数码充电器。方案、说明

数码充电器。无线电电子电气工程百科全书

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对构成供电设备、测量仪器的电池的电池进行单独充电的优点是众所周知的：延长了使用寿命、可以同时对不同电池的电池进行充电等。然而，无线电爱好者很少建立多通道充电器——看似复杂且成本高却让人望而却步。所发表文章的作者声称，在这种情况下，你不应该后悔所付出的代价——它们会得到回报。让我们记住民间智慧所说的：“守财奴付出两倍”......

例如，在新闻中，在[1]中，出现了对多通道充电器（CH）的描述，其中对每个可充电电池进行电压控制，并在达到充电阈值电压时限制充电电流。与所有此类自动电池监控设备一样，它们当然易于使用。但经验表明，与电池串联相比，这种存储器结构会导致其效率下降，这是不合理的复杂化。您仍然可以忍受由市电供电时效率的下降：在电池运行期间，与电池本身和内存的成本相比，充电所花费的电力成本可以忽略不计。上述文章的作者，在我看来，克服了“前额”存储器的复杂性 - 当将通道数增加到四个时，他们还使用了四运算放大器

我认为这不是解决问题的最佳方案。事实上，过去二十年串行设备电路发展的总体趋势表明，模拟设备在其构成中所占的比例正在减少，取而代之的是数字设备，在批量生产中，数字设备具有更好的输出可重复性参数。

尽管无线电业余爱好者通常会创建单一的设计，但可重复性对他们来说同样重要：当然，按照“完成后忘记它是如何工作的”原则组装设备比花费宝贵的时间更容易设置它时的创意热情。同样重要的是，如今数字技术的元素更加便宜且更容易获得。

所提议的镍镉电池四通道“数字”存储器（见图）正是在这些先决条件的基础上开发的。

（点击放大）

主要技术特点：

营业时间......全天候
环境温度，°С......+20...35
可同时充电的电池数.....1~4
充电电流，mA......50
充电电池的尺寸......“AA尺寸”
充电电池电压，V ...... 1,43
输出短路持续时间....无限

存储器的工作过程如下。在输入 CN（输出 1）处，计数器 DD1 接收频率为 100 Hz 的时钟脉冲。在其输出 2 和 4（引脚 12 和 13）处，二进制代码中有一些数字组合，即地址，即充电器通道的编号。该代码的信号被馈送到多路复用器的地址输入（DD10 芯片的引脚 9. 2）。假设此时数字I（1=1）被写入计数器DD0。通过多路复用器（输入 X DD1），来自存储器第 2 通道的电压提供给比较器 DA3 的同相输入（引脚 2），比较器 DA1 将其与示例中的电压进行比较，对应于设置的电池充电结束电压。在比较器（引脚3）的输出端，当第1个时钟脉冲结束时，将产生高电平电压（连接到第6通道的电池充电），或低电平电压（电池放电），它被馈送到所有四个通道的微电路DD1、DD1的触发器的输入D。此时，通过译码器（DD3微电路的输入端Y），一个低电平脉冲到达第4个触发器的时钟输入端C，其下降（电压由-2V变为+1V），记录了来自信息输入 D 的信息。该触发器的状态保持不变，直到下一个时钟脉冲，即直到重复地址。来自触发器的输出端的电压，例如充电节点A3的触发器DD3，提供给关键晶体管VT3.1、VT1，它们分别导通充电电流（电池G2，连接到通道地址为“3”，已放电）且指示器 HL1“未充电”发出红光（电池已充电）。

因此，所描述的设备使用唯一的模拟“光滑”元件 - DA1 比较器，它反过来（就像同时游戏会话期间的大师）为四个电池中的每一个做出决定：是否应该在接下来的四个电池中充电循环与否。

具有双倍网络频率（98 ... 100 Hz）的时钟脉冲从整流器 VD1VD1 的输出通过由元件 R2、C3、VT5、R1 形成的整形器馈送到计数器 DD4 的输入。从计数器的输出来看，时钟序列以接近 6 Hz 的频率切换内存通道（fcycle = 2 fnet / 16 = 2-50/16 - 6 Hz），并且每个内存通道的切换发生在一个频率约 1,5 Hz：（fswitch \u4d ftact / 250 16 / 4 / 1,5 - 2 Hz）。同时，充电指示器 HL5 - HL2 的“闪烁”频率及其线性排列和存储器中没有电池（通道在第一个脉冲时打开，然后在下一个脉冲时关闭，即指示灯的闪烁频率降低了 10 倍），不会刺激用户 - 在这种情况下设备的操作类似于众所周知的圣诞树花环。如果“闪烁”频率选择较高，例如 XNUMX kHz，则指示器的光信号将不再明显 - 该设备不会引起更多的关注，如果选择较低，则不方便消除了连接到接触表面氧化的电池充电器时经常发生的非接触现象。

