使用不对称电流自动为原电池和电池充电。方案、说明

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原电池和非对称电流电池的自动充电。无线电电子电气工程百科全书

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读者会看到两种充电器设计，它们的充电电流量不同，但具有单一的恢复方法 - 不对称电流。

如您所知，原电池和电池组的恢复最好通过使用不对称电流充电来完成。在这种情况下，充电电流比放电电流大10倍，持续时间短两倍[1, 2]。

这些设备可以在长时间中断的情况下充电，例如由于电源故障。通电后，充电将自动恢复。设备不怕输出插孔意外短路。长时间存放电池时，可以使用设备使其保持充电状态。

当被充电元件达到设定电压时，充电将自动终止。该设备允许您在宽范围内设置充电和放电电流以及充电终止电压，无需仪器（具有足够的实践精度）。

第一个设计 设计用于为 D-0,1 型单个小型电池充电； D-0,25； D-0,55； TsNK-0,45； NGCC-1,8或进口同类产品及其组成的电池，以及316、322、343、373型原电池及其组成的电池，以及3336、“Krona”、“Korund”等电池。。同时充电的原电池数量 - 7 块，可充电电池 - 9 块。

装置原理图如图1所示。它由变压器T1上的电源、二极管VD1-VD4上的整流桥和滤波电容器C1组成。

（点击放大）

充电电流稳定器由晶体管VT2、VT4组成，与稳压二极管VD9和电阻器R22一起构成电流源。电流值由电阻R18调节。

放电电流稳定器制作在晶体管VT1、VT5和发光二极管HL2上，同时作为提供给晶体管VT5基极的参考电压源和放电电流指示器。放电电流由电阻R23设定。

充电电流（以安培为单位）通常对应于容量的 0,1，放电电流则对应于容量的 0,01（以安培小时为单位）。例如，对于电池316、332或其电池组，充电电流为60mA，放电电流为6mA，对于电池343、373或其电池组，分别为200mA和20mA。

元件DD1.2和DD1.3、电阻器R9、R10、二极管VD7、VD8组装有产生充电和放电电流脉冲的矩形脉冲发生器。高电平脉冲的持续时间和它们之间的停顿的比例为1:2。脉冲的持续时间由电阻器 R9 决定，暂停的持续时间取决于电阻器 R10。振荡频率约为100Hz（取决于电容器C5）。当元件 DD1.1 的输出端有高电平信号时，发生器启动。

在积分比较器DA1上，制作了自动关闭和开启充电的单元（AOD和AVZ）。它将提供给反相输入的 VD4R5 或 VD2R6 参数稳定器的参考电压（取自 R3 引擎）与分压器 R20、R21 上的变化电压进行比较，该电压与所施加的充电原电池或电池的电压成正比。到非反相输入DA1。

由于参考电压取自另一个参量稳定器 VD5R2，因此对于第一个范围 (1 ... AOS 电压由电阻器 R6 设置。为方便起见，自动化单元的限值分为两个范围：4 ... 1 V 和 6 ... 6 V。范围由开关 SA13 选择。

设备操作。当连接已放电的原电池或电池时，同相输入端 DA1 上的电压小于反相输入端的参考电压（由电阻器 R4 设置）。因此，比较器的集电极开路输出（引脚9）被设置为低电平电压，反相器DD1.1的输出被设置为高电平电压，从而使脉冲发生器工作。同时，DD1.3元件的输出端出现高电平信号，打开关键晶体管VT2和VT3。晶体管VT2的开通将导致稳压二极管VD9上出现电压，这意味着晶体管VT4将开通，并且预设的充电电流将流过被充电的元件。同时，根据电路，来自DD1.2输出的低电平信号将进入DD1.4元件的下部输入。根据该方案，在元件DD1.4的顶部输入端有一个高电平信号，该信号一直保持到充电结束。

结果，DD1.4元件的输出端出现高电平信号，该信号将关闭晶体管VT1。因此，晶体管VT5也将截止，这使得放电电流无法流动。当元件DD1.3的输出端出现低电平信号时，晶体管VT2和VT3将截止。充电电流将停止。

同时，DD1.2元件的输出端会收到一个高电平信号到DD1.4元件的下输入端（上输入端继续收到高电平信号），这将打开晶体管VT1和VT5。这允许放电电流流动。发电机输出的下一个正脉冲到来将使充电电流有可能流动而不能放电。

因此，充电-放电过程将持续进行，直到被充电元件上的电压达到AOD单元的操作值。结果，比较器将进行切换，并且其输出端的电压将从低变为高。反相器DD1.1的输出将为低电平信号。发电机将停止工作。因此，DD1.3 的输出端将设置一个低电平信号。晶体管VT2和VT4将关闭，充电将停止。

由于AOD单元的操作和发生器停止，在元件DD1.2的输出处设置高电平信号，因此根据该电路在下部元件DD1.4处设置高电平信号。由于DD1.1元件的输出端有低电平信号，因此根据电路在DD1.4元件的顶部输入端，DD1.4元件的输出将是高电平信号。 VT1和VT5将关闭。放电将停止。

