Схема зарядки аккумулятора шуруповерта

Шуруповерт – незаменимый инструмент, но обнаруженный недостаток заставляет подумать о том, чтобы внести кое-какие доработки и улучшить схему его зарядного устройства. Оставив шуруповерт зарядиться на ночь, автор этого видео блогер AKA KASYAN наутро обнаружил нагрев акб непонятного происхождения. Притом нагрев был достаточно серьезным. Это не нормально и резко сокращает срок службы аккумулятора. К тому же опасно с точки зрения пожаробезопасности.

Разобрав зарядное устройство, стало ясно, что внутри простейшая схема из трансформатора и выпрямителя. В док-станции всё было еще хуже. Индикаторный светодиод и небольшая схема на одном транзисторе, которая отвечает только за срабатывание индикатора, когда в док-станцию вставлен акб.
Никаких узлов контроля заряда и автоотключения, только блок питания, который будет заряжать бесконечно долго, пока последний не выйдет из строя.

Поиск информации по проблеме привел к выводу, что почти у всех бюджетных шуруповёртов точно такая же система заряда. И лишь у дорогих приборов процессор на управлением реализована умные системы заряда и защит как на самом заряднике, так и в аккумуляторе. Согласитесь, это ненормально. Возможно, по мнению автора ролика, производители специально используют такую систему для того чтобы аккумуляторы быстро выходили из строя. Рыночная экономика, конвейер дураков, маркетинговая тактика и прочие умные и непонятные слова.

Давайте доработаем это устройство, добавив систему стабилизации напряжения и ограничения тока заряда. Аккумулятор на 18 вольт, никель-кадмиевый с емкостью в 1200 миллиампер часов. Эффективный ток заряда для такого акб не более 120 миллиампер. Заряжаться будет долго, но зато безопасно.

Давайте сначала разберемся, что нам даст такая доработка. Зная напряжение заряженного аккумулятора, мы выставим на выходе зарядника именно это напряжение. И когда аккумулятор будет заряжен до нужного уровня, ток заряда снизится до 0. Процесс прекратится, а стабилизация тока позволит заряжать аккумулятор максимальным током не более 120 миллиампер независимо от того, насколько разряжен последний. Иными словами мы автоматизируем процесс заряда, а также добавим индикаторный светодиод, который будет гореть в процессе заряда и погаснет в конце процесса.

Все нужные радиодетали можно приобрести дешево – в этом китайском магазине.
Схема узла.

Итак, мы знаем, что по схеме будет протекать ток около 120 миллиампер. Это не очень большой ток, поэтому на микросхему не нужно устанавливать теплоотвод. Работает такая система достаточно просто. Во время зарядки образуется падение напряжения на резисторе r1, которого хватит для того, чтобы высвечивался светодиод и по мере заряда ток в цепи будет падать. После некоторой величины падения напряжения на транзисторе будет недостаточное светодиод попросту потухнет. Резистор r2 задает максимальный ток. Его желательно взять на 0,5 ватт. Хотя можно и на 0,25 ватт. По данной ссылке можно скачать программу для расчёта микросхемы.


Данный резистор имеет сопротивление около 10 ом, что соответствует зарядному тока 120 миллиампер. Вторая часть представляет из себя пороговый узел. Он стабилизирует напряжение; выходное напряжение задается путем подбора резисторов r3, r4. Для наиболее точной настройки делитель можно заменить на многооборотный резистор на 10 килоом.
Напряжение на выходе не переделанного зарядного устройства составляло около 26 вольт, при том, что проверка осуществлялась при 3 ваттный нагрузки. Аккумулятор, как уже выше было сказано, на 18 вольт. Внутри 15 никель-кадмиевых банок на 1,2 вольта. Напряжение полностью заряженного аккумулятора составляет около 20,5 вольт. То есть на выходе нашего узла нам нужно выставить напряжение в пределах 21 вольта.


