Зарядное устройство для литий-ионного аккумулятора
Сегодня у многих пользователей скопилось по несколько рабочих и неиспользуемых литиевых аккумуляторов, появляющихся при замене мобильных телефонов на смартфоны.
При эксплуатации аккумуляторов в телефонах со своим зарядным устройством, благодаря использованию специализированных микросхем для контроля заряда, проблем с зарядом практически не возникает. Но при использовании литиевых аккумуляторов в различных самоделках возникает вопрос, как и чем заряжать такие аккумуляторы. Некоторые считают, что литиевые аккумуляторы уже содержат встроенные контроллеры заряда, но на самом деле в них встроены схемы защиты, такие аккумуляторы называют защищёнными. Схемы защиты в них предназначены в основном для защиты от глубокого разряда и превышения напряжения при зарядке выше 4,25В, т.е. это аварийная защита, а не контроллер заряда.
Некоторые «самодельщики» на сайте тут — же напишут, что за небольшие деньги можно заказать специальную плату из Китая, с помощью которой можно зарядить литиевые аккумуляторы. Но это только для любителей «шопинга». Нет смысла покупать то, что легко собирается за несколько минут из дешевых и распространенных деталей. Не нужно забывать и о том, что заказанную плату придется ждать около месяца. Да и покупное устройство не приносит такого удовлетворения, как сделанное своими руками.
Предлагаемое зарядное устройство способен повторить практически каждый. Данная схема весьма примитивна, но полностью справляется со своей задачей. Все что требуется для качественной зарядки Li-Ion аккумуляторов, это стабилизировать выходное напряжение зарядного устройства и ограничить ток заряда.
Зарядное устройство отличается надежностью, компактностью и высокой стабильностью выходного напряжения, а, как известно, для литий-ионных аккумуляторов это является очень важной характеристикой при зарядке.
Схема зарядного устройства для li-ion аккумулятора
Схема зарядного устройства выполнена на регулируемом стабилизаторе напряжения TL431 и биполярном NPN транзисторе средней мощности. Схема позволяет ограничить зарядный ток аккумулятора и стабилизирует выходное напряжение.
В роли регулирующего элемента выступает транзистор Т1. Резистор R2 ограничивает ток заряда, значение которого зависит лишь от параметров аккумулятора. Рекомендуется использовать резистор мощностью 1 вт. Другие резисторы могут иметь мощность 125 или 250 мВт.
Выбор транзистора определяется необходимым зарядным током установленным для зарядки аккумулятора. Для рассматриваемого случая, зарядки аккумуляторов от мобильных телефонов, можно применить отечественные или импортные NPN транзисторы средней мощности (например, КТ815, КТ817, КТ819). При высоком входном напряжении или использовании транзистора малой мощности, необходимо транзистор установить на радиатор.
Светодиод LED1 (выделен красным цветом в схеме), служит для визуальной сигнализации заряда аккумулятора. При включении разряженного аккумулятора, индикатор светится ярко и по мере заряда тускнеет. Свечение индикатора пропорционально току заряда аккумулятора. Но следует учесть, что при полном затухании светодиода, батарея все еще будет заряжаться током менее 50ма, что требует периодического контроля над устройством для исключения перезаряда.
Для повышения точности контроля окончания заряда, в схему зарядного устройства добавлен дополнительный вариант индикации заряда аккумулятора (выделен зеленым цветом) на светодиоде LED2, маломощном PNP транзисторе КТ361 и датчике тока R5. В устройстве возможно использование любого варианта индикатора в зависимости от требуемой точности контроля заряда аккумулятора.
Представленная схема предназначается для заряда только одного Li-ion аккумулятора. Но это зарядное устройство можно использовать и для заряда других видов аккумуляторов. Требуется лишь выставить необходимое для этого значение выходного напряжения и ток зарядки.
Изготовление зарядного устройства
1. Приобретаем или подбираем из имеющихся в наличии, комплектующие для сборки в соответствии со схемой.
2. Сборка схемы.
Для проверки работоспособности схемы и ее настройки, собираем зарядное устройство на монтажной плате.
Диод в цепи питания аккумулятора (минусовая шина – синий провод) предназначен для предотвращения разряда литий-ионного аккумулятора при отсутствии напряжения на входе зарядного устройства.
3. Настройка выходного напряжения схемы.
Подключаем схему к источнику питания напряжением 5…9 вольт. Подстроечным сопротивлением R3 устанавливаем выходное напряжение зарядного устройства в пределах 4,18 – 4,20 вольта (при необходимости, в конце настройки измеряем его сопротивление и ставим резистор с нужным сопротивлением).
4. Настройка зарядного тока схемы.
Подключив к схеме разряженный аккумулятор (о чем сообщит включившийся светодиод), резистором R2 устанавливаем по тестеру величину зарядного тока (100…300 ма). При сопротивлении R2 менее 3 ом светодиод может не светится.
5. Готовим плату для монтажа и пайки деталей.
Вырезаем необходимый размер из универсальной платы, аккуратно обрабатываем края платы напильником, очищаем и лудим контактные дорожки.
6. Монтаж отлаженной схемы на рабочую плату
Переносим детали с монтажной платы на рабочую, паяем детали, выполняем недостающую разводку соединений тонким монтажным проводом. По окончании сборки основательно проверяем монтаж.
Зарядное устройство может быть собрано любым удобным способом, в том числе и навесным монтажом. При монтаже без ошибок и исправных деталях оно начинает работать сразу же после включения.
При подключении к зарядному устройству, разряженный аккумулятор начинает потреблять максимальный ток (ограниченный R2). При приближении напряжения аккумулятора к заданному, ток заряда будет падать и при достижении напряжения на аккумуляторе 4.2 вольта, зарядный ток будет практически нулевым.
