Ni─Cd аккумуляторы получили широкое распространение в различных электронных девайсах и переносном инструменте. Например, это музыкальные плееры, фотоаппараты и так далее. Последние годы практически заменили литий─ионные АКБ. Там, где раньше использовались никель─кадмиевые аккумуляторы (ноутбуки, мобильные гаджеты), теперь работают батареи литиевого типа. Они не смогли заменить их только в устройствах, где требуется высокий разрядный ток (электроинструмент). Кадмиевые батарейки довольно прихотливые в плане обслуживания. Нужно уметь их правильно использовать, заряжать, а также делать периодические циклы заряд-разряд, чтобы устранять «эффект памяти». В этом случае Ni─Cd аккумуляторы прослужат долго. В этом материале речь пойдёт о том, как заряжать никель─кадмиевые АКБ и о зарядных устройствах для них.

Чем заряжать Ni─Cd аккумуляторы?

Для того чтобы заряжать никель─кадмиевые аккумуляторы, требуется специальное зарядное устройство. На рынке имеется огромное разнообразие таких устройств. Среди них стоит выделить 2 основных типа устройств:

• автоматические;
• реверсивные импульсные.

Автоматические ЗУ для никель─кадмиевых батарей представляют собой простые устройства. Стоимость их небольшая, конструкция несложная. Одновременно с их помощью возможно заряжать 2 или 4 батарейки. Для зарядки Ni─Cd аккумулятора, он просто вставляется в ЗУ, выбирается количество элементов и включается в сеть. Многие пользователи портативных плееров и фотоаппаратов знают, как заряжать Ni─Cd аккумуляторы с помощью автоматических сетевых ЗУ.

Реверсивные импульсные зарядки имеют более сложное устройство и стоят дороже автоматических. Некоторые производители таких устройств относят их к профессиональному классу. Такие ЗУ заряжают аккумуляторы циклически с различным временным интервалом. При этом многие из них делают разрядку, балансировку батареек Ni─Cd.

Как заряжать и разряжать Ni─Cd аккумуляторы?

Процесс разрядки

Этот тип аккумуляторов имеет разрядные характеристики, существенно зависящие от параметров батареи, определяющих величину внутреннего сопротивления. Например, это толщина электродов, их структура и т.п. Ниже приведен полный список параметров, влияющих на разрядные характеристики:

• объём электролита;
• толщина и структура сепараторного материала;
• плотность сборки;
• особенности конструкции.

Самая высокая велечина ёмкости Ni-Cd аккумуляторной батареи наблюдается при 20 С. Если температура растёт, то ёмкость не снижается. Значение 20 С лучше всего подходит для зарядки АКБ.

Если температура окружающей среды снижается в отрицательную область, то величина разрядной ёмкости уменьшается пропорционально росту тока разряда. Это происходит из-за того, что при снижение температуры приводит к увеличению внутреннего сопротивления батареи и снижается разрядное напряжение.

Зарядка Ni─Cd аккумуляторов

Важной задачей при заряде Ni─Cd аккумуляторов является исключение перезаряда. Это очень важный момент. Когда вы заряжаете никель─кадмиевый аккумулятор, внутри него растёт давление. В процессе заряда происходит выделение кислорода и снижение коэффициента использования зарядного тока.

Для полного заряда Ni─Cd аккумулятора ему нужно в процессе зарядки передать до 160% номинала ёмкости. Заряжать АКБ разрешается в интервале от 0 до 40 С, а желательно это делать от 10 до 30 С. Если на минусовом электроде падает температура, то уменьшается поглощение кислорода. При этом начинает расти давление. При существенной перезарядке от избытка давления может сработать аварийный клапан. Когда температура растёт, потенциал аккумулятора увеличивается. При этом на плюсовом электроде кислород начинается выделяться очень рано.

Чтобы полноценно использовать мощность Ni─Cd аккумулятора, нужно заряжать его большими зарядными токами. Если требуется сообщить ему максимум ёмкости, то величина зарядного тока должна быть небольшой (0,1*С). Он будет заряжаться в таком режиме примерно 14─16 часов. Используя подачу тока ступенями, вы можете ускорить процесс зарядки Ni─Cd аккумулятора. По такой схеме нужно заряжать силой тока 1*С до 10% ёмкости, затем 1,5*С до 80 процентов. Оставшаяся ёмкость набирается током величиной 0,5*С.

