Зарядное устройство для шуруповёрта на МС33340

[zev]

Статья: http://www.radiokot.ru/lab/analog/23/

В статье и по поиску 100% схем используют типовое подключение.
Вроде все ясно и понятно, но есть момент который меня несколько смущает.

Для капельного подзаряда используется резистор и диод. Сама микросхема участия не принимает.
Задаются напряжением и током источника питания и рассчитывают резистор R5 (схема автора статьи).

Всё дело в том, что у меня есть два одинаковых китайских шуруповерта с блоками питания и "зарядными устройствами" к ним, которые я хочу переделать по схеме автора. Но, блоки питания имеют неслабый разброс параметров. Один выдает около 15-ти вольт под нагрузкой 50 Ом, а второй около 20-ти вольт. Без нагрузки первый 16-ть, второй 25-ть. Естественно друзья китайцы пометили оба блока питания как 15 вольт 400 мА. Аккумуляторы - 10 банок по 1200 мАч 1.2В

Как ни рассчитывай R5, одинаковый ток для обоих блоков питания не получается.

Судя по схемам зарядных устройств на этой микросхеме, которые я смог найти на форумах, даташите, гугле. Есть 2 варианта:

1. Капельный подзаряд выкидывается из схемы вообще.
2. Задаются конкретным входным напряжением и вперед

А как быть если заранее не известно входное напряжение и можно только с уверенностью сказать что оно скажем больше 14 вольт и меньше 30-ти?

Может быть все таки поставить ещё один стабилизатор? Именно для цепи капельного подзаряда, ток там около 50 миллиампер получается. Плюс сама MC33340 только до 18-ти вольт живет. Места правда в родной "зарядке" совсем мало, так-что идеально было бы наверное использовать стабилитрон (есть 5-ти ватные на 15-ть вольт) с резистором, но я не уверен. Также есть куча 78L12, но думаю что 12-ть вольт маловато будет чтобы был толк, надо хотябы 13.5-ть чтобы капельный подзаряд работал (на полностью заряженном аккумуляторе около 12.99В без нагрузки)...

Прошу совета.

[anatol378]

Статья: http://www.radiokot.ru/lab/analog/23/


Может быть все таки поставить ещё один стабилизатор? Именно для цепи капельного подзаряда, ток там около 50 миллиампер получается. Плюс сама MC33340 только до 18-ти вольт живет. Места правда в родной "зарядке" совсем мало, так-что идеально было бы наверное использовать стабилитрон (есть 5-ти ватные на 15-ть вольт) с резистором, но я не уверен. Также есть куча 78L12, но думаю что 12-ть вольт маловато будет чтобы был толк, надо хотябы 13.5-ть чтобы капельный подзаряд работал (на полностью заряженном аккумуляторе около 12.99В без нагрузки)...

Прошу совета.

Я поставил бы второй обязательно. 78L12 + стабилитрон на 3,3В (в цепь земли стабилизатора) = 15,3В =ЭДС 10 банок акк.
А таймер на микросхеме заменил бы выключателем. Если склероза нет сам переключишь.

[A.N.]

"78L12 + стабилитрон на 3,3В (в цепь земли стабилизатора)" - всё правильно, вот только L - миниатюрное исполнение на ток 100мА, наверное не хватит, лучше просто 7812

[anatol378]

[zev]

"78L12 + стабилитрон на 3,3В (в цепь земли стабилизатора)" - всё правильно, вот только L - миниатюрное исполнение на ток 100мА, наверное не хватит, лучше просто 7812

Я все таки планирую использовать MC33340, так что 100 мА у 78L12 должно быть более чем достаточно для капельного подзаряда и для питания MC33340. Спасибо anatol378 за подсказку.

Нужно ли вводить ограничивающий резистор для стабилитрона в таком включении? Подойдет ли обычный 1-1.3W стабилитрон на 3,3В с радиорынка ?

[A.N.]

Можно "подпереть" 7812 даже резистором (подобрать для получения нужного выходного напряжения), при установке стабилитрона никаких резисторов не надо.

[anatol378]

Еще одно. Если будете делать по схеме
то подберите резистор R1 по сбросу таймера (отк. быстрого заряда) при достижении напряжения 15В на акк. Для 10 банок надо увеличить.