Теперь проверим собранный блок. Как видно, даже при закороченном выходе ток не будет более 130 миллиампер. И это независимо от напряжения на входе, то есть ограничение тока работает как надо. Монтируем собранную плату в док-станцию. В качестве индикатора окончания заряда поставим родной светодиод док-станции, а плата с транзистором больше не нужна.
Выходное напряжение тоже в пределах установленного. Теперь можно подключить аккумулятор. Светодиод загорелся, пошла зарядка, будем дожидаться завершения процесса. В итоге можно с уверенностью сказать что мы однозначно улучшили эту зарядку. Аккумулятор не нагревается, а главное его можно заряжать сколько угодно, поскольку устройство автоматически отключается, когда аккумулятор будет полностью заряжен.

Множество современных шуруповертов работают от аккумуляторной батареи. Емкость их в среднем составляет 12 мАч. Для того чтобы устройство всегда оставалось в рабочем состоянии, необходимо зарядное устройство. Однако по напряжению они довольно сильно отличаются.

Читайте также:  Ультразвуковая мойка своими руками

В наше время выпускаются модели на 12, 14 и 18 В. Также важно отметить, что производители применяют различные комплектующие элементы для зарядных устройств. Для того чтобы разобраться в этом вопросе, следует взглянуть на стандартную схему зарядного.

Схема зарядки

Стандартная электрическая схема зарядного устройства шуруповерта включает в себя микросхему трехканального типа. В данном случае транзисторов для модели на 12 В потребуется четыре. По емкости они могут довольно сильно отличаться. Для того чтобы устройство могло справляться с высокой тактовой частотой, на микросхеме крепятся конденсаторы. Они для зарядок используются как импульсного, так и переходного типа. В данном случае важно учитывать особенности конкретных аккумуляторных батарей.

Непосредственно тиристоры используются в устройствах для стабилизации тока. В некоторых моделях установлены тетроды открытого типа. По проводимости тока они отличаются между собой. Если рассматривать модификации на 18 В, то там часто имеются дипольные фильтры. Указанные элементы позволяют с легкость справляться с перегрузками в сети.

Модификации на 12В

На 12 В зарядное устройство для аккумуляторов шуруповерта (схема показана ниже) представляет собой набор транзисторов емкостью до 4.4 пФ. В данном случае проводимость в цепи обеспечивается на уровне 9 мк. Для того чтобы тактовая частота резко не повышалась, применяются конденсоры. Резисторы у моделей используются в основном полевые.

Если говорить про зарядки на тетродах, то там дополнительно имеется фазовый резистор. С электромагнитными колебаниями он справляется хорошо. Отрицательное сопротивление зарядками на 12 В выдерживается в 30 Ом. Используются они чаще всего для аккумуляторных батарей на 10 мАч. На сегодняшний день они активной применяются в моделях торговой марки "Макита".

Зарядные устройства на 14 В

Схема зарядного устройства для шуруповерта на 14 В транзисторов в себя включает пять штук. Непосредственно микросхема для преобразования тока подходит лишь четырехканального типа. Конденсаторы у моделей на 14 В используются импульсные. Если говорить про батареи с емкостью в 12 мАч, то там дополнительно устанавливаются тетроды. В данном случае диодов на микросхеме предусмотрено два. Если говорить про параметры зарядок, то проводимость тока в цепи, как правило, колеблется в районе 5 мк. В среднем емкость резистора в цепи не превышает 6.3 пФ.

Непосредственно нагрузки тока зарядки на 14 В способны выдерживать в 3.3 А. Триггеры в таких моделях устанавливаются довольно редко. Однако если рассматривать шуруповерты торговой марки "Бош", то там они используются часто. В свою очередь у моделей "Макита" они заменяются волновыми резисторами. С целью стабилизации напряжения они подходят хорошо. Однако частотность зарядки может изменяться сильно.

