Зарядное устройство

 

С 1ЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК (5!)5 Н 02 J 7/10

ГОСУДАРСТВЕННОЕ ПАТЕНТНОЕ

ВЕДОМСТВО СССР (ГОСПАТЕНТ СССР) ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ . (54) ЗАРЯДНОЕ УСТРОЙСТВО

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4887570/07 (22) 05.12,90 (46) 30,07.93. Бюл. М 28 (71) Научно-исследовательский институт средств автоматизации (72) А,Н. Мурашко (56) 1. Авторское свидетельство СССР

1Ф 1095124, кл, Н 02 J 7/00, 1982.

2. Авторское свидетельство СССР гл 748663, кл, Н 02 J7/10,,1978.

Изобретение относится к электротехнике и предназначено для заряда слаботочных . источников тока и их восстановления.

Целью изобретения является повышение надежности, стабилизации режима заряда и исключить перезаряд элемента питания.

Структурная схема устройства. приведена на фиг.1.

Устройство содержит блок 2 гасящих элементов, выпрямитель 2, стабилитрон 3, эталонный резистор 4, элемент питания 5, нагрузочный резистор 6, первый транзистор

7, светодиод 8, второй транзистор 9, стабистор 10, диод 11, переключатель 12, разрядный резистор 13, гасящий конденсатор 14, резистор 15.

Сеть питающего переменного напрв ения через блок 1 гасящих элементов соединена со входами выпрямителя 2, к первому выходу которого подсоединен катод стаби-. литрона 3, анод светодиода 8, первый вывод

„„БЦ„„1830588 А1 (57) Использование: для подзаряда аккумуляторов и восстановления источников тока.

Сущность изобретения: устройство содержит блок гасящих элементов, выпрямитель, с стабилитрон, блок эталонных резисторов, нагрузочный резистор, два транзистора, переключатель, конденсатор, резисторы, диод, светодиод. стабистор. Устройство обеспечивает поддержание стабильного режима подзаряда при колебаниях питающей сети и изменениях внутреннего сопротивле. ния источников тока. 1 ил. нагрузочного резистора 6 и первая клемма элементов 5 питания. Второй вывод нагрузочного резистора 6 соединен с коллектором первого транзистора 7 и с базой второго транзистора 9, эмиттер последнего соединен с базой первого транзистора 7 и через блок 4 эталонных резисторов †. с первой группой входов переключателя 12, Первый выход переключателя 12 соединен со вторым выходом выпрямителя 2 и эмиттером первого транзистора 7, Катод светодиода 8 соединен с коллектором второго транзистора 9 и катодами стабистора

10 и диода 11, аноды последних соединены со второй группой входов переключателя

12, второй выход которого соединен со второй клеммой элемента 5 питания. Назначение элементов устройства следующее.

Блок 1 гасящих элементов предназначен для обеспечения снижения напряжения на входе выпрямителя 2 до требуемой вели1830588 чины. Выпрямитель 2 обеспечивает двухполупериодное выпрямление входного напряжения. Стабилитрон 3 обеспечивает ограничение напряжения на переходах транзисторов 7,9. Резистор 6 является нагрузочным 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 требуе- мого конечного напряжения s конце заряда элемента питания и контроля всего цикла заряда. Стабистор 10, диод 11 служат для получения фиксированного напряжения в конце заряда. элемента 5 питания с.учетом того, что при заряде, например, кадмиево-никелевых аккумуляторов типа D-0,06, D-0,1 напряжение на его выводах фиксируется на уровне 1,2: 1,3 В, а для серебряно-цинковых типа СЦ-21, СЦ-18 — на уровне 1,5+1,6

В;

Так, при использовании в качестве светодиода 8 диод типа АЛ 307Б, при его прямом включении в цепь коллектора транзистора 9,. прямое падение на нем со ставит 2 В. Поскольку параллельно светодиоду 8 включена цепь: элемент 5 питания, стабистор 10 или диод 11, то если в качестве стабистора 10 взять КС 107А и при его U T ü.