[zev]

Еще одно. Если будете делать по схеме [skipped] то подберите резистор R1 по сбросу таймера (отк. быстрого заряда) при достижении напряжения 15В на акк. Для 10 банок надо увеличить.

Рассчет резистора я делал по MC33340RUS.xls который прилагался к статье. То есть Вы предлагаете задаться напряжением "Напряжение аккумулятора [V]:" 15 Вольт а не 12-ть?
Я правильно понял?

[anatol378]

То есть Вы предлагаете задаться напряжением "Напряжение аккумулятора [V]:" 15 Вольт а не 12-ть?
Я правильно понял?

Вам необходимо понять, что такое аккумулятор. (Оптимально найти книгу типа "Химические источники тока")
И тогда разберётесь с ЭДС, рабочим напряжением, предельным напряжением разряда.
1,2В - рабочее напряжение на одном элементе, т.е. акк. подключен к нагрузке.
1,5В - напряжение заряженного акк. Кстати оно зависит от температуры и типа системы Ni-Mh или Ni-Cd и немножко больше 1,5В.
Остаётся пересчитать на количество элементов.

[*Domovoy*]

Добрый вечер. Подскажите пожалуйста, собрал зарядное по схеме, все рассчитал, но столкнулся с проблемой: батарея заряжается около 4мин током 160-170mA и зарядка прекращается. Lm 317 при этом холодная. Я не профессионал в этом, но с паяльником и простыми схемами дружу, а тут такое....спать не дает аж...
Пробовал в расчетах корректировать Vsen от 1,2 до 1,48 R1,R2 тоже разными номиналами ставил, всегда одинаковая картина. Батареи шуруповерта Бикор 12шт 1200mAh 1,2V Блок питания его же 14V 400mA выдает 15.7-16V в простое.
Последний расчет на 3 часа и история та же , 16V на БП, R2: 100, Vsen: 1.45

[zev]

*Domovoy*,

Как мне уже советовали выше, надо задаваться напряжением одного аккумулятора не 1.2V, а где-то 1.5V. Соответственно минимальное напряжение блока питания, в Вашем случае, должно быть не меньше 20.5V (под нагрузкой).

Тот блок питания, что у Вас явно не подходит. Не могу утверждать, что именно из-за этого у Вас так быстро прекращается заряд, но в любом случае этот блок питания (14V 400mA) зарядить 12-ть банок полностью не сможет.

Я столкнулся с аналогичной проблемой. Родные блоки питания от шуруповертов рассчитанные китайцами на схему зарядки из 2-х светодиодов и резистора явно не совсем то что надо.

Возможно в чем-то ошибаюсь...

[*Domovoy*]

Взял универсальный блок питания для ноутбуков, выставил 20V рассчитал, спаял...не помогло Только время заряда, сократилось еще больше, теперь в лучшем случае минуту заряжает и отключается
Может я уже батарею посадил своими проверками?

[zev]

*Domovoy*,

Какое сейчас напряжение на аккумуляторе?
Каковы номиналы R1, R2?
Что показывает вольтметр при подключенной батарее в точке соединения R1/R2 относительно земли?
А в момент когда подключен блок питания и идет заряд(светодиод HL1 должен мигать с частотой на глаз раз в секунду)?
А схема один в один как в статье?
А капельный подзаряд подключали?
А если отключить (скажем выпаять R5)?

Схема в общем-то не очень сложная, методом тыка можно разобраться в чем беда.

Из даташита на MC33340 заряд прекращается либо если Vsen выходит за пределы 1-2V, либо если дельта изменения изменения напряжения становится отрицательной(либо не растет больше, точно не помню) ну и по таймеру (если T1,T2,T3 выставленны. если нет(висят в воздухе), то по таймеру заряд прекращается аж через сколько то там часов... 280 с чем-то минут если не изменяет память)...

