Со временем накопилось небольшое количество разнообразных аккумуляторов, поэтому решил собрать зарядный адаптер способный самостоятельно распознавать и заряжать их.
Адаптер заряжает аккумуляторы :
- 1.2 вольт током 500 мА
- 4.2 вольт (liion) током 1А
14.2 вольта (свинцовые) током 500 мА
При необходимости, подправив прошивку, можно добавить другие аккумуляторы напряжением от 0 до 15 вольт.
Адаптер выполняет функцию контроля, стабилизации и измерения зарядного тока, контроль напряжения аккумулятора, его отключение и индикацию заряда.
Схема зарядного адаптера
Адаптер выполнена на распространенном и дешевом микроконтроллере STM8S003F3P6.
Работает устройство следующим образом:
При подаче сетевого напряжения на разъём Х4 конденсатор С3 заряжается выпрямленным напряжением. Через резисторы R16, R18 заряжается конденсатор С20 до величины пробоя динистора DI1, динистор лавинно открывается, и открывает на транзистор VT4, одновременно открывается транзистор VT6 и разряжает конденсатор С20. Таким образом на затворе транзистор VT4 возникают короткие импульсы частотой несколько сотен герц. Транзистор vt4 через обратноходовый трансформатор Т1 заряжает емкость С5 до напряжения запуска микроконтроллера, микроконтроллер запускается и с помощью шим начинает управлять через GDT трансформатор T2 ключом VT4 и запитывает сам себя. Так как частота работы схемы запуска на динисторе несколько сотен герц, а частота работы преобразователя 30-60 кГц, то положительные импульсы с трансформатора T2 блокируют работу схемы запуска на динисторе. После запуска контроллер измеряет напряжение на клеммах аккумулятора, определяет его вид и начинает зарядку. На VT1, VD3, L1, C6 выполнен понижающий преобразователь. Микроконтроллер поддерживает с помощью шим управления транзистором VT4 стабильное напряжение на выходе преобразователя (конденсатор С5). С помощью понижающего преобразователя на VT1 осуществляется зарядка аккумулятора и стабилизация тока. Резистор R5 является датчиком тока. Информация о величине зарядного тока, напряжения на аккумуляторе отображается на OLED дисплее 120х64.
Алгоритм работы адаптера:
Контроллер измеряет величину на клеммах аккумулятора, если там менее 0,8 вольт то значит аккумулятор отсутствует, либо неисправен, зарядка не осуществляется, контроллер запитывает только сам себя.
Если на величина напряжения на клеммах аккумулятора более 0,8 вольт и она попадает в установленный диапазон напряжений то контроллер определяет тип аккумулятора, задает ток, максимальное напряжение, частоту преобразования и стартует зарядка.
Алгоритм зарядки :
Плавно нарастает зарядный ток до заданной величины и стабильно поддерживается понижающим преобразователем на VT1. Через некоторое время (2-3 секунды) ток уменьшается до 0, контроллер выдерживает паузу для установления напряжения на аккумуляторе, измеряет его, выводит на индикатор измеренную величину тока и напряжения и процесс повторяется до достижения на аккумуляторе напряжения заданной величины.
Адаптер выполнен на печатной плате:
Осциллограммы работы устройства при зарядке аккумулятора Liion 4.2v:
На Диоде VD1
Частота преобразователя 62,5 кГц.
Затвор VT4
Осциллограмма работы на холостом ходу
Диод VD1
При работе на холостом ходу (отсутствует аккумулятор) для точного поддержания напряжения на конденсаторе C5 снижается рабочая частота до 20 кГц. Ее необходимо снижать, так как важно чтобы сигнал шим был без пропусков, с минимальным заполнением, чтобы отключать схему запуска на динисторе.
Плата установлена в пластиковый корпус-вилку
Фото зарядки аккумулятора liion 4.2v
Фото работы адаптера без аккумулятора
Применение микроконтроллера позволило повысить универсальность и расширить функциональные возможности зарядного устройства + остались возможности для программной и схемной модернизации. У данного адаптера так же есть слабые стороны, обусловленные типом применяемого микроконтроллера: всего лишь 10 бит АЦП при отсутствии внешнего или внутреннего ион, это несколько загрубляет результаты измерения, частота работы МК16 МГц, это ограничивает частоту работы преобразователя около 62,5 кГц при 8 битном разрешении ШИМ. Но, не смотря на все это, адаптер исправно выполняет свои функции и заряжает аккумуляторы.
