Když se mi po dvou letech odporoučely akumulátory v ruční radiostanici a já zjistil, že originální akupack stojí přes 2000 Kč, začal jsem přemýšlet jak tuto situaci levně vyřešit. Naštěstí se do originálního acupacku vešlo 6 akumulátorů velikosti AA typu NiMH. Abych měl radiostanici vždy k dispozici, chtěl jsem si postavit co nejjednodušší rychlonabíječku. Na každém z uveřejněných zapojení se mi ale něco nelíbilo. Jednou to byla velká složitost zapojení, zbytečně velké pouzdro integrovaného obvodu, nutnost stabilizovaného napájecího zdroje apod. Až jsem našel obvod MC33340, který byl pro můj účel ideální.
Popis zapojení a funkce
Jádro rychlonabíječky NiMH akumulátorů tvoří obvod MC33340 firmy ON SEMICONDUCTOR. Jedná se o integrovaný obvod pro řízení nabíjecího procesu u NiCD a NiMH akumulátorů. Mezi hlavní rysy obvodu MC33340 patří:
- ukončení nabíjení při poklesu napětí na akumulátoru (negative slope detection)s citlivostí 4mV
- programovatelný časovač 1 - 4 hodiny
- možnost kontroly teploty nabíjené baterie
- kontrola velikosti napájecího napětí
- široký rozsah napájecího napětí 3-18V
- poklesem napětí na akumulátoru - Tato metoda ukončení nabíjení byla již několikrát popsána například na stránkách časopisu Praktická elektronika A-Radio.
- překročení naprogramovaného časového limitu nabíjení
- překročení naprogramovaného teplotního rozsahu nabíjené baterie
| T3 (pin 5) | T2 (pin 6) | T1 (pin 7) | Doba nabíjení [min] |
|---|---|---|---|
| nezapojen | nezapojen | nezapojen | 283 |
| nezapojen | nezapojen | GND | 247 |
| nezapojen | GND | nezapojen | 212 |
| nezapojen | GND | GND | 177 |
| GND | nezapojen | nezapojen | 141 |
| GND | nezapojen | GND | 106 |
| GND | GND | nezapojen | 71 |
U svých akumulátorů používám právě nejdelší časový limit. Použití termistoru NTC pro měření teploty nabíjených baterií se mi zdálo příliš složité a vyžadovalo 3-žilový kabel k acupacku.
Nastavení teplotního rozsahu, ve kterém by obvod pracoval v rychlonabíjecím režimu by se provádělo pomocí dvou rezistorů připojených k pinu 5 a pinu 7. K pinu 6 by se připojil negastor ( NTC termistor - s rostoucí teplotou klesá jeho odpor ). K nastavení pracovního teplotního rozsahu a naprogramování časovače se využívají stejné piny, proto může v obvodě pracovat buď časovač nebo měření teploty nabíjeného akumulátoru. Je tedy nutné zajistit při použití měření teploty akumulátoru , aby na každém ze tří pinů (pin 5,6,7) bylo napětí v rozsahu 0V až Vcc - 0.7V. Tím je vypnut časovač. Jak již bylo uvedeno, ukončení nabíjení (přechod z režimu rychlého nabíjení do udržovacího režimu) pomocí měření teploty akumulátorů nepoužívám.
Obvod MC33340 snímá napětí na akumulátoru přes pin Vsen. Pokud je jeho hodnota mezi 1V až 2V, začne rychlonabíjecí režim. Při napětí pod 1V, což může znamenat například vadný článek nebo při napětí větším jak 2V nepřipojený akumulátor, zůstává obvod v režimu udržovacího nabíjení.
Jako výkonnový prvek je s výhodou používán stabilizátor LM317, takže k napájení stačí obyčejný nestablizovaný zdroj (jeho součástí je i usměrňovač B1 a C3). Právě toto zapojení mi připadalo na celé nabíječce jako nejzajímavější. Odpadá tak nutnost dalšího spínacího tranzistoru v sérii s akumulátorem. Napájení obvodu nesmí překročit 18V.
Obr.1. Zapojení rychlonabíječky s MC33340.
Výsledné jednoduché zapojení je uvedeno na obr.1. Hodnoty odporů děliče R1,R2 je
nutné určit podle počtu nabíjených článků (pro napětí 1-2V na Vsen, viz.
výše).
Vztah je jednoduchý -
Hodnoty R1 a R2 volíme řádu desítek kiloohmů. Nabíjecí proud v rychlém režimu závisí na typu akumulátoru a dá se přibližně vypočítat podle vztahu -
R6 dimenzujeme na výkon pomocí vztahu -
Proud v udržovacím režimu je určen dle vztahu -
Kde -
Uin ...... napětí na vstupu stabilizátoru LM 317
Ud1 ...... napětí na diodě D1 v propustném směru, tedy přibližně 0.6V
Uakumulatoru ...... napětí na nabíjeném akumulátoru
LED dioda D4 signalizuje stav nabíjení. Při rychlém nabíjení bliká asi 1x za 1.4 sec., při udržovacím režimu svítí trvale.
Obr.2. Výkres plošných spojů 25x51 mm
Obr.3. Osazovací výkres plošných spojů rychlonabíječky
Výkres plošného spoje a osazovací výkres jsou uvedeny na obr.2. a obr.3. Obvod je dodáván jak v pouzdře DIP8, tak i v provedení SO8 pro povrchovou montáž. Byl jsem limitován místem, takže jsem použil verzi SMD (SO8). Regulátor IC2 je umístěn na malém chladiči. Pro výrobu plošného spoje lze použít i výkres plošného spoje ve formátu EPS, který si stáhnete Ve formátu EPS nebo v PDF souboru. Případně z mojí soukromé stránky http://www.qsl.net/ok2xdx/. Plošný spoj si samozřejmě každý může navrhnout dle svých potřeb. Já se snažil o co nejmenší rozměr, abych jej mohl vestavět do malého napájecího adaptéru.
Závěr
Co dodat? Zapojení a stavba této nabíječky akumulátorů je velmi jednoduchá.
Nabíječka mi pracovala na první zapojení bez nutnosti dalšího
nastavování. Stavebnici rychlonabíječky zakoupíte u firmy EMGO - stránkách
http://www.emgola.cz.
Stavební návod rychlonabíječky si můžete zde také stáhnout ve formátu PDF
- rychlonab_mc3306.pdf.
Literatura:
[1] Firemní literatura: Katalogové listy firmy ON SEMICONDUCTOR
