Зарядное устройство Советский патент 1993 года по МПК H02J7/10 

чины. Выпрямитель 2 обеспечивает двухпо- лупериодное выпрямление входного напряжения, Стабилитрон 3 обеспечивает Ограничение напряжения на переходах транзисторов 7,9. Резистор 6 является на- грузочным для транзистора 7. Транзисторы 7,9 и блок эталонных резисторов 4 обеспечивают формирование стабильного тока в коллекторной цепи транзистора 9, для разного типа элементов питания с разным внутренним сопротивлением. Отрицательная обратная связь выполнена в виде транзистора 7, база которого соединена с эмиттером регулирующего транзистора 9. Светодиод 8 служит для фиксации требуемого конечного напряжения а конце заряда элемента питания и контроля всего цикла заряда.

Стабистор 10, диод 11 служат для получения фиксированного напряжения а конце заряда элемента 5 питания с учетом того, что при заряде, например, кадмиево-нике- левых аккумуляторов типа D-0,06, D-0,1 на- . пряжение на его выводах фиксируется на уровне 1,2-И,3 В, а для серебряно-цинковых типа СЦ-21, СЦ-18 - на уровне 1,5-М.6 В-.

Так, при использовании в качестве све- тодиода 8 диод типа АЛ 307Б, при его прямом включении в цепь коллектора транзистора 9, прямое падение на нем со- ставит 2 В. Поскольку параллельно светоди- оду 8 включена цепь: элемент 5 питания, стабистор 10 или диод 11, то если в качестве стабистора 10 взять КС 107А и при его Устаб. 0,7 В, то напряжение стабилизации в конце заряда на клеммах элемента 5 составит;

U5 U8-irio «1,3В,а при подключении германиевого диода 11 типаДЗПА:

U5 U8-Uii 1,6В.

Напряжение 1,3 В необходимо поддерживать для ртутно-цинковых и кадмиево-ни- келевых элементов, а напряжение 1,6 В - для серебряно-цинковых элементов.

Резистор 13 обеспечивает разряд конденсатора 14 при отключении от сети устройства. Резистор 15 ограничивает максимальный ток.

Исполнение элементов устройства следующее. Полупроводниковые элементы: выпрямитель 2, стабилитрон 3, транзисторы 7,9, светодиод 8 АЛ307Б, диод 11 - Д311А - выбираются, исходя из предельных условий эксплуатации, Резисторы выбираются требуемого номинала и мощности рассеивания типа МЛТ, а конденсаторы с учетом их напряжения пробоя типа МБМ.

Резисторы блока 4 выбираются из условия обеспечения стабильной величины зарядного тока для различных типов элементов питания с различными оптимальными токами. Причем подбор резисторов происходит при изготовлении устройства путем задания величины тока в коллекторной цепи транзистора 9. В дальнейшем в процессе эксплуатации изменение внутреннего сопротивления элемента питания компенсируется изменением сопротивления транзистора 9, охваченного глубокой отрицательной связью.

Устройство работает следующим образом. Переключатель 12 ставится в соответствующее положение, при котором к

эмиттеру транзистора 9 подключается соответствующий эталонный резистор блока 4, который и определяет ток в коллекторной цепи транзистора 9. Кроме того, необходимо учесть, что через вторую группу входов

переключателя 12 при заряде-кадмиево- никелевых или ртутно-цинковых элементов необходимо подключить элемент питания 5 через стабистор 10 к коллектору транзистора 9, а при. заряде серебряноцинковых элементов - через диод 11. К. клеммам соответствующей полярности подключают элемент питания.

Устройство готово к работе. Вход устройства подключают к сети перемен ноготока. При этом с выхода выпрямителя 2, к которому подключен стабилитрон 3, поступают импульсы ограниченной амплитуды. Через элементб протекает оптимальный ток в цепи коллектора транзистора 9, в основном, по цепи переключатель 12, стабистор 10 (диод 11), транзистор 9, резистор блока 4. На начальном этапе зарядки элементов 5 ток в цепи коллектора транзистора 9, в основном, определяется ветвью, в которой

включен элемент питания 5.