Схемы моделей на 18 В

На 18 В схема зарядного устройства для шуруповерта предполагает использование транзисторов только переходного типа. Конденсаторов на микросхеме имеется три. Непосредственно тетрод устанавливается с диодным мостом. Для стабилизации предельной частоты в устройстве применяется сеточный триггер. Если говорить про параметры зарядки на 18 В, то следует упомянут о том, что проводимость тока колеблется в районе 5.4 мк.

Если рассматривать зарядки для шуруповертов компании "Бош", то данный показатель может быть выше. В некоторых случаях для улучшения проводимости сигнала применяются хроматические резисторы. В данном случае емкость конденсаторов не должна превышать 15 пФ. Если рассматривать зарядные устройства торговой марки "Интерскол", то в них трансиверы используются с повышенной проводимостью. В данном случае параметр максимальной токовой нагрузки может доходить до 6 А. В конце следует упомянуть об устройствах компании "Макита". Многие из аккумуляторных моделей оснащаются качественными дипольными транзисторами. С повышенным отрицательным сопротивлением они справляются хорошо. Однако проблемы в некоторых случаях возникают с магнитными колебаниями.

Зарядные устройства "Интрескол"

Стандартное зарядное устройство шуруповерта "Интерскол" (схема показана ниже) включает в себя двуканальную микросхему. Конденсаторы подбираются для нее все с емкостью в 3 пФ. В данном случае транзисторы у моделей на 14 В используются импульсного типа. Если рассматривать модификации на 18 В, то там можно встретить переменные аналоги. Проводимость у данных устройств способна доходить до 6 мк. В данном случае батареи используются в среднем на 12 мАч.

Схема для модели "Макита"

Схема зарядного устройства шуруповерта "Макита" имеет микросхему трехканального типа. Всего транзисторов в цепи предусмотрено три. Если говорить про шуруповерты на 18 В, то в данном случае конденсаторы устанавливаются с емкостью 4.5 пФ. Проводимость обеспечивается в районе 6 мк.

Все это позволяет снять нагрузку с транзисторов. Непосредственно тетроды применяются открытого типа. Если говорить про модификации на 14 В, то зарядки выпускаются со специальными триггерами. Данные элементы позволяют отлично справляться с повышенной частотностью устройства. При этом скачки в сети им не страшны.

Читайте также:  Когда в россии появилось электричество в домах

Устройства для зарядки шуруповертов "Бош"

Стандартная схема зарядного устройства шуруповерта "Бош" включает в себя микросхему трехканального типа. В данном случае транзисторы имеются импульсного типа. Однако если говорить про шуруповерты на 12 В, то там установлены переходные аналоги. В среднем пропускная способность у них имеется на уровне 4 мк. Конденсаторы в устройствах применяются с хорошей проводимостью. Диодов у зарядок представленного бренда имеется два.

Триггеры в устройствах используются только на 12 В. Если говорить про систему защиты, то трансиверы применяются лишь открытого типа. В среднем токовую нагрузку они способны переносить в 6 А. В данном случае отрицательное сопротивление в цепи не превышает 33 Ом. Если отдельно говорить про модификации на 14 В, то выпускаются они под батареи на 15 мАч. Триггеры не используются. При этом конденсаторов в схеме имеется три.

Схема для модели "Скил"

Схема зарядного устройства шуруповерта Skil включает в себя трехканальную микросхему. В данном случае модели на рынке представлены на 12 и 14 В. Если рассматривать первый вариант, то транзисторы в цепи используются импульсного типа. Приводимость тока у них равняется не более 5 мк. В данном случае триггеры во всех конфигурациях используются. В свою очередь тиристоры применяются только для зарядок на 14 В.

Конденсаторы у моделей на 12 В устанавливаются с варикапом. В данном случае больших перегрузок они не способны выдержать. При этом транзисторы перегреваются довольно быстро. Непосредственно диодов в зарядке на 12 В имеется три.

