Зарядное и разрядное устройство для аккумуляторов с использованием источника питания USB | Сделай сам

В таких гаджетах, как электронные игрушки и музыкальные плееры, обычно используются перезаряжаемые батареи 1,2 В. емкостью от 200 мАч до 2800 мАч, которые необходимо регулярно заряжать и обслуживать.

Здесь мы представляем простое и недорогое устройство, которое может заряжать или разряжать до четырех аккумуляторов напряжением 1,2 В одновременно с максимальным током около 100 мА на батарею. Поскольку устройство использует питание USB, ему не требуется внешний источник питания.

Цепь и работа

Схема зарядно-разрядного устройства аккумулятора с блоком питания USB показана на рис. 1. Она построена на четырех резисторах (R1–R4), четырех Диоды 1N4007 (D1–D4), девять светодиодов (LED1–LED9), шунтирующий стабилизатор TL431 (IC1), четырехкратный операционный усилитель (IC2), четыре Маленькие лампочки 2,5 В, 200 мА и несколько других компонентов.

Зарядное устройство

Все четыре аккумулятора (Batt.1–Batt.4) заряжаются независимо, но одновременно. Общий зарядный ток ниже 500 мА, что является максимальным током для многих портов USB.

Многие Ni-Cd зарядные устройства заряжают аккумуляторы только последовательно соединенными парами по две или четыре штуки. Статус батарей, соединенных последовательно, может быть разным, и батареи, возможно, придется заряжать разными токами, до разных максимальных напряжений и в течение разной продолжительности времени.

В отличие от многих зарядных устройств, это зарядное устройство можно использовать для одновременной зарядки любого количества аккумуляторов – от одного до четырех. Зарядный ток всех аккумуляторов можно контролировать индивидуально с помощью вольтметров, подключенных параллельно резисторам R1–R4. Для этой цели служат разъемы CON2–CON5.

Приблизительный зарядный ток можно рассчитать как:
I = (измеренное напряжение/30 Ом) ампер

Предположим, вы измеряете напряжение U1=2,7В на резисторе R1, U2=3В на резисторе R2, U3=2,4В на резисторе R3 и U4=3В на резисторе R4. При этих значениях вы получаете зарядные токи I1=90 мА, I2=100 мА, I3=80 мА и I4=100 мА. Зарядный ток зависит от электрического заряда, имеющегося в аккумуляторе. Обратитесь к соответствующим описаниям аккумуляторов, чтобы узнать их зарядный ток и максимально допустимое напряжение.

Батареи могут быть разных типов и с разным начальным зарядом, поскольку каждая батарея заряжается индивидуально. Состояние всех батарей контролируется отдельными компараторами в IC2, а результаты отображаются индивидуально с помощью светодиодов LED5–LED8.

Используя предустановку VR1, можно установить опорное напряжение всех четырех компараторов на соответствующий уровень, скажем, 1,5 В. Максимальное опорное напряжение (2,5 В) устанавливается микросхемой IC1. Компаратор A4 IC2 контролирует Batt.1, A3 контролирует Batt.2, A2 контролирует Batt.3 и A1 контролирует Batt.4. Так, например, if напряжение Бат.1 выше заданного, светодиод8 загорится.

Разрядник аккумулятора

Иногда вам необходимо вручную разрядить аккумуляторные батареи. Это можно легко сделать с помощью этой схемы. Сначала отключите блок питания от схемы. Затем закройте соответствующие перемычки. Например, if вы хотите разрядить батареи 1 и 2, закройте только J1 и J2. Батареи начинают разряжаться через электрические лампочки B1 и B2. Вы можете подключить вольтметры к CON6 и CON7, чтобы проверить состояние напряжения на соответствующих разряжающихся батареях.

Чтобы разрядить аккумуляторы, выбирайте лампы подходящего номинала. В большинстве случаев лампы с номиналом 2,5 В/200 мА или 2,5 В/300 мА подойдут. Вы также можете использовать лампы 3,5 В/300 мА или 6,3 В/300 мА, но они дают тусклый свет. Откройте перемычки с J1 по J4 во время зарядки аккумуляторов.

Для правильной работы этого зарядного устройства не требуется какой-либо специальной настройки. Вам нужно только установить порог компаратора на 1,5В или любой другой подходящий источник питания. Выравнивающие резисторы R1–R4 имеют сопротивление около 30 Ом, но вы можете выбрать любое подходящее значение. Вы также можете удалить R1–R4, if по желанию. Резисторы R5–R8 защищают светодиоды LED1–LED4. Свет, излучаемый этими светодиодами, пропорционален зарядному току.

Создание и тестирование

Схема одностороннего PCB зарядного/разрядного устройства с источником питания USB показана на рис. 2, а расположение его компонентов — на рис. 3. После сборки схемы на PCB подключите CON1 к источнику питания 5 В. Подключите лампочки B1–B4 на передней панели, чтобы указать состояние разрядки.

Загрузите PCB и PDF-файлы компоновки компонентов: нажмите здесь

Эта статья была впервые опубликована в Интернете 18 сентября 2017 г. и обновлена 21 апреля 2020 г.