이 게시물에서는 자동 과충전 보호 및 정전류 충전 기능이있는 간단한 NiCd 충전기 회로에 대해 설명합니다.

니켈 카드뮴 셀을 올바르게 충전하려면 완전 충전 수준에 도달하는 즉시 충전 프로세스를 중지하거나 차단하는 것이 좋습니다. 이를 따르지 않으면 셀의 작동 수명에 악영향을 미쳐 백업 효율성이 크게 저하 될 수 있습니다.

아래에 제시된 간단한 Ni-Cad 충전기 회로는 정전류 충전과 같은 시설을 포함하고 셀 터미널이 완전 충전 값에 도달하면 전원을 차단하여 과충전 기준을 효과적으로 해결합니다.

주요 기능 및 장점

완전 충전 수준에서 자동 차단
충전하는 동안 정전류.
완전 충전 차단을위한 LED 표시.
사용자가 최대 10 개의 NiCd 셀을 동시에 충전하기 위해 더 많은 단계를 추가 할 수 있습니다.

회로도

작동 원리

여기에 설명 된 간단한 구성은 권장 충전 속도가 50mA에 가까운 단일 500mAh 'AA'셀을 충전하도록 설계되었지만 점선으로 표시된 영역을 반복하여 여러 셀을 함께 충전하도록 저렴하게 사용자 지정할 수 있습니다.

회로의 공급 전압은 변압기, 브리지 정류기 및 5V IC 레귤레이터에서 얻습니다.

셀은 정전류 소스처럼 구성된 T1 트랜지스터로 충전됩니다.

반면에 T1은 TTL 슈미트 트리거 N1을 사용하는 전압 비교기에 의해 제어됩니다. 셀이 충전되는 동안 셀의 단자 전압은 약 1.25V로 유지됩니다.

이 레벨은 N1의 출력을 높게 유지하는 N1의 양의 트리거 임계 값보다 낮은 것으로 보이며 N2의 출력은 낮아져 T1이 전위 분배기 R4 / R5를 통해 기본 바이어스 전압을 얻을 수 있습니다.

Ni-Cd 셀이 충전되는 한 LED D1은 계속 켜져 있습니다. 셀이 완전 충전 상태에 가까워지면 단자 전압이 약 1.45V까지 올라갑니다. 이로 인해 N1의 양의 트리거 임계 값이 상승하여 N2의 출력이 높아집니다.

이 상황은 즉시 T1을 끕니다. 이제 셀이 충전을 중지하고 LED D1도 꺼집니다.

N1의 양의 활성화 한계는 약 1.7V이고 특정 허용 오차에 의해 제어되기 때문에 R3 및 P1이 통합되어이를 1.45V로 변경합니다. 슈미트 트리거의 음의 트리거 한계는 약 0.9V이며, 이는 더 낮습니다. 완전히 방전 된 셀의 단자 전압보다

이는 방전 된 셀을 회로에 연결해도 충전이 자동으로 시작되지 않음을 의미합니다. 이러한 이유로 시작 버튼 S1이 포함되어 있으며이 버튼을 누르면 NI 입력을 로우로 가져옵니다.

더 많은 수의 셀을 충전하기 위해 점선 상자에 표시된 회로 부분을 배터리 당 하나씩 개별적으로 반복 할 수 있습니다.

이렇게하면 셀의 방전 수준에 관계없이 각 셀이 개별적으로 올바른 수준으로 충전됩니다.

PCB 설계 및 구성 요소 오버레이

아래의 PCB 설계에서는 두 단계가 복제되어 단일 보드 설정에서 두 개의 Nicad 셀을 동시에 충전 할 수 있습니다.

저항기를 사용하는 Ni-Cad 충전기

이 특별한 간단한 충전기는 거의 모든 생성자의 정크 컨테이너에서 볼 수있는 부품으로 구성 될 수 있습니다. 최적의 수명 (충전주기 수)을 위해 Ni-Cad 배터리는 상대적으로 일정한 전류로 충전해야합니다.