По мере заряда элемента 5 на нем повышается напряжение и при достижении его 1,3 В (для кадмйево-никелевых или ртутно- цинковых элементов) или 1,6. В (для серебряно-цинковых элементов) начинает сказываться шунтирующее стабилизирующее действие светодиода 8, который обеспечивает стабилизацию напряжения на выводах элемента питания на уровне 1,3 или

1,6 В с учетом падения напряжения на ста- бисторе 10 (диоде 11).

Кроме того, при максимальном токе светодиод 8 обеспечивает хорошую визуальную информацию о конце заряда элемента

5. При заряде элемента питания изменяется его внутреннее сопротивление. Для компенсации изменяющегося сопротивления элемента 5 используется глубокая отрицательная связь, поскольку база транзистора 7 соединена с эмиттером транзистора 9 и через эталонный резистор блока 4 с.выво- дом выпрямителя 2, а коллектор транзистора 7 соединен с базой транзистора 9.

Поэтому изменение внутреннего сопротивления элемента 5 питания приводит к увеличению (уменьшению) тока в цепи коллектора транзистора 9, что, в свою очередь, приводит к увеличению (уменьшению) падения напряжения на резисторах блока 4..При этом сопротивление коллектор-эмиттер транзистора 7 уменьшается (увеличивается), и выходной ток регулирующего транзистора 9 уменьшается (увеличивается).

Таким образом, изменение внутреннего сопротивления заряжаемого элемента 5 питания не вызывает изменения тока заряда. Окончание заряда определяется по яркому свечению светодиода 8.

За счет реактивного сопротивления блока 1 гасящих элементов и стабилитрона 3 обеспечивается стабильное напряжение на входе регулирующей цепи на транзисторах 7,9 при изменениях питающей сети.

При смене типа элемента 5 питания перед началом работы переключатель. 12 ставится в соответствующее положение, определяющее оптимальный ток заряда и конечное напряжение на клеммах элемента 5.

Эффективность предлагаемого устройства в сравнении с прототипом выражается в повышении надежности, в поддержании стабильного тока на всем цикле заряда и в фиксации напряжения на клеммах элемента литания в конце заряда. Кроме того, предложенное устройство учитывает изменение внутреннего сопротивления элемента питания в процессе его заряда, и обеспечивает заряд элементов питания стабильным током до малого напряжения 1,25 -5-1,6 В в условиях нестабильности питающей сети. Кроме того, устройство имеет большую термостабильность за счет включения аккумулятора в цепь коллектора, а блока эталонных резисторов - в цепь эмиттера регулирующего транзистора.

5Применение предлагаемого устройства

позволит с высокой эффективностью восстанавливать емкости серебряно-цинковых, кадмиево-никёлевых и ртутно-цинковых элементов питания, не достигших в лроцес0 се эксплуатации полной деградации, и вести повторное использование этих элементов. В масштабах страны это позволит при широком использовании устройства у потребителей повторно использовать первичные

5 источники от часов, калькуляторов, электронных игр и т.д., тем самым позволяет экономить значительные ресурсы: серебро, цинк, ртуть и т.д.

0 Формула изобретения

Зарядное устройство, содержащее выпрямитель, первый и второй транзисторы, светодиод, нагрузочный резистор, диод, стабилитрон, причем первый выход выпря5 мителя соединен с первым выводом нагрузочного резистора,отличающееся тем. что, с целью повышения надежности и стабилизации режима заряда, в него введены блок гасящих элементов, блок эталонных

0 резисторов, переключатель, стабистор. причем первый выход выпрямителя соединен с катодом стабилитрона, анодом светодиода и первой клеммой элемента питания, второй вывод нагрузочного резистора соединен с

5 коллектором первого транзистора и базой второго транзистора, эмиттер последнего соединен с базой первого транзистора и через блок эталонных резисторов - с первой группой входов переключателя, первый вы0 ход которого соединен со вторым выходом выпрямителя, с анодом стабилитрона и эмиттером первого транзистора, катод светодиода соединён с коллектором второго транзистора и катодами стабистора и диода,

5 аноды которых соединень- с второй группой входов переключателя, второй выход которого соединен с второй клеммой элемента питания.