[*Domovoy*]

К сожалению в выходные не было времени позаниматься, вот проверил все и что имею, при блоке 14V (расчетные 15):
На батарее 15.4V однако шуруповерт крутит оборотов 30 еле еле и сдыхает.
R1 - 850к (810+40к т.к. других на рынках нет)
R2 - 100к
В точке R1/R2 при подключенной батарее 1.65-1.7V
Светодиод мигает примерно да, раз в секунду
Схема один в один, только без R7,HL2 и без R3 т.к. на HL1 1.95V и светодиод хорошо себя чувствует.
Капельный и подключал, 2Ом и отключал, на проблему не влияет
На 3340 5 нога висит, 6,7 - GND

В общем засек что заражается 3мин и отключается на любой из батарей, одна из которых хорошо крутит и вторая которая мертвая, и при различных вариантах ножек 5,6,7 из таблицы...

[zev]

К сожалению в выходные не было времени позаниматься, вот проверил все и что имею, при блоке 14V (расчетные 15):
На батарее 15.4V однако шуруповерт крутит оборотов 30 еле еле и сдыхает.
R1 - 850к (810+40к т.к. других на рынках нет)

Я бы поставил R1 - 1Мом (на рынке должны быть).

Светодиод мигает примерно да, раз в секунду

Я так понимаю что через 3 минуты он перестает мигать и начинает просто светиться постоянно?

Капельный и подключал, 2Ом и отключал, на проблему не влияет

Капельный не может быть через 2Ом!!! Ом 100 должно быть не меньше!

На 3340 5 нога висит, 6,7 - GND

Вроде ок.

В общем засек что заражается 3мин и отключается на любой из батарей, одна из которых хорошо крутит и вторая которая мертвая, и при различных вариантах ножек 5,6,7 из таблицы...

Я тоже далеко не специалист. Поэтому все что говорю это предположения. Думаю таки надо поиграться с R1.

[*Domovoy*]

Я бы поставил R1 - 1Мом (на рынке должны быть).

Сегодня попробую, отпишусь.

Я так понимаю что через 3 минуты он перестает мигать и начинает просто светиться постоянно?

Все верно.

Капельный не может быть через 2Ом!!! Ом 100 должно быть не меньше!

Дык по расчетам такой номинал

[zev]

R6 - да может быть 2 Ом.
А вот R5 врятли, иначе теряется смысл в MC33340!

[bonpirr]

Технические характеристики Ni-MH аккумуляторов

Данные с вышеуказанного сайта:

Напряжение разомкнутой цени. Значение напряжения разомкнутой цепи Uр.ц. Ni-MH-системы точно определить тяжело вследствие зависимости равновесного потенциала оксидно-никелевого электрода от степени окисленности никеля, а также зависимости равновесного потенциала металлогидридного электрода от степени насыщения его водородом. Через 24 часа после заряда аккумулятора, напряжение разомкнутой цепи заряженного Ni-MH аккумулятора находится в интервале 1,30-1,35 В.
Номинальное разрядное напряжение Uр при нормированном токе разряда Iр = 0,1-0,2С (С - номинальная емкость аккумулятора) при 25°С составляет 1,2-1,25В, обычное конечное напряжение - 1В. Напряжение уменьшается с ростом нагрузки

Ускоренный (за 4 - 5 часов) и быстрый (за 1 час) заряды возможны для Ni-MH аккумуляторов, имеющих высокоактивные электроды. При таких зарядах процесс контролируется по изменению температуры ΔТ и напряжения ΔU и другим параметрам. Быстрый заряд применяется, например, для Ni-MH аккумуляторов, питающих ноутбуки, сотовые телефоны, электрические инструменты, хотя в ноутбуках и сотовых телефонах сейчас в основном используются литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы. Рекомендуется также трехступенчатый способ заряда: первый этап быстрого заряда (1С и выше), заряд со скоростью 0,1С в течение 0,5-1 ч для заключительной подзарядки, и заряд со скоростью 0,05-0,02С в качестве компенсационного подзаряда. Информация о способах заряда Ni-MH аккумуляторов обычно содержится в инструкциях фирмы-производителя, а рекомендуемый ток зарядки указан на корпусе аккумулятора.

Зарядное напряжение Uз при Iз=0,3-1С лежит в интервале 1,4-1,5В. По причине выделения кислорода на положительном электроде, количество электричества преданного при заряде (Qз) больше разрядной емкости (Ср). При этом отдача по емкости (100 Ср/Qз) составляет 75-80% и 85-90% соответственно для дисковых и цилиндрических Ni-MH аккумуляторов.

