Цифровое зарядное устройство для сотовых телефонов

Длительная эксплуатация аккумуляторов с несоблюдением инструкций и зарядно –разрядных режимов приводит к преждевременному износу электродов аккумулятора сотового телефона, возникновению "эффекта памяти", когда на пластинах возникают труднорастворимые кристаллы - дендриты.

Кристаллизация, вызывая повышение внутреннего сопротивления, снижает разрядный ток и напряжение, что приводит к сбоям в работе сотового телефона до полного отключения через несколько десятков минут связи. Повторные циклы долговременной зарядки бюджетными зарядными устройствами, укомплектованными трансформатором и диодным мостом, не позволяет качественно восстановить поверхность электродов аккумуляторов и провести цикл зарядки.

Измерение внутреннего сопротивления аккумуляторов (1) подтверждает высокое внутреннее сопротивление перед зарядкой и небольшое её снижение при зарядке постоянным током, когда незначительное её падение обусловлено устранением только поверхностной кристаллизации.

Установка паспортного зарядного тока при повышенной кристаллизации вызывает рост напряжения на электродах аккумулятора, его перегрев и возникновение газов, которые приводят к вздутию корпуса и возможному взрыву. Зарядка импульсным током позволяет продлить срок службы аккумулятора, восстановить ёмкость, снять «эффект памяти», при этом отсутствует перезаряд и перегрев аккумулятора (4).

Импульсный ток заряда представляет собой импульс положительной полярности с заданной длительностью. В перерывах между циклами зарядного тока проводится разрядка аккумулятора током в 5% от ёмкости, восстановление аккумулятора будет происходить в более короткие сроки.

Амплитуда импульса зарядного тока достигает пятикратных значений от среднего тока, что позволяет отдать мощность в очень короткое время 1-3мс, чем при зарядке постоянным током -10мс (6), что ускоряет восстановление рабочих характеристик аккумуляторов. Расход энергии при зарядки одинаковый, температура корпуса аккумулятора не растёт, так как достаточно длительный перерыв между импульсами позволяет температуре снизится. Средний ток заряда аккумулятора не должен превышать паспортного, рекомендованного заводом изготовителем, для сохранения гарантийного срока эксплуатации, время зарядки также должно соответствовать рекомендациям инструкции.

Характеристики зарядного устройства:
Напряжение сети 220 Вольт.
Напряжение аккумулятора 3- 9 Вольт.
Максимальный зарядный средний ток 300мА.
Импульс тока макс. 1 Ампер
Разрядный ток 15 мА.
Время заряда 1-3 часов Буферный ток подзаряда 10 мА.

Принципиальная схема зарядного устройства для проведения зарядно-восстановительных работ представлена на рисунке выше. В состав схемы входит цифровой таймер времени на микросхеме DD2 - 14 - разрядном асинхронном счётчике пульсаций дающий на выходах 16384 двоичных отсчётов, каждому коду соответствует восемь импульсов счёта с мультивибратора на цифровой микросхеме DD1. Счётчик имеет выходной каскад, формирующий тактовые импульсы и сбрасывает напряжение высокого уровня на выходах в нуль при установке высокого уровня на входе сброса R (11). Содержание счётчика увеличивается согласно каждому отрицательному перепаду тактового импульса.
Тактовый импульс формируется в мультивибраторе на элементах DD1.1 и DD1.2 цифровой микросхемы DD1, выполняющие сложные логические операции 2 ИЛИ-НЕ, высокий уровень на выходе каждого элемента возникнет тогда, когда на обоих входах будет низкий уровень, при остальных модификациях уровней входов всегда на выходе будет присутствовать низкий уровень.

Логическая интегральная микросхема DD 1, как функциональный узел состоит из четырёх логических элементов, два из которых используются в генераторе тактовых импульсов и один используется в формировании, по входу 5, уровня модификации аналогового таймера DA1. Нагрузочной способности элементов достаточно для работы микросхемы DD1 в генераторном режиме и управления цифровым счётчиком DD2.
Кроме установки времени заряда в схему введён регулятор тока заряда на аналоговом таймере DA1, в обязанности которого входит установка паспортного тока заряжаемого аккумулятора, контроль за его уровнем и возможной перегрузкой.