Список радиоэлементов
Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот | |
---|---|---|---|---|---|---|---|
Конденсаторы | |||||||
С1 | Конденсатор 0805 | 220 пФ 100В | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
С2 | Конденсатор | 3300пф 1000В 1206 | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
С3 | Конденсатор | 22 мкф 400В | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
С4, С6 С18, С19 | Конденсатор | 0.15 мкФ 50 В 0805 | 4 | Поиск в магазине Отрон | |||
С5 | Конденсатор | 1000 мкф 25В | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
С7 | Конденсатор | 470 мкф 25В | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
С8 | Конденсатор | 4.7 мкф 25В 1206 | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
С9, С16 | Конденсатор | 4700 пФ 250В | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
С10-С12 | Конденсатор | 10 нФ 50В 0805 | 3 | Поиск в магазине Отрон | |||
С13, С17, С100 | Конденсатор | 10 мкф 10В 0805 | 3 | Поиск в магазине Отрон | |||
С14, С15 | Конденсатор | 10 мкф 25В 1206 | 2 | Поиск в магазине Отрон | |||
С20 | Конденсатор | 0.33 мкф 50В 0805 | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
С21 | Конденсатор | 220 пФ 50В 0805 | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
Резисторы | |||||||
R1, R4 | Резистор | 100 кОм 1206 | 2 | Поиск в магазине Отрон | |||
R2, R26 | Резистор | 10 ом 0805 | 2 | Поиск в магазине Отрон | |||
R3 | Резистор | 1 ком 1206 | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
R5 | Резистор | 0.5 ом 2512 | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
R6, R8, R9 | Резистор | 75к 0805 | 3 | Поиск в магазине Отрон | |||
R10-R12 | Резистор | 18 ком 0805 | 3 | Поиск в магазине Отрон | |||
R13, R17, R14, R25 | Резистор | 4.7 Ом 1206 | 4 | Поиск в магазине Отрон | |||
R15 | Резистор | 470 Ом 0805 | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
R16, R18 | Резистор | 300 ком 1206 | 2 | Поиск в магазине Отрон | |||
R19, R21 | Резистор | 10 ом 0805 | 2 | Поиск в магазине Отрон | |||
R101, R10 | Резистор | 1 ком 0805 | 2 | Поиск в магазине Отрон | |||
R22, R23, R10 | Резистор | 10 кОм 0805 | 3 | Поиск в магазине Отрон | |||
R23 | Резистор | 10 ом 0805 | 0 | Поиск в магазине Отрон | |||
R24 | Резистор | 100 кОм 0805 | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
Диоды | |||||||
DI1 | Динистор | DB3 | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
VD1 | диод шоттки | 3а 100В SMB | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
VD2 | диодный мост | 600-800В 1А | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
VD3 | диод шоттки | 3А 60В SMB | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
VD5. VD6, VD7 | Выпрямительный диод | BAS321 | 3 | Поиск в магазине Отрон | |||
VD101 | Стабилитрон | 18-20В SMC | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
Транзисторы | |||||||
VT1 | Транзистор | N-chanel 3А 40-60В SO8 | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
VT2, VT6 | Транзистор | BC847 SOT23 | 2 | Поиск в магазине Отрон | |||
VT3 | Транзистор | BC857 SOT23 | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
VT4 | Транзистор | 4nk80 dpak | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
VT7 | Транзистор | BC807 SOT23 | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
VT8 | MOSFET-транзистор | 2N7000 | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
Микросхемы | |||||||
D1 | стабилизатор | 1117-5,0 | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
D2 | D2 | stm8S003F3P6 | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
Дроссели | |||||||
L2, L3 | дроссель | 220 мкГн | 2 | Поиск в магазине Отрон | |||
FU1 | предохранитель | 1 Ом 0805 | 1 | Поиск в магазине Отрон | |||
LCD-дисплей | ssd1306 0.91 | 1 | Поиск в магазине Отрон | ||||
Скачать список элементов (PDF)
Прикрепленные файлы:
- cxem.zip (6352 Кб)
Комментарии (3) | Я собрал (0) | Подписаться
Для добавления Вашей сборки необходима регистрация
[Автор]
расчетные данные 15 вольт 1 ампер, частота 62 кгц, первичная намотка 75 витков 0,35 или 0,4 мм провод(чтобы равномерно получилось два слоя), вторичная 10 витков между слоями первички провод 0,6мм в тройной изоляции в один слой, бублик L1 сердечник 0077380A7 30 витков провод 0,8 мм (можно заменить на готовый дроссель 50-100 мкГн ток 1-2 ампер), бублик T2 намотан на 0077050A7, обмотки (выводы 2,4,3 трансформатора) симметричны по 25 витков в тройной изоляции 0,2 мм, обмотка управления затвором около 60 витков провод 0,2мм. Можно намотать на кольце N87, например B64290L0742X087, но у меня такой вариант работал несколько хуже на холостом ходу и малых нагрузках.