Схемы самодельных зарядных устройств для литиевых аккумуляторов. Li-ion и Li-polymer аккумуляторы в наших конструкциях

Li-ion аккумуляторы типа 18650 различной емкости получили в настоящее время очень широкое распространение. С их приобретением встает проблема зарядки и обязательно в соответствии с техническими требованиями к процессу зарядки. Вот некоторые из этих требований: — зарядка стабильным током; — режим стабилизации напряжения; — индикация окончания зарядки; — непревышение допустимой температуры в процессе зарядки аккумулятора.

Вашему вниманию предлагается несложная в изготовлении и наладке схема ЗУ Li-ion аккумуляторов, хорошо зарекомендовавшая себя в работе.

Схема представляет собой стабилизатор тока и напряжения. Пока напряжение на аккумуляторе в процессе зарядки не достигнет уровня Uстаб.=(R7/R5+1)*Uref (Uref-опорное напряжение TL431=2,5В), TL431 находится в закрытом состоянии, и схема работает как стабилизатор тока. Iстаб.=0,6/R2 (0,6-напряжение открывания транзистора КТ816В). Как только напряжение на аккумуляторе достигнет Uстаб., схема переходит в режим стабилизации напряжения. Для Li-ion аккумулятора эта величина равна 4,2В. По достижении на аккумуляторе напряжения 4,2В начинает светиться светодиод желтого цвета, сигнализируя о том, что аккумулятор заряжен на 80-90%.Зарядный ток снижается до величины 7…8мА. В этом состоянии оставьте аккумулятор на 10-15 часов, чтобы он набрал полную емкость.

Немного о назначении элементов схемы. LED1 — синего цвета, светится при установке аккумулятора (АК) в зарядный бокс при неподключенном питании ЗУ. При напряжении на АК менее 3В LED1 не светится. LED2 — желтого цвета. Служит для индикации окончания процесса зарядки АК. При установке в бокс незаряженного АК LED2 не светится. Если он светится, то это говорит о том, что в бокс вставлен заряженный АК (при неподключенном питании ЗУ). R2 — ограничивает зарядный ток АК. R5, R7 — служат для установки напряжения 4,2В на контактах зарядного бокса до установки в него аккумулятора (можно любым).

Все детали ЗУ, кроме транзистора, установлены на печатной плате со стороны печатных проводников:

Вариант платы для тех, кто не ленится сверлить отверстия в стеклотекстолите:

Транзистор снабжен небольшим радиатором. В процессе зарядки транзистор греется до 40°С. Резистор R2 также греется, поэтому лучше установить параллельно два по 10 Ом для уменьшения нагрева. Напряжение блока питания для зарядки одного аккумулятора примерно 5В постоянного тока. При необходимости заряжать сразу несколько аккумуляторов напряжение БП выбирается таким, чтобы на каждом блоке оно составляло 4,2В. Мощность блока питания выбирается из величины зарядного тока для каждого аккумулятора. Можно использовать импульсный источник питания. Габариты зарядного устройства будут меньше. Процесс наладки зарядного устройства несложен. Не вставляя аккумулятор, подаем питание на схему. Должны светиться оба светодиода. Далее измеряем напряжение на контактах зарядного бокса. Если оно равно 4,2В, вам повезло и наладка почти завершена. В случае, если напряжение больше или меньше 4,2В, отключаем питание, вместо резистора R5 или R7 впаиваем переменный многооборотный резистор 10к и точно устанавливаем напряжение 4,2В на контактах бокса. Измерив величину получившегося сопротивления настоечного резистора, подбираем такой же постоянный и впаиваем в схему. Еще раз проверяем напряжение на контактах зарядного бокса. Величину зарядного тока проверяем амперметром на контактах зарядного бокса, не вставляя аккумулятор. Подбором величины резистора R2 можно установить желаемый зарядный ток. Большими токами не увлекаемся, может греться аккумулятор, что категорически недопустимо. От перегрева емкость Li-ion аккумуляторов снижается и не восстанавливается. Аккумуляторы лучше всего заряжать по одному. При необходимости заряжать одновременно несколько аккумуляторов можно соединить блоки последовательно по такой схеме.

В этой схеме каждый аккумулятор заряжается отдельно. Напряжение в конце зарядки на каждом АК будет 4,2В, а зарядный ток — 0,5А. Заряжая одновременно, например, семь аккумуляторов, напряжение источника питания должно быть 4.2В*7=29,5В. Мощность источника питания определяется по величине зарядного тока 0,5А для каждого АК, т.е приблизительно 40Вт.

Фото готового устройства.

Подробное описание литий-ионных батарей 18650, изготовление аппарата для зарядки своими руками, нюансы применения.

ТЕСТ:

Чтобы понять, обладаете ли вы достаточной информацией о литий-ионном аккумуляторе:

  1. В чем заключался главный недостаток первых моделей батарей 18650?