Для Ni-MH аккумуляторов не рекомендуется заряд при постоянном напряжении, так как может произойти "тепловой выход из строя" аккумуляторов. Это связано с тем, что в конце заряда происходит повышение тока, который пропорционален разности между напряжением электропитания и напряжением аккумулятора, а напряжение аккумулятора в конце заряда понижается из-за повышения температуры.

Как ни рассчитывай R5, одинаковый ток для обоих блоков питания не получается.

Можно сделать стабилизатор тока на основе LM317


http://www.niai-istochnik.ru/page.php?page_id=11 Вот ещё информация по Ni-Cd аккумуляторам

[*Domovoy*]

Я по прежнему в недоумении...отчаявшись купил 2 комплект запчастей, спаял все заново а 3 минуты как было так и осталось. Странно то, что ток основного заряда у меня составляет всего лишь 150мА из расчетных по таблице 440, и я вычитал что 33340 если напряжение на акк. не меняется в течении 3х минут, она отключается. Так может быть здесь и зарыта собака? Тогда возникает вопрос, что за файл такой расчетный, если все считает не правильно?!?
Завтра постараюсь купить R6 0.5-2Ом и поэкспериментировать...

[bonpirr]

Для Ni-Cd и Ni-MH аккумуляторов предел зарядного напряжения должен составлять 1,5 В на аккумулятор. Таким образом для батареи в 8 акк. напряжение блока питания должно быть не менее 12 Вольт, соответственно 10 банок - 15 В, 12 банок - 18 В.

Для текущей схемы для LM317(она включена в режиме управляемого стабилизатора тока), при R6- 2.7 Ом и R4- 220 Ом ток должен составлять не менее 0,45 Ампера(на полностью разряженном аккумуляторе).

Перевод из даташита на MC33340 (прошу простить за повтор и небольшие неточности, я старался передать суть)

MC33340 начинает работать в режиме быстрого заряда, когда питание подается на VCC. Изменения в режиме непрерывной подзарядки может происходить в результате трех возможных условий.
Первое, если Vsen входное напряжение выше 2,0 В или ниже 1,0 В. Выше 2,0 V показывает, что аккумулятор заряжен или отключен, а ниже 1,0 В указывает на возможность короткого замыкания или дефектных ячеек.
Второе условие, если отрицательное изменение напряжения в батарее обнаружено минимум после 177 секунд быстрой зарядки. Это означает, что аккумулятор полностью заряжен.
Третье условие когда температура аккумуляторов превысила заданный диапазон, или завершился отсчёт запрограммированного таймера.

Есть три условия, когда контроллер возвращает из капельного заряда в режим быстрого заряда.

Первое, если входное напряжение Vsen вернулось в предел от 1,0 до 2,0 V, которое изначально было или слишком высоким, или слишком низким.
Второе, если температура аккумулятора снизилась до запрограммированной.
Третьим, является циклический перезапуск питания, вызывающий сброг логики микросхемы.

Следовательно напряжение на делителе R1,R2 на полностью заряженном аккумуляторе (1,5В на банку) должно составлять не более 2 В, если больше, то MC33340 перейдёт в режим капельного заряда.

Вот ещё пару ссылок
http://www.labkit.ru/html/power_supply_shm?id=281
http://www.compeljournal.ru/enews/2010/3/5

Проверил свою зарядку.
1. Батарея состоит из 12 Ni-Cd аккумуляторов 1000мА/ч.(в документации указано что 1200мА/ч)
2. Блок выдаёт 27 Вольт без нагрузки (это если подключить фильтрующий конденсатор, так как внутри его нет ничего кроме трансформатора и диодного моста). На нём самом написано 15 В, 400мА
3. Зарядка состоит из одного диода и резистора на 5 Ом.
Поэтому не хочется убить аккумуляторы таким китайским извращением. Как куплю MC33340, буду экспериментировать.
Вопрос для тех, кто уже собрал: На выводе 2 MC33340, в режиме быстрого заряда, какое напряжение?