니켈-카드뮴(NiCd) 배터리 충전: DIY 프로젝트를 위한 간단 회로 가이드

쉽고 빠르게 충전할 수 있는 프로젝트용 배터리를 찾고 계신가요? 그렇다면 Ni-Cd 배터리를 고려해 보세요.

또한 Ni-Cd 배터리 팩은 더 관용적이며 가혹한 조건에서도 성능을 발휘합니다. 게다가 리튬 배터리나 납산 배터리보다 더 내구성이 있습니다. 그리고 알칼리 배터리처럼 높은 에너지를 가집니다.

하지만 배터리 충전기가 없다면?

글쎄, 보통 초보자 친화적이고 저렴하며 완벽하게 작동하는 간단한 NiCd 배터리 충전기 회로를 사용할 수 있습니다.

이 글에서는 NiCd 충전기를 사용하는 간단한 프로젝트 등에 대해 논의하겠습니다.

시작해 봅시다.

Ni-Cd 배터리 충전기 회로 프로젝트

여기 몇 가지 Ni-Cd 프로젝트를 소개합니다:

단일 오피앰프를 사용한 Ni-Cd 충전기

단일 오피앰프 사용 Ni-Cd 충전기 회로도

일반적으로 이 Ni-Cd 회로로 표준 AA 사이즈 NiCad 배터리를 충전할 수 있습니다. 하지만 NiCad 용량 셀을 충전할 계획이라면 전용 충전기가 이상적입니다.

그 이유는 NiCad 셀이 매우 낮은 내부 저항을 가지기 때문입니다.

그래서 약간만 높은 전압을 가해도 충전 전류가 증가합니다. 따라서 이 충전기에는 충전 전류를 이상적인 한도로 제어하는 회로가 포함되어야 합니다.

이 프로젝트에 필요한 부품:

• T1 – 9V
• FS1 – 100mA
• R1 – 8K2
• IC1 – CA314DE
• R2 – 10R
• D1 – 1N4001
• C1 – 470µF
• D2 – 1N4001
• D3 – 1N4148

DC 필터링 회로(C1), 전통적인 강압(T1), 전파 정류(D2), 절연(D1)이 있습니다. 이 회로의 다른 부분들은 전류를 조절하는 데 도움을 줍니다.

회로 작동 원리

NiCd 배터리 충전기

IC1은 비교기처럼 작동합니다. 이 설정에서 적절히 높은 출력 전류 기능을 제공하는 별도의 버퍼 스테이지 Q1을 가집니다. 또한 0.65V가 IC1의 비반전 입력에 공급됩니다. D3와 R1이 기준 전압을 제시합니다.

또한 반전 입력이 퀴센트 전류 레벨에서 R2를 통해 접지에 연결됩니다. 이렇게 하면 출력 전압이 완전히 양수가 됩니다.

또한 출력에 NiCad 셀을 연결하면 높은 전류가 R2를 통해 흐르려 할 수 있습니다. 이로 인해 R2에 동일한 양의 전압이 발생할 수 있습니다.

이 시점에서 약간의 전압 상승이 있을 수 있습니다. 하지만 전압이 증가하면 IC1 입력 전위가 반전될 수 있습니다. 결과적으로 출력과 R2 주변 전압이 0.65V로 떨어집니다.

따라서 회로가 받는 충전 전류와 출력 전류는 0.65V가 10옴을 통과할 때 생성되는 전류에서 나옵니다.

기타 주의사항

적절한 충전 전류를 원한다면 R2를 3옴으로 늘리는 것이 중요합니다. 어차피 대부분의 AA NiCad 셀은 약 45~50mA의 최적 이상 전류를 가집니다. 따라서 150mA의 급속 충전기를 원한다면 R2 값을 4.3옴으로 줄여야 합니다. 즉, 정확한 부품을 구할 수 없다면 3.3옴과 1옴을 직렬로 연결하세요.

동시에 T1을 약 250mA 전류 정격의 변형으로 향상시키세요. 또한 Q1을 설치하기 위해 작은 볼트온 핀 히트싱크를 사용해야 합니다. 흥미롭게도 장치는 약 4개 셀을 충전해야 합니다. 하지만 T1을 12V로 업그레이드하면 최대 6개 칸을 충전합니다. 그리고 출력단에 부품을 직렬로 연결할 수 있습니다.

범용 NiCad 충전기 회로

NiCad 충전기 회로

출처: Pinterest

이 프로젝트에 필요한 부품:

커패시터:

• C1 – 1000µ/40V

1000µ/40V 커패시터

• C2 – 470p

470p 커패시터

출처: Wikimedia Commons

반도체:

• T2 – BD137
• D8, D9 – 녹색 LED
• IC1 – 741
• T1 – BC547B
• D6, D7, D10 – DUS
• T3 – 2N3055

저항:

• R9 – 820Ω

820Ω 저항

출처: Wikimedia Commons

• R7 – 3.9Ω
• R8 – 8Ω
• R2, R3, R5 – 1K
• R12, R14 – 100K
• R6 – 15Ω
• R1, R10, R11 – 10K
• R4 – 100Ω

추가 부품:

• S1 – 3위치 스위치
• TR1(트랜스포머 용량) = 트랜스포머 2 x 12V/0.5A

12볼트 트랜스포머

출처: Wikimedia Commons

S2 – 2위치 스위치

이 설정의 회로도는 비교적 간단합니다. T3, T2, T1로 이 회로를 사용하여 전류원을 개발할 수 있습니다. 또한 트랜지스터가 일정한 충전 전류를 제공합니다.