当充电脉冲电流流动时，原电池或电池组上的电压上升到超过AOD单元操作阈值的值，这将导致充电器过早关闭。这可能会导致明显的充电不足。为了防止这种情况发生，在没有充电电流的情况下将充电元件上的电压与参考电压进行比较，这样可以充电至满容量。充电时，晶体管VT3打开并分流电阻R21，从而提高比较器的开关阈值。当放电发生时，晶体管VT2和VT3关闭。比较器将正在充电的元件上的实际电压与参考电压进行比较。当达到AOS设定的电压值时，充电电流将完全停止。通过分压器 R20、R21、VT3 和晶体管 VT5 的放电电流微不足道，对于 1,5V 的一个元件而言仅为 10μA，对于 7 个元件而言为 200μA。

然而，随着化学过程的完成，正在充电的电化学电池或电池组上的电压缓慢下降，当参考电压超过输出电压时，这将触发比较器。为了排除充电器的这种情况，引入了电阻器 R7，该电阻器用于产生迟滞 - AOD 和 AVR 的电压之间的差异。迟滞确保充电器在电池深度放电时重新启动。选择R7的值时，应考虑到当被放电元件上的电压小于AVZ电压时，当充电器连接到网络时发电机启动，无论之前是否连接了被充电的元件。或在设备连接到网络后。当放电元件上的电压大于AVZ电压时，只有当设备连接到网络时发电机才会启动，然后连接元件或电池。

为了使比较器和发生器稳定运行，其电源由VD5R2参量稳定器稳定。当电源电路发生电源故障时，二极管 VD10 可防止通过充电器放电。当网络中出现脉冲噪声时，电容器 C3 和 C4 可以防止器件误动作。

该器件组装在厚度为 1,5 毫米的箔玻璃纤维制成的印刷电路板上。板图如图2所示。

使用不对称电流对原电池和电池进行自动充电

前面板上有发光二极管HL1-HL3和印有刻度的可变电阻R4、R18、R23，以及开关SA1。 VT4晶体管安装在尺寸为40×25毫米、厚度为6毫米的散热板上。 TS-10-ZM1 用作网络变压器，任何其他在次级绕组上以至少 16 mA 的电流提供 18 ... 250 V 电压的变压器也适用。

细节。该设备不包含自制或难以找到的零件。交换机 SA1 可以是任何类型。电容器C1、C2 K50-6型； C3-C5型KM。 MLT型固定电阻，A组变量PP3-11。DD1微电路可用K561LE5替代，DA1比较器为K521CA3。可以使用 AL307V、AL307G、AL307NM 代替绿色 LED，也可以使用 AL307B - AL307K、AL307BM 代替红色 LED。二极管 D9B 可以用任何字母索引的 D220、D311、KD503、KD509 代替。可以使用两个串联的 KS512A 代替 KS156A 齐纳二极管。 KT3102B晶体管将取代任何字母索引的KT315G或KT3117，并且您可以使用除A之外的任何字母索引的KT3107来代替KT361B晶体管。KT814B可以用KT814V、G、KT816B、G替换。

调整。如果安装完成且没有错误，则当设备连接到网络时，HL1、HL2、HL3 LED 应亮起。您可以通过将示波器连接到 DD1.3 发生器的输出来观察脉冲。通过暂时将电容器 C5 的值增加到 1 ... 2 μF，发电机频率会降低，并且可以通过 LED 的闪烁看到波动。

那么AOP就建立了。这需要负载电流至少为 0,2 A 且电压为 0 ... 15 V 的稳定电源。输出电压由直流电压表控制。首先，调节自动化电压的限值设置在范围 I (6 V) 和 II (13 V) 内。为此，焊接 VD10 二极管的阴极。电阻器R15由R14和DD1.3焊接而成，电阻器R12由元件DD1.4焊接而成并连接至负电源端子。同时，当监测正在充电的元件时，VT5打开，VT3关闭，对应于放电模式。

如图所示，电阻滑块 R23 设置到较低位置，以减少稳定单元上的负载。

我们从辅助电源向插座 XS1、XS2 供电。电阻器 R4 首先放置在最高位置，然后根据电路放置在最低位置，并从源施加电压，确保自动化的电压调节限制在 1 ... 6 V（I 范围）内和 6 ... 13 B（II 范围）。 AOD 的电压下限由电阻器 R5 和 R6 的选择指定（分别取决于范围 I 和 II），上限由 VD5 和 VD6 确定。比较器开关对应于 HL3 LED 熄灭时的电压值（调整过程中 HL2 LED 常亮）。

接下来，通过从辅助电源提供各种电压，在两个范围内校准电阻器R4“充电结束电压”的刻度。为此，根据方案将电阻R4的引擎调至上方位置。在辅助源的输出端设定与设定值相对应的电压，将电阻R4的滑块按图示缓慢移至下方位置。 AOZ 电压对应于电阻器 R4 滑块的位置，此时 HL3 LED 熄灭。通过稍微增加电压，然后逐渐降低电压，检查比较器的实际开关阈值。如果需要，可以重复这些操作。通过平滑地降低电源电压，通过 HL3 LED 的点亮来检查 AVZ 的电压。如有必要，选择电阻器 R7。