Однако оставлять аккумулятор, подключенный к зарядному устройству на продолжительное время, не рекомендуется, т.к. он не любит перезаряда даже малым током и может взорваться или загореться.
Если устройство не работает, то необходимо проверить управляющий вывод (1) TL431 на наличие напряжения. Его значение должно быть не меньше 2,5 В. Это наименьшее допустимое значение опорного напряжения для этой микросхемы. Микросхема TL431 встречается довольно часто, особенно в БП компьютеров.
Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!
*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.usamodelkina.ru
Зарядное устройство для литиевых аккумуляторов
Зарядное устройство для литиевых аккумуляторов по своему строению и принципу работы весьма схоже с ЗУ для свинцово-кислотных. Каждая банка литиевых АКБ имеет более высокое значение напряжения. Кроме того, они более чувствительные к перенапряжению и перезаряду.
Литий-ионный аккумулятор 18650
Банка – это один живительный элемент. Получил он свое название от схожести с жестяными банками для напитков. Для литиевых элементов наиболее распространенным вариантом является 18650. Это число легко расшифровывается. В миллиметрах указана толщина – 18 и высота – 65.
Если другие виды аккумуляторов позволяют иметь больший разбег в подаваемом напряжении при зарядке, то для литиевых этот показатель должен быть намного точнее. Во время достижения на аккумуляторе напряжения в 4.2 вольта зарядка должна останавливаться, перенапряжение для них опасно. Допускается отклонение от нормы в 0.05 вольта.
Среднее время заряда для литиевых батарей – 3 часа. Это усреднённый показатель, все же каждый отдельный аккумулятор имеет свое значение. От качества зарядки литиевых АКБ зависит срок их службы.
Условия длительного хранения
Совет. Хранить литий-ионные аккумуляторы необходимо правильно. Если устройство долгое время не будет использоваться, то батарею лучше из него вынуть.
Если оставить хранится полностью заряженный аккумуляторный элемент, то он может навсегда утратить часть своей ёмкости. Если оставить хранится разряженную батарею, она может больше не восстановиться. Значит, даже попытавшись ее реанимировать, можно потерпеть фиаско. Поэтому оптимальный рекомендуемый заряд для хранения литиевых банок – 30-50%.
Использование оригинальных зарядных устройств
Некоторые производители указывают, что использование неродных зарядных устройств для li ion аккумуляторов может привести к потере гарантии на устройство. Все дело в том, что плохое зарядное может погубить аккумуляторный элемент. Литиевые батареи могут портиться из-за неправильного напряжения или некорректного затухания в конце зарядки. Поэтому использование оригинального зарядного устройства – это всегда лучший выбор.
Заводское ЗУ
Опасность перезаряда и полного разряда
Исходя из устройства литиевых батарей, не рекомендуется допускать их полной разрядки или перезарядки.
К примеру, никель-кадмиевые батареи имеют эффект памяти. Это значит, что неправильный режим зарядки приводит к потере ёмкости. Неправильным считается режим, когда подзаряжается батарея, которая не полностью разрядилась. Если начать заряжать ее в не полностью разряженном состоянии, она может терять свою ёмкость. Зарядные устройства для таких батарей производятся со специальными режимами работы, которые сначала разряжают батарею до нужного уровня, потом начинают ее подзаряжать.
Литиевые батареи не требуют такого хлопотного обслуживания. Эффекта памяти у них нет, но они боятся полной разрядки. Поэтому их лучше подзарядить, когда появляется возможность, не дожидаясь полного разряда. Но и перезаряд для них неприемлем. Поэтому оптимальным будет не допускать разряда ниже 15 % и заряда более 90%. Так можно увеличить срок службы батареи.
Это касается только батарей без защиты. Если у аккумуляторов есть защита, реализованная на отдельной плате, то она отсекает заряд сверх меры, если разряд достигает минимального уровня, то отключает устройство. Обычно это показатели более 4,2 Вольта и 2.7 Вольта, соответственно.
Отношение к перепадам температур
Рабочий диапазон температур для литиевых батарей невелик – от +5 до +25 градусов по Цельсию. Сильные перепады температур нежелательны для их работы.
Самодельный зарядник для литий-ионных аккумуляторов
При перезаряде температура аккумулятора может повышаться, что нехорошо сказывается на его работе. Низкая температура также действует отрицательно. Подмечено, что на морозе аккумуляторы быстрее теряют свой заряд и садятся, хотя в тепле устройство показывает полную зарядку.
Особенности литиевых батарей
Li-ion АКБ являются очень неприхотливыми в эксплуатации. При бережном обращении они прослужат около 3-4 лет. Однако стоит ориентироваться на то, что даже если аккумуляторы не используются, они медленно умирают. Поэтому запасаться аккумуляторами к устройству впрок не совсем резонно. 2 года – это нормальное время от момента производства. Если прошло больше, то это могут быть уже вышедшие из строя батареи.
Интересно. Самый распространенный размер банки 18650 в среднем имеет ёмкость в 3500 мАч. Нормальная цена для такой батареи – 3-4 доллара. Поэтому производители, обещающие за 3 доллара Power bank объемом 10000 мАч, мягко говоря, обманывают. Хорошо, если там будет хотя бы 3000 мАч.
Как правильно заряжать полимерный аккумулятор
Полимерный аккумулятор от ионного отличается только внутренней консистенцией наполнителя. Правила зарядки и эксплуатации применимы к обоим видам этих литиевых батарей.
