двух сторон соединены между собой. Светодиод, конденсатор и резистор R2 установлены на одной стороне, остальные элементы - на другой. Диоды CDLL4148 можно заменить выводными диодами серий КД521 и КД522. Стабилитрон - маломощный на напряжение стабилизации 3...3,3 В. Резисторы и конденсатор - для поверхностного монтажа типоразмера 0805 или 1206. Дроссель должен быть рассчитан на ток 200...250 мА, подойдут дроссели - LQY4N, LQN4N, SDR0703, или выводной серии ЕС24. Светодиод может быть любой, а поскольку ток через него достаточно большой, применение светодиода повышенной яркости свечения необязательно.
Рис. 2. Чертёж печатной платы устройства
Размещение элементов на плате показано на рис. 3. Дополнительный резистор R2 устанавливают со стороны установки светодиода, предварительно сделав разрез в печатном проводнике. Разрез и резистор R2 выделены на рис. 3 красным цветом. Внешний вид устройства показан на рис. 4.
Рис. 3. Размещение элементов на плате
Рис. 4. Внешний вид устройства
Такой индикатор-ограничитель удобно установить в ЗУ с током зарядки 60...80 мА (для аккумуляторов ёмкостью до 800 мА·ч). В этом случае после включения светодиода аккумулятор будет продолжать подзаряжаться в несколько раз меньшим током. Для увеличения потребляемого преобразователем тока на его выходе надо установить два или три светодиода, каждый со своим резистором.
Если в ЗУ зарядный ток 150...200 мА (для аккумуляторов ёмкостью до 1,5.2 А·ч), следует применить микросхему с выходным напряжением 5 В (NCP1400ASN50T1) и последовательно со светодиодом установить токоограничивающий резистор (все изменения для этого случая выделены на рис. 1 красным цветом). Подборкой этого резистора можно установить желаемый ток светодиода. При этом ток, потребляемый преобразователем, будет примерно в четыре раза больше. Возможно, придётся применить более мощный светодиод или установить параллельно ещё один-два светодиода, каждый со своим токоограничивающим резистором. Следует учесть, что импульс тока через дроссель может достигать 400 мА, поэтому он должен быть рассчитан на этот ток.
Необходимо отметить, что напряжение выключения преобразователя меньше напряжения включения примерно на 0,1 В. Если после включения преобразователя аккумулятор немного разрядится, преобразователь выключится и зарядка продолжится.
Налаживание сводится к подборке резисторов. На устройство подают напряжение 1,42 В и подборкой резистора R1 добиваются включения преобразователя. Сопротивление этого резистора не должно быть более 200 кОм, если получится больше, необходимо подобрать другие диоды VD2 и VD3. Порог включения контролируют несколько раз, подав на преобразователь напряжение 1,2 В и плавно увеличивая его до 1,5 В. При необходимости налаживание повторяют. Как изменить потребляемый преобразователем ток, было сказано выше.
Автор: И. Нечаев, г. Москва