이것은 종종 배터리 전압보다 몇 배 높은 공급 전압에서 저항을 통해 충전함으로써 쉽게 달성됩니다. 충전시 배터리 전압의 변화는 충전 전류에 최소한의 영향을 미칩니다. 제안 된 회로는 그림 1과 같이 변압기, 다이오드 정류기 및 직렬 저항으로 만 구성됩니다.

관련 그래픽 이미지를 통해 필요한 직렬 저항 값을 쉽게 결정할 수 있습니다.

지정된 배터리 전압 라인을 통과 할 때까지 수직 축의 변압기 전압을 통해 수평선이 그려집니다. 그런 다음 수평 축을 만나기 위해이 지점에서 수직으로 아래로 당겨진 선은 필요한 저항 값을 옴 단위로 제공합니다.

예를 들어, 점선은 변압기 전압이 18V이고 충전 할 Ni-Cd 배터리가 6V이면 의도 된 전류 제어에 대한 저항 값이 약 36ohm이됨을 보여줍니다.

이 표시된 저항은 120mA를 전달하도록 계산되는 반면, 다른 충전 전류 속도의 경우 저항 값을 적절하게 줄여야합니다. 240mA의 경우 18ohm, 60mA의 경우 72ohm 등 D1.

“열전 발전기를 만드는 방법 ”

자동 전류 제어를 사용하는 NiCad 충전기 회로

니켈 카드뮴 배터리는 일반적으로 정전류 충전이 필요합니다. 아래 표시된 NiCad 충전기 회로는 50mA ~ 4 개의 1.25V 셀 (타입 AA) 또는 250mA ~ 4 개의 1.25V 셀 (타입 C)을 직렬로 연결하여 공급하도록 개발되었지만 다양한 다른 충전 값으로 간단히 수정할 수 있습니다.

논의 된 NiCad 충전기 회로 R1 및 R2에서 오프로드 출력 전압을 약 8V로 고정합니다.

출력 전류는 R6 또는 R7을 통해 이동하며 상승함에 따라 트랜지스터 Tr1이 점차적으로 켜집니다.

이로 인해 포인트 와이 증가 시키려면 트랜지스터 Tr2를 켜고 점 Z가 덜 양이되도록합니다.

결과적으로이 프로세스는 출력 전압을 감소시키고 전류를 낮추는 경향이 있습니다. R6 및 R7의 값에 의해 결정되는 균형 수준이 궁극적으로 달성됩니다.

다이오드 D5는 충전중인 배터리를 차단하여 12V가 제거 된 경우 IC1 출력에 전원을 공급하여 IC에 심각한 손상을 줄 수 있습니다.

FS2는 충전중인 배터리의 손상을 방지하기 위해 통합되었습니다.

R6 및 R7의 선택은 시행 착오를 통해 이루어집니다. 즉, 적절한 범위의 전류계가 필요하거나 R6 및 R7 값이 실제로 알려진 경우 옴의 법칙을 통해 전압 강하를 계산할 수 있습니다.

단일 연산 증폭기를 사용하는 Ni-Cd 충전기

이 Ni-Cd 충전기 회로는 표준 AA 크기 NiCad 배터리를 충전하도록 설계되었습니다. NiCad 셀에는 내부 저항이 극히 낮기 때문에 특수 충전기를 사용하는 것이 가장 좋습니다. 그 결과 사용 전압이 약간 더 높아도 충전 전류가 증가합니다.

따라서 충전기에는 충전 전류를 올바른 제한으로 제한하는 회로가 포함되어야합니다. 이 회로에서 T1, D1, D2 및 C1은 기존의 강압, 절연, 전파 정류기 및 DC 필터링 회로처럼 작동합니다. 추가 부품은 현재 규정을 제공합니다.