В итоге

Когда будете заряжать Ni─Cd аккумулятор, не допускайте его сильного нагрева и излишнего заряда. Чем большее число параметров контролирует ваше ЗУ с целью отключения заряда, тем лучше. Современные зарядные устройства для никель─кадмиевых аккумуляторов обязательно контролируют несколько параметров, по которым определяется точное время отключения заряда.

Для расчета времени зарядки никель-металл-гидридного аккумулятора (Ni-MH) можно использовать следующую упрощенную формулу:

Время зарядки (ч) = Емкость аккумулятора (мАч) / Сила тока зарядного устройства (мА)

Допустим у нас есть Ni-MH аккумулятор с ёмкостью 2000mAh, зарядный ток в нашем самодельном зарядном устройстве предположим 500mA. Делим емкость батареи на ток заряда и получаем 2000/500=4 часа!

Правила, которые желательно соблюдать, для продолжительной эксплуатации никель-металл-гидридного (Ni-MH) аккумулятора:
Храните Ni-MH аккумуляторы с низким количеством заряда (30 - 50% от его ёмкости)
Никель-металлогидридные батареи чувствительны к нагреву, поэтому ни в коем случае не перегружайте их, иначе резко снизится способность Ni-MH аккумулятора держать и выдавать накопленный заряд.
Ni-MH аккумуляторы можно, но совсем не обязательно тренировать. Четыре цикла заряда/разряда в хорошем зарядном устройстве позволяет достичь максимума емкости, которая теряется в процессе хранения аккумуляторов.
После разряда или заряда дайте немного времени остыть гибриду до комнатной температуры. Заряд Ni-MH аккумуляторов при температуре ниже 5 или выше 50 градусов может существенно подпортить их здоровье.
Если возникла необходимость разрядить Ni-MH аккумулятор, то не разряжайте его ниже уровня в 0.9В для каждого элемента
Если вы постоянно используете одну и ту же батарею из аккумуляторов в каком-либо приборе в режиме дозаряда, то иногда желательно разряжать каждый аккумулятор из сборки до уровня в 0,9В и осуществлять его полный заряд во внешнем зарядном устройстве.

Тем, кто не очень хорошо разбирается в радиоэлектронике и делает в этом направлении первые шаги, рекомендую собрать вот такую простую схему ЗУ, всего на одном биполярном транзисторе. В зависимости от выбранного номинала сопротивления R2 будет менятся зарядный ток и в принципе заряжать самые разные батаеи, даже литиевые.

R1 = 120 Ом, R2 = Смотри таблицу на схеме, C1 = 220 мкФ 35В, D1 = 1N4007, D2 = практически любой светодиод, Q1 - транзистор BD135

Схема идеально подойдет для применения от бортовой сети автомобиля или от любого блока питания, с напряжением на выходе 6-12 вольт. Её можно использовать для зарядки мобильных телефонов, различных электронных игрушек, планшетов, MP3 и т.п. Схема достаточно универсальна, так как мы выбираемый зарядный ток. Горящий светодиод говорит о том, что идёт процесс зарядки.

В таблице выше указывается минимальное и максимальное напряжение питания ЗУ. Например, для зарядки АКБ 6В минимальное напряжение требуется 12В. Рекомендуется заряжать аккумулятор током, который в 10 раз ниже емкости батареи, а время для его заряда потребуется около 15 часов. Если в два раза увеличить зарядный ток, то и заряжать батарею можно в два раза быстрее и это не приведёт к повреждению батареи. Транзистор должен быть смонтирован на радиаторе.

Если в используете различные устройства в которых все еще используются пальчиковые батарейки, то их приходится часто менять, например в металл детекторе или GPS-Глонас туристическом навигаторе eTrex. Но есть решение этой проблемы замена обычных батареек на никелевые батареи стандарта АА. Вот тут и понадобится вам зарядка аккумуляторов АА

Биполярный транзистор и светодиод HL1 основа схемы источника постоянного тока. Прямое напряжение светодиода около 1,5 вольт минус напряжение эмиттерного перехода транзистора VT1 (0,6 В) следует через резистор номиналом 6,8 Ом или 15 Ом в зависимости от положения тумблера SA1. При выборе сопротивления номиналом 15 Ом в цепи эмиттерной цепи зарядный ток будет около 60 мА, а с сопротивлением 6,8 Ом ток будет 130 мА. Этого вполне хватает для зарядки никель-кадмиевый аккумулятора емкостью 600 mAh за 14 часов или 5 часов, в зависимости от резистора.

