Pin NiMH được sử dụng khắp nơi. Những loại pin này an toàn, đa năng và dễ sạc. Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về mạch sạc pin NiMH tự làm – cách hoạt động và cách tính toán để chọn các linh kiện phù hợp. Đây là một mạch điện tử cơ bản và khá dễ làm. Mạch này sử dụng OpAmp, máy biến áp, chip điều chỉnh điện áp LM338, Transistor, một số Điện trở và Tụ điện.
Pin NiMH:
Mỗi pin NiMH được xây dựng bằng cách nối các cell NiMH riêng lẻ nối tiếp hoặc song song để đạt điện áp hoặc dòng điện ra lớn hơn. Một cell NiMH có điện áp định mức khoảng 1,2V. Khi một cell NiMH được sạc đầy, nó sẽ có điện áp 1,6V trên hai đầu cực. Thông thường, một pin NiMH 9V sẽ có 8 cell nối tiếp với nhau. Điều này sẽ tạo ra điện áp ra khoảng 1,2 x 8 = 9,6V. Để sạc hiệu quả một pin NiMH, điện áp sạc phải tương đương với điện áp sạc đầy của nó là 1,6V x 8 = 12,8V.
Ngoài ra, dòng sạc của pin cũng cần được xem xét kèm với điện áp sạc. Việc sạc pin NiMH với dòng điện bằng một nửa dung lượng dòng điện 0,5C của nó là an toàn. Pin mà chúng ta sẽ sử dụng trong mạch này là 9V/300mAH dung lượng dòng điện. Do đó, chúng ta cần sạc pin với 12,6V và 150mA tương đương 0,5C.
Mạch sạc pin NiMH 9V:
Mạch sạc pin NiMH này lấy nguồn từ nguồn điện tường 220V AC. Một máy biến áp hạ áp được sử dụng để đưa mức điện áp xuống 18V. Bốn đi-ốt được sắp xếp theo cấu hình cầu đi-ốt để chuyển đổi tín hiệu AC thành tín hiệu DC. Thay thế, bạn có thể sử dụng một cầu đi-ốt trên chip. Điện áp đầu ra DC sau đó được cấp vào tụ điện C1 để làm trơn tín hiệu DC. Tín hiệu DC đã làm trơn sẽ đi đến IC LM338.
LM338 là một chip điều chỉnh điện áp trong đó điện áp đầu ra có thể được lập trình bằng cách sử dụng điện trở R2, R4 và R5 trong mạch trên. Công thức chi phối điện áp đầu ra là:
Vout = 1,25 (1 + R2 / (R4 + R5)) + IAdjR2
Sử dụng công thức này, điện áp đầu ra được đặt là 12,8V – đây là điện áp sạc cho pin NiMH 9V. LM338 có khả năng cung cấp đến 5A cho tải. Điều cần thiết là phải sử dụng tản nhiệt với chip điều chỉnh điện áp LM338.
Điện áp đầu ra sau đó được cấp cho pin thông qua một điện trở giới hạn dòng 80 Ohm. Điện trở này giới hạn dòng điện đầu ra ở 150mA để sạc pin an toàn. Chọn điện trở có công suất cao, chẳng hạn 10 Watt ở đây, vì nó phải chịu được dòng điện cao.
Đơn vị báo hiệu sạc:
Một OpAmp được sử dụng làm đèn báo hiệu sạc để cho người dùng biết khi nào pin đã sạc đầy. Ở đây, OpAmp được thiết lập để hoạt động như một bộ so sánh. Một mạch điện trở chia áp được thiết lập bằng R4, R5 và R6 để cung cấp điện áp tham chiếu cho OpAmp LM301. Tổng trở kháng của R5 và R6 cao hơn so với R4 nên điện áp tham chiếu được cấp cho đầu vào dương của OpAmp xấp xỉ 12,7V, gần bằng với điện áp pin sạc đầy.
Giả sử pin chưa sạc được nối vào mạch. Khi pin chưa sạc đầy, điện áp tham chiếu đến đầu vào âm của OpAmp sẽ nhỏ hơn 12,7V. Trong khi điện áp tham chiếu từ mạch điện trở chia áp đến đầu vào dương của nó sẽ bằng 12,7V. Điều này buộc đầu ra của OpAmp ở trạng thái cao. Điều này giữ cho transistor PNP ở trạng thái TẮT và dòng điện sẽ đi vào pin để sạc.
Khi pin bắt đầu sạc, điện áp trên pin bắt đầu tăng lên. Khi pin được sạc đầy, điện áp trên đầu vào đảo cực của OpAmp sẽ lớn hơn đầu vào không đảo cực. Do đó, OpAmp sẽ chuyển đầu ra của nó sang trạng thái thấp. Điều này sẽ bật transistor PNP.
Bây giờ, dòng điện đến từ LM338 sẽ được đổ ra đầu ra của OpAmp vì điện áp pin gần bằng điện áp đầu ra của LM338 và đầu ra OpAmp cung cấp một đường dẫn cho dòng điện chảy. Vì transistor PNP đã được bật nên nó sẽ bật đèn LED, điều này sẽ báo hiệu cho người dùng rằng pin đã hoàn tất chu kỳ sạc và cần được ngắt kết nối khỏi mạch sạc. Bây giờ, người dùng cần ngắt pin ra khỏi mạch sạc.
