Устройство для зарядки батареи аккумуляторов

Устройство относится к технике генерации и хранения электрической энергии и предназначено для зарядки, например, малогабаритных электрических аккумуляторов.

Сущность предложения заключается в том, что в устройстве для зарядки батареи аккумуляторов, содержащее делитель напряжения, последовательно включенные источник переменного напряжения, реактивный элемент, выпрямитель, диод и батарею аккумуляторов, а также соединенные параллельно и подключенные к выходу выпрямителя усилительный элемент, последовательно соединенные резистор и регулируемый стабилитрон, причем, вход усилительного элемента включен параллельно резистору, а выход делителя напряжения соединен с управляющим входом регулируемого стабилитрона, усилительный элемент выполнен в виде тринистора, параллельно которому включены вновь введенные и последовательно соединенные второй резистор и светодиод, а вход делителя напряжения и вновь введенный конденсатор подключены к батарее аккумуляторов.

1 п.ф., 1 илл.

Устройство относится к технике генерации и хранения электрической энергии и предназначено для зарядки, например, малогабаритных электрических аккумуляторов.

Известны устройства для зарядки аккумуляторов.

Наиболее совершенное устройство выполнено на основе специализированной микросхемы MAX713 фирмы "MAXIM" ("Интеллектуальное" зарядное устройство для Ni-Cd аккумуляторов". - журнал "Радио", №1, 2001 г., с.72). Оно обеспечивает практически идеальный режим зарядки аккумуляторов, однако, достаточно сложно, обладает низким к.п.д., а микросхема имеет высокую стоимость.

Известно устройство для зарядки батареи аккумуляторов, содержащее резистивный делитель напряжения, последовательно включенные источник переменного напряжения, реактивный элемент, например, конденсатор или дроссель, выпрямитель (диодный мост), диод и аккумуляторы, а также соединенные параллельно и подключенные к выходу выпрямителя усилительный элемент, например, транзистор, последовательно соединенные резистор и регулируемый стабилитрон, например, TL431 фирмы "Texas Instruments", причем, вход усилительного элемента включен параллельно резистору, а выход делителя напряжения соединен с управляющим входом регулируемого стабилитрона (С.Бирюков. Зарядное устройство с "регулируемым стабилитроном". - журнал "Радио", №3, 2003 г., с.57). Это устройство принято за прототип.

При всех достоинствах этого устройства следует отметить его главные недостатки - пониженный к.п.д. на цикле работы по поддержанию заряда аккумуляторов и отсутствие индикации режимов работы.

Целью создания предлагаемого устройства является устранение недостатков прототипа, т.е., повышение к.п.д. устройства и введение в него индикации окончания зарядки батареи аккумуляторов.

Поставленная цель достигается тем, что в устройстве для зарядки батареи аккумуляторов, содержащее делитель напряжения, последовательно включенные источник переменного напряжения, реактивный элемент, выпрямитель, диод и батарею аккумуляторов, а также соединенные параллельно и подключенные к выходу выпрямителя усилительный элемент, последовательно соединенные резистор и регулируемый стабилитрон, причем, вход усилительного элемента включен параллельно резистору, а выход делителя напряжения соединен с управляющим входом регулируемого стабилитрона, - усилительный элемент выполнен в виде тринистора, параллельно

которому включены вновь введенные и последовательно соединенные второй резистор и светодиод, а вход делителя напряжения и вновь введенный конденсатор подключены к батарее аккумуляторов.

На фиг.1 представлена схема электрическая устройства для зарядки батареи аккумуляторов. Устройство содержит источник переменного напряжения (ИПН) 1 (например, промышленная электросеть), реактивный элемент 2 (конденсатор или дроссель), выпрямитель 3 (диодный мост), диод 4, батарею аккумуляторов (БА) 5, усилительный элемент (УЭ) 6 (тринистор), резистор 7, регулируемый стабилитрон (РС) 8, второй резистор 9, светодиод 10, делитель напряжения 11 (например, подстроечный резистор) и конденсатор 12. При этом последовательно включены ИПН 1, реактивный элемент 2, выпрямитель 3, диод 4 и БА 5; к выходу выпрямителя 3 подключен тринистор 6 и последовательно соединенные резистор 7 и РС 8, а также последовательно соединенные второй резистор 9 и светодиод 10. К БА 5 подключены конденсатор 12 и делитель напряжения 11, выход которого соединен с управляющим входом РС 8.