IC1은이 설계에서 적절한 높은 출력 전류 기능을 제공하는 별도의 버퍼 스테이지 Q1이있는 비교기처럼 사용됩니다. IC1의 비 반전 입력에는 0.65V (R1 및 D3를 통해 제공되는 기준 전압)가 제공됩니다. 반전 입력은 무부하 전류 레벨 내에서 R2를 통해 접지에 연결되어 출력이 완전히 포지티브가 될 수 있습니다. 출력에 NiCad 셀이 연결되어 있으면 높은 전류가 R2를 통해 노력하여 R2에 동일한 양의 전압이 발생합니다.

그럼에도 불구하고이 지점에서 전압이 증가하면 IC1 입력의 입력 전위가 반전되어 출력 전압이 감소하고 R2 주변의 전압이 0.65V로 낮아집니다. 가장 높은 출력 전류 (또한 수신 된 충전 전류)는 결과적으로 10 옴에 걸쳐 0.65V 또는 간단히 65mA로 생성 된 전류입니다.

대부분의 AA NiCad 셀은 45 또는 50mA 이하의 최적의 충전 전류를 가지고 있으며,이 범주의 경우 R2는 적절한 충전 전류를 가질 수 있도록 13 옴으로 증가되어야합니다.

몇 가지 급속 충전기 종류는 150mA에서 작동 할 수 있으며,이를 위해서는 R2를 4.3 옴으로 낮추어야합니다 (이상적인 부품을 조달 할 수없는 경우 직렬로 3.3 옴 + 1 옴).

또한 T1은 정격 전류가 250mA 인 변형으로 개선되어야하며 Q1은 작은 볼트 온 핀 방열판을 사용하여 설치해야합니다. 이 장치는 최대 4 개의 셀 (T1이 12V 유형으로 업그레이드 된 경우 6 개 셀)까지 쉽게 충전 할 수 있으며 이러한 모든 셀은 병렬이 아닌 출력을 통해 직렬로 연결되어야합니다.

범용 NiCad 충전기 회로

그림 1은 범용 NiCad 충전기의 전체 회로 다이어그램을 보여줍니다. 전류 소스는 일정한 충전 전류를 제공하는 트랜지스터 T1, T2 및 T3을 사용하여 개발됩니다.

전류 소스는 NiCad 셀이 올바른 방향으로 부착 된 경우에만 활성화됩니다. ICI는 출력 단자의 전압 극성을 확인하여 네트워크를 확인하도록 배치되었습니다. 셀이 제대로 리깅 된 경우 IC1의 핀 2는 핀 3 에서처럼 양의 방향으로 회전 할 수 없습니다.

결과적으로 IC1 출력은 양수를 얻고 T2에 기본 전류를 공급하여 전류 소스를 켭니다. 전류 소스 제한은 S1을 사용하여 수정할 수 있습니다. R6, R7 및 RB 값이 결정되면 50mA, 180mA 및 400mA의 전류를 미리 설정할 수 있습니다. 지점 1에 S1을 배치하면 NiCad 셀이 충전 될 수 있음을 보여주고, 위치 2는 C 셀을위한 것이고 위치 3은 D 셀을위한 것입니다.

기타 부품

TR1 = 변압기 2 x 12V / 0.5A
S1 = 3 위치 스위치
S2 = 2 위치 스위치

현재 소스는 매우 기본적인 원칙을 사용하여 작동합니다. 회로는 전류 피드백 네트워크처럼 배선됩니다. S1이 위치 1에 있고 IC1 출력이 양수라고 가정합니다. T2와 13은 이제 기본 전류를 얻고 전도를 시작합니다. 이 트랜지스터를 통한 전류는 R6 주변의 전압을 구성하여 T1을 작동시킵니다.

R6 주변에서 전류가 상승하면 T1이 더 큰 강도로 전도 할 수 있으므로 트랜지스터 T2 및 T3의 기본 구동 전류를 최소화 할 수 있습니다.

이 시점에서 두 번째 트랜지스터는 전도도가 적고 초기 전류 상승이 제한됩니다. 따라서 R3 및 부착 된 NiCad 셀을 통해 합리적으로 일정한 전류가 구현됩니다.

