投稿では、自動過充電保護と定電流充電を備えた単純なNiCd充電器回路について説明しています。

ニッケルカドミウム電池を正しく充電する場合は、フル充電レベルに達したらすぐに充電プロセスを停止または停止することを強くお勧めします。これに従わないと、セルの寿命に悪影響を及ぼし、バックアップ効率が大幅に低下する可能性があります。

以下に示す単純なNi-Cad充電器回路は、定電流充電などの機能を組み込んだり、セル端子が最大充電値に達したときに電源を遮断したりすることで、過充電基準に効果的に対処します。

主な機能と利点

フル充電レベルでの自動カットオフ
充電中は定電流。
フル充電カットオフのLED表示。
ユーザーは、最大10個のNiCdセルを同時に充電するためのステージをさらに追加できます。

回路図

使い方

ここで詳しく説明する単純な構成は、単一の500 mAh「AA」セルを50mAに近い推奨充電率で充電するように設計されていますが、点線で示されている領域を繰り返すことで、複数のセルを一緒に充電するように安価にカスタマイズできます。

回路の供給電圧は、変圧器、ブリッジ整流器、および5 VICレギュレーターから取得されます。

セルは、定電流源のように構成されたT1トランジスタで充電されます。

一方、T1は、TTLシュミットトリガーN1を使用する電圧コンパレータによって制御されます。セルが充電されている間、セルの端子電圧は約1.25Vに保たれます。

このレベルは、N1の出力をハイに保つN1の正のトリガーしきい値よりも低いように見え、N2の出力がローになり、T1が分圧器R4 / R5を介してベースバイアス電圧を取得できるようになります。

Ni-Cdセルが充電されている限り、LEDD1は点灯したままです。セルが完全充電状態に近づくとすぐに、その端子電圧は約1.45 Vに上昇します。これにより、N1の正のトリガーしきい値が上昇し、N2の出力がハイになります。

この状況では、T1が即座にオフになります。これでセルの充電が停止し、LEDD1もオフになります。

N1の正の活性化限界は約1.7Vであり、特定の許容誤差によって制御されるため、R3とP1を組み込んで1.45Vに変更します。シュミットトリガーの負のトリガー限界は約0.9Vであり、これはたまたま低くなっています。完全に放電したセルの端子電圧よりも。

これは、放電したセルを回路に接続しても、充電が自動的に開始されることは決してないことを意味します。このため、スタートボタンS1が含まれており、押すとNIの入力がローになります。

より多くのセルを充電するために、点線のボックスで示されている回路の部分を、バッテリーごとに1つずつ別々に繰り返すことができます。

これにより、セルの放電レベルに関係なく、各セルが個別に正しいレベルに充電されます。

PCB設計とコンポーネントオーバーレイ

以下のPCB設計では、1つのボードセットアップから2つのNicadセルを同時に充電できるように、2つのステージが複製されています。

抵抗器を使用したNi-Cad充電器

この特定の単純な充電器は、ほぼすべてのコンストラクターのジャンクコンテナーに見られるパーツで構成できます。最適な寿命（充電サイクル数）を得るには、Ni-Cadバッテリーを比較的一定の電流で充電する必要があります。

これは、多くの場合、バッテリ電圧の何倍も高い電源電圧から抵抗を介して充電することで、かなり簡単に実現できます。充電中のバッテリー電圧の変化は、充電電流への影響を最小限に抑える可能性があります。提案された回路は、図1に示すように、トランス、ダイオード整流器、および直列抵抗だけで構成されています。

関連するグラフィック画像により、必要な直列抵抗値を簡単に決定できます。

横線は、指定されたバッテリー電圧線と交差するまで、縦軸の変圧器電圧を通ります。次に、このポイントから垂直に引き下げられて水平軸に合う線が、必要な抵抗値をオームで示します。

たとえば、点線は、変圧器の電圧が18 Vで、充電するNi-Cdバッテリーが6 Vの場合、抵抗値は目的の電流制御で約36オームになることを示しています。

この示された抵抗は120mAを供給するように計算されますが、他のいくつかの充電電流レートでは、抵抗値を適切に下げる必要があります。 240 mAの場合は18オーム、60mAの場合は72オームなど。D1。