Как сделать зарядное устройство для литиевого аккумулятора своими руками
Схема самодельной зарядки для литиевых аккумуляторов
Рассмотрим одну из самых простых схем зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов. Самодельная схема зарядки реализована на микросхеме, которая выступает как стабилитрон и контроллер заряда, и транзисторе. База транзистора соединяется с управляющим электродом микросхемы. Литиевые батареи не любят перенапряжения, поэтому на выходе обязательно нужно выставить рекомендуемое напряжение в 4.2 В. Достичь этого можно с помощью регулировки микросхемы сопротивлениями R3 R4, которые имеют значения 3кОм и 2.2 кОм, соответственно. Подключаются они к первой ножке микросхемы. Регулировка задаётся единожды, и напряжение остаётся постоянным.
Чтобы можно было подстроить напряжение на выходе на месте резистора R, устанавливают потенциометр. Производить подстройку нужно без нагрузки, то есть без самого аккумулятора. С его помощью можно точно подстроить напряжение на выходе, равное 4,2 В. Потом вместо потенциометра можно поставить резистор полученного номинала.
Резистор R4 используется, чтобы открывать базу транзистора. Номинал этого сопротивления – 0,22 кОм. Когда аккумулятор будет заряжаться, его напряжение будет расти. От этого электрод управления на транзисторе будет повышать сопротивление эмиттер-коллектора. Это, в свою очередь, будет понижать ток, идущий на аккумулятор.
Ещё нужно отрегулировать ток зарядки. Для этого используют сопротивления R1. Без этого резистора не загорится светодиод, он отвечает за индикацию процесса зарядки. В зависимости от необходимого тока, подбирают резистор номиналом от 3 до 8 Ом.
Как выбрать аккумулятор
Отдельное внимание нужно уделить производителям аккумуляторов. Существуют зарекомендовавшие себя бренды и какие-то неизвестные аналоги. Иногда недобросовестные производители могут продавать товар, который ниже заявленных характеристик в 3 раза и более.
Обратите внимание! К брендам, получившим популярность, можно отнести Panasonic, Sony, Sanyo, Samsung.
Покупка литиевых аккумуляторов не должна вызвать больших проблем. Купить их можно в местных магазинах электроники, в интернет-магазинах или заказать напрямую из Китая. Не стоит гнаться за дешевизной. Хороший аккумулятор не может стоить очень дёшево. Некоторые производители ставят качественные банки, но плохие платы, отвечающие за питание. Это неминуемо приведет к гибели батареи.
Видео
amperof.ru
Адаптер в качестве зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов шуруповерта.
В прошлый раз я рассматривал вопрос о замене никель-кадмиевых NiСd аккумуляторов шуруповерта на литий-ионные. Теперь остался вопрос зарядки этих аккумуляторов. Литий ионные аккумуляторы формата 18650 обычно могут заряжаться до напряжения 4,20 В на ячейку с допустимым отклонением не больше 50 милливольт потому, что увеличение напряжения может привести повреждению структуры батареи. Ток заряда аккумулятора может находится в пределах от 0,1С до 1С(С-емкость аккумулятора). Лучше выбрать это значение согласно даташиту на конкректный аккумулятор. Я применил в переделке шуруповерта аккумуляторы марки Samsung INR18650-30Q 3000mAh 15A. Смотрим даташит-ток зарядки -1,5А.
Наиболее правильным будет провести заряд литиевых аккумуляторов в два этапа по методу CC/CV (constant current, constant voltage-постоянный ток, постоянное напряжение). Первый этап- должен обеспечен постоянный ток заряда. Величина тока составляет 0.2-0.5С. Для аккумулятора с емкостью 3000 мА/ч, номинальный ток заряда на первом этапе равен 600-1500 мА.. Второй этап — зарядка аккумулятора постоянным напряжением, ток постоянно снижается. Поддерживается напряжение на аккумуляторе в пределах 4.15-4.25 В. Процесс заряда будет законченным когда току падет до 0.05-0.01С.
На этом этапе ЗУ поддерживает на аккумуляторе напряжение 4.15-4.25 вольта и контролирует значение тока.По мере набора емкости, зарядный ток будет снижаться. Как только его значение уменьшится до 0.05-0.01С, процесс заряда считается оконченным.
Принимая во внимание вышесказанное применил готовые электронные модули с Алиэкспресс. Понижающая плата CC/CV с ограничением по току на микросхеме XL4015E1 или на LM2596. Предпочтительней плата на XL4015E1 так, как она более удобна в настройках.
Характеристики платы на XL4015E1.
Максимальный выходной ток до 5 Ампер.
Напряжение на выходе: 0.8 В-30 Вольт.
Напряжение на входе: 5 В-32 Вольт.
Плата на LM2596 имеет аналогичные параметры, только ток чуть меньше — до 3 Ампер.
Плату для управление зарядом литий-ионной батареи выбрана ранее. В качестве источника питания можно применить любой со следующими параметрами-выходное напряжение не ниже 18 Вольт (для схемы 4S), ток не ниже 2-3 Ампер. В качестве первого примера построения зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов шуруповерта я использовал адаптер 220\12 Вольт, 3 Ампера.
Предварительно я проверил какой ток он может выдать пир номинальной нагрузке. Подключил к выходу автолампу и выждал полчаса. Выдает свободно без прегруза 1,9 Ампер. Также измерил температуру на радиаторе транзистора-40 градусов Цельсия. Вполне неплохо-нормальный режим.
Но в этом случае не хватает напряжения. Это легко исправимо, с помощью всего одной копеечной радиодетали-переменного резистора (потенциометр) на 10-20 кОм. Рассмотрим типовую схему адаптера.
