Ładowarka akumulatorów NiMH

Ogniwa, które chciałem ładować to akumulatorki o pojemności około 2500 mAh, napięciu znamionowym 1,2 V, i rozmiarze AA. Są to akumulatorki typu NiMH. Schemat ideowy ładowarki pokazano na rysunku 1. Maksymalne napięcie na wyjściu ładowarki to 1,29 V, a maksymalny prąd wyjściowy to około 104 mA. Zasilanie jest dostarczane przez złącze mini USB na wejście stabilizatora U1. Na jego wyjściu występuje napięcie 1,29 V ustalane przez rezystory R2 i R3. Wzór na napięcie wyjściowe to Vout=1,24×(1+R3/R2). Stabilizator U2 pracuje w układzie ogranicznika prądowego. Rezystor R1 ustala prąd ogranicznika na około 104 mA. Jego wartość wyznacza się z prawa Ohma – Iout=1,24 V/R1.

W czasie ładowania akumulatora przez rezystor R9 płynie prąd, więc występuje na nim spadek napięcia proporcjonalny do prądu ładowania. Jest ono podawane na wejście nieodwracające wzmacniacza U3, który pracuje w układzie komparatora z niewielką histerezą. Do wyjścia komparatora dołączono tranzystor T1, który sterują diodą LED sygnalizującą proces ładowania akumulatora. W prototypie LED świeci intensywnie dla prądu ładowania powyżej około 6 mA. Poniżej tej wartości dioda stopniowo przygasa i gaśnie przy natężeniu około 2,9 mA dioda przestaje świecić. Brak świecenia diody może też informować albo o uszkodzeniu akumulatora, albo o procesie podtrzymywania akumulatora (akumulator nie jest ładowany, ale doładowywany niewielkim prądem).

Montaż jest typowy. Najlepiej rozpocząć go od najmniejszych elementów. Na koniec proponuję przylutowanie złącza USB i gniazda akumulatora AA. Ładowarka nie wymaga konfiguracji i działa natychmiast po zmontowaniu i dołączeniu zasilania.

Po skontrolowaniu poprawności montażu dołączamy ładowarkę za pomocą kabla zakończonego wtykiem mini USB do portu USB komputera. Dioda LED powinna być zgaszona. Teraz mierzymy napięcia w gnieździe akumulatora (BAT1). Powinno być w granicach 1,29 V. Jeżeli napięcie się zgadza, to przełączamy miernik na amperomierz i „zwieramy” gniazdo akumulatora. Wartość prądu powinna wynosić około 104 mA. Bezpieczna wartość prądu ładowania akumulatora to wartość 10% jego pojemności. Ładowarka nie ma zabezpieczenia termicznego przed zbytnim rozgrzaniem się akumulatora podczas ładowania, więc nie należy przekraczać tej wartości. Po sprawdzeniu wkładamy rozładowany akumulator. Powinna zaświecić się dioda LED. Po zgaśnięciu diody LED nasz akumulator jest naładowany. Możemy go wyciągnąć z ładowarki, lub zostawić w ładowarce dla podtrzymania jego naładowania.

W razie potrzeby ładowania innego rodzaju akumulatora, parametry ładowarki można zmienić. Jeżeli chcemy zmienić napięcie ładowania, to możemy to zrobić poprzez zmianę wartości rezystorów R2 i R3 wg wcześniej podanego wzoru. Jeżeli chcemy zmienić wartość maksymalnego prądu ładowania, to zmieniamy wartość rezystora R1 wg wcześniej podanego wzoru. Maksymalne napięcie ładowania jest ograniczone napięciem portu USB, pomniejszone o spadki napięcia na stabilizatorach. Maksymalny prąd ładowania jest ograniczony wydajnością portu USB, oraz ciepłem wydzielającym się na stabilizatorze U2 oraz rezystorze R1.

Przed rozpoczęciem ładowania należy dokładnie sprawdzić parametry ładowania akumulatora podane przez producenta. Nie należy przekraczać wartości podanych przez producenta! Niewłaściwe ładowanie może grozić zapłonem lub nawet eksplozją akumulatora!

Sławomir Kabat