하지만 전류원을 활성화하는 유일한 방법은 NiCad 셀을 올바르게 연결하는 것입니다. 이때 IC1을 네트워크 확인 위치에 두어야 합니다. 이 부품은 출력 단자 사이의 전압 극성을 확인하여 이를 수행합니다.

셀을 적절하게 장착하면 IC1의 핀 2가 핀 3만큼 양수로 변하지 못할 수 있습니다.

결과적으로 IC1 출력이 양수가 됩니다. 그러면 결과가 트랜지스터(T2) 베이스 전류를 공급하여 전류원을 활성화하거나 켭니다. S1을 설정에서 전류원 한계로 작동시킬 수 있습니다.

R6, R7, R8 값을 알면 400mA, 50mA, 180mA의 사전 설정 전류를 설정할 수 있습니다. S1을 위치 3에 두면 NiCad가 D 셀입니다. 위치 2면 Ni-Cd 셀이 C 셀용입니다. 위치 1이면 NiCad 셀을 충전할 수 있음을 나타냅니다.

작동 원리

NiCD 배터리 충전기 회로

출처: Pinterest

이 설정의 전류원은 기본 원리를 사용합니다. nxisingSo, S1을 위치 1에 두면 양의 IC1 출력이 나옵니다. 그러면 T2와 T3가 베이스 전류를 얻어 전도를 시작합니다. 하지만 회로를 전류 피드백 네트워크처럼 배선해야 합니다.

따라서 트랜지스터를 통과하는 전류가 트랜지스터를 통해 R6 주변에 전압을 생성합니다. 결과적으로 전류가 T1을 작동시키게 트리거합니다. R6 주변 전압이 증가하면 T1이 더 강하게 전도할 수 있습니다. 따라서 T3와 T2의 베이스 드라이브 전류를 줄여야 합니다.

이로써 T2가 덜 전도합니다. 결과적으로 전류 증가 제한이 생깁니다. 결과적으로 R3와 NiCad 셀이 훌륭한 정전류를 적용합니다. 전류원에 일부 LED를 연결하면 NiCad 충전기의 작동 상태를 보여줍니다.

연결이 올바르면 IC1이 양의 전압을 공급하고 NiCad 셀이 LED D8을 밝힙니다. 하지만 잘못된 극성으로 셀을 연결하면 IC1의 핀 2 양전위가 핀 3보다 높아집니다. 결과적으로 오피앰프 비교기 출력이 0V가 됩니다.

이때 전류원이 꺼집니다. 또한 LED D8도 켜지지 않습니다. 또한 셀을 충전용으로 연결하지 않을 때 유사한 문제가 발생할 수 있습니다. D10 양단의 전압 강하로 인해 핀 2의 전압 상승이 핀 3보다 높기 때문일 수 있습니다.

또한 충전기를 활성화하려면 최소 1V 이상의 셀을 연결해야 합니다.

자주 묻는 질문

NiCad 배터리 충전 방법?

두 개의 AA 크기 Ni-Cd 셀로 배터리 팩을 사용할 수 있습니다. 시간당 배터리 용량의 10%로 Ni-Cd 장치를 충전하세요. 120mA 전류를 사용할 수 있습니다.

NiCad 배터리에 특수 충전기가 필요한가요?

최선의 방법은 임의 배터리 제조사를 피하는 것입니다. 대신 NiCad 배터리를 정전류로 충전하세요. 셀 전압이 평준화되거나 균형 레벨에 도달할 때까지 이렇게 하세요. 또한 납산 배터리용 충전기는 피하세요.

리튬 충전기로 Ni-Cd 배터리를 충전할 수 있나요?

네, 가능합니다. 하지만 NiCad 배터리 충전기로 리튬 이온 배터리를 충전할 수는 없습니다.

NiCd와 NiMH 배터리에 같은 충전기를 사용할 수 있나요?

아니요, 사용할 수 없습니다. 두 배터리가 다른 배터리 충전 컨트롤러를 가지기 때문입니다.

마무리

간단한 NiCd 배터리 충전기 회로는 특히 니켈-카드뮴 배터리에 매우 유용합니다. 하지만 배터리 전력이 완충에 도달하면 충전 과정을 차단해야 합니다. 그렇게 하면 장치의 백업 효율을 크게 높이고 배터리 수명을 늘릴 수 있습니다.

이 주제에 대해 어떻게 생각하시나요? 적절한 NiCad 충전기 회로 구하는 데 도움이 필요하신가요? 자유롭게 연락 주세요.