В настоящее время широко распространены источники питания как сетевые, например, зарядные устройства (ЗУ), так и автономные (Power Bank), с выходным напряжением 5 В и снабжённые USB-разъёмом. Использовать такие источники питания можно для зарядки или питания устройств, требующих более высокого напряжения. В качестве примера, в этой статье приводится описание зарядного устройства для батареи аккумуляторов типоразмера 6F22.
Схема ЗУ показана на рис. 1. На микросхеме DA1 (ICL7660AIBAZ), кото-рая включена по стандартной схеме, собран конденсаторный преобразователь напряжения с инверсией полярности. Такой преобразователь относительно маломощный, но для зарядки аккумуляторной Ni-Cd или Ni-Mh батареи типоразмера 6F22 нужен ток не более 25...30 мА. При подаче напряжения питания 5 В на выходе преобразователя (вывод 5), т. е. на конденсаторе С3, формируется напряжение, близкое к -5 В (без нагрузки). Таким образом, в результате на выход устройства поступает напряжение почти 10 В. Поскольку выходное сопротивление преобразователя несколько десятков ом, выходной ток устройства ограничен. И с увеличением тока выходное напряжение уменьшается. Для увеличения выходного сопротивления конденсаторы С2 и С3 установлены с меньшей ёмкостью. Резистор R1 дополнительно ограничивает выходной ток, его установка необязательна. Для увеличения зарядного тока ёмкость конденсаторов следует увеличить вплоть до 100 мкФ.
Рис. 1. Схема зарядного устройства
На микросхеме DA2 (параллельный стабилизатор напряжения) и светодиоде HL1 собран индикатор-ограничитель зарядки аккумуляторной батареи. Подстроечным резистором R2 устанавливают порог срабатывания этого индикатора примерно 9,8 В.
При подаче напряжения питания 5 В на выходе появляется напряжение, достаточное для срабатывания ограничителя, и светодиод HL1 включится. При подключении разряженной аккумуляторной батареи выходной ток увеличится, выходное напряжение уменьшится и светодиод погаснет. Начнётся зарядка батареи, причём по мере увеличения её напряжения ток зарядки станет уменьшаться. Когда напряжение достигнет установленного порога, ток через микросхему DA2 и светодиод HL1 станет увеличиваться, что приведёт к включению светодиода и ограничению выходного напряжения.
Большинство деталей устройства размещены на односторонней печатной плате из стеклотекстолита, чертёж которой показан на рис. 2, а схема размещения элементов - на рис. 3. Применены элементы для поверхностного монтажа, микросхемы - в корпусе SO8, постоянный резистор - типоразмера 1206, подстроечный - серии 3303W, оксидный конденсатор - танталовый типоразмера А или B, остальные - типоразмеров 0805, 1206. Светодиод можно применить в корпусе диаметром 3 мм любого свечения, разъём XP1 - USB, XS1 - колодка от вышедшей из строя батареи 6F22.
Рис. 2. Печатная плата ЗУ
Рис. 3. Размещение элементов на плате ЗУ
Внешний вид смонтированной платы показан на рис. 4. На ней нет конденсатора С4, который был установлен позднее. Его назначение - подавление пульсаций напряжения на входе микросхемы DA2. Без этого конденсатора помехи влияют на момент включения индикатора-ограничителя.
Рис. 4. Внешний вид смонтированной платы
Благодаря применению элементов для поверхностного монтажа габариты всего устройства - 12x17x25 мм. Его внешний вид показан на рис. 5. Плата и разъём сложены "бутербродом" и скреплены между собой с помощью термоклея. Предварительно между платой и разъёмом установлена изолирующая прокладка.
Рис. 5. Внешний вид зарядного устройства
Подстроечный резистор надо защитить от попадания на него клея. Сделать это можно с помощью тонкой пластмассы. Для доступа к этому резистору в разъёме сделано отверстие диаметром 2,5...3 мм. Через него с помощью тонкой отвёртки устанавливают порог срабатывания индикатора-ограничителя.
Чертёж печатной платы в формате Sprint-Layout имеется здесь.
Автор: И. Нечаев, г. Москва