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ENCICLOPEDIA DELLA RADIOELETTRONICA ED ELETTRICA Alimentatore portatile a batteria. Enciclopedia dell'elettronica radio e dell'ingegneria elettrica
Enciclopedia della radioelettronica e dell'elettrotecnica / Caricabatterie, batterie, celle galvaniche Attualmente si sono diffusi vari dispositivi compatti alimentati da batterie integrate, ad esempio telefoni cellulari, lettori multimediali tascabili, tablet, navigatori, fotocamere digitali, ecc. A causa del desiderio di ridurre le dimensioni e il peso di questi dispositivi nella maggior parte dei casi custodie Sono dotati di batterie di piccola capacità, che possono causare disagi durante il loro funzionamento autonomo. Per ridurre la dipendenza di tali dispositivi dalla capacità e dalle condizioni delle batterie integrate, nonché dalla disponibilità di una rete a 230 V, è possibile realizzare il dispositivo proposto da cui sarà possibile alimentare varie apparecchiature radio e caricare le batterie integrate. Lo schema del dispositivo è mostrato in Fig. 1. Si tratta di una fonte di alimentazione con quattro batterie agli ioni di litio di dimensione 18650. Il donatore di tali batterie e il relativo controller era una batteria di un netbook difettoso. Indicava il nome - P22-900, capacità - 5800 mAh e tensione nominale - 7,2 V. Il dispositivo fornisce una tensione di uscita stabilizzata di 5 o 6,2 V con una corrente di carico fino a 1 A o non stabilizzata 6...8,4 .1,4 V con una corrente fino a 5 A. Per un breve periodo (meno di 2 s ogni due minuti), la corrente di carico con qualsiasi tensione di uscita può arrivare fino a XNUMX A, ciò consentirà di collegare una fotocamera con un flash con una fonte di alimentazione interna scarica.
La batteria è composta da quattro batterie G1-G4, collegate al controller A1 in coppie in serie parallela. La numerazione dei pin del controller è condizionale, a partire dal primo pin negativo del connettore di collegamento della batteria al netbook. Per poter alimentare diversi dispositivi dalla batteria e ricaricarla è necessario applicare una tensione a basso livello logico al pin 5. Per caricare la batteria all'ingresso dell'apparecchio (presa XS1) viene fornita una tensione costante di 12...16 V. Il diodo VD1 serve a proteggere dalla polarità errata di questa tensione. Sul circuito integrato DA1 è montato un regolatore di tensione lineare da 9 V. Dalla sua uscita, la tensione attraverso i resistori limitatori di corrente R7, R8 e il diodo VD5 viene fornita ai terminali di potenza del controller A1. Il transistor VT1 si apre quando una fonte di alimentazione esterna è collegata alla presa XS1, che accende il controller A1. Il LED luminoso HL1 segnala il processo di ricarica in corso della batteria. Con una corrente superiore a 50 mA, il transistor VT2 (germanio) si apre e il LED HL1 brilla con la massima luminosità. Quando questo LED smette di accendersi, la batteria ha terminato la ricarica. I condensatori C2-C4 e C6 sono chip di blocco dell'alimentazione DA1. Il LED HL3 si accende quando è presente una tensione di 9 V. Sulla scheda del controller A1 è stato trovato un fusibile autoripristinante per una corrente di 5 A. Poiché il dispositivo prodotto è progettato per una corrente inferiore, un ulteriore auto-ripristinante Per proteggerlo dai danni è stato installato il fusibile di ripristino F1 per una corrente di 1,6 A. Il chip KA78R05 (DA2) contiene uno stabilizzatore di tensione da 5 e 6,2 V. Questo chip è uno stabilizzatore di tensione lineare controllato di polarità positiva 5 V con una corrente di uscita fino a 1 A, dissipazione di potenza massima - 15 W, consumo di corrente - circa 10 mA. Il microcircuito si differenzia dagli stabilizzatori integrati convenzionali per la piccola caduta di tensione minima consentita tra ingresso e uscita, che con una corrente di carico di 1 A non supera 0,5 V. C'è anche un ingresso (pin 4) per accendere e spegnere lo stabilizzatore. Quando i contatti del pulsante SB1 sono chiusi, il pin 5 del controller A1 avrà un livello logico basso, quindi all'uscita del controller è presente la tensione