Применение регулятора LM7805

Схема зарядного устройства для шуруповерта с регулятором LM7805 включает в себя только двухканальные микросхемы. Конденсаторы используются на ней с емкостью от 3 до 10 пФ. Встретить регуляторы данного типа чаще всего можно у моделей торговой марки "Бош". Непосредственно для зарядок на 12 В они не подходят. В данном случае параметр отрицательного сопротивления в цепи доходит до 30 Ом.

Если говорить про транзисторы, то они у моделей применяются импульсного типа. Триггеры для регуляторов использоваться могут. Диодов в цепи предусмотрено три. Если говорить про модификации на 14 В, то тетроды для них подходят лишь волнового типа.

Использование транзисторов BC847

Схема зарядного устройства для шуруповерта на транзисторах BC847 является довольно простой. Используются указанные элементы чаще всего компанией "Макита". Подходят они для аккумуляторов на 12 мАч. В данном случае микросхемы используются трехканального типа. Конденсаторы применяются с двоенными диодами.

Непосредственно триггеры используются открытого типа, а проводимость тока у них находится на уровне 5.5 мк. Всего транзисторов для зарядки в 12 В потребуется три. Один из них устанавливается у конденсаторов. Остальные в данном случае находятся за опорными диодами. Если говорить про напряжение, то зарядки на 12 В перегрузки с данным транзисторами способны переносить в 5 А.

Устройство на транзисторах IRLML2230

Схемы зарядки с транзисторами данного типа встречаются довольно часто. Компания "Интрескол" использует их в модификациях на 14 и 18 В. В данном случае микросхемы применяются только трехканального типа. Непосредственно емкость указанных транзисторов равняется 2 пФ.

Перегрузки тока от сети они переносят хорошо. В данном случае показатель проводимости в зарядках не превышает 4 А. Если говорить про другие компоненты, то конденсаторы устанавливаются импульсного типа. В данном случае их потребуется три. Если говорить про модели на 14 В, то в них тиристоры для стабилизации напряжения имеются.

"Народный" зарядник для шуруповёрта

Автор: arhimed2007, arhimed@ukr.net
Опубликовано 27.10.2015.
Создано при помощи КотоРед.

Мрр-мяу! Воистину, лень – тормоз прогресса. Уже лет несколько валялся у меня в загашнике шуруповёрт. Польский (если верить паспорту), марки "VERTO", на 12 В. Когда-то выменял его на одну из древних мобил. НОВЫЙ! В УПАКОВКЕ. Но, блин, аккумулятор. С полного заряда его через месяц работы уже не хватало на десяток шурупов. Чуть позже я унюхал кем-то выброшенную начинку от аккумулятора BOSH и ею перепаковал свой аккумулятор. Но. те же грабли! Новые покупать задавила жаба. В общем, забросил я его куда подальше.

Так поляцкий продухт и валялся несколько лет. А недавно мне приволокли в ремонт другой шурик, на 14,4 В, марки "MATRIX". Один из шедших в комплекте аккумуляторов сдох, причём бОльшую часть банок тупо закоротило. В результате зарядное издало пшик и прогорело так, что аж корпус деформировался, и блок питания скис. Как всегда, термопредохранитель. Второй аккумулятор оказался вполне живым.

Читайте также:  Как вбить дюбель в стену без дрели

Естественно, просто восстановить "родной" зарядник – не вариант, если возможны такие дефекты. Нужна как минимум защита от перегрузки. Серьёзный зарядник с анализатором городить было влом, кроме того, в умных книжках говорилось, что самым простым в исполнении для NiCd является "капельный" режим заряда – током 0,1С, где С – численный эквивалент ёмкости батареи в ампер-часах. При этом не случается перезаряда и ток заряда по окончании процесса просто компенсирует саморазряд, который у банок от дядюшки Ляо достаточно высок. Таким образом, зарядник просто должен представлять собой стабилизатор тока. Он же не даст спалить блок питания в случае повторения истории с дохлой батареей.