Компаратор на микросхеме LM393 применяется для автоматического отключения ЗУ. На его инверсном входе с помощью подстроечного сопротивления задано 2,9 вольт, а на его прямом входе отслеживается напряжение на аккумуляторе.

В момент процесса зарядки никель кадмиевого аккумулятора, внутренний выходной транзистор LM393 открыт и, поэтому, открыт и VT1. После заряда батареи на 80% или более, напряжение на клеммах аккумулятора станет выше 1,45 вольт. Напряжение на неинвертирующем входе DD2 станет выше опорного напряжения на инвертирующем входе и на выходе компаратора сигнал поменяется на противоположный, транзистор VT1 запирается, отключая источник тока.

Для того чтобы исключить переключение компаратора в диапазоне порогового напряжения, в конструкцию введена емкость конденсатор на 0,1 мкФ создающая обратную связь между выходом и инвертирующим входом микросхемы.

Четыре логических элемента И-НЕ DD1 применяются для построения двух генераторов с различными частотами. При соединении сигналов с них появляется тональный сигнал, который следует на пьезоэлектрический элементом в момент времени, когда заряд АКБ закончен.

Эта схема, выполнена с использованием 4-х биполярных транзисторов, в первую очередь применяется для зарядки 12 вольтовых Ni-Cd батарей. Кроме того можно заряжаться аккумуляторны на 6 и 9 вольт, но придется уменьшить мощность устройства. Встроенный регулятор тока регулирует зарядный ток до четырех ампер. Когда он достигает своего максимума, напряжение на сопротивление R1 - 0.7В, поэтому открывает транзистор Q1. В это момент времени транзистор Q2 открыт и шунтирует базу Q3 на землю, что приводит к смещению режима Q4, через который происходит зарядка. Так осуществляется регулировка зарядного тока. При зарядке аккумуляторов с низким уровнем напряжения, избыток напряжения ЗУ будет падать на Q4.

Первичная обмотка трансформатора типовая на 230 вольт, напряжение вторичной обмотки должно быть около 30 вольт, при токе в 3 ампера. Диодный моста собрал на четырех диода 1N5400; Предохранитель F1 на ток 500 мА. Резистор R1 найти проблематично из-за нестандартного сопротивления, его можно заменить , сопротивлением по 0,3 Ом каждый. Схему можно дополнить фильтрующим конденсатором и защитой от переплюсовки.

ЗУ опмсаное в статье предназначено в первую очередь для заряда Ni-MH никелевых аккумуляторов. Основа его специализированная микросборка управления зарядом LT4060. Предоставленная ниже схема достаточно мощная и эффективная, она применяется для быстрого (около часа) заряда Ni-MH АКБ.

Несложное компактное зарядное устройство для NiMH и NiCd аккумуляторов с дополнительными полезными функциями, такими как автоматическое отключение и контроль температуры.

USB порт есть почти во всех современных компьютерах и ноутбуках. Сила тока отдаваемым USB 2.0 может быть более 500 миллиампер, при напряжении 5 Вольт, то есть минимум 2,5 Ватт, а USB третьего поколения еще больше. Использование такого источника энергии очень удобно, так как многие зарядки для смартфонов/планшетов также идут с разъёмом юсб, да и компьютер часто находиться под рукой. Сегодня мы сделаем зарядку для пальчиковых (AA) и мизинчиков (AAA) NiMH/NiCd аккумуляторных батарей от USB порта. Промышленные ЗУ для аккумуляторов от USB можно пересчитать по пальцам и обычно они заряжают маленьких током, что значительно увеличивает время подзарядки. К тому же собрав простенькую схемку мы получаем прекрасное зарядное устройство со световой индикацией и температурных датчиком стоимость которого весьма мала 1-2$.