0,7 В, то напряжение стабилизации в конце заряда на клеммах элемента 5 составит;

05 = 08 — 010 = 1,3В а при подключении германиевого диода 11 типа Д311А:

Us= Us- U11 =1,6В.

Напряжение 1,3 В необходимо поддерживать для ртутно-цинковых и кадмиево-никелевых 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

79, светодиод 8 АЛ307Б, диод 11 — Д311Авыбираются, исходя из предельных условий . эксплуатации, Резисторы выбираются требуемого номинала и мощности рассеивания типа MllT, а конденсаторы с учетом их напряжения пробоя типа М6М.

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 пу10 тем.задания величины тока в коллекторной цепи транзистора 9. В дальнейшем в процессе эксплуатации изменение внутреннего сопротивления элемента питания компенсируется изменением сопротивле15 ния транзистора 9, охваченного глубокой отрицательной связью.

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

20 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

25 переключателя 12 при заряде- кадмиевоникелевых или ртутно-цинковых элементов необходимо подключить элемент питания 5 через стабистор 10 к коллектору транзистора 9, а при заряде серебряно30 цинковых элементов — через диод 11. К клеммам соответствующей полярности подключают элемент питания.

Устройство готово к работе. Вход устройства подключают к сети переменного то35 ка. При этом с выхода выпрямителя 2, к которому подключен стабилитрон 3, поступают импульсы ограниченной амплитуды.

Через элемент 5 протекает оптимальный ток в цепи коллектора транзистора 9, в основ40 ном, 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 ос- новном, определяется ветвью, в которой

45 включен элемент питания 5.

По мере заряда элемента 5 на нем повышается напряжение и при достижении его

1,3 В (для кадмиево-никелевых или ртутноцинковых элементов) или 1,6 В (для сереб50 ряно-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 стабисторе 10 (диоде 11);

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

1830588

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 йадежности, в поддержании стабильного тока на всем цикле заряда и в фиксации напряжения на клеммах элемента питания 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+1,6 В в условиях нестабильности питающей сети.

Кроме того, устройство имеет большую тер20

25 мителя соединен с первым выводом нагрузачного резистора, о т л и ч а ю щ е е с я тем, что. с целью повышения надежности и стаблок гасящих элементов, блок эталонных

30 резисторов, переключатель, стабистор, при35

45 аноды которых соединень с второй группой входов переключателя, второй выход кото5

15 мостабильность за счет включения аккумулятора в цепь коллектора, а блока эталонных резисторов — в цепь эмиттера регулирующего транзистора.

Применение предлагаемого устройства позволит с высокой эффективностью восстанавливать емкости серебряно-цинковых, кадмиево-никелевых и ртутно-цинковых элементов питания, не достигших в процессе эксплуатации полной деградации, и вести повторное использование этих элементов.

В масштабах страны это позволит при широком использовании устройства у потребителей повторно испольэовать первичные источники от часов, калькуляторов, электронных игр и т.д. ° тем самым позволяет эко° номить значительные ресурсы: серебро, цинк, ртуть и т.д.

Формула изобретения

Зарядное устройство, содержащее выпрямитель, первый и второй транзисторы, светодиод, нагрузочный резистор, диод, стабилитрон, причем первый выход выпрябилизации режима заряда, в него введены чем первый выход выпрямителя соединен с катодом стабилитрона, анодом светодиода и первой клеммой элемента питания, второй вывод нагрузочного резистора соединен с 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 выход которого соединен со вторым выходом выпрямителя, с анодом стабилитрона и змиттером первого транзистора, катод светодиода соединен с коллектором второго транзистора и катодами стабистора и диода, рого соединен с второй клеммой элемента питания.

1830588

Составитель А. Мурашко

Техред М. Моргентал Корректор H. Милюкова

Редактор С. Коляда

Производственно-издательский комбинат "Патент", r. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 2525 Тираж Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035. Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5