전류 소스에 연결된 두 개의 LED는 NiCad 충전기의 작동 상태를 즉시 나타냅니다. IC1은 NiCad 셀이 LED D8을 비추는 올바른 방식으로 연결되면 양의 전압을 공급합니다.

셀이 올바른 극성으로 연결되지 않은 경우 IC1의 핀 2에서 포지티브 전위가 핀 3보다 높아져 연산 증폭기 비교기 출력이 0V가됩니다.

이 상황에서 전류 소스는 꺼진 상태로 유지되고 LED D8은 켜지지 않습니다. 충전을 위해 연결된 셀이없는 경우 동일한 조건이 발생할 수 있습니다. 이는 핀 2가 D10의 전압 강하로 인해 핀 3에 비해 증가 된 전압을 보유하기 때문에 발생할 수 있습니다.

충전기는 최소 1V로 구성된 셀이 결합 된 경우에만 활성화됩니다. LED D9는 전류 소스가 전류 소스처럼 작동하고 있음을 나타냅니다.

이것은 매우 특이하게 보일 수 있지만 IC1에서 생성 된 입력 전류는 적절하지 않으며 전압 레벨도 전류를 강화할 수있을만큼 충분히 커야합니다.

이는 공급이 항상 NiCad 셀의 전압보다 커야 함을 의미합니다. 이 상황에서만 전위차가 전류 피드백 T1이 시작되어 LED D9를 비추는 데 충분합니다.

PCB 설계

IC 7805 사용

아래의 회로 다이어그램은 ni-cad 셀에 이상적인 충전기 회로를 보여줍니다.

이것은 7805 레귤레이터 IC 저항을 통해 일정한 5V를 전달하여 전류가 셀 전위가 아닌 저항 값에 따라 달라집니다.

저항 값은 충전에 사용되는 유형에 따라 조정해야합니다. 셀 mAh 정격에 따라 10 Ohm에서 470 Ohm 사이의 값을 사용할 수 있습니다. 접지 전위에 대한 IC 7805의 부동 특성으로 인해이 설계는 개별 Nicad 셀 또는 일련의 몇 개의 셀을 충전하는 데 적용될 수 있습니다.

12V 전원에서 Ni-Cd 셀 충전

배터리 충전기의 가장 기본적인 원리는 충전 전압이 공칭 배터리 전압보다 높아야한다는 것입니다. 예를 들어 12V 배터리는 14V 소스에서 충전해야합니다.

이 12V Ni-Cd 충전기 회로에서는 널리 사용되는 555 IC를 기반으로 한 전압 배가가 사용됩니다. 칩의 출력 3이 + 12V 공급 전압과 접지 사이에 교대로 연결되기 때문에 IC가 진동합니다.

씨_삼D를 통해 청구_두그리고 D_삼핀 3이 로직 로우 일 때 거의 12V까지. 순간 핀 3은 로직 하이, C의 접합 전압_삼그리고 D_삼C의 음극 단자로 인해 24V로 부스트_삼+ 12V로 연결되고 커패시터 자체는 동일한 값의 전하를 유지합니다. 그런 다음 다이오드 D_삼역 바이어스가되지만 D₄C에 대해 충분히 수행₄20V 이상 충전됩니다. 이것은 우리 회로에 충분한 전압입니다.

IC의 78L05_두위치는 출력 전압 U를 유지하는 전류 공급자 역할을합니다._엔, R에서 나타나는 것_삼5V에서. 출력 전류, I_엔, 방정식에서 간단히 계산할 수 있습니다.

Iη = Uη / R3 = 5/680 = 7.4mA

78L05의 특성에는 중앙 단자 (일반적으로 접지 됨)가 약 3mA를 제공하므로 전류 자체를 끌어 오는 것이 포함됩니다.

총 부하 전류는 약 10mA이며 NiCd 배터리를 지속적으로 충전하기에 좋은 값입니다. 충전 전류가 흐르고 있음을 표시하기 위해 LED가 회로에 포함되어 있습니다.