Автономное устройство разрядки аккумулятора

С. КОСЕНКО, г. Воронеж

Это устройство получает питание только от разряжаемого аккумулятора и при снижении его напряжения до заданного уровня автоматически отключается.

Как известно, NiCd аккумуляторы обладают так называемым "эффектом памяти". Если перед зарядкой их не разряжать до начального напряжения 1 В, со временем ёмкость таких аккумуляторов существенно снижается.

 В меньшей степени этот недостаток свойственен и NiMH источникам тока, особенно если длительное время они не эксплуатировались. Поэтому при использовании NiCd и NiMH аккумуляторов опытные потребители, как правило, применяют не только зарядные, но и разрядные устройства. Эти устройства необходимы не только для предотвращения эффекта памяти, но и для восстановления ёмкости аккумуляторов тренировочными зарядно-разрядными циклами [1]. Если аккумуляторы соединены в батарею, рекомендуется проводить доразрядку каждого отдельно от остальных. В противном случае они разряжаются до разного напряжения, что приводит к снижению срока службы батареи.

Следует отметить, что применение дополнительных источников питания для разрядки аккумуляторов нерационально, особенно в настоящее время, характеризуемое наступательным продвижением энергосберегающих технологий. Поэтому при разработке устройства была поставлена задача не применять никаких источников питания, кроме разряжаемого аккумулятора.

 Рис. 1. Схема автоматического разрядного устройства

 
Основа предлагаемого устройства (см. схему на рис. 1) — микросхема повышающего преобразователя DA2 L6920D, о которой рассказано в [2]. К входу LBI микросхемы DA2 подключён выход ОУ DA1. Через резистор-ный делитель R1R2 напряжение разряжаемого аккумулятора G1 подано на неинвертирующий вход ОУ DA1. Конденсатор СЗ подавляет импульсные помехи на этом входе ОУ. Резисторы R1—R4 выбраны так, чтобы при напряжении аккумулятора 1 В выходное напряжение ОУ было равно внутреннему образцовому напряжению микросхемы DA2 (1,23 В).

 
При установке разряжаемого аккумулятора G1 цепь питания устройства разомкнута закрытым транзистором VT1, потребление энергии отсутствует.

Если нажать на кнопку SB1, запустится преобразователь напряжения на микросхеме DA2, в результате чего с её выхода LBO на затвор транзистора VT1 через резистор R6 будет подано открывающее напряжение 5 В. Транзистор VT1 открывается, кнопку SB1 теперь можно отпустить.

 
К выходу преобразователя подключены нагрузочный резистор R8 и резистор R7, задающий ток через светодиод HL1, сигнализирующий о процессе разрядки аккумулятора. При указанных на схеме номиналах этих элементов разрядный ток равен 0,3 А. Его можно изменять подборкой резистора R8.

При снижении напряжения аккумулятора G1 до 1 В в микросхеме DA2 переключится внутренний компаратор (см. рис. 1 в [2]), открывающий встроенный полевой транзистор, сток которого   подключён   к выходу LBO, а исток — к общему проводу (GND). В результате этого на выходе LBO и затворе транзистора VT1 установится напряжение низкого уровня, транзистор VT1 закроется, разрывая цепь питания преобразователя. Резистор R6 ограничивает импульсный ток перезарядки входной ёмкости транзистора VT1. Погасший светодиод HL1 указывает на завершение процесса разрядки аккумулятора.
Чертёж печатной платы устройства показан на рис. 2. Плата выполнена из двусторонне фольгированного стеклотекстолита толщиной 1 ...2 мм. Все элементы установлены на одной стороне платы. Фольга с обратной стороны соединена с общим проводом устройства — стоком транзистора VT1. Через каждое отверстие пропускают проводник или вывод элемента и припаивают к фольге с обеих сторон платы. Дроссель L1 — SDR0805-220ML. Светодиод HL1 — любой с заметным свечением при токе 5... 10 мА. Транзистор IRFD123 (VT1) можно заменить любым из серий IRFD120—IRFD122 или другим полевым ключевым с N-каналом, с максимально допустимым током не менее 1 А. Резистор R8 — ОМЛТ, остальные — Р1-12 или аналогичные типоразмера 0805. Оксидные конденсаторы С1 и С5 — танталовые типоразмера "В". Остальные конденсаторы — керамические типоразмера 0805. Кнопка SB1 — тактовая STDX-610 производства фирмы Bourns, её можно заменить кнопкой из компьютерной "мыши". Внешний вид устройства без корпуса показан на фото рис. 3.

Рис. 2

Рис. 3

 Скачать плату (lay)

ЛИТЕРАТУРА
1.  Степанов Б. Продлим "жизнь" Ni-Cd аккумуляторов! — Радио, 2006, № 5, с. 34, 35.
2.  Косенко С- Импульсный стабилизатор тока на микросхеме L6920D в светодиодном фонаре. — Радио, 2011, № 6, с. 30—33.

  Радио, №12 2011г