ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО С "РЕГУЛИРУЕМЫМ СТАБИЛИТРОНОМ"
С. БИРЮКОВ, г. Москва
В журнале "Радио" неоднократно описывались различные зарядные устройства для малогабаритных аккумуляторов, в выходной цепи которых параллельно нагрузке подключен стабилитрон. Известны также устройства, в которых два диода выпрямительного моста заменены стабилитронами или вместо одного из диодов однополупериодного выпрямителя включен стабилитрон.
Включение стабилитрона исключает перезарядку и позволяет обойтись без контроля продолжительности зарядки. Однако существенный недостаток подобных устройств - необходимость точного подбора стабилитрона, что неудобно и подчас невозможно.
Избежать этого удастся, применив в зарядном устройстве микросхему КР142ЕН19А. Ее иногда называют "регулируемым стабилитроном". Действительно, дополненная двумя резисторами, она позволяет получить высокостабильный аналог стабилитрона с рабочим напряжением 2,5...30 В, рабочим током 1,2...100 мА и максимальной рассеиваемой мощностью 400 мВт [1].
На рис. 1 приведена схема зарядного устройства для батареи из пяти последовательно соединенных аккумуляторов ЦНК-0,45, используемого автором в переносном фонаре. Устройство встроено в него и постоянно подключено к батарее.
Puc.1
Зарядный ток задан конденсаторами С1, С2 и составляет около 45 мА (десятая часть емкости батареи). Максимальное напряжение, которое может быть подано на батарею, определено микросхемой DA1 и соотношением сопротивлений резисторов R3-R5. Конденсатор СЗ служит не столько для сглаживания пульсаций выпрямленного напряжения, сколько для шунтирования импульса зарядного тока конденсаторов С1 и С2 в момент включения устройства в сеть. Исключить превышение импульса тока через микросхему можно также увеличением сопротивления резистора R1 (правда, это приведет к увеличению рассеиваемой на нем мощности и емкости конденсаторов С1, С2). Диод VD2 необходим для предупреждения разрядки батареи после отключения устройства от сети. Если устройство используется автономно, этот диод не нужен. Тогда резистор R4 должен быть сопротивлением 3,3 кОм.
Элементы зарядного устройства смонтированы на печатной плате (рис. 2) из односторонне фольгированного стеклотекстолита. Она рассчитана на установку на месте С1 конденсатора К73-16 на напряжение 250 В и С2 - К73-17 на 400 В. Конденсатор СЗ - К50-35, постоянные резисторы - МЛТ, подстроечный R3 - СПЗ-19а. Диодный мост VD1 и диод VD2 допустимо заменить любыми диодами с рабочим током не менее 300 мА и обратным напряжением не ниже 400 В (VD2 - не менее 20 В).
Puc.2
Перед настройкой устройства движок резистора R3 необходимо установить в положение максимального сопротивления (верхнее по схеме). Подключив к выходу устройства вместо батареи резистор сопротивлением 220 Ом, нужно убедиться, что напряжение на нем не превышает 7 В (1,4 В, помноженные на количество аккумуляторов батареи). Далее следует зарядить полностью разряженную батарею с помощью этого устройства в течение 15 часов, измерив на начальном этапе ток зарядки (изменить его можно подбором конденсатора С2).
Затем вместо батареи подключают к устройству нагрузочный резистор сопротивлением 15 кОм, включают устройство и как можно точнее устанавливают на нем подстроечным резистором напряжение, равное напряжению на заряженной батарее. При отсутствии точного вольтметра, скажем, цифрового, допустимо провести сравнение напряжений в соответствии с рис. 3, использовав в качестве нуль-индикатора вольтметр PV с минимальным пределом измерений.
Puc.3
Такая регулировка обеспечит по окончании зарядки остаточный ток через батарею около 0,5 мА, что безопасно для нее.
Устройство можно изготовить и для зарядки других аккумуляторных батарей с напряжением, находящимся в указанных выше пределах для данной микросхемы. Конденсатор С1 рассчитывают по методике, описанной в [2], с учетом того, что зарядный ток необходимо увеличить на 1,5 мА, которые потребляют микросхема и делитель напряжения R3 - R5. Этот делитель должен быть рассчитан так, чтобы через него протекал ток около 1 мА, а напряжение на выводе 1 микросхемы было 2,5 В.
Puc.4
Если произведение максимального напряжения батареи на зарядный ток превысит допустимую для микросхемы мощность 400 мВт, ее следует "умощнить" транзистором средней или большой мощности (рис. 4), снабженным (если это нужно) тепло-отводом.
ЛИТЕРАТУРА
1. Янушенко Е. Микросхема КР142ЕН19. - Радио, 1994, № 4, с. 45,46.
2. Бирюков С. Расчет сетевого источника питания с гасящим конденсатором. - Радио, 1997, № 5, с. 48-50.
Радио 3/2001, с.57.