АЛГОРИТМ БЫСТРОЙ ЗАРЯДКИ АККУМУЛЯТОРОВ.

Я радиолюбитель

АЛГОРИТМ БЫСТРОЙ ЗАРЯДКИ АККУМУЛЯТОРОВ

Б. ГРИГОРЬЕВ, г. Москва

Безопасная быстрая зарядка никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторов требует соблюдения определенных условий. В этой статье рассказано об алгоритме, который используется в специализированной микросхеме МАХ713. Приведенная информация может быть полезна при изготовлении самодельных "интеллектуальных" зарядных устройств.

Сегодня наиболее надежным методом определения момента полной зарядки никель-кадмиевых (Ni-Cd) и никель-металлгидридных (Ni-MH) аккумуляторов признан метод, при котором отслеживают изменение во времени напряжения на заряжаемом аккумуляторе. В его основе лежит тот факт, что напряжение на исправных Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторах (независимо от их исходного состояния) в процессе зарядки достигает некоторого максимума, а затем несколько уменьшается. Установлено, что именно этот момент и соответствует полной зарядке. Таким образом, измеряя напряжение на аккумуляторе и обнаружив, что оно начало уменьшаться, можно прекращать зарядку.

Следует подчеркнуть, что в момент измерения зарядное устройство должно быть отключено от аккумулятора. Этот метод положен в основу работы специализированной микросхемы МАХ713 фирмы MAXIM. На ее основе можно изготовить устройства, которые позволяют заряжать током, численно равным 4С (С — емкость аккумулятора), батареи, содержащие до 16 Ni-Cd или Ni-MH аккумуляторов. Таким током батарею (или аккумулятор) можно зарядить всего за двадцать две минуты!

На рис. 1 приведена зависимость напряжения V на Ni-Cd аккумуляторе от времени t для режима зарядки током С, а на рис. 2 — током С/2.

Эти данные получены в соответствии с алгоритмом зарядки, заложенным в микросхему МАХ713 — прекращение зарядки при смене знака изменения напряжения на аккумуляторе. Зарядное устройство прекратило зарядку в момент tоз, когда уменьшение напряжения (по сравнению с максимумом) превысило некоторое значение. Графики Т на этих рисунках иллюстрируют изменение температуры аккумулятора в процессе зарядки. Этот параметр также является объективным, и его можно использовать для определения момента прекращения зарядки. Но из-за ненадежности теплового контакта терморезистора с аккумулятором такой метод используют очень редко. Рис. 1 и 2 иллюстрируют процесс зарядки аккумуляторов, которые исходно были "нормально разряжены" (напряжение на аккумуляторе — не менее 0,9 В). Рис. 3 иллюстрирует попытку через 5 мин вновь зарядить свежезаряженный аккумулятор. Видно, что метод "работает" и в этом случае.

Из графиков, которые приведены на рис. 1—3, можно сделать один важный вывод — напряжение, соответствующее оптимальной зарядке, сильно зависит от зарядного тока и исходного состояния аккумулятора. А это означает, что зарядные устройства, прекращающие зарядку по достижению некоторого напряжения на аккумуляторе (их немало описано в радиолюбительской литературе), в принципе, неспособны оптимально его зарядить. Не говоря уже о проблемах, которые может создать неисправный аккумулятор, напряжение на котором в процессе зарядки не достигает контрольного значения.

На рис. 4 показано изменение зарядного тока в процессе зарядки по описанной выше методике. Зарядка начинается в момент tн, когда начинает протекать зарядный ток Iзар. Через интервалы времени tкон — tизм зарядное устройство отключается на время tизм, когда происходит контрольное измерение текущего напряжения на аккумуляторе. В момент tоз зарядка прекращается, а точнее, устройство переводится в режим дозарядки током Iост, который аккумулятор может выдерживать длительное время без выхода из строя.

Естественно, возникает вопрос, как часто надо измерять напряжение на аккумуляторе и какой должна быть разрешающая способность вольтметра. Первый параметр зависит от тока зарядки. В микросхеме МАХ713 его программируют косвенным образом. По выбранному току зарядки при программировании режима работы микросхемы устанавливается время, через которое она будет прекращена, независимо от того, начало или нет уменьшаться напряжение на аккумуляторе (см. статью "Интеллектуальное" зарядное устройство для Ni-Cd аккумуляторов" в "Радио" № 1 за 2001 г на с. 72). Это обеспечивает безопасную работу зарядного устройства, даже если к нему будет подключен неисправный аккумулятор. При программировании времени зарядки автоматически устанавливаются оптимальный период контроля tкон и, кроме того, ток дозарядки Iост. Стандартные для микросхемы МАХ713 значения времени зарядки tзар и зарядного тока Iзар (в долях от емкости аккумулятора) и соответствующие им значения периода контроля tкон и тока дозарядки Iост (в долях от Iзар) приведены в таблице.

Время tизм„ определяется циклом измерения используемого аналого-цифрового преобразователя (цифрового вольтметра). В микросхеме МАХ713 оно составляет 5 мс.

Абсолютное значение уменьшения напряжения на аккумуляторе после достижения максимума небольшое — около 10 мВ (здесь и далее все значения приведены на один аккумулятор). Это определяет требования к разрешающей способности аналого-цифрового преобразователя. В микросхеме МАХ713 прекращение зарядки происходит, как только напряжение уменьшится на 2,5 мВ.

tзар,

Iзар

tкон, С

lост

264

С/4

168

1/8

180

С/3

168

1/8

132

С/2

84

1/16

90

С/1,5

84

1/16

66

С

42

1/32

45

1,5С

42

1/32

32

21

1/84

22

21

1/64

Производить быструю зарядку сильно разряженных аккумуляторов опасно, поэтому в микросхеме предусмотрена соответствующая защита. Если напряжение на аккумуляторе меньше 0,4 В, то режим быстрой зарядки не включается, а идет предварительная зарядка слабым током. Как только напряжение возрастет до безопасного значения, устройство перейдет в режим быстрой зарядки. Есть в микросхеме и еще одна защита. Если напряжение на заряжаемом аккумуляторе превысит 1,65 В, то зарядка прекращается независимо от установленных параметров.

Подробную информацию о микросхеме МАХ713 можно найти на сайге фирмы-производителя: http: //

Радио №8, 2001 г..






Рекомендуемый контент




Copyright © 2010-2017 housea.ru. Контакты: info@housea.ru При использовании материалов веб-сайта Домашнее Радио, гиперссылка на источник обязательна.