Наше зарядное устройство подзаряжает сразу два NiCd/NiMH аккумулятора током более 470 mA, что делает зарядку очень быстрой. Перезаряжаемые батареи могут нагреваться, что несомненно негативно будет влиять на них, уменьшится ёмкость, пиковая отдаваемая сила тока, время нормальной эксплуатации. Чтобы такого не было в схеме реализовано автоматические прекращение подачи энергии, как только температура аккумуляторов будет 33 и более градусов по Цельсию. За эту полезную функцию отвечает NTC термистор с сопротивлением 10 кОм, при нагреве его сопротивление уменьшается. Он вместе с постоянным резистором R4 образует делитель напряжения. Термистор обязательно должен быть в тесном контакте с аккумуляторами, чтобы хорошо воспринимать изменение температуры.

Главной деталью схемы является сдвоенный компаратор-микросхема LM393.

Аналоги, которыми можно заменить LM393: 1040СА1, 1401CA3, AN1393, AN6916.

При заряде транзистор греется, его нужно обязательно ставить на радиатор. Вместо TIP32 возможно взять почти любой PNP структуры со схожей мощностью, я использовал КТ838А. Полным отечественным аналогом является транзистор КТ816, он имеет иную цоколевку и корпус.

USB кабель можно отрезать от старой мышки/клавиатуры или купить. А возможно вообще штекер юсб припаять прямо на плату.

Если при подаче питания светодиод горит, но схема ничего не заряжает то нужно увеличить сопротивление токоограничительного резистора R6. Для проверки нормальной работы схемы между землей и третьим выводом микросхемы (Vref) должно быть около 2,37 Вольт, а на втором контакте (Vtmp) LM393 1,6-1,85 Вольт.

Заряжать желательно два одинаковых аккумулятора, чтобы их ёмкость была примерно равна. А то получиться так, что один уже зарядился полностью, а второй только на половину.

Зарядный ток можно самостоятельно выставить, изменяя сопротивление резистора R1. Формула расчета: R1 = 1,6 * нужный ток.

К примеру, я хочу, чтобы мои аккумуляторы заряжались током 200 mA, подставляем:

R1 = 1,6 * 200 = 320 Ом

Это значит, что, установив переменный/подстрочный резистор мы можем добавить такую необычную функцию для зарядных устройств как самостоятельный выбор зарядного тока. Если, к примеру, аккумулятор нуждается в заряде током не более 0,1C то выкрутив резистор мы с легкостью выставим нужно нам значение. Это очень актуально для вот таких миниатюрных промышленных аккумуляторов, у которых ёмкость крайне мала и обусловлена их размерами.

При нагреве аккумуляторов зарядка будет отключаться. Это может увеличить время заряда, поэтому рекомендую ставить охлаждение в виде небольшого вентилятора.

Если у вас NiCd аккумуляторы, то их перед зарядкой нужно разрядить до 1 Вольта, то есть чтобы было использовано 99% ёмкости. Иначе будет чувствоваться негативный эффект памяти.

Когда банки будут полностью заряжены зарядный ток упадет примерно до 10 мА. Этот ток предотвратит естественный саморазряд никель-металлогидридных/камдиевых аккумуляторов. У первых наблюдается 100% разряд за год, а у второго типа примерно 10%.

Печатная плата для зарядного устройства существует в нескольких версиях, в одной из них USB гнездо удобно расположено прям на плате, то бишь возможно эксплуатировать USB шнур типа папа-папа.

Скачать платы в формате.lay можно тут

На этот раз речь пойдет о конструировании простейшего USB-зарядника для Ni-Cd и Ni-Mh аккумуляторных батарей.

Схема довольно хорошего зарядника проста и может быть реализована с бюджетом всего в 20 рублей. Это уже дешевле, чем любая китайская зарядка. Сердцем нашего зарядного устройства всем хорошо знакомая микросхема линейного стабилизатора LM317.

На вход схемы подается напряжение 5 В от любого USB-порта.

Микросхема стабилизирует напряжение до уровня 1,5 В. Это напряжение полностью заряженного Ni-Mh аккумулятора.

А работает устройство очень просто. Аккумулятор будет заряжаться напряжением 1,5-1,6 Вольт от микросхемы. Резистор R1 в качестве датчика тока одновременно ограничивает ток заряда. Путем его подбора ток можно уменьшить или увеличить.

