Proponuje się wykonanie ładowarki do akumulatora, ze stabilizacją prądu, z regulacją prądu i napięcia przy obciążeniu. Zakres zastosowania jest szeroki. Jedna z opcji jego zastosowania jest rozważana w konkretnym przykładzie.
W produkcji i instalacji radioodbiornika samochodowego w dom ustawienie „Korzystanie z radia samochodowego w wersji domowej„Odkryto jeden mały problem. Polega on na tym, że w produkcji radia pamięć nieulotna nie była jeszcze powszechna. Automatyczne wyszukiwanie stacji zostało już wykorzystane. Dlatego, aby zapisać ustawienia w pamięci odbiornika, dodatkowe komórki były potrzebne do zasilania komórek pamięci, gdy odbiornik był wyłączony. W samochód, Zostało to rozwiązane przez ciągłe podłączanie modułu pamięci do akumulatora sieci pokładowej. Instalując radio samochodowe w mieszkaniu, musiałem szukać wyjścia.
Do zasilania ogniw pamięci nie można używać akumulatorów trójnapięciowych, podobnie jak w przypadku oszczędzania pamięci w komputerze. Do zasilania modułu pamięci w radiu samochodowym (zgodnie z instrukcją) wymagane są 3,1 ... 3,5 wolta.
Podczas instalowania baterii występuje problem. Musimy monitorować stan naładowania akumulatora i okresowo go usuwać w celu naładowania, co jest niewygodne i niepraktyczne. Dlatego, moim zdaniem, łatwiej jest na stałe zainstalować akumulator w wyprodukowanym urządzeniu radia samochodowego, zrobić dla niego ładowarkę i zainstalować go w tym samym miejscu.
W rezultacie zadanie wyglądało następująco. Konieczne jest wykonanie ładowarki do akumulatora, z regulacją i stabilizacją prądu, z ograniczeniem maksymalnego napięcia na akumulatorze wynoszącym 3,6 wolta. Akumulator powinien być ładowany automatycznie i tylko wtedy, gdy odbiornik jest włączony, a jego pamięć powinna być stale utrzymywana. Aby wykluczyć całkowite rozładowanie lub przeładowanie, tryby ładowania muszą być dostosowane do stopnia rozładowania akumulatora, tj. Ładowarka powinna być adaptacyjna (w możliwym zakresie).
Obwód ładowarki
Obwód ładowarki charakteryzuje się maksymalną prostotą i dostępnością komponentów, w zasadzie zawiera dwa tranzystory i regulowaną diodę Zenera. Tranzystor sterujący małej mocy VT1 pełni funkcję regulacji i stabilizacji prądu. Tranzystor VT2 to moc, przez którą przepływa główny prąd ładowania akumulatora. Ładowarka zawiera również regulator napięcia wyjściowego na diodzie Zenera VD1.
Regulator napięcia wyjściowego
Podstawa regulatora napięcia określa kontrolowaną diodę Zenera VD1 - TL431. Regulacja napięcia na TL431 odbywa się za pomocą dzielnika napięcia R4, R5. Wybierając wartości tych rezystorów, osiągamy niezbędny zakres regulacji. Następnie, zmieniając rezystancję strojenia rezystora R4, przed zainstalowaniem akumulatora w ładowarce ustawiamy maksymalne napięcie ładowania (3,6 V) na stykach wyjściowych X1 i X2.
Kiedy rozładowany akumulator jest podłączony do ładowarki, napięcie na stykach wyjściowych spada i akumulator zaczyna się zużywać, prąd ustawiony z rezystorem R2 i ograniczony przez rezystor R3. Gdy napięcie akumulatora zbliży się do napięcia wyjściowego ustawionego przez regulator, prąd ładowania spadnie, a gdy napięcie na akumulatorze osiągnie 3,6 V, prąd ładowania będzie praktycznie zerowy.
Dzieje się tak z następującego powodu. Kontrolowana dioda Zenera TL431 jest zamknięta, dopóki jej elektroda kontrolna nie osiągnie napięcia poniżej 2,5 V i nie wpłynie na działanie ładowarki. Podczas ładowania akumulatora i zbliżania się do napięcia na napięcie wyjściowe ustawione wcześniej przez regulator potencjał na elektrodzie sterującej osiąga 2,5 V, a dioda Zenera TL431 zaczyna się otwierać. Pod tym względem tranzystor mocy VT2 zaczyna się zamykać, a przepływający przez niego prąd ładowania stopniowo maleje do prawie zera.
W ten sposób ograniczamy maksymalne napięcie akumulatora do z góry określonego i wykluczamy jego ładowanie, przenosząc ładowanie do trybu kroplowego (0,005C), który obsługuje tylko pamięć i kompensuje samorozładowanie akumulatora.
Stabilizator prądu
Stabilizator prądu utrzymuje stabilny prąd wyjściowy w celu naładowania akumulatora, jednocześnie eliminując wpływ regulatora napięcia.
Działanie stabilizatora prądu jest kontrolowane przez tranzystor VT1. Ograniczenie prądu ogranicza rezystor R3. Jest to rezystor o niskiej rezystancji od 0,1 do 20 omów (w zależności od wymaganej mocy ładowarki), a jednocześnie jest czujnikiem prądu. Kiedy obciążenie jest podłączone, na rezystorze powstaje pewien spadek napięcia, proporcjonalny do prądu przechodzącego. Taki spadek napięcia wystarcza do działania tranzystora sterującego VT1.