Устройство для зарядки батареи аккумуляторов работает автоматически следующим образом.

В зависимости от состояния заряженности БА 5 при работе устройства чередуются циклы зарядки и паузы.

Ток заряда формируется с помощью ИПН 1, реактивного элемента 2 и выпрямителя 3. Потери мощности в реактивном элементе 3 практически отсутствуют, что и определяет высокую экономичность устройства.

В цикле зарядки ток заряда через диод 4 заряжает БА 5. Падение напряжения на диоде 4 и БА 5 обеспечивает нормальное свечение светодиода 10, ток которого ограничивается вторым резистором 9.

Критерием заряженности БА 5 является ее начальная электродвижущая сила (ЭДС), которая, например, для металлгидридных аккумуляторов лежит в диапазоне (1,43...1,45)В на один аккумулятор.

С помощью делителя напряжения 11 обеспечивается задание порогового напряжения, вызывающего срабатывание РС 8, когда БА 5 заряжена (например, для РС типа TL 431 фирмы "Texas Instruments" оно стабильно и составляет 2,5 В). При срабатывании РС 8 ток, протекающий через резистор 7 и управляющий электрод (анодный p-n переход) тринистора 6 приводит к его включению. При этом практически весь ток заряда протекает через него, минуя БА 5. Напряжение на включенном тринисторе обычно не превышает 2 В, т.е., много меньше, чем на цикле зарядки БА 5. Диод 4 оказывается запертым обратным напряжением БА 5 и цикл ее зарядки заканчивается. Соответственно

падает и мощность, потребляемая от источника ИПН 1. Яркость свечения светодиода резко падает, сигнализируя об окончании зарядки БА 5.

В цикле зарядки БА 5 конденсатор 12 способствует повышении. к.п.д. устройства, шунтируя динамичекое сопротивление БА 5, а также обеспечивает защиту радиокомпонентов устройства от перенапряжения при ошибочном включении его без нагрузки, т.е., без БА 5.

При снижении начальной ЭДС БА 5 РС 8 выключается, вызывая выключение тринистора 6 в момент, когда мгновенное значение тока заряда близко нулю. Следовательно, вновь включается цикл зарядки БА 5 для восстановления начальной ЭДС БА 5.

Таким образом, предлагаемое устройство для зарядки батареи аккумуляторов работает автоматически, обеспечивая поддержание начальной ЭДС БА 5 и соответствующую сигнализацию ее состояния сколь угодно долго.

Следует отметить, что тринистор 6 и резистор 7 могут быть исключены из схемы, если ток заряда БА 5 не превышает допустимого тока катода РС 8.

Проведя анализ уровня техники по научно - техническим источникам информации, заявитель не обнаружил аналог с признаками, идентичными признакам заявляемой полезной модели.

Выбранный прототип позволил выявить совокупность существенных по отношению к усматриваемому техническому результату отличительных признаков в заявляемом устройстве, изложенных в формуле полезной модели. Следовательно, заявляемая полезная модель "Устройство для зарядки батареи аккумуляторов" соответствует критерию новизны.

Критерий промышленной применимости заявляемого устройства подтверждается его потенциальной эффективностью - более высоким к.п.д. и наличием индикации режимов работы.

Макетный образец устройства исправно заряжает аккумулятор мобильного телефона или батарею аккумуляторов типоразмеров АА, ААА. При этом экспериментально подтверждена ожидаемая "тонкая" особенность цикла паузы зарядки, заключающаяся в том, что в нем осуществляется подзарядка батареи аккумуляторов очень короткими импульсами тока. При этом средний ток подзарядки меньше тока заряда примерно на два порядка.

Устройство для зарядки батареи аккумуляторов, содержащее делитель напряжения, последовательно включенные источник переменного напряжения, реактивный элемент, выпрямитель, диод и батарею аккумуляторов, а также соединенные параллельно и подключенные к выходу выпрямителя усилительный элемент, последовательно соединенные резистор и регулируемый стабилитрон, причем, вход усилительного элемента включен параллельно резистору, а выход делителя напряжения соединен с управляющим входом регулируемого стабилитрона, отличающееся тем, что усилительный элемент выполнен в виде тринистора, параллельно которому включены вновь введенные и последовательно соединенные второй резистор и светодиод, а вход делителя напряжения и вновь введенный конденсатор подключены к батарее аккумуляторов.