Работа аналогового таймера в режиме ждущего мультивибратора позволяет формировать импульсы на выходе 3DA1, синхронизировано с состоянием работы таймера времени DD2. Частота импульсов ждущего мультивибратора зависит от значения резисторов R5,R6 и ёмкости конденсатора С3.

В исходном состоянии на выходе 3 таймера DA1 высокий уровень, по мере зарядки конденсатора С3 через резисторы R5, R6 напряжение растёт и по достижении уровня в 2/3 напряжения питания, через время T1= 0.69 (R5+ R6) C3, внутренний триггер переключится верхним компаратором по входу 6 DA1.

 Разрядный транзистор аналогового таймера DA1, по входу 7,через время Т2= 0,69R6C3 разрядит конденсатор С3 до уровня 1/3 U п, нижний компаратор по входу 2 переключит внутренний триггер в исходное состояние и конденсатор С3 вновь начнёт заряжаться. Напряжение на выходе 3 DA1 во время Т2 отсутствует или имеет низкий уровень.
Резистор R6 позволяет установить при заряде аккумулятора паспортный ток заряда.
Вывод 5 DA1 имеет прямой доступ к точке 2/3 Uп внутреннего делителя напряжения таймера.

При окончании счёта на выходе 3 цифрового таймера DD2 появляется высокий уровень напряжения, который переключает напряжение на выходе 10 DD1.3 на низкое, создаётся модификация схемы таймера DA1, частота следования импульсов на выходе 3 DA1 возрастёт, что приведёт к значительному снижению тока заряда аккумулятора. Зарядное устройство перейдёт в буферный режим подзарядки слабыми токами, что позволит длительно поддерживать аккумулятор в рабочем состоянии.

Положительный уровень напряжения поступит на вход 6 микросхемы DD1 и остановит работу мультивибратора на элементах DD1.1,DD1.2. Импульсы счёта перестанут поступать на вход С цифрового счётчика DD2.Для повторного запуска мультивибратора следует выполнить сброс показаний счётчика в исходное состояние кнопкой SA1 «Сброс» или на несколько секунд выключить питание SA2.

Импульсы положительной полярности с выхода 3 таймера DA1 через резистор R7 поступают на базу транзистора VT1 для дальнейшего усиления по мощности.
Резисторы R8,R9 создают начальное смещение, резистор R10 в цепи коллектора ограничивает импульсный ток, снижая вероятность пробоя транзистора VT1

Индикация перегрузки выполнена на светодиоде HL4 с резистором R12.
В эмиттерной цепи транзистора VT1 для контроля полярности подключения аккумулятора установлены встречно два светодиода HL 2, HL3 зелёного и красного свечения. При неверной полярности подключения аккумулятора горит красный светодиод HL3. При правильной полярности подключения горит зелёный светодиод -HL2, который выполняет функции индикатора и разрядной цепи аккумулятора.

Для контроля зарядного тока в цепи питания аккумулятора установлен магнитоэлектрический прибор - амперметр РА1, по показаниям которого можно судить о среднем токе заряда.

Индикация состояний:
В состав принципиальной схемы входит светодиод HL1 - индикации состояния работы цифрового счётчика DD2.При подаче напряжения питания на принципиальную схему он загорается и по окончании счета 8 – го импульса по выходу 7 DD2 гаснет, и через 8 импульсов паузы вновь загорит. Питание выходного каскада на транзисторе VT1 в схеме выполнено от силового блока на трансформаторе T1 и диодном мосте VD1. Питание микросхем происходит через аналоговый стабилизатор напряжения на микросхеме DA2. Транзистор VT1 в схеме имеет высокий коэффициент усиления и при изменении печатной платы может заменён на транзисторную пару, к примеру: КТ312 и КТ819Б.

Длительность импульса на выходе мультивибратора DD1 зависит от номиналов резисторов R1,R2 и конденсатора С1 и соответствует 3,5 сек -35сек, при данных значениях это соответствует частоте в F = 0.44/(R1+R2) C1 с 1,2 Гц до 0, 12 Герц. Импульсы с выхода 4 мультивибратора DD1.1-DD1.2 поступают на вход С (10) асинхронного счётчика пульсаций DD2. Вход 6 микросхемы мультивибратора используется для его запуска и остановки. Это происходит когда нулевой уровень на выходе 3 DD2 двоичного счётчика с начала отсчёта времени разрешает работу мультивибратора, через время определённое частотой мультивибратора и выходом счётчика DD2 появится единица ( на выходе 3 в данной схеме ), это приводит к остановке работы мультивибратора DD1.1 - DD1.2 и изменению в режиме работы аналогового таймера DA1.

