Как известно, никель-кадмиевые (Ni-Cd) аккумуляторы обладают "памятью": не будучи разряжены до напряжения 1 В, они не могут принять полный заряд. Поэтому в наиболее совершенных зарядных устройствах [1,2] каждый такой аккумулятор предварительно разряжают до указанного напряжения. Разрядное устройство является также основой измерителей емкости аккумуляторов [3].

На рис. 1 изображена принципиальная схема устройства, разряжающего Ni-Cd аккумулятор емкостью до 2...3 Ач до напряжения UG1 = 1 В в автоматическом режиме. Через резистор R4 и участок коллектор-эмиттер открытого транзистора VT2 аккумулятор разряжается ТОКОМ Iразр = (UG1 - UK3 нас VT2)/R4 (при напряжении аккумулятора 1,1 В, Uнас\л-2 = 0,3 В и сопротивлении резистора R4, равном 8,2 Ом - примерно 100 мА). При желании, заменив R4 резистором меньшего сопротивления (и соответственно с большей рассеиваемой мощностью), ток разрядки можно увеличить.

Как видно, напряжение аккумулятора UG1 подведено к неинвертирующему входу компаратора DA1, а на его инвертирующий вход подано образцовое напряжение 1 В с движка подстроечного резистора R6. Пока напряжение аккумулятора превышает Uo6p более чем на 40 мкВ (40 мкВ - Uпит/kус - область линейного, "некомпараторного" режима работы К554САЗ), выходное напряжение компаратора UBblx практически равно напряжению питания (вывод 9 соединен с открытым коллектором его выходного транзистора, закрытого в этом режиме). Почти такое же напряжение присутствует на эмиттере транзистора VT1, которое создает в базе транзистора VT2 ток IбVT2" (UвыX - 2UЭБ) / R2 = 4,8 мА, достаточный для удержания его в режиме глубокого насыщения.

При снижении напряжения аккумулятора до значения (UG1 + 40 мкВ) < Uo6p ситуация резко меняется: Uвых становится близким к 0, транзисторы VT1 и VT2 закрываются и разрядка аккумулятора G1 прекращается. Открывшийся транзистор VT3 включает светодиод HL1 (сигнал окончания разрядки), и на резистор R6 поступает напряжение смещения UR10-R10(Uпит-UK3KacVT3-UHL1)/R9-0,08B. Таким образом, введенная положительная обратная связь организует гистерезисный режим работы компаратора, который исключает частые его переключения. Конечно, UR10 может быть и меньше (для этого достаточно уменьшить сопротивление резистора R10). Вместо указанных на схеме КТ3102ЕМ (VT1) и КТ3107Д (VT3) в устройстве можно применить другие маломощные транзисторы соответствующей структуры со статическим коэффициентом передачи тока h21э ≥ 50. Несколько жестче требования к транзистору VT2: при h21э ≥ 50...100 он должен иметь напряжение насыщения Uкэ нас не более 0,2...0,3 В. При увеличении тока разрядки, возможно, потребуется несколько уменьшить сопротивление резистора R2. Светодиод АЛ307КМ заменим любым другим.

Печатную Плату устройства (рис. 2) изготавливают из двусторонне фольгированного стеклотекстолита. Фольгу на стороне деталей используют в качестве общего провода, места припайки к ней выводов деталей и проводов показаны черными квадратами (перед установкой на место выводы 2 и 6 микросхемы DA1 отгибают под прямым углом). Во избежание замыканий фольгу в непосредственной близости от отверстий под выводы деталей, не подлежащие соединению с общим проводом, необходимо удалить (это можно сделать как травлением, так и зенковкой кромок отверстий после травления).

Налаживание правильно собранного устройства сводится к установке требуемого образцового напряжения на выводе 4 DA1. Удобнее всего это сделать с помощью цифрового вольтметра (нужны и его точность, и высокое входное сопротивление): подключив вольтметр к движку подстроечного резистора R6, устанавливают 0обр = 1 В + UR10 если светодиод HL1 горит, или Uo6p = 1 В, если он не светится. Можно воспользоваться и обычным вольтметром, контролируя им напряжение на разряжаемом аккумуляторе: при UG1 = 1 В движок резистора R6 (установленный предварительно в верхнее - по схеме - положение) медленно поворачивают до включения светодиода и оставляют в этой позиции.

Процесс разрядки аккумулятора можно считать законченным уже при первых включениях светодиода HL1 (напряжение на аккумуляторе без нагрузки частично восстанавливается, но лишь до значения 1 В + UR10, после чего разрядная цепь включается снова). Непрерывное свечение HL1 свидетельствует о том, что ЭДС аккумулятора не превышает 1 В + UR10.

Разрядка аккумулятора, особенно в форсированном режиме, происходит довольно быстро. Поэтому все элементы аккумуляторной батареи (в современной аппаратуре их обычно не более трех-четырех) могут быть разряжены последовательно, один за другим, без большой потери времени.

Автор: Ю.Виноградов, г.Москва