"Родные" же зарядники, как оказалось, не блещут не только сложностью, но и качеством работы. Токозадающий резистор в них очень часто прогорает до дыр в плате, ток задаётся наобум Лазаря, ни тебе защиты, ни стабилизации! Посему от оригинальных китайских плат было решено избавиться и вставить вместо них более пристойный зарядник.

Изваять оный девайс было решено, как всегда, из подручных средств, а именно старого компьютерного железа. В качестве регулирующего элемента был выбран мощный MOSFET с материнской платы. Типовая схема стабилизатора тока на полевом транзисторе была дополнена индикацией питания и процесса заряда. Получилось вот что:
Собственно стабилизатор тока выполнен на элементах VT2, VT3 и токоизмерительном резисторе R5. Стабилитрон VD2 защищает MOSFET от превышения напряжения сток – затвор. На VT1 выполнен индикатор окончания заряда, гасящий красный светодиод HL2, когда напряжение на истоке VT3 упадёт ниже порога открывания минус падение напряжения на R4. А это, в свою очередь, происходит при увеличении напряжения на батарее свыше 15 В. Второй светодиод горит всё время, индицируя наличие питания на заряднике. Диод VD1 предохраняет батарею от разряда через схему при отключении БП.

В качестве VT1, VT2 были взяты самые распространённые в компьютерном барахле MMBT3904 (корпус SOT-23 с маркировкой 1Ам, t04, р04 или ещё несколько вариантов). VT3 – APM2025, шотя походу сойдёт любой n-MOSFET, применяемый в стабилизаторах питания материнских плат. Резисторы типоразмера 1206 взяты со старых серверных плат, хотя можно применить и меньшие. Просто под 1206 легче изготовить плату. Оттуда же был сдут и конденсатор того же типоразмера. Единственный выводной резистор – R5, который я установил мощностью 3 Вт. Хотя при желании его можно изваять из нескольких включенных параллельно 1210 от винчестеров, они такой ток выдержат.

Плата, как всегда, была разведена в Sprint Layout 6 и выполнена методом ЛУТ. Совмещение сторон выполнялось булавками через отверстия по краям платы. Переходы между слоями выполнены обрезками выводов, запаянными с двух сторон. Красный провод на фото – ошибка, которая в выложенном варианте платы уже исправлена. 🙂 Разводка выполнялась точно под корпус. Разъём блока питания прикошачен непосредственно к плате. Подгонять эту конструкцию под направляющие в корпусе пришлось дремелем с фрезой, хотя можно и резаком, правда, не так аккуратно.

Заработал зарядник сразу и на ура, что говорит об отсутствии ошибок в монтаже. Рабочую батарею зарядил примерно за три часа, дохлая же не вызвала серьёзного перегрева элементов в течение 20 минут, после чего АКБ была перепакована.

Следующим номером я решил сделать аналогичный девайс и под свой 12В шуруповёрт. Ведь ёмкость их аккумуляторов одинакова, значит, и ток заряда такой же. Вдруг когда дойдут руки купить солидные банки для перепаковки его батареи! Вот вариант его платы:

Как оказалось, перепакованные бошевские банки этой штуковиной заряжаются отнюдь не так уж плохо! Заряда батарей хватало примерно на час непрерывной работы, что для такой дешёвки очень даже пристойно. Вся технология изготовления была такой же, как и в клиентском шуруповёрте. Только стабилитрон я поставил советский двунаправленный – его давно надо было куда-нибудь деть 🙂

Разъём был посажен в корпус посредством того же подпиливания дремелем, после чего плата легла как родная.

В итоге имеем несложную и халявную замену примитивным зарядникам, поставляемым в комплекте с дешёвыми шуруповёртами, что позволяет использовать их батареи на всю доступную ёмкость. Разумеется, при нынешних достижениях микроминиатюризации можно напичкать тот же корпус ещё массой дополнительных прибамбасов – таймером, переключателем режимов заряда, звуковой сигнализацией и т.д. Но это всё уже снижает доступность схемы для повторения слесарем дядей Васей 🙂