Когда на выход схемы подключен аккумулятор, на резисторе R1 образуется падение напряжения. Его достаточно для срабатывания транзистора, в коллекторную цепь которого подключен светодиод. Последний загорается и по мере заряда аккумулятора будет потухать до полного отключения. Это произойдет в конце зарядного процесса.

Таким образом, диод горит, когда аккумулятор заряжается, и тухнет, когда последний полностью заряжен. Одновременно по мере заряда аккумулятора будет снижаться сила тока, и в конце ее значение будет равно 0.

Из этого следует, что перезаряд и выход из строя аккумулятора невозможны.

Микросхема LM317 работает в линейном режиме, поэтому небольшой теплоотвод не помешает. Хотя при токе 300 мА нагрев микросхемы в пределах нормы. Светодиод желательно подобрать с минимальным рабочим напряжением. Цвет абсолютно не важен. Вместо BC337 допускается использование любого маломощного транзистора обратной проводимости, хоть на КТ315. Желательная мощность резистора R1 0,5-1 Ватт. Все оставшиеся резисторы – 0,25 и даже 0,125 Ватт. Поскольку диапазон напряжений очень узкий, то даже погрешность резисторов может повлиять на работу схемы. Поэтому резистор R2 настоятельно рекомендуется заменить на многооборотный сопротивлением 100 Ом.

С его помощью можно очень точно отрегулировать нужное выходное напряжение.

Сперва нужно найти все необходимые компоненты, а также слот для батареек.

Устройство может заряжать аккумуляторы практически любого стандарта, если приспособить соответствующий слот. При сборке можно не использовать печатную плату. Монтаж делается навесным способом. Компоненты приклеиваются под слот батареек и заливаются термоклеем, поскольку схема очень надежна в работе.

Собранное устройство выглядит примерно так:

Но может выглядеть гораздо лучше.

Только необходимо подобрать светодиод с минимально возможным напряжением свечения, в противном случае он может вообще не светиться. По этой схеме можно заряжать несколько аккумуляторов, но рекомендуется использовать только для заряда одного.

Данное зарядное устройство можно применить как для заряда никель-кадмиевых, так и для никель-металлгидридных аккумуляторов. Если у вас li-ion аккумулятор, то вам скорее нужна .

Описание работы зарядного для никель-кадмиевых и никель-металлгидридных аккумуляторов

Схема обеспечивает не быструю но эффективную зарядку поскольку заряд осуществляется стандартным током — одной десятой емкости батареи в комбинации с временем зарядки от 10 до 14 часов, без риска чрезмерной зарядки. Если вы уверены, что батарея разряжена только на половину, то зарядить ее полностью можно примерно за 6…7 часов.

Аккумуляторы размера AA имеют емкость от 1500 до 1800 мАч (миллиампер-час), так что ток зарядки должно быть от 150 до 180 мА. Если вы хотите зарядить несколько никель-кадмиевых аккумуляторов сразу, достаточно просто подключить их последовательно, для того же ток зарядки, который будет протекать через всю батарею аккумуляторов, заряжая их одновременно.

Вопрос теперь в том, как получить нам постоянный ток 180 мА. Самым элегантным и точным решение будет использование источника тока. В этой роли может выступить включенный по схеме источника тока. Микросхема LM317 достаточно известная и регулировки осуществляется путем подбора сопротивления резистора, который подключается к выводам OUT и ADJ.

В нашем случае (для 0,18 А), сопротивление будет равно 6,94 Ом (1,25/0,18) = 6,94 Ом. Данный номинал можно набрать из несколько последовательно-параллельно соединенных резисторов, но проще взять близкое стандартное значение 6,8 Ом.

Чтобы получить ток 180 мА нужно некоторое напряжение. Максимальное напряжение во время зарядки никель-кадмиевого аккумулятора составляет 1,5 В, а источник тока требуется около 3 В. Если заряжать только один аккумулятор, напряжение питания составит 4,5 В.

Если заряжается несколько никель-кадмиевых аккумуляторов сразу, нужно 1,5 В умножить на число аккумуляторов плюс 3 В. Для четырех аккумуляторов это будет напряжение питания 9 В. Если напряжение слишком низкое, ток заряда будет слабым.