电容器C5可防止计数器DD1由于电源干扰而可能发生故障。为了避免当充电电池的电压极性反转（由于极性反转或错误连接）时微电路发生故障，其电源选择双极性。

比较器 (DA1) 的功能由 OU KR140UD1208 执行，它在低电源电压下提供有保证的参数。此外，它相对“慢”，并且当时钟脉冲到达 C 输入时，D 触发器的信息输入处的电压变化会产生延迟，即它在输出。

HL1 LED（绿光）指示设备已连接到网络，与电阻器 R11 - R13 一起形成示例性电压源。比较器 DA1 反相输入端与其对应的电压由下式设置：电阻R12等于充电电池的电压。

为了提高效率，仅在低电源电路中通过滤波电容器C1和C2对整流电压进行平滑。器件低功率部分的电源电压由参量稳定器R1VD4和R2VD5稳定。

所有固定电阻器 - C2-23，微调器 R12 - SPZ-19 或更好的多匝 SP5-2、SP5-14。电容器 - K10-17 和 K50-35。

我们使用其他运算放大器系列的对应产品来代替 KR140UD1208，该产品可在低电源电压下工作。理想的是，强大的整流二极管VD1和VD2具有肖特基势垒并且可能具有较低的正向压降。

KTZ102 (VT2-VT9) 系列晶体管在关键模式下工作，必须具有较高的基极电流传输系数值。当使用该参数数值较低的晶体管时，微电路触发器的负载能力不足以使晶体管饱和（特别是VT2、VT4、VT6、VT8，包括电池充电电流）。在这种情况下，您必须使用具有高稳定电压的VD4齐纳二极管，例如KS139A。

主电源由功率为 3 W 的可用变压器供电。其II、III绕组带载时的电压有效值为5V。可采用TN系列统一白炽变压器。

从结构上来说，存储器是在一个由 2 毫米厚的镀箔玻璃纤维板焊接而成的外壳中制成的。箱体上部有一个用于连接充电电池的卡匣，每块电池前面都有与其对应的充电指示灯。电源变压器所在区域的外壳上壁和下壁均钻有通风孔。

电容器C6、C7和C8-C10用于微电路电源电路的分流，应放置在电路板的不同部分。

建立正确组装的设备很容易。打开电源后，HL1 指示灯（绿光）应亮起，HL2-HL5 指示灯（红光）应“闪烁”。然后，交替闭合设备各通道的触点，检查其对应的指示灯是否熄灭。

经过初步检查后，将充电电池连接到器件的任意通道，并使用微调电阻 R12，在比较器 DA1 的反相输入端设置 1,43 V 参考电压。在这种情况下，该通道的充电装置应该亮起。

使用建议的内存甚至更容易。用酒精擦拭充电电池的接触表面，观察极性，将其连接到盒的弹簧触点。如果电池电量低，则相应的 LED 根本不会亮起。 LED 越来越频繁地“闪烁”表明电池充电即将结束，如果其中一块电池充满电，则其 LED 会持续亮起。

简要介绍所描述的存储器的可能改进示例性电压源（ION）建立在LED上，在工作温度下具有明显的负TCV——大约2mV/°C。因此，温度升高 15°C 会导致电池充电不足约 0,03V。当然，这并不是存储器的严重缺陷 - 由于镍镉电池的电流-电压特性的特殊性，由于这个原因，电池“无法获得足够的能量”，仅占总存储能量的百分之几。为了减少温度对 ION 变体的影响，将其放置在远离热流的位置。如果您想获得更高的内存精度，您可以安装更高级的 ION，例如[3]中所述。但这样设计的内存部件的成本就会增加。

如果电源的市电变压器有足够的电量储备，可以增大电池充电电流或增加设备的通道数。要增加充电电流，只需将晶体管VT2、VT4、VT6和VT8替换为复合晶体管，例如KT973A，齐纳二极管VD4 - 替换为KS139A（或KS147A），并相应地改变电阻和耗散功率电流设定电阻R15、R17、R19、R21。通过使用器件中的 K561KP2 八通道多路复用器，通道数量可以最简单地增加到 XNUMX 个。

最后一个。该设备的全天候运行（虽然电池可以简单地存放在其中）需要非常仔细的设计并满足安全要求。

文学

Balyasa P.、Troyan A. 四节电池充电器。 - 业余无线电爱好者，1996 年，第 9 期，第 24 页。 XNUMX.
Biryukov S. 基于 MOS 集成电路的数字器件。 - M.：无线电和通信，1990 年。
Fedichkin S. 微功率稳压器。 - 广播，1988 年，第 2 期，第 56 页57、XNUMX。

作者：V. Zhuravlev，Energodar，扎波罗热地区。

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