Быстрое зарядное устройство для NiMH / NiCd батарей

Jaap Havinga

Зарядное устройство заряжает 5-элементную никель-металгидридную батарею, использующуюся в двуногом роботе BiPed, менее чем за один час, а 10-элементную никель-кадмиевую батарею, использующуюся в роботе (автор увлекается строительством роботов, прим. ред.) Snuf, за 30 минут. При изменении напряжения с положительного на отрицательное зарядный ток отключается, чтобы избежать перегрева батареи. Предусмотрен второй критерий завершения процесса зарядки для обеспечения безопасности: время зарядки ограниченно 1 часом.

Изображение 1. Зарядное устройство в компактном пластиковом корпусе.
Цифры на экране отображаются в шестнадцатеричном формате.

На рисунке ниже представлена схема зарядного устройства Delta-U. Программа для запуска PIC16F84A дана в файле nicd.asm *). Транзистор Q3 служит коммутатором для переключения зарядного ток. Зарядный ток ограничивается резистором R5, который рассеивает мощность поступающего на него тока. Компаратор LM311 вместе с контроллером прерываний образуют простой нелинейный АЦП. Абсолютное значение сигнала на выходе с АЦП не важно, поскольку учитывается только изменение в напряжении батареи. При отсчете напряжения батареи (каждую секунду) зарядный ток отключается. Пару резисторов R6/R8 нужно настроить так, чтобы АЦП измерял максимальное напряжение батареи в диапазоне 0xE0 .. 0xE8. В виду своей нелинейности АЦП достаточно чувствителен для того, чтобы обнаружить падение напряжения. Поскольку я не испытываю недостатка в ЖК-индикаторах, то использую один из них для отображения статуса зарядного устройства. Один или два СИД-а могут выполнять ту же функцию.

Схема зарядного устройства

Несколько пояснений к схеме:

• Q1 и Q4 - небольшие сигнальные транзисторы типа BC547.
• Q2-Q3 - пара транзисторов BD140 - 2N3055, я их использовал потому, что они были у меня в наличии. Мощный PNP-транзистор, способный переключать зарядный ток и коэффициент усиления (Hfe) которого больше, чем частное от деления Входная мощность/(Выходное напряжение адаптера/R4) (например, мощность 1А, адаптер с выходным напряжением 12 В, резистор R4 с сопротивлением 1 к 5 образуют коэффициент усиления 125), может заменить пару Q2 Q3.
• D1 - небольшой сигнальный диод типа 1N4148; он предотвращает перенапряжение на входе схемы сравнения.

Изображение 2: Схема зарядного устройства (Щелкните на рисунок, чтобы просмотра в полный размер)

*) Каталог со всеми файлами проекта MPLAB 6.6 можно скачать здесь.