На схеме есть управляемый стабилитрон TL431, он находится в цепи обратной связи. Его задача поддерживать стабильное выходное напряжение в соответствие с нагрузкой. Через делитель из двух резисторов он подключен к плюсовому выходу адаптера. Нам нужно припаять к резистору(или выпаять его совсем и на его место припаять, тогда напряжение будет регулироваться и в меньшую сторону) который подключен к выводу 1 стабилитрона TL431 и к минусовой шине переменный резистор. Вращаем ось потенциометра и выставляем нужное напряжение. В моем случае я задал 18 Вольт(небольшой запас от 16,8 В для падения на плате CCCV). Если у вас напряжение указанное на корпусах электролитических конденсаторах стоящих на выходе схемы будет больше нового напряжения они могут взорваться. Тогда надо заменить их с запасом 30% по напряжению.
Далее подключаем к адаптеру плату для управление зарядом. Выставляем подстроечным резистором на плате напряжение 16,8 Вольт. Другим подстроечным резистором выставляем ток 1,5 Ампера, предварительно подключаем тестер в режиме амперметра к выходу платы. Теперь можно подсоединить литий-ионной сборку шуруповерта. Зарядка прошла нормально, ток к концу заряда упал до минимума, батарея зарядилась. Температура на адаптере была в пределах 40-43 градусов Цельсия, что вполне нормально. В перспективе можно в корпусе адаптера для улучшения вентиляции (особенно в летнее время) насверлить отверстия.
Окончание заряда батареи можно увидеть по включению светодиода на плате на XL4015E1. В данном примере я использовал другую плату на LM2596 так, как случайно в ходе экспериментов сжег XL4015E1. Советую делать зарядку лучше на плате XL4015E1.
У меня есть еще штатное зарядное от другого шуруповерта. Оно рассчитано на зарядку никель-кадмиевых аккумуляторов. Хотелось использовать это штатное зарядное чтобы заряжать и никель-кадмиевых аккумуляторы и литий-ионные. 
Это решилось просто- припаял к выходным проводам (красный плюс, черный минус) провода к плате CCCV.
Напряжение холостого хода на выходе штатное зарядного было 27 Вольт, это вполне подходит для нашей зарядной платы. После подключил так же как и варианте с адаптером. 
Окончание зарядки здесь мы видим по изменению цвета свечения светодиода(переключился с красного на зеленый).
Саму плату CCCV я поместил в подходящую пластмассовую коробку, выведя провода наружу.
Если у вас штатное зарядное на трансформаторе то можно подключить плату CCCV после диодного мостика выпрямителя.
Способ переделки адаптера под силу начинающим и может пригодиться в других целях, в результате получим бюджетный блок для питания различных устройств.
Всем желаю здоровья и успехов в покупках и жизни.
Подробнее процесс работы с зарядным устройством для переделанного шуруповерта можно посмотреть в видео
Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.
mysku.ru
Схема заряда для мощных LI-ION аккумуляторов
Приветствую, Самоделкины!
Если вы являетесь радиолюбителем, то наверняка пробовали собрать powerbank своими руками, хотя бы для спортивного интереса. Но в большей степени люди делают пауэрбанки своими руками по той причине, что заводские портативные зарядки им чем-то не устраивают. Взять хотя бы то, что ток зарядки таких powerbank’ов редко превышает значению в 1А (здесь имеется ввиду то, каким током заряжается сам powerbank, а не о выходном токе, которым он (powerbank) заряжает ваши гаджеты).
Так вот, 1А — это мало и, допустим, если емкость powerbankа внушительна и составляет, к примеру, 20 000 мАч, то таким током он будет заряжаться около 20 часов и более, что уж говорить про пауэрбанки с более высокой емкостью.
Платы заряда для одной банки литий-ионного аккумулятора на базе микросхемы TP4056 знакомы всем.
Они могут заряжать литиевый аккумулятор током до 1А. Китайцы сейчас продают и 3-ех амперные версии таких плат.
Так вот, автор сегодняшней самоделки (AKA KASYAN), решил скрестить 9 микросхем TP4056. Это даст возможность заряжать литиевые аккумуляторы током до 8-9А. Зачем это нужно? Ну, во-первых, такая плата будет весьма кстати, если вы решили собрать свой powerbank большой емкости, а во-вторых, сейчас в продаже встречаются мощные литий-ионные банки с емкостью 80,100 и более ампер часов и для них нужны мощные системы заряда.
Как мы знаем, есть много вариантов зарядки мощных литиевых банок, но самым дешевым из них остается как раз таки микросхема TP4056.
Каждая микросхема на 1А. Соединяйте по этому принципу сколько угодно микросхем, этим получая зарядное устройство на любой нужный ток.
Фишка микросхемы TP4056 заключается в том, что она заряжает аккумулятор правильным методом, то есть стабильным током и напряжением.
Как только напряжение на аккумуляторе доходит до значения 4,16-4,2В, заряд прекращается.
Вернемся к нашей схеме. Автору такая зарядка нужна именно для очень емкого пауэрбанка, его попросил сделать один знакомый, который занимается туризмом и водит людей в дальние походы, но это уже другая история.
Powerbank планируется на 100 000 мАч и зарядить такой, ясное дело от обычного USB-порта не получится. Точнее получится, если подождать где-то 5 дней, поэтому заряжать сборку из 48-ми литиевых банок стандарта 18650 автор намерен от 5-ти вольтовой шины компьютерного блока питания, он спокойно выдаст токи 10 и более ампер.
Насчет печатной платы. Ее, как всегда, вместе с общим архивом проекта можно скачать по ссылке в описании к видеоролику автора (ссылка ИСТОЧНИК в конце статьи) или ЗДЕСЬ. Автор предварительно ее отзеркалил, с вас остается только ее распечатать.
На плате имеются перемычки, их довольно много. Лучше использовать smd перемычки (резисторы с нулевым сопротивлением), в данном случае несколько перемычек заменены на резисторы с сопротивлением несколько сот миллиом, так как ничего другого под рукой у автора не было.