Повышенное напряжение на конденсаторе С4 сетевого блока питания по сравнению с напряжением заряжаемого аккумулятора позволяет создавать короткие по времени и высокие по амплитуде импульсы тока для устранения кристаллизации электродов.

Заряд аккумулятора:
Заряд аккумулятора следует начать с проверки схемы на отсутствие ошибок в монтаже, при подаче напряжения питания должны гореть светодиод H1 и HL2, при подключении аккумулятора в зарядную цепь светодиод HL2 может гореть с повышенной яркостью, при неверной полярности подключения загорит светодиод HL3 - красного свечения.

Установка режимов:
Регулятором тока R6 выставляется по амперметру паспортный ток заряда аккумулятора в размере 1/10 от указанной на корпусе ёмкости.
Регулятором R2 - «Время» выставляется рекомендуемое время заряда, при меньшем сопротивлении высокий уровень на выходе 3 DD2 должен появится через 60 минут, при максимальном сопротивлении через 600 минут. При длительности времени более 60 минут в левом, по схеме, положении движка резистора R2 уменьшить номинал резистора R1.

Конструкция зарядного устройства не отличается внешним видом от заводских зарядных устройств и выполнено в таком же корпусе. Печатная плата размерами 80*35 закреплена внутри корпуса на скобы, трансформатор типа ТН или ТТП на выходное напряжении 2*12 -2*15 вольт переменного тока в 1-1,5 ампера установлен на поддоне корпуса.

Радиодетали:
Диодный блок иностранного производства соответствует двум импульсным диодам типа КД213Б.
Микросхема DD1 заменима на КР1561ЛА7, 564ЛА7,CD4001B,КР1561 ЛЕ5; DD2 на CD4020, СD4040, К561ИЕ20А. Аналоговый таймер DA1 заменим на КР1006ВИ1, стабилизатор DA2 на К142ЕН8А,Г.
Выходной транзистор заменим на D333 или КТ8116. Резисторы С2-29,С2-34, R10 – типа RWR-7W 2R00JSYC или С5 - 37В, переменные и подстроечные СПО или СП3. Конденсаторы типа КМ и RICHTY.
Коммутационные приборы, амперметр, светодиоды и регуляторы тока и времени установлены на лицевой стороне корпуса, для удобства пользования.
Кнопка SA1 типа AN4 или КМ.

Подключение аккумулятора сотового телефона к зарядному устройству выполнено с помощью бельевых прищепок, предварительно на аккумуляторе определяются с помощью тестера типа DT-380 D или светодиода полярность выводов.
По окончании заряда необходимо проверить разрядный ток аккумулятора (1) и определить внутреннее сопротивление. При токе заряда до 500 мА радиатор на выходной транзистор VT1 можно не устанавливать.

Литература:

1. В.Коновалов. «Измеритель Rвн АБ.».Радиомир. 8/2004 стр.14-15.
2. В.Коновалов., А.Разгильдеев «Восстановление аккумуляторов».Радиомир.3/2005 стр.7-9.
3. В.Коновалов «Эффект памяти» снимает вольтдобавка.Радиомир.10/2005. стр13-14.
4. В.Коновалов.Восстановление кислотных аккумуляторов переменным током.Радиолюбитель 07/2007 стр.35-37.
5. В.Коновалов «Ключевое зарядное устройство».Радиомир.9/2007. стр13-14.
6. В.Коновалов «Зарядно- восстановительное устройство для NiCаd аккумуляторов». Радио №3 2006г. Стр.53.
7. В.Л.Шило. «Популярные цифровые микросхемы».1989г. МРБ.Выпуск 1111.

Список радиоэлементов

^{Скачать список элементов (PDF)}

Теги:

• Сотовый телефон
• Зарядное устройство
• Sprint-Layout