della batteria (pin 7 e 8). In questo caso attraverso il resistore R1 scorre una corrente di circa 0,3 μA. Attraverso i contatti chiusi del pulsante SB2.1, la tensione della batteria viene fornita all'ingresso dello stabilizzatore di tensione 5/6,2 V. Quando i contatti del pulsante SB3.1 sono chiusi, la tensione di uscita è 5 V, quando aperti - 6,2 V , che è impostato dai diodi collegati in serie VD2 e VD3. I resistori R4, R6 impostano la tensione di soglia per accendere/spegnere lo stabilizzatore. Con i valori dei resistori indicati nello schema, tale tensione è di 6,3 V quando i contatti dell'SB3.1 sono chiusi e di 7,3 V quando i contatti sono aperti. L'isteresi di commutazione è di circa 0,12 V. Quando i contatti del pulsante SB2 sono nella posizione inferiore secondo lo schema, l'alimentazione non viene fornita al regolatore di tensione DA2, ma alla presa XS2. In questo caso puoi monitorare lo stato della batteria e alimentare diversi dispositivi che non necessitano di una tensione stabilizzata. Il LED bicolore HL2 si illumina di verde quando la tensione di uscita del dispositivo è 6,2 V e di rosso quando la tensione di uscita del dispositivo è 5 V. Quando la tensione di uscita è 5 V, viene fornita ai jack di uscita XS2 e XS3 (connettore USB). La tensione di uscita di 5, 6,2 e 7,2 V viene fornita alla presa XS2. Prima di dare una seconda vita alla batteria al litio di un netbook, la custodia in plastica incollata viene aperta con cura lungo la cucitura. Se le batterie si scaricano a zero, possono essere ricaricate direttamente per alcuni minuti, bypassando il controller, con una corrente di 0,5...1 A attraverso un resistore limitatore di corrente o da una sorgente di corrente. Durante questo periodo, le batterie acquisiranno una tensione sufficiente per accendere il controller. La capacità misurata di una batteria completamente carica era di circa 5400 mAh con una corrente di scarica di 1 A, che è un buon indicatore per una batteria di circa dieci anni. La scheda controller (Fig. 2) era contrassegnata con BLA4AE00. Lo scopo dei fili è il seguente. Al centro ce ne sono due blu - meno il controller, verdi - il controllo, due rossi - più il controller. Lungo i bordi della scheda: contatto VC (filo blu) - meno elementi G2 e G4, contatto Vp (filo rosso) - più elementi Gl e G3, contatto VM al centro (filo non saldato) - comune elementi G1-G4 . Il controller spegne la ricarica della batteria quando la tensione raggiunge 8,4 V. Se disponi di un'altra batteria con un controller diverso, puoi scoprire lo scopo dei suoi pin su Internet o sperimentalmente. Se si utilizza una batteria per laptop con una tensione operativa di 10,8 V o 14,4 V, a causa della grande differenza tra le tensioni di ingresso e di uscita, si consiglia di utilizzare uno stabilizzatore di tensione step-down di commutazione al posto dello stabilizzatore DA2.
Prima di assemblare il dispositivo, le batterie vengono scollegate dal controller. Sono collegati nella fase finale dell'assemblaggio e del collaudo della struttura, ma bisogna fare attenzione: la corrente di cortocircuito dei terminali anche di una batteria di piccole dimensioni può raggiungere decine di ampere. Alcuni elementi sono posizionati su un circuito stampato di 37x62 mm e i microcircuiti si trovano su un dissipatore di calore (Fig. 3). Installazione: cerniera su due lati. Il chip AN78M09 può essere sostituito con il KR142EN8A domestico o con una qualsiasi delle serie xxx78M09xx. Se si utilizza un microcircuito della serie xxx78R09, la tensione di ingresso minima del dispositivo può essere 10,5 V. Il microcircuito KA78R05 può essere sostituito da qualsiasi serie xxx78R05 in un pacchetto TO-220F-4L isolato a quattro pin. Entrambi i microcircuiti sono installati su un comune dissipatore di calore in duralluminio a coste con una superficie di raffreddamento di 50 cm2 utilizzando pasta termoconduttiva KPT-8 o simile. È necessario realizzare diverse dozzine di fori di ventilazione nel corpo del dispositivo accanto al dissipatore di calore. I fili di collegamento che vanno ai pin dei microcircuiti dovrebbero essere i più corti possibile.