Микросхемы TP4056 будут греться в зависимости от тока заряда и входного напряжения, они все-таки работают в линейном режиме, и на каждой микросхеме около 1Вт мощности будет уходить в тепло, если входное напряжение составляет 5В. Общее количество микросхем 9 и соответственно 9Вт тепла, это довольно сильный нагрев.
Сами микросхемы охлаждаются за счет массивных дорожек, которые обильно залужены. Хотя гораздо лучше было бы использовать двухстороннюю плату, где медное покрытие на второй стороне играло бы роль радиатора, но как говорится — и так сойдёт, позже сделаем тепловые замеры и посмотрим насколько это страшно.
По времени автор был сильно ограничен, иначе (по его словам) заказал бы двустороннюю плату без перемычек и с хорошим охлаждением на заводе в Китае.
Из-за того, что монтаж односторонний есть несколько нюансов. По силовым дорожкам будут протекать токи около 9-10А и в некоторых местах дорожки довольно тонкие, поэтому токосъем лучше сделать в нескольких местах, затем провода соединить параллельно.
Первая микросхема — ведущая, остальные соединены параллельно, сугубо для увеличения общего тока.
На плате есть пара светодиодов. Один светится во время зарядки, второй — когда заряд окончен.
Ну а теперь наконец испытания. В качестве подопытной батареи у нас сборка из аккумуляторов 18650 с суммарной емкостью честных 18 000 мАч. Автор предварительно разрядил батарею.
В качестве источника питания будем использовать 5-вольтовую линию компьютерного блока питания.
Подключаем. Процесс пошел, загорелся соответствующий светодиодный индикатор. Ток заряда при этом составляет около 8А и это с учётом потерь на проводах.
Ждём минут 20, далее берем тепловизор и видим, что плата в целом довольно сильно нагрелась, притом больше всех нагрелись 2 последние микросхемы, у которых охлаждение не самое лучшее. Температура на них доходит до 83-ех градусов, но это нормально для микросхем TP4056.
Спустя где-то пару часов аккумулятор был полностью заряжен, при этом важно заметить, что по мере заряда ток будет падать, а, следовательно, уменьшится и тепловыделение на плате заряда.
По завершении процесса загорается второй индикатор, при этом напряжение на аккумуляторах составило 4,18В, а это значит, что собранная схема полностью функционирует и справляется с поставленными задачами, так что возьмите схему на вооружение, когда-то она может пригодиться.
В дальнейшем мы рассмотрим схему защиты для такой мощной сборки, а также соберем powerbank целиком и испытаем его. Предстоит также собрать самый важный орган пауэрбанка — мощный повышающий преобразователь, который будет преобразовывать напряжение с литиевых аккумуляторов до 5В, которые нужны для зарядки портативной электроники.
Ну а на этом пора заканчивать. Благодарю за внимание. До новых встреч!
Видео:
Источник
Доставка новых самоделок на почтуПолучайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!
*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных
Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.usamodelkina.ru
Схемы для зарядного устройства для литиевых аккумуляторов
Литиевые аккумуляторы изготавливаются с использованием различных ионных компонентов, с неизменным присутствием иона лития. Другим составляющим может быть сухой ионит с кобальтом, фосфатом железа, комплекс никель-кобальт алюминий и прочие. Подбор активных составов продолжается. В зависимости от гальванической пары меняется мощность аккумуляторов, их напряжение и емкость, но способы сбора в батареи с обвязкой для всех одинаковы.
Схема подключения литиевых аккумуляторов
Установка литиевой батареи решает разные задачи. В случаях, когда нужно иметь токовую нагрузку, измеряемую десятками ампер используют высокотоковые элементы. Это касается ручного инструмента, тяговых батарей для транспортировки. Средние нагрузки лежат на ноутбуках, фотоаппаратах, фонарях.
Рассмотрим высокотоковые аккумуляторы на основе литий-ионных банок с номинальным напряжением 3,7 В. Они могут иметь разные размеры, емкость, но напряжение будет только 3,7. Изготовлены элементы:
- катод из алюминиевой фольги, на которую нанесен мелкодисперсный графит;
- анод из медной подложки, на которую нанесен LiCoO2:
- сепаратор, ячеистый состав пропитан неводным раствором соли Li.
Именно такие комплектующие используют в цилиндрических элементах, аккумулятор называют литий-ионным. Чаще всего схема питания шуруповертов, ноутбуков, фонарей, биноклей изготовлены с применением литиевых аккумуляторов форм-фактора 18650. Элемент имеет в длину 65 мм, диаметр 18 мм. Напряжение рабочее 3,0-4,2 В. Относится в высокотоковым, то есть может отдавать ток силой до 10 С.
Для питания инструмента большей мощности необходимо соединять последовательно несколько банок, по расчету. При этом емкость измеряется по самому слабому элементу.
Для повышения емкости нужно использовать параллельное соединение. Банки, соединенные одинаковыми полюсами суммируют емкость. Если нужно поднять емкость и напряжение, используют комбинирование. Соединяют группы банок параллельно. Потом каждый комплект соединяют последовательно.
Для шуруповертов с рабочим напряжением 12,14,18 В используется последовательная схема литиевого аккумулятора. Зная, что отдельные элементы не должны перезаряжаться выше 4,20 В, разряжаться ниже 2,5 В, требуется обеспечить равномерное напряжение во всех банках и защиту от опасного для них напряжения. Батарея может быть собрана из защищенных аккумуляторов. Тогда на них есть маркировка «protected» («защищенные»). В корпусе имеется плата, отключающая элемент при достижении критичных параметров.
Защищенный цилиндр на 2 мм длиннее стандартного, незащищенного и немного толще, за счет дополнительной обертки. Если используются незащищенные литиевые аккумуляторы, в схему заряда литиевых аккумуляторов устанавливается плата защиты MBS, рассчитанная на максимальную токовую нагрузку, количество банок. Часто там же встроен балансир.
