Андрей Кашкаров - Электронные устройства для глушения беспроводных сигналов (GSM, Wi-Fi, GPS и некоторых радиотелефонов)

Рис. 2.3. Электрическая схема зарядного устройства портативных аккумуляторов небольшой емкости от АКБ автомобиля с номинальным напряжением 12 В

Эта схема широко применяется для подзарядки от АКБ автомобиля АКБ устройств глушителей сотовой связи с номинальным напряжением 3,6–3,8 В. Как видно из схемы, в ней применен двухцветный индикаторный светодиод с общим катодом, который, соответственно, индицирует красным цветом, если АКБ сотового телефона разряжена (ток зарядки превышает 15 мА) и зеленым цветом, если АКБ сотового телефона полностью заряжена (ток зарядки менее 10 мА) или тогда, когда нагрузка (сотовый телефон) вообще не подключена. При этом если нагрузка на выходе зарядного устройства отсутствует, то выходное напряжение будет чуть больше номинального, то есть порядка 4,2–4,4 В. Оксидные конденсаторы С1, С3 сглаживают пульсации напряжения в том случае, когда включен двигатель автомобиля.

Для самостоятельного изготовления зарядного устройства можно пойти и иным путем, собрав простую схему, представленную на рис. 2.4.

Рис. 2.4. Электрическая схема зарядного устройства с регулировкой выходного тока и напряжения

Это устройство заряжает Ni-Cd (никель-кадмиевые) и Ni-Mn (никель-марганцевые) аккумуляторы. Устройство способно работать как автономно (самостоятельно), так и в составе целой системы радиоаппаратуры, когда требуется источник бесперебойного питания (всегда готовый к употреблению запасной аккумулятор). В данном случае АКБ может быть постоянно подключена к зарядному устройству, независимо от того, используется АКБ для питания устройств нагрузки в данный момент или нет.

Микросхема DA1 представляет собой популярный таймер К1006ВИ1, включенный как компаратор с двумя порогами включения нагрузки. Особенность данной микросхемы – в ее мощном выходном каскаде, который позволяет выдавать на нагрузку максимальный ток до 300 мА.

Опорное пониженное напряжение для обоих компараторов (схем сравнения таймера К1006ВИ1) подается от источника опорного напряжения, реализованного на стабилитроне VD1. При этом на выходе микросхемы DA1 (вывод 3) может присутствовать напряжение в диапазоне 0–8,4 В – в зависимости от напряжения на двух пороговых входах (выводы 2 и 6 микросхемы DA1 соответственно). Напряжение на этих входах устанавливают переменными резисторами так, чтобы была задержка между появлением выходного напряжения на выводе 3 и его исчезновением (чтобы был гистерезис).

Для налаживания к выходу устройства подключают регулируемый источник постоянного напряжения. Устройство может заряжать портативные АКБ как в виде отдельных пальчиковых элементов, так и состоящих из батарей однотипных элементов, включенных последовательно. Переменный резистор R6 выполняет роль регулировки порога отключения зарядного устройства (по достижении АКБ полной емкости). С помощью него следует установить порог отключения 1,4 В (на один элемент АКБ типа АА или ААА – для других АКБ используют иное напряжение в соответствии с паспортными данными). Аналогичным образом регулируют сопротивление переменного резистора R4, в зависимости от которого включается режим зарядки. Порог включения зарядки должен быть примерно 1,1 В (если используют один элемент типа ААА).

Максимальный ток зарядного устройства определяется параметрами микросхемы DA1 и не может превышать 250 мА (так как присутствует ограничительный резистор R3).

Устройство можно дополнить усилителем тока и мощным выходным каскадом, тогда полезный ток зарядки увеличится, но это уже предмет другой статьи и предложение для радиолюбителей-новаторов.

В данном случае для заряда портативных АКБ малой емкости сопротивление резистора R3 выбирают таким, чтобы ток зарядки был не более 0,1 от номинальной емкости аккумулятора (указанной в паспортных данных АКБ или на его корпусе в А/ч). На практике сопротивление этого резистора может находиться в широком диапазоне 15-510 Ом.

Диод VD2 предотвращает разряд АКБ через выходной каскад микросхемы DA1, когда зарядного тока нет и на выводе 3 DA1 присутствует низкий уровень напряжения.

Все постоянные резисторы типа МЛТ-0,25. Стабилитрон VD1 типа КС456А, КС147А. Индикаторный светодиод – любой с током до 12 мА. Свечение данного светодиода говорит о том, что зарядный ток отсутствует (нет контакта с нагрузкой – АКБ или аккумулятор полностью заряжен). Выпрямительный диод VD2 типа Д247, Д213 с любым буквенным индексом или аналогичный. Переменные резисторы R4, R6 многооборотные, например СП1-49В. Оксидный конденсатор С1 типа К50-29 или аналогичный, предотвращает помехи (сглаживает пульсации по питанию), например при работе двигателя автомобиля. Неполярные конденсаторы С2-С4 типа КМ6 или аналогичные. Их роль – предотвращать влияние помех на работу микросхемы.

С помощью данного устройства, благодаря широкому диапазону регулировки выходного напряжения при токе до 300 мА, можно заряжать разные типы АКБ, то есть применять данное устройство универсально.

Все приведенные выше выкладки верны для новой правильно заряженной батареи. А если она уже не новая? Если она заряжена неправильно? Что делать? Постараемся разобраться, как устроена аккумуляторная батарея мобильного телефона, каковы ее основные характеристики и правила использования.

Аккумуляторные батареи, применявшиеся и применяемые в современных устройствах подавления сотовой связи и защиты информации, можно разделить на следующие типы:

• литий-ионные – Li-ion (Lithium Ion);

• литий-полимерные – Li-pol (Lithium Polymer).

Рассмотрим их подробнее.

Литий-ионные батареи завоевывали позиции на рынке устройств мобильной связи. Это обусловлено такими их преимуществами, как:

• высокая плотность электрической энергии (вдвое большая, чем у NiCd-батареи того же размера, а значит, и вдвое меньшие габариты при той же емкости);

• медленный саморазряд («2–5% в месяц плюс «3 % на питание встроенной электронной схемы защиты);

• отсутствие каких-либо требований к обслуживанию, за исключением требования длительного хранения в заряженном состоянии.

Но есть и недостатки: батареи некоторых производителей работают только при положительных температурах, все батареи дороги и подвержены процессу старения, даже если они не используются. Уменьшение емкости наблюдается примерно после одного года. После 2 лет хранения батарея часто становится неисправной. Поэтому не рекомендуется хранить литий-ионные аккумуляторы в течение длительного времени – нужно использовать их, пока они новые.