之后，进行电阻器R23“放电电流”刻度的分级。将测量限值至少为 1 mA 的毫安表连接到 XS20 插座的间隙和辅助电源的正输出端，施加电压，并通过改变电阻器 R23 的阻值，根据下式校准秤：通过设备的电流值。

然后校准电阻R18“充电电流”的刻度。为此，R14 从 DD1.3 焊接并连接到稳定器的正极输出 (+12 V)。将限值至少为 10 mA 的毫安表连接到 VD2 二极管的负极和 XS200 插座，并通过根据流过设备的电流值改变电阻器 R18 的值来校准刻度。之后，将电阻器 R12、R14、R15 以及 VD10 二极管焊接到位。

运行期间，一节可充电原电池的 AOS 电压设置为 1,7 ... 1,9 V，一节电池的 AOS 电压设置为 1,35 ... 1,45 V。

二次设计 设计用于为汽车电池充电。其不同之处在于采用了强大的充电电流和放电电流稳定器。

原理图如图3所示。让我们只关注一些功能。电阻器 R4 增加迟滞。使用简单的强大电流源作为充电电流稳定器[3]。然而，运算放大器的电源是通过VT2提供的，因为当Uin=0时，DA2的输出端仍然有一个小的输出电压，这导致晶体管VT4打开。

（点击放大）

该电子装置组装在由1,5毫米厚的单面玻璃纤维制成的印刷电路板上。板图如图4所示。二极管VD1-VD4和晶体管VT6安装在面积至少为100cm2的散热器上，晶体管VT4安装在面积至少为200cm2的散热器上。

使用不对称电流对原电池和电池进行自动充电

变压器 T1 系列 TN-61220 / 127-50 或其他次级绕组电压为 15 ... 18 V、电流为 7 ... 8 A 的变压器。变压器 T1、电容器 C1、电阻器 R18、R23、二极管 VD1 -VD4、VD5以及晶体管VT4、VT6分别安装。可变电阻器R15、R19和R22以及LED HL1、HL3位于前面板上。

细节。二极管D231可用D243、D245、KD213A等替代，电流至少为5A。电容器C1、C2为K50-6、K50-16型。您可以使用具有任何字母索引的 KS818 齐纳二极管来代替 D191E 齐纳二极管。电阻器R18为C5-16MV型，R20为PEV15型。我们将替换K553UD2运算放大器K153UD2或KR140UD18。输入电压范围必须达到正电源电压，这一点很重要。电源电路由横截面积至少为 0,75 mm2 的铜线制成。

建立与第一个设计类似。他们从自动化单元（AOZ 和 AVZ）开始。为此，VD10 二极管阴极、R10 电阻器由 DD1.4 元件焊接而成，R13 电阻器由 R12 电阻器和 DD1.3 元件焊接而成。电阻器R10和R13连接至负极电源线。根据位置图，电阻R22放置在底部，电阻R19放置在顶部。稳定电源连接到输出端子，负载电流至少为 0,5 A，输出电压为 10 ... 15 V。输出电压由直流电压表控制。提供所需的电压值（14,2 ... 14,8 V），然后根据图表将 R19 滑块缓慢旋转到较低位置，直到 HL3 LED 熄灭。该值记录在刻度 R19“充电结束电压”上。然后，逐渐降低电源电压，检查设备是否在 12,4 ... 12,8 V 下开启（如有必要，选择 R4、R5）。

之后，校准电阻器R22“放电电流”的刻度。为此，在正极端子和辅助电源之间的间隙中包含一个电流为 0 ... 500 mA 的毫安表，通过改变电阻器 R22 的值，设置所需的电流，其刻度为已校准。

接下来，校准电阻R15“充电电流”的刻度。为此，电阻器R12从DD1.3元件焊接到+12V电压调节器的正极线上，电池的负极端子连接到充电器的负极。将测量限值至少为 5 A 的电流表连接至 VD10 二极管的负极和电池的正极线。打开设备，通过改变电阻R15的值，设置所需的电流并校准刻度。

此后，二极管VD10、电阻R10、R12、R13恢复。已放电的电池已连接至设备。然后设置需要的充放电电流，以及AOD电压，然后将设备连接到网络。如果需要，您可以输入指示电池连接不正确的 LED。

参考文献：

Bogomolov B.原电池的第二次生命//无线电。 - 1991 年。 - 第 5.S.65-67 号。
Gazaev M. 自动充电和恢复电池装置：周六。为业余无线电爱好者提供帮助。 - M.：DOSAAF，1986 年。第 94 期。 - 第 3-7 页。
乌斯宾斯基 B. IC 上的电压和电流稳定器：周六。为业余无线电爱好者提供帮助。 - M.：DOSAAF，1985 年。第 91 期。 - 第 39-53 页。

作者：NI 马泽帕

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