Схемы балансиров для литиевых аккумуляторов
В чем заключается балансировка при сборке батареи последовательно? Когда соединение банок идет противоположными полюсами, напряжение суммируется. Ток протекает одинаковый. По разным причинам разница в емкости может немного отличаться. Но если не поставить преграду, самая малая банка переполнится, то есть перезарядится. Это плохо. При работе ток отбирается в равных количествах. Банка, у которой емкость немного ниже, разрядится настолько, что может выйти из строя, пока другие элементы сборки отдают энергию до нормы.
Балансир представляет схему, которая создает препятствия для прохождения тока в заряженную батарею, направляя ее через дополнительные сопротивления, резисторы. Балансир включает стабилитрон TL431A и транзистор односторонней прямой проводимости BDI 40
Отличные балансиры включены в схему зарядных устройств для литиевых аккумуляторов, которыми широко пользуются. Их маркировка Turnigy Accucel-6 50W 6A и iMAX B6.
Перед вами простая и понятная схема балансировки литиевых аккумуляторов, которую можно сделать самостоятельно.
Схема светодиодов для контроля разряда литиевых аккумуляторов
Актуально узнать, когда аккумулятор сядет. Разряжать литиевые батареи до 2,5 В не стоит, будут трудности с предзарядом. Резкое мигание светодиода послужит заметным аварийным сигналом.
Несложная схема с применением монитора напряжения еще и компактная. Неоспоримое достоинство – низкое потребление энергии. При севшей батарее это важно. Хорошо с задачей справится мигающий светодиод L-314.
Можно купить готовый прибор –MAX9030. Схема компоновки представлена. При понижении напряжения до 3,0 В начинает вспыхивать ярко светодиод с длинным интервалом. В спящем режиме расходуется 50 наноампер (10-9), при вспышках 35 мкА.
Вывод
Для каждого устройства можно составить литиевую батарею, отвечающую запросам. Но необходимо подобрать параметры комплектующих в соответствии с видом литиево-ионных аккумуляторов. Марганцевые имеют напряжение 4 В, кобальтовые 3,7 В, а железо-фосфатные 3,3 В. Собирая батарею, нужно брать элементы одного вида, лучше из одной партии.
Видео
Посмотрите ход подключения защиты и сбора батареи.
batts.pro
Зарядное устройство для Li-Ion аккумулятора из барахла
У многих, наверное, возникает проблема с зарядкой Li-Ion аккумулятора без контроллера, у меня возникла такая ситуация. Достался убитый ноутбук, в аккумуляторе 4 банки SANYO UR18650A оказались живые.Решил заменить в светодиодном фонарике, вместо трех батареек ААА. Встал вопрос об их зарядке.
Покопавшись в инете нашел кучу схемок, но с деталями у нас в городе туговато.
Пробовал заряжать от зарядки сотового, проблема в контроле заряда, нужно постоянно следить за нагревом, чуть начинает нагреваться нужно отключать от зарядки иначе аккумулятору каюк в лучшем случае, а то и можно устроить пожар.
Решил сделать самостоятельно. Купил в магазине постельку под аккумулятор. На барахолке купил зарядку. Для удобства отслеживания окончания заряда желательно найти с двухцветным светодиодом который сигнализирует о конце заряда. Он переключается с красного на зеленый при окончании зарядки.
Но можно и обычную. Зарядку можно заменить на шнур USB, и заряжать от компьютера или зарядки с USB выходом.
Моя зарядка только для аккумуляторов без контроллера. Контроллер я взял от старого аккумулятора сотового телефона. Она следит за тем, чтобы аккумулятор не был перезаряжен выше напряжения 4.2 В, либо разряжен меньше 2…3 В. Также схема защиты спасает от коротких замыканий, отключая саму банку от потребителя в момент короткого замыкания.
На нем стоят микросхема DW01 и сборка двух MOSFET-транзисторов (M1,M2) SM8502A. Есть и с другими маркировками, но схемы подобны этой, и работает аналогично.
Контроллер заряда от аккумулятора сотового телефона.
Схема контроллера.
Ещё одна схема контроллера.
Главное не перепутать полярность припайки контроллера с постелькой и контроллера с зарядкой. На платке контроллера указаны контакты «+» и «-» .
В постельке возле плюсового контакта желательно сделать явно заметный указатель, красной краской или самоклеющейся пленкой, во избежание переполюсовки.
Собрал всё воедино и вот что получилось.
Заряжает замечательно. При достижении напряжения 4,2 вольта контроллер отключает аккумулятор от зарядки, и переключается светодиод с красного на зелёный. Зарядка закончена. Заряжать можно и другие Li-Ion аккумуляторы, только применить другую постельку. Всем удачи.
sdelaysam-svoimirukami.ru
Зарядное устройство для литиевых аккумуляторов: оригинальные и самодельные устройства
Многие пользуются электроникой с Li-ion батареями. Для восстановления их работоспособности понадобится зарядное устройство для литиевых аккумуляторов.
Вариант зарядного устройства для литиевых аккумуляторов.Оригинальные зарядные устройства
Внешне ЗУ для литиевых аккумуляторов мало отличаются от аналогичных приборов для кислотно-свинцовых АКБ. Но на банках у них напряжение выше, расхождение между отдельными элементами допускается не больше 0,05 В, поэтому требования к устройствам более высокие. Большинство производителей предлагает собственные зарядные устройства, оптимизированные под их аккумуляторы.
Любое ЗУ состоит из 2 основных узлов: трансформатора и выпрямителя. Они вырабатывают постоянный ток, напряжение которого выше, чем батареи.
Выбирая устройство, обращают внимание на следующее:
- Возможность одновременной зарядки каждой банки по отдельности.
- Выбор режима.
- Дополнительные функции.
