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라디오 전자 및 전기 공학의 백과사전 TEA1101 칩의 Ni-Cd 및 Ni-MH 배터리용 충전기. 무선 전자 및 전기 공학 백과사전
무선 전자 및 전기 공학 백과사전 / 충전기, 배터리, 갈바니 전지 이 기사는 TEA1101 칩(Phillips)에서 만든 니켈-카드뮴 및 니켈-금속 수소화물 배터리의 가속 충전을 위한 "지능형" 외국산 충전기와 그 기능을 확장하기 위한 개선에 대해 설명합니다. 수년 동안 Ni-Cd(니켈-카드뮴) 배터리와 배터리는 적절한 작동 조건에서 최대 1000회의 충전-방전 주기를 견딜 수 있는 상점과 시장에서 찾을 수 있습니다. 이러한 배터리의 단점에는 소위 "메모리 효과"가 포함됩니다. 사용한 배터리를 완전 방전 상태(배터리당 약 1V)로 전환한 다음 새 충전 주기를 시작해야 한다는 사실에 있습니다. 널리 보급된 니켈-카드뮴 배터리와 함께 비교적 새로운 배터리인 Ni-MH(니켈-금속 수소화물)가 등장하여 널리 사용되었습니다. Ni-Cd와 동일한 치수로 이 배터리는 용량이 거의 두 배입니다. 당연히 비싸고 단점이 없는 것은 아닙니다. Ni-MH 배터리는 내부 저항이 높고 최대 방전 전류가 낮기 때문에 전기 드릴, 전기 스크루드라이버, 컴프레서, 진공 청소기 등과 같이 에너지를 많이 사용하는 장치에 전원을 공급하도록 설계되지 않았습니다. 부적절한 충전 방법으로 인해 배터리의 "수명"이 최대 30%까지 단축됩니다. 손상된 배터리는 폐기 시 환경에 돌이킬 수 없는 손상을 초래합니다. 따라서 적절하고 유능한 배터리 충전은 근본적인 재정적 절감을 가져올 뿐만 아니라 긍정적인 환경 효과도 가져옵니다. 가장 저렴하고 간단한 배터리 충전기는 변압기, 정류기 다이오드, 전류 제한 저항 및 LED로 구성됩니다. 변압기는 220V의 주전원 전압을 4...12V로 낮추고 반파 정류기를 정류합니다. 저항은 충전 전류를 제한하고 LED는 배터리가 충전기에 연결되었음을 나타냅니다. 유사하거나 동일한 회로를 가진 아시아 국가에서 주로 제조된 장치는 상점에서 종종 찾을 수 있습니다. 이러한 장치를 제조하는 데 드는 오버헤드는 없지만 배터리가 과충전되는 것을 방지하지 못한다는 점을 기억하십시오. 몇 번의 주기만 거치면 배터리에 돌이킬 수 없는 변화가 나타나 서비스 수명이 단축될 수 있습니다. 충전 중에는 전류를 지속적으로 모니터링하여 일정 수준으로 유지해야 합니다. 시간을 줄이기 위해 충전 전류를 높이고 배터리 용량의 100%에 해당하는 값에 도달할 수 있습니다. 이러한 조건에서 완전 충전 순간을 모니터링하지 않으면 배터리 내부에 가스가 축적되어 기계적 손상 및 고장까지 압력이 증가할 수 있습니다. 배터리 케이스의 온도를 지속적으로 측정하여 충전 상태를 모니터링할 수 있습니다. 이 방법은 Ni-Cd 및 Ni-MH 배터리의 소위 음의 온도 계수(약 -1mV/°C)를 기반으로 합니다. 각 특정 사례에 대해 계산된 적절한 온도 값에서 충전이 중지됩니다. 그러나 이 방법은 온도를 정확하게 측정하려고 할 때 발생하는 어려움과 정확한 계산의 필요성을 고려할 때 널리 사용되지 않습니다. 