Zaloguj
Głównym elementem ładowarki jest układ typu MCP73831 (rysunek 1). Jest to scalony kontroler ładowania pojedynczego ogniwa Li-Ion lub Li-Po. Zawiera w strukturze źródła napięć i prądów odniesienia, wzmacniacze operacyjne i tranzystory wykonawcze, przez co wymaga niewielkiej liczby elementów zewnętrznych. Dioda LED1 sygnalizuje obecność napięcia zasilającego, LED2 status ładowania.
Rysunek 1. Schemat ideowy ładowarki akumulatorów
Rezystory dołączone do wyprowadzenia PROG ustalają maksymalny prąd ładowania. Rezystor R5 (10 kΩ) ogranicza go do wartości 100 mA, natomiast równoległe dołączenie do niego rezystorów R3 i R5 (poprzez przełączenie switcha) daje wypadkową rezystancję ok. 2 kΩ. Wtedy akumulator jest ładowany prądem maksymalnym ok. 500 mA. Można ustalić własną wartość prądu, jednak nie większą niż 500 mA, zgodnie ze wzorem: IŁAD [mA] = 1000 V/ RPROG [kV], gdzie RPROG to wypadkowa rezystancja między wyprowadzeniem PROG a masą.
Należy mieć na uwadze, że dołączenie ogniwa do już zasilonej ładowarki nie rozpocznie procesu ładowania, gdyż układ scalony uznał je za zakończone. Podczas pierwszego etapu, na US1 wytraca się stosunkowo duża moc, jak na obudowę SOT23-5. Z tego powodu jest zalecane, aby napięcie zasilające było tylko o 0,3...0,4 V wyższe od maksymalnego napięcia ładowania, które dla akumulatorów Li-Po i Li-Ion wynosi 4,2 V.
W przeciwnym razie, zwłaszcza przy ładowaniu prądem 500 mA, wbudowane zabezpieczenie termiczne nie dopuści do przegrzania, a czyni to obniżając prąd i wydłużając tym samym czas potrzebny do osiągnięcia stanu naładowania. Natomiast maksymalne napięcie, którym można zasilać ładowarkę, to 6V, zaś pobierany prąd jest nie większy niż 20 mA od wartości nastawionej. Nie ma przeciwwskazań, by prąd ten zmieniać w trakcie ładowania.
Rysunek 2. Schemat montażowy ładowarki akumulatorów
Po podłączeniu akumulatora, ustawieniu odpowiedniego prądu i podłączeniu zasilania, ładowanie przebiega według następującego algorytmu:
- Ładowanie stałym prądem (CC). Napięcie na ogniwie powoli rośnie, aż do osiągnięcia wartości maksymalnej, na jaką pozwala układ, czyli 4,2V. Dioda LED2 świeci.
- Ładowanie stałym napięciem (CV). Powoli spada prąd płynący przez ogniwo. Dioda LED2 świeci.
Zakończenie procesu ładowania po wykryciu spadku prądu ładowania poniżej pewnego progu (kilka procent wartości prądu maksymalnego) - następuje odłączenie ładowanego ogniwa od zasilania i wyłączenie diody LED2.
Schemat ideowy ładowarki pokazano na rysunku 2. Jej montaż jest nieskomplikowany, nawet przylutowanie kontrolera, pomimo jego miniaturowej obudowy, nie powinno sprawić problemów.
Wykaz elementów:R1: 220 Ω |
Na koniec kilka zdań na temat eksploatacji samych ogniw. Nie powinny być rozładowywane poniżej 3,2 V; niektórzy producenci dopuszczają 3 V. Zwarcie wyprowadzeń grozi zniszczeniem takiego akumulatora, a nawet jego wybuchem lub zapłonem. W większości przypadków, nie należy ustawiać prądu ładowania większego niż 0,5 C, niektóre ogniwa pozwalają nawet na 1 C lub 2 C.
Ich żywotność skraca ekspozycja na mrozy lub wysokie temperatury oraz przechowywanie w stanie rozładowania. Przy ładowaniu ogniw połączonych szeregowo, trzeba ładować każde z nich z osobna lub przy użyciu kilku ładowarek, zasilanych z odseparowanych galwanicznie zasilaczy. Ogniwa litowo-polimerowe od litowo-jonowych różnią się elektrolitem - jest on w postaci stałej, a nie ciekłej, co podnosi bezpieczeństwo ich użytkowania.
Michał Kurzela, EP
