Не везде Li-ion АКБ заменили Ni-MH аккумуляторы, например очень удачные аккумуляторы Eneloop и аналогичные современные с низким саморазрядом могут заменять классические R6 (AA), R3 (AAA), в том числе в устройствах с низким энергопотреблением. И дело даже не в подходящем размере и напряжении, а в том что они не создают проблем с безопасностью даже при не осторожном использовании.

Схема зарядного устройства для Eneloop

Схема зарядного устройства представлена на рисунке. Она состоит из двух функциональных блоков: зарядного устройства 4S AAA емкостью 750 мАч и преобразователя, повышающего напряжение питания зарядного устройства. Зарядное устройство выполнено в виде модуля с USB-штекером, поэтому его можно запитать как от компьютерного порта, так и от типового зарядного устройства 5 В / 1 А.

Технические параметры ЗУ

• зарядка батареи из четырех последовательно соединенных ААА емкостью 750 мАч,
• питание от USB-порта компьютера или от типового зарядного устройства 5 В / 1 А,
• зарядный ток определяется сопротивлением резистора и составляет около 275 мА,
• собранный модуль имеет вид вилки к USB-разъему.

Блок основан на микросхеме LTC4060, предназначенной для зарядки никель-металлгидридной батареи (CHEM = 1 контакт), соединенной в пакете 4S (SEL0, SEL1 = 1 контакт).

Зарядный ток определяется резистором R4 и составляет около 275 мА.

Конденсатор C8 определяет максимальное время зарядки около 3,5 часов по формуле:

C8 = tmax [ч] / 1,567 х 106 х R4

Транзистор Q1 усиливает выход U2 по току. Зарядное устройство имеет светодиод PWR указывающий наличие питания и CHG, указывающий процесс зарядки. Зарядное устройство автоматически определяет наличие аккумулятора. Сильно разряженные банки вначале заряжаются пониженным током предварительной зарядки.

Батарея из четырех последовательно соединенных аккумуляторов подключается к зарядному устройству с помощью разъема для Ni-MH (типовой разъем EH4 для аккумуляторов).

Для питания LTC4060 требуется минимальное напряжение 8,6 В для правильной зарядки пакета 4S и не более 10 В. Напряжение 8,8 – 9,0 В подается повышающим преобразователем на PAM2421. Выходное напряжение устанавливается делителем R2, R3. Потребление тока от 5 В составляет около 600 мА, при зарядке аккумуляторов током 275 мА.

Охлаждение чипов выполнено путем приклеивания радиаторов к U1, U2, Q1 и D1 (как видно на фотографии).

Схема собрана на небольшой двусторонней печатной плате, схема которой вместе с расположением элементов показана на рисунках.

Монтаж осуществляется в соответствии с общими правилами. Собранный модуль имеет вид вилки к USB-разъему.

Перед пайкой LTC4060 стоит сначала собрать элементы преобразователя и запустить его. После установки проверьте значение выходного напряжения инвертора на конденсаторе С6, оно должно быть в диапазоне 8,8 – 9,0 В, более высокое значение снижает запас прочности для U1 и вызывает ненужное увеличение потерь. Напряжение подстраивается подбором R2. Если инвертор исправен – припаяйте компоненты зарядного устройства.

При первой зарядке проверьте правильность процесса. Батарейный блок подключается через миллиамперметр, а вольтметр – к клеммам пакета. Во время первой зарядки стоит запитать схему от лабораторного блока питания с контролем тока и защитой от короткого замыкания. После включения питания должен загореться светодиод PWR, а после подключения батаре к разъему NiMH – светодиод CHG.

В зависимости от состояния аккумулятора зарядное устройство начнет начальную зарядку (напряжение ниже 3,6 В) или переключится на основную зарядку с фиксированным током 275 мА.

Напряжение на пакете будет увеличиваться до тех пор, пока не достигнет примерно 6,4 В, затем оно немного упадет, и цикл зарядки закончится, о чем будет свидетельствовать погасание светодиода CHG.

Процесс зарядки начинается сразу после подключения АКБ. Зарядное устройство оценивает напряжение на сборке, и когда оно выше примерно 8 В, оно прекращает зарядку. Включение питания USB при подключенной сборке батарей также запускает процесс зарядки.