Ze wzrostem prądu, z jakiegoś powodu i odpowiednim wzrostem spadku napięcia na R3, tranzystor VT1 otwiera się bardziej. Pod tym względem tranzystor mocy VT2 zaczyna się zamykać, a prąd przepływający przez niego do akumulatora maleje.
Kiedy prąd maleje przez obciążenie, jest odwrotnie.
W ten sposób tranzystor VT1 automatycznie kontroluje tranzystor mocy, dostosowując przepływający przez niego prąd i obciążenie, aby proces stabilizacji prądu został przeprowadzony.
W pierwszym etapie ładowanie odbywa się stabilnym prądem (wybieranym ręcznie). Po osiągnięciu ustawionego napięcia na akumulatorze (wybieranym ręcznie) ładowanie jest kontynuowane przy zachowaniu stabilnego napięcia i malejącej wartości prądu ładowania.
Zmieniając rezystancję rezystora R2, można ręcznie ustawić wymagany prąd ładowania akumulatora.
Rezystor R1 ustawia napięcie polaryzacji tranzystora mocy VT2, a także określa prąd pracy diody Zenera VD1. Wybierając R1, prąd diody Zenera ustawia się w zakresie 5 ... 10 mA.
Diody LED w urządzeniu służą do wizualnego sygnalizowania procesu ładowania. Świecenie diody LED1 wskazuje działanie stabilizatora prądu, a dioda LED2 działania regulatora napięcia.
Jako tranzystory sterujące (mocy) NPN można stosować zarówno krajowe, jak i importowane tranzystory małej mocy (średniej mocy) o odpowiednich charakterystykach prądowych i napięciowych. Tranzystor mocy VT2 nagrzewa się pod dużym obciążeniem i należy go zainstalować na chłodnicy. Dioda VD2 chroni akumulator przed rozładowaniem, gdy odbiornik i ładowarka są wyłączone. Przewody akumulatora są podłączone do modułu pamięci odbiornika.
Produkcja ładowarki
1. Wybór baterii
Do zasilania modułu pamięci w radiu samochodowym używamy trzech połączonych szeregowo akumulatorów NiMH o całkowitym napięciu nominalnym 3,6 wolta (1,2 x 3) i pojemności ponad 2,0 Ah. Rozładowanie każdego elementu akumulatora jest dozwolone do 0,9 wolta, a cała bateria do (0,9 x 3) 2,7 wolta. Możliwe jest pełne naładowanie akumulatora do (1,8 x 3) 5,4 woltów. Tak więc, ustawiając regulator napięcia ładowarki na 3,6 V, gwarantujemy, że nie będziemy ładować akumulatora nawet bez odłączania go od urządzenia.
Istnieje również pewna ochrona dotycząca pełnego rozładowania akumulatorów. Przy napięciu zasilania 3,0 V ustawienia automatycznego wyszukiwania w odbiorniku są tracone, co jest zauważalne przy następnym włączeniu. Minimalne naładowanie akumulatora nadal pozostaje. W takim przypadku należy dostosować działanie urządzenia. Aby to zrobić, wystarczy nieznacznie zwiększyć prąd ładowania.
2. Montaż i weryfikacja działania obwodu
Wybieramy szczegóły zgodnie z powyższym schematem. Montaż obwodu ładowarki na uniwersalnej płytce drukowanej. Sprawdzamy działanie obwodu, ustawiając element akumulatora jako obciążenie. Wybierając wartości rezystorów R4, R5, uzyskujemy możliwość regulacji napięcia wyjściowego w całym zakresie. Po zainstalowaniu całej baterii akumulatorów sprawdzamy możliwość i wartości podczas regulacji prądu ładowania. Przy wartości R3 zgodnie z powyższym schematem prąd jest regulowany od 0 do 350 mA przy napięciu wyjściowym od 3,2 do 9-11 woltów.
Wycinamy z uniwersalnej deski i przygotowujemy roboczą deskę do montażu.
3. Przeprowadzamy instalację obwodu na płycie roboczej.
Jeśli jest wolna przestrzeń i aby poprawić reżim temperaturowy części, można odróżnić od obwodu blok części o dużej emisji ciepła. W tym przypadku jest to tranzystor mocy na chłodnicy i rezystorze R3 (złożony z dwóch niższych mocy połączonych równolegle). Części te są montowane na osobnej karcie opcjonalnej zainstalowanej z dala od płyty głównej. Pozostałe części są zmontowane na płycie głównej.
4. Montaż końcowy.
Montujemy cały obwód w wersji roboczej i sprawdzamy działanie zmontowanej ładowarki.
Obwód roboczy instalujemy we wcześniej wyprodukowanym radiu w wersji domowej. Ponieważ jednostka radia samochodowego jest nieruchoma, a jej usunięcie jest pracochłonnym zadaniem, płyta napędu urządzenia znajduje się w obudowie jednostki, w pobliżu okna pod zegarem kuchennym. Po wyjęciu zegara z okna, co zajmuje 3 sekundy, dostęp do wskaźników działania oraz regulacja prądu i napięcia jest bezpłatna.