전압 감소 감지를 기반으로 배터리의 완전 충전을 제어하는 또 다른 방법이 있으며 문헌에서는 종종 ΔV 방법이라고 합니다[1-6]. 시간 경과에 따른 배터리 단자의 전압 변화를 추적하고 최대 특성에 도달하는 순간 충전을 중지하는 것으로 구성됩니다. 이 방법은 ΔУ의 부호를 측정하는 것입니다. 이 방법은 나중에 설명할 장치 작동 원리의 기초가 됩니다. 오늘날 최대 감지 방법은 Ni-Cd 및 Ni-MH 배터리 충전 종료를 결정하는 가장 정확한 방법입니다. 일정한 충전 전류에서 배터리 단자의 전압은 단조롭게 증가하는 함수입니다. 배터리가 완전히 충전되면 에너지 저장이 중단되고 가스가 양극 근처에 축적되기 시작합니다. 이로 인해 온도가 급격히 상승하고 배터리 단자에서 전압이 감소합니다. 특정 간격으로 특수 마이크로 회로(설명된 TEA1101 충전기에 있음)는 충전 중인 배터리의 현재 전압을 측정하고 이전 측정과 비교합니다. 비교 결과가 음수, 즉 현재 전압이 이전 전압보다 낮고 비슷한 현상이 수십 번의 측정으로 반복되면 충전기는 1/20 ... 1/ 이내의 전류로 보수 충전 모드로 전환됩니다. 공칭 배터리 용량의 80. 보수적 충전은 배터리에 더 이상의 가스 발생을 일으키지 않으며 배터리에 해를 끼치지 않습니다. 충전기가 측정할 수 있는 ΔV의 값은 사용된 마이크로 회로 또는 전압을 디지털 코드로 변환하는 아날로그-디지털 컨버터의 용량에 따라 달라집니다. TEA1101 칩에서 비트 수는 12개이며 절대 전압 값의 0,025%의 이산성을 제공합니다. 예를 들어 TEA1100 칩에는 10비트 ADC만 있으며 그 정확도는 Ni-Cd 배터리와 함께 작동하기에 충분합니다. "지능형"충전기의 다이어그램이 그림에 나와 있습니다. 1. 모든 요소의 위치 지정은 제조업체의 체계와 일치합니다.
장치의 기본은 특수 TEA1101(DA1) 마이크로 회로입니다. 마이크로 회로의 공급 전압은 VT3VD4R6R7 스태빌라이저를 8V 수준으로 안정화하지만 최대 11,5V의 전압까지 작동 상태를 유지합니다. 배터리 충전 전류에 비례하는 전압이 입력 IB(핀 5)에 공급됩니다. 전류 센서에서 마이크로 회로의 - 저항 R4는 저항 R13 및 R12에 의해 각각 결정된 가속 및 보수 충전 전류의 지정된 값과 비교됩니다. 충전 전류가 설정값을 벗어나면 AO(핀 2)의 아날로그 제어 출력에 제어 전압이 나타나며, 충전기에 리니어 레귤레이터를 사용하면 이 전압을 제어 트랜지스터에 공급하여 보정을 수행한다. . 그러나 TEA1101 칩에는 펄스 폭 변조기가 내장되어 있으므로 PWM 출력(핀 1)이 있습니다. 충전 전류의 펄스 조절은 선형 조절기에 비해 SHI 조절기의 모든 장점을 가지고 있습니다. 즉, 조절 요소에서 더 높은 효율, 낮은 전력 손실 등이 있습니다. 설명된 충전기는 SHI 조절 원리에 따라 정확하게 구축되었으며 아날로그 신호는 다음과 같습니다. 제어 장치 VT4R16 - R18에 충전 전류를 대략적으로 판단할 수 있는 색상과 밝기에 따라 두 가지 색상의 LED HL2로 공급됩니다. 빨간색 LED의 가장 밝은 빛은 배터리가 빠르게 충전되고 있음을 의미합니다(트랜지스터 VT4가 최대로 열려 있음). 빨간색에서 주황색에서 녹색으로 부드럽게 전환되면 조절 전압이 감소하고 조절 요소가 덮이는 것을 나타냅니다. 