Если устройство имеет независимые каналы зарядки, электроника контролирует процесс, прекращает его при восстановлении емкости. Недостаток этой возможности в том, что некоторые элементы не успевают восстановиться полностью. Если подобное происходит часто, такие батареи быстрее выходят из строя.
Заряжать можно в 3 режимах: слабым током (не превышает 10% емкости аккумулятора), средним (до 50%) и большим. Первый способ медленный, зато на продолжительности службы АКБ почти не отражается.
При втором варианте время зарядки составит 3 часа. Ускоренный заряд сокращает срок службы аккумулятора, применяется в экстренных случаях.
Интеллектуальные ЗУ имеют функцию разряда. Аккумулятор сначала полностью разряжается, стирая эффект памяти. Цикл занимает несколько больше времени, но батарея служит дольше. Некоторые приборы оснащают функцией тренировки. Она служит для возвращения к рабочему состоянию проблемных аккумуляторов.
Для литиевых элементов вредна перезарядка. Оригинальные ЗУ подают оптимальный заряд, что исключает возникновение подобной ситуации.
Еще один вариант зарядного устройства.Некоторые Li-ion аккумуляторы оборудованы встроенной защитной платой, которая отключает их, если параметры достигают критического уровня:
- на клеммах больше 4,25 Вольт на одну банку;
- напряжение упало ниже 2,4 В;
- температура при зарядке превысила допустимую.
Когда параметры восстанавливаются, контроллер включает цепь.
Зарядка литий-ионных аккумуляторов
Li-ion батареи рекомендуется заряжать двухэтапным способом. Его преимущество в наиболее полном заряде без снижения срока службы аккумуляторов. Способ принято обозначать «CC/CV».
Первый этап происходит с постоянным зарядным током. Его величина составляет 0,2-0,5 емкости батареи, при ускоренном заряде – 0,5-1,0. ЗУ работает как стабилизатор, поддерживая напряжение. Когда на клеммах оно достигает 4,2 В, первый этап закончен. Аккумулятор набрал 70-80% емкости.
На втором этапе сила тока постепенно снижается по мере набора батареей емкости. Когда заряд достигает 90-95%, ЗУ должно отключиться. Если литиевый источник питания долго находится под высоким напряжением, происходят необратимые процессы в химическом составе, уменьшается срок службы.
В некоторых случаях требуется предварительный заряд пониженным током:
- если аккумулятор глубоко разряжен;
- батарея повреждена – предотвращает разгерметизацию;
- для предварительного прогрева, если зарядка происходит при минусовой температуре.
Выбор количества ампер зависит от количества времени, требуемого для полной зарядки. Его границы от 0,2 до 1,0 емкости батареи. Если превысить значение всего на 0,15 В, аккумулятор может прослужить в 2 раза меньше. Понижение напряжения уменьшает емкость, но продлевает срок службы. Время заряда высчитывают, разделив емкость на зарядный ток. Зарядка литий-полимерных аккумуляторов не отличается от зарядки Li-ion.
Простейшее устройство зарядки одного элемента
Литий-ионный аккумулятор 18650.Самодельное ЗУ по упрощенной схеме собирают на базе микросхемы LM317. Если не удастся купить транзистор КТ361 советского образца, меняют на более доступный КТ3107 или КТ3108. Он обеспечивает работу зарядного индикатора: если в нем нет необходимости, можно обойтись без транзистора.
Настройка сводится к подбору напряжения на выходе в пределах 4,1-4,15 В. Если аккумуляторы без защитной платы, настраивают максимально точно. Для регулировки служит переменный резистор R8. Аккумулятор при настройке не подключается. Второй параметр, который настраивают, – зарядный ток. Подбирают резисторы R4, R6.
Недостаток схемы заключается в том, что подключить USB-порт для зарядки не получится.
Усовершенствование зарядного устройства для Li-ion аккумуляторов
Зарядное устройство для кислотно-свинцовых или никель-кадмиевых аккумуляторов можно переделать под литий-ионные батареи. Они заряжаются напряжением 4,20 В с отклонением не более 0,05 В.
Недорогое зарядное устройство состоит из трансформатора, диодного моста, тиристора и схемы управления. Из всей схемы оставляют трансформатор с диодным мостом, остальное выпаивают. Добавляют конденсатор на 35 В емкостью 1000 мкФ. Можно взять больше, но это увеличивает габариты. Остался выпрямитель, к которому следует добавить зарядное устройство.
Простой способ реализуют с помощью микросхемы LM317, которой следует добавить режим стабилизации тока. Это достигается монтажом резистора. Его номинал подсчитывают по формуле R=1,25/I. Количество ампер для Li-ion элементов – от 0,2 до 1, одно из значений подставляют в формулу.
Делитель напряжения – это постоянный резистор номиналом 1,5 кОм, рядом с ним последовательно установлен подстроечный 200 Ом. Второй резистор на 13 кОм. Схема рассчитана для зарядки 3 последовательно соединенных элементов по 3,7 В каждый.
Зарядное устройство для литиевых аккумуляторов 12 вольт – устройство балансира
Батареи состоят из отдельных секций. Для зарядки используется преимущественно последовательная схема от 1 источника. Когда емкость отдельной банки достигает требуемого значения, ЗУ отключается, чтобы избежать перезарядки. Некоторые элементы остаются недозаряженными, так как нет полностью идентичных секций.
Чтобы устранить эти недостатки, усовершенствуют ЗУ установкой балансира. Зарядка с ним проводится в режиме контроля каждого элемента. Напряжение не поднимается выше и не падает ниже допустимого уровня. Элементы устройства отбирают лишнюю энергию, регулируя зарядку отдельных банок.