“携帯電話充電器の配線図 ”

自動電流制御を使用したNiCad充電器回路

ニッケルカドミウム電池は通常、定電流充電が必要です。以下に示すNiCad充電器回路は、直列に接続された4つの1.25Vセル（タイプAA）に50mAから4つの1.25Vセル（タイプC）に供給するように開発されていますが、他のさまざまな充電値に簡単に変更できます。

説明したNiCad充電器回路R1およびR2では、オフロード出力電圧を約8Vに固定します。

出力電流はR6またはR7のいずれかを介して流れ、上昇するとトランジスタTr1が徐々にオンになります。

これはポイントを引き起こします Y 増加するには、トランジスタTr2をオンにして、ポイントZの正の値を小さくします。

その結果、このプロセスは出力電圧を低下させ、電流を低下させる傾向があります。 R6とR7の値によって決定されるバランスレベルが最終的に達成されます。

ダイオードD5は、充電中のバッテリーを抑制し、12Vが取り外された場合にIC1出力に電力を供給します。そうしないと、ICに重大な損傷を与える可能性があります。

FS2は、充電中のバッテリーの損傷から保護するために組み込まれています。

R6とR7の選択は試行錯誤によって行われます。つまり、適切な範囲の電流計が必要になります。または、R6とR7の値が本当にわかっている場合は、それらの両端の電圧降下をオームの法則で計算できます。

シングルオペアンプを使用したNi-Cd充電器

このNi-Cd充電回路は、標準のAAサイズのNiCadバッテリーを充電するために設計されています。 NiCadセルは内部抵抗が非常に低く、使用電圧がわずかに高くても充電電流が増加するため、NiCadセルには特別な充電器が主に推奨されます。

したがって、充電器には、充電電流を正しい制限に制限する回路を含める必要があります。この回路では、T1、D1、D2、およびC1は、従来の降圧、絶縁、全波整流器、およびDCフィルタリング回路のように機能します。追加の部品は現在の規制を提供します。

IC1は、この設計で適切に高い出力電流機能を提供する別個のバッファ段Q1を備えたコンパレータのように使用されます。 IC1の非反転入力には0.65Vが供給されます：R1とD3を介して提示される基準電圧。反転入力は静止電流レベル内でR2を介してグランドに接続され、出力が完全に正になるようにします。出力の両端にNiCadセルが接続されていると、大電流がR2を経由するようになり、R2の両端に同等の電圧が発生する可能性があります。

それは単に0.6Vに増加する可能性がありますが、この時点で電圧が増加すると、IC1入力の入力電位が反転し、出力電圧が低下し、R2周辺の電圧が0.65 Vに戻ります。最大出力電流（および受け取った充電電流）は、結果として、10オームで0.65 V、つまり65mAで生成された電流です。

ほとんどのAANiCadセルは、45または50 mA以下の最適な優先充電電流を持っており、このカテゴリでは、適切な充電電流を得ることができるように、R2を13オームに増やす必要があります。

いくつかの急速充電器の種類は150mAで動作する可能性があり、これにはR2を4.3オームに下げる必要があります（理想的な部品を調達できない場合は、3.3オームと1オームを直列に接続します）。

さらに、T1は定格電流250 mAのバリアントに改善する必要があり、Q1は小さなボルトオンフィン付きヒートシンクを使用して取り付ける必要があります。このデバイスは最大4セル（T1が12 Vタイプにアップグレードされた場合は6セル）まで簡単に充電できます。これらはすべて、並列ではなく、出力上に直列に接続する必要があります。

ユニバーサルNiCad充電回路

図1に、ユニバーサルNiCad充電器の完全な回路図を示します。電流源は、一定の充電電流を提供するトランジスタT1、T2、およびT3を使用して開発されます。

電流源は、NiCadセルが正しい方法で接続されている場合にのみアクティブになります。 ICIは、出力端子間の電圧極性を確認することにより、ネットワークをチェックするように配置されています。セルが適切にリギングされている場合、IC1のピン2はピン3のように正に回転することができません。

その結果、IC1出力は正になり、ベース電流をT2に供給し、T2が電流源をオンにします。現在のソース制限は、S1を使用して修正できます。 R6、R7、およびRBの値が決定されると、50 mA、180 mA、および400mAの電流を事前設定できます。 S1をポイント1に置くと、NiCadセルを充電でき、位置2はCセル用で、位置3はDセル用に予約されていることを示しています。