보수 충전 모드로 전환되는 순간부터 밝은 녹색 빛이 납니다. 불행히도 이러한 표시로는 완전 충전에 도달하는 순간을 정확하게 결정할 수 없습니다. 그러나 TEA1101 칩에는 LED 구동을 위한 특수 LED 출력(핀 15)이 있습니다. 이 LED(HL1)는 다른 충전 단계에서 다르게 작동하므로 충전기에서 발생하는 프로세스에 대한 완전한 정보를 제공합니다. 충전기에 연결. 지속적이고 밝게 빛납니다. 배터리 충전이 가속화됩니다. 밝게 깜박임 - 배터리가 완전히 충전되었습니다. 처음 시작할 때 알람이 충전이 끝날 때와 같으면 배터리가 고장 났을 가능성이 높으며 복원할 수 없습니다. 당연히 이러한 모든 상황에서 XNUMX색 LED에도 주의를 기울여야 합니다. 그 빛은 충전이 실제로 진행되고 있는지 여부를 나타냅니다. 처음에 산업용 장치는 600...700 mAh 용량의 XNUMX개 또는 XNUMX개의 축전지로 구성된 축전지 또는 배터리를 충전하도록 설계되었습니다. 그러나이 장치는 간단한 개선을 거쳐 그 기능이 크게 확장됩니다. 사실 충전기의 모든 매개 변수는 적절한 요소와 공급 전압을 선택하여 설정할 수 있습니다. 급속 충전 모드의 전류는 다음 공식으로 계산됩니다. lfast = R8 Uref/(R4 R13) = 3,9 103 1,25/ /(0,27 27 103) = 0,669A, 여기서 Uref = 1,25V는 출력 Rref(핀 10)의 기준 전압입니다. 보수적인 충전 전류 lnorm \u0,1d 8R4 Uref / (R12 R0,1 P) \u9d 10x x Z.XNUMX XNUMX3 1,25/(0,27 6,2 103 4) = 0,073A, 여기서 P는 승수이며 그 값은 TEA8 칩의 핀 1101(PR)을 연결하여 결정됩니다. 이 핀이 미세 회로의 핀 6 (Us)에 연결되면 P \u1d 16, 핀 4 (GND)에 - P \u2d XNUMX이면 핀이 연결되지 않으면 P \uXNUMXd XNUMX입니다. 따라서 위의 관계에서 R8 대신에 저항이 다른 저항을 연결하면 배터리와 다양한 용량의 배터리 C를 충전할 수 있음을 알 수 있습니다. 표에서. 1은 저항 R8의 계산된 값과 고속 및 보수 충전 모드의 전류를 보여줍니다.
또한 많은 수의 배터리로 배터리를 충전하려면 마이크로 회로의 UAC 입력(핀 14)에서 저항 분배기 R15R7의 전송 계수를 변경해야 합니다. 테이블에서. 2는 1000개에서 1200개까지의 배터리를 포함하는 1개의 배터리 옵션을 보여줍니다. 2,5 ~ 18mAh 용량의 배터리에 대한 최대 고속 충전 전류는 약 XNUMXA이고 조절 요소와 XNUMX개의 다이오드 양단의 전압 강하는 약 XNUMXV라는 점을 고려할 때 필요한 전원 전압은 XNUMX개 이상의 배터리로 구성된 충전 배터리는 XNUMXV와 동일하게 선택하십시오.
수정 된 버전의 장치 구성표가 그림 2에 나와 있습니다. XNUMX.
하나 또는 다른 충전 전류를 제공하는 데 필요한 최소 공급 전압의 평가는 매우 대략적으로 수행되었지만 후속 실험에서는 계산의 정확성을 보여주었습니다. 문학
저자: V.Golutvin, Lviv, 우크라이나
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