В настоящее время широко распространены источники питания как сетевые, например, зарядные устройства (ЗУ), так и автономные (Power Bank), с выходным напряжением 5 В и снабжённые USB-разъёмом.
Простое USB зарядное устройство для аккумулятора 6F22
Использовать такие источники питания можно для зарядки или питания устройств, требующих более высокого напряжения. В качестве примера, в этой статье приводится описание зарядного устройства для батареи аккумуляторов типоразмера 6F22.
Схема ЗУ показана на рис. 1. На микросхеме DA1 (ICL7660AIBAZ), которая включена по стандартной схеме, собран конденсаторный преобразователь напряжения с инверсией полярности. Такой преобразователь относительно маломощный, но для зарядки аккумуляторной Ni-Cd или Ni-Mh батареи типоразмера 6F22 нужен ток не более 25…30 мА.
При подаче напряжения питания 5 В на выходе преобразователя (вывод 5), т. е. на конденсаторе С3, формируется напряжение, близкое к -5 В (без нагрузки). Таким образом, в результате на выход устройства поступает напряжение почти 10 В. Поскольку выходное сопротивление преобразователя несколько десятков ом, выходной ток устройства ограничен.
И с увеличением тока выходное напряжение уменьшается. Для увеличения выходного сопротивления конденсаторы С2 и С3 установлены с меньшей емкостью. Резистор R1 дополнительно ограничивает выходной ток, его установка необязательна. Для увеличения зарядного тока ёмкость конденсаторов следует увеличить вплоть до 100 мкФ.
На микросхеме DA2 (параллельный стабилизатор напряжения) и светодиоде HL1 собран индикатор-ограничитель зарядки аккумуляторной батареи. Подстроечным резистором R2 устанавливают порог срабатывания этого индикатора примерно 9,8 В.
При подаче напряжения питания 5 В на выходе появляется напряжение, достаточное для срабатывания ограничителя, и светодиод HL1 включится. При подключении разряженной аккумуляторной батареи выходной ток увеличится. выходное напряжение уменьшится и светодиод погаснет.
Начнётся зарядка батареи, причём по мере увеличения её напряжения ток зарядки станет уменьшаться. Когда напряжение достигнет установленного порога, ток через микросхему DA2 и светодиод HL1 станет увеличиваться, что приведёт к включению светодиода и ограничению выходного напряжения.
Большинство деталей устройства размешены на односторонней печатной плате из стеклотекстолита, чертёж которой показан на рис. 2, а схема размещения элементов — на рис. 3. Применены элементы для поверхностного монтажа, микросхемы — в корпусе S08, постоянный резистор — типоразмера 1206, подстроечный — серии 3303W, оксидный конденсатор — танталовый типоразмера А или В, остальные — типоразмеров 0805, 1206. Светодиод можно применить в корпусе диаметром 3 мм любого свечения, разъем ХР1 — USB, XS1 — колодка от вышедшей из строя батареи 6F22.
Внешний вид смонтированной платы показан на рис. 4. На ней нет конденсатора С4, который был установлен позднее. Его назначение — подавление пульсаций напряжения на входе микросхемы DA2. Без этого конденсатора помехи влияют на момент включения индикатора-ограничителя.
Благодаря применению элементов для поверхностного монтажа габариты всего устройства — 12x17x25 мм. Его внешний вид показан на рис. 5. Плата и разъём сложены “бутербродом” и скреплены между собой с помощью термоклея. Предварительно между платой и разъёмом установлена изолирующая прокладка.
Подстроенный резистор надо защитить от попадания на него клея. Сделать это можно с помощью тонкой пластмассы. Для доступа к этому резистору в разъёме сделано отверстие диаметром 2.5…3 мм. Через него с помощью тонкой отвёртки устанавливают порог срабатывания индикатора-ограничителя.