その他の部品

TR1 =トランス2x 12 V / 0.5 A
S1 = 3ポジションスイッチ
S2 = 2ポジションスイッチ

電流源は非常に基本的な原理を使用して動作します。回路は電流フィードバックネットワークのように配線されています。 S1が位置1にあり、IC1出力が正であると想像してください。 T2と13はベース電流の取得を開始し、導通を開始します。これらのトランジスタを流れる電流はR6の周りの電圧を構成し、T1が動作を開始します。

R6の周りの電流の増加は、T1がより大きな強度で導通できることを意味し、トランジスタT2およびT3のベース駆動電流を最小限に抑えます。

この時点で、2番目のトランジスタは導通が少なくなり、初期電流の上昇が制限されます。したがって、R3および接続されたNiCadセルによる適度に一定の電流が実装されます。

電流源に取り付けられた2つのLEDは、NiCad充電器の動作ステータスをいつでも示します。 NiCadセルがLEDD8を照らす正しい方法で接続されると、IC1は正の電圧を供給します。

セルが正しい極性で接続されていない場合、IC1のピン2の正の電位はピン3よりも高くなり、オペアンプのコンパレータ出力は0Vになります。

この状況では、電流源はオフのままになり、LEDD8は点灯しません。充電用のセルが接続されていない場合、同じ状態が発生する可能性があります。これは、D10の両端の電圧降下により、ピン2がピン3と比較して電圧が高くなるために発生する可能性があります。

充電器は、最低1Vで構成されるセルが結合された場合にのみアクティブになります。 LED D9は、電流源が電流源のように動作していることを示します。

これは非常に奇妙に見えるかもしれませんが、IC1によって生成される入力電流は十分ではなく、電圧レベルも電流を強化するのに十分な大きさである必要があります。

これは、電源が常にNiCadセルの両端の電圧よりも大きい必要があることを意味します。この状況でのみ、電位差は、電流フィードバックT1がキックインし、LEDD9を点灯するのに十分です。

PCB設計

IC7805を使用

以下の回路図は、ニッケルカドミセルの理想的な充電回路を示しています。

これは、 7805レギュレータIC 抵抗器の両端に一定の5Vを供給します。これにより、電流はセル電位ではなく抵抗器の値に依存します。

抵抗の値は、セルのmAh定格に応じて、10オームから470オームまでの任意の値を充電するために使用されるタイプに応じて調整する必要があります。接地電位に対するIC7805の浮遊性により、この設計は、個々のNicadセルまたは一連のいくつかのセルの充電に適用できます。

12V電源からのNi-Cdセルの充電

バッテリー充電器の最も基本的な原則は、その充電電圧が公称バッテリー電圧よりも高くなければならないということです。たとえば、12Vのバッテリーは14Vの電源から充電する必要があります。

この12VNi-Cd充電器回路では、人気のある555ICをベースにした電圧ダブラが使用されています。チップの出力3は+ 12Vの電源電圧とアースの間に交互に接続されているため、ICは発振します。

C₃Dを介して充電されます_二およびD₃ピン3がロジックローの場合、ほぼ12Vになります。ピン3がロジックハイの瞬間、Cの接合電圧₃およびD₃Cの負端子により24Vにブースト₃これは+ 12Vで接続され、コンデンサ自体は同じ値の電荷を保持します。次に、ダイオードD₃逆バイアスになりますが、D₄Cに十分な行動をとる₄20Vを超えて充電されます。これは私たちの回路にとって十分な電圧です。

ICの78L05_二位置は、出力電圧Uを保持する電流サプライヤとして機能します。_n、R全体に表示されることから₃5Vで。出力電流、I_n、は次の式から簡単に計算できます。

Iη=Uη/ R3 = 5/680 = 7.4 mA

78L05の特性には、中央端子（通常は接地）が約3 mAを与えるため、電流自体を引き出すことが含まれます。

総負荷電流は約10mAであり、これはNiCdバッテリーを常時充電するのに適した値です。充電電流が流れていることを表示するために、LEDが回路に含まれています。