Il transistor 2SC3199 può essere sostituito con una qualsiasi delle serie 2SC815, 2SC845, 2SC1815, 2SC9014, KT3102, KT6111, il transistor al germanio SFT307 può essere sostituito con quelli domestici delle serie MP25, MP26, MP39, MP40, MP41, MP42. Maggiore è il coefficiente di trasferimento della corrente di base di questo transistor, meglio è. Il diodo SR504 può essere sostituito con il diodo SR505, SR506, SR306, SR360, 1N5822. Invece del diodo 1N5402, andrà bene qualsiasi serie Sh540x, SRP300x, FR30x. I diodi 1N4002 possono essere sostituiti con qualsiasi serie Sh400x, RL10x. Resistori: qualsiasi potenza corrispondente. I condensatori all'ossido sono importati, C1 è ceramico o a film con una tensione nominale di almeno 35 V. I condensatori C3, C4, C8, C9, C11 sono ceramici per il montaggio superficiale, sono saldati direttamente ai terminali di potenza dei microcircuiti corrispondenti o al terminali dei condensatori all'ossido. I restanti condensatori sono ceramici K10-17. Il LED verde RL30-YG414S e il LED rosso RL30-SR114S possono essere sostituiti con qualsiasi normale LED a basso consumo. Il LED bicolore L119SURKMGKWT può essere sostituito con qualsiasi LED bicolore a catodo comune della serie L119. Se la luminosità del LED è aumentata, la resistenza del resistore R10 può essere aumentata più volte, riducendo così la corrente consumata dal dispositivo dalla batteria. Interruttore della modalità operativa (pulsanti SB1-SB4) - blocco quadruplo di interruttori P2K con fissaggio dipendente, due gruppi di contatti commutabili su ciascun pulsante. Quando si fa clic su uno di essi, gli altri tornano alla loro posizione originale. Prima di assemblare la struttura, testare tale interruttore e, se necessario, pulire i suoi contatti dagli ossidi. Si incolla al corpo dell'apparecchio con adesivo hot-melt e colla polimerica Quintol. Le celle della batteria sono fissate all'alloggiamento mediante nastro biadesivo morbido. Il dispositivo è assemblato in una custodia in plastica con dimensioni di 28x91x175 mm. Una vista della disposizione delle unità è mostrata in Fig. 4. La massa del dispositivo assemblato è di circa 380 g Per alimentare il dispositivo è possibile utilizzare una rete di bordo dell'auto da 12 V o un'altra fonte di tensione da 12...16 V, progettata per una corrente di carico di almeno 0,7 A Quando la tensione di alimentazione è applicata alla presa XS1, il carico collegato al dispositivo verrà alimentato con tensione di alimentazione indipendentemente dalla posizione dei contatti del pulsante SB1.
Una capacità della batteria di 5,8 Ah è sufficiente per alimentare, ad esempio, la radio Ocean-209 per circa 170 ore funzionando a volume medio (100 mW), oppure per 60...80 ore per alimentare un lettore MP3 compatto e tascabile (consumo di corrente è 60...80 mA), ovvero circa dieci volte la capacità della batteria integrata. Potete anche caricare più volte completamente la batteria (capacità 800...1000 mAh) del vostro cellulare. Dopo aver utilizzato il dispositivo, non dimenticare di spegnere lo stesso e i carichi ad esso collegati premendo il pulsante SB1. Autore: A. Butov
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