IP-22 12 вольт 20 ампер ЗУ.Простое устройство делают на базе микросхемы TL431. Используется любой транзистор p-n-p с большой мощностью рассеивания. Рассчитывают по формуле: P=U×I. Она большая, например, при зарядном токе 0,5 А – 2,1 Вт. Устанавливают на радиатор, чтобы не грелся. Подбирают сопротивление пары R1 и R2, чтобы напряжение не поднималось выше 4,2 В. Возможные варианты: 15К и 22К, 22К и 33К, 47К и 68К.
Можно воспользоваться готовыми платами с микроконтроллерами от торговой марки Arduino. Они преимущественно оснащаются набором, обеспечивающим нормальную работу микроконтроллера. Сторонние фирмы также производят наборы, рассчитанные на совместную работу с продукцией «Ардуино».
К зарядному устройству подключают столько балансиров, сколько ячеек у аккумулятора. Контроллеры устанавливают в отдельном корпусе.
Импульсное зарядное устройство для литиевых аккумуляторов
Иногда аккумулятор требуется зарядить быстро. Простой путь – повысить зарядный ток. Если часто пользоваться таким способом, батарея прослужит максимум 2 года. Номинальное количество ампер – 10% от емкости.
Однако полной зарядки достигнуть не удается. Если использовать способ CC/CV, на первом этапе выходит максимум 80% емкости. Оставшиеся 20% восполнить не удается. Зарядные амперы постепенно снижаются, но до нуля не доходят. Процесс останавливается, когда сила тока опускается до 0,05% номинальной емкости.
Технология двухэтапной зарядки имеет четкие критерии начала и окончания каждого шага. Предельный порог зарядки 4,2 В выбран по следующей причине: повышенное напряжение, воздействующее на электроды и электролит длительное время, приводит к их изменениям, снижению емкости.
На напряжение при зарядке влияют внутреннее сопротивление батареи и сила тока. В какой-то момент показатель кратковременно достигает 4,3 -4,4 В. Таким образом, первый этап заканчивается раньше, чем необходимо, а время заряда увеличивается. Быстро и полностью зарядить аккумулятор можно, если использовать импульсный преобразователь.
Устройство действует так:
- отключает зарядный ток;
- делает паузу;
- измеряет на аккумуляторе напряжение холостого хода;
- далее либо продолжает зарядку, либо отключается.
Заряд подается импульсами, которые тем короче, чем ближе к 4,2 В, – показатель полностью заряженной батареи. Когда он достигается, подача тока прекращается полностью. Аккумулятор можно оставлять подключенным к ЗУ на любое время: перезаряда не будет. Прибор включится, когда потребуется повысить емкость.
Импульсные ЗУ стоят дорого, поэтому мастера стремятся сделать их своими руками. Существует много вариантов на микросхемах, которые сложны в управлении и дороги.
Представляет интерес вариант без микропроцессора на базе компаратора KA393 или KIA70XX.
Подключенное устройство заряжает аккумулятор током, сила которого определяется напряжением питания и величиной сопротивления резистора RD. Когда на клеммах элемента достигается 4,15 В, по сигналу компаратора закрывается транзистор VT1. Наступает пауза, вольты падают, компаратор подключает зарядку.
Быстрозарядное устройство G4-1h Ryobi ONE+ BCL14181H.Процесс повторяется, время импульсов постоянно сокращается, продолжительность пауз увеличивается. Когда достигается заданное значение (регулируется R1), устройство отключается.
Быстрозарядное устройство G4-1h Ryobi ONE+ BCL14181H
Импульсное ЗУ для Li-ion и NiCd аккумуляторов на 18 В разработки немецкой фирмы Ryobi производится в КНР. Работает при температуре 0…+50°С. Схема обеспечивает стабилизацию напряжения и тока, восстанавливается отдельно каждый элемент.
Технические характеристики:
- минимальная продолжительность заряда: 1,5-1 час;
- индикаторы состояния зарядки;
- размеры: 21×8,6×17,4 см;
- масса: 900 г;
- сигнализация неисправности.
Корпус ударопрочный пластмассовый. Имеется встроенный вентилятор для принудительного охлаждения с автоматическим включением при достижении +40°С.
Ремонт зарядной станции
Своими руками устраняют простые неисправности. Пример ремонта показан на станции 12В ДА-10/12ЭР для литий-ионных батарей напряжением 12 В, ток 1,8 А. Прибор состоит из понижающего трансформатора, четырехдиодного моста, сглаживающего пульсацию конденсатора. Светодиоды сигнализируют о подключении питания, начале и конце заряда.
Если не загорается индикатор включения, проверяют первичную обмотку трансформатора. Для этого измеряют тестером сопротивление, коснувшись щупами штырей вилки. Если есть обрыв, вскрывают корпус. Возможно, сгорел сетевой предохранитель, который меняют.
На некоторых моделях ЗУ установлен тепловой предохранитель. Он находится сверху первичной обмотки трансформатора под изоляцией, разрывает цепь при температуре +120…+130°С. Восстановление невозможно, поступают другим образом: пайкой соединяют концы обмоток. После этой операции трансформатор не защищен от короткого замыкания, поэтому лучше поставить сетевой предохранитель.
При целой первичной обмотке прозванивают вторичную и диоды. Один конец полупроводников выпаивают, подключают омметр, меняя положение щупов. Исправный диод показывает при одном подключении обрыв, при другом – КЗ. Перегоревшая первичная обмотка ремонту не подлежит – меняют трансформатор.
Если обнаружены неисправные диоды, устанавливают новые. Одновременно меняют и конденсатор: если в нем высыхает электролит, диоды перегружаются, сгорают.
Под увеличительным стеклом осматривают плату. Ликвидируют обнаруженные трещины, нарушенные контакты. Если все принятые меры не помогли, обращаются в мастерскую.
talkdevice.ru