а) Они взрывались из-за металлического лития внутри – при частых зарядках на элементе появлялись накопления, приводящие к взрыву.

б) Батарея была слишком громоздкая и неудобная.

  1. От какой проблемы пока не избавились производители современных моделей 18650?

а) Батарея часто перегревается. б) Аккумулятор быстро теряет заряд при попадании в отрицательные температуры.

  1. В каком температурном диапазоне желательно хранить батарею?

а) + 10 — + 25 – идеальные показатели. Аккумулятор не переносит слишком холодных или жарких помещений.

б) Храните аккумулятор при низких температурах, когда он не используется.

в) При температуре +30-45 градусов.

  1. Почему нельзя приобретать зарядное устройство, изготовленное в Китае?

а) Корпус слишком ненадежный. б) Детали низкого качества, верная технология сборки не всегда соблюдена.

  1. При каком уровне заряда желательно хранить батарею?

а) Хранение 18650 следует осуществлять на уровне заряда, не падающего ниже 50%. Полную разрядку производить нельзя.

б) Не ниже 10%.

Ответы:

  1. а) Главный недостаток первых моделей – взрывоопасность. Металлический литий обрастал наростами при частых зарядках и происходило замыкание, приводящее к взрыву батареи.
  2. б) Современные батареи плохо переносят низкие температуры – заряд падает очень быстро.
  3. а) + 10 — + 25 – идеальные показатели. Нельзя помещать батарею в иные условия.
  4. б) Китайские производители часто использует некачественные детали при сборке аппаратов, поэтому они выходят из строя. Еще не всегда соблюдается правильная технология сборки.
  5. а) Если батарею планируете долго держать без работы, то проследите, чтобы заряд на ней не падал ниже 50%, иначе аккумулятор испортится.

Литий-ионная батарея
Владельцы литий-ионных аккумуляторов

18650 сталкиваются с вопросом о том, каким током его заряжать. Также возникают трудности правильностью эксплуатации, люди точно не знают, чего боятся подобные батареи, как увеличить продолжительность их работы.

Чтобы самостоятельно собрать электронную сигарету или фонарик, то обязательно нужно изучить все аспекты работы

с литий-ионным источником питания.

Определение

:
Литий-ионный аккумулятор
— это батарея электрического тока, получившее большое распространение среди бытовой электронной техники с 1991 года. Именно в этом году корпорация Sony презентовала продукт на широком рынке.

Ответы на 5 часто задаваемых вопросов

  1. Для чего используются литий-ионные батареи?

— В качестве источника питания. Подобные батареи часто применяют для различных мобильных телефонов, видеокамер, ноутбуков, для подзарядки электромобилей или современных электронных сигарет.

  1. У моделей есть недостатки?

— Основной недостаток модели заключался в том, что первые разработки буквально взрывались. Это объясняется тем, что производители поместили внутрь анод, состоящий из металлического лития. Когда происходит большое количество зарядов и разрядов, то на аноде появляются образования, приводящие к замыканию электродов. В результате происходит возгорание, а после и взрыв. На данный момент эта проблема решена.

  1. Как решилась проблема со взрывами?

— Чтобы обезопасить конструкцию, ученые заменили сердцевину на графит, и от проблемы со взрывами избавились. Но остались трудности с катодом, вызванные из-за конструкции из оксида кобальта. Если нарушались эксплуатационные характеристики, то взрывы повторялись. Именно поэтому нужно было следить, чтобы устройство не подвергалось перезарядке. Пользователям было крайне неудобно постоянно следить за уровнем зарядки и разработчикам пришлось вновь модифицировать устройство. Современные модели безопасны. Когда разработчики начали использовать литий-ферро-фосфатные батареи, то и от этой проблемы удалось избавиться. Современное устройство выпускают таким образом, чтобы перезаряд и перегрев был невозможен.

  1. Современные модели имеют недостатки?

— Заряд теряется, если батарея попадает под воздействия низких температур.

  1. Если долго не использовать батарею, то она испортится?

– Если не опускать уровень разреженности ниже 50%, то не испортится.

Зарядка – 5 нюансов

Зарядка
Посмотрите на картинке оригинальное зарядное устройство.

Зарядное устройство, предназначающееся для литий-ионных аккумуляторов, очень похоже на свинцово-кислотный тип батареи. Разница заключается в том, что у литий-ионного
аккумулятора
имеется высокие напряжения на каждой банке и серьезные требования допусков по напряжению.

Это интересно!

Аккумулятор называют «банкой» из-за схожести с алюминиевыми банками, в которых выпускают прохладительные напитки.

«Банки»
Самые популярные элементы питания

с этой формой — 18650. Это название аккумулятор получил из-за размеров: диаметр — 18 мм, высота — 65 мм. Когда идёт зарядка свинцово-кислотных
аккумуляторов,
допускаются небольшие неточности в указаниях напряжений. Но с литий-ионными устройствами всё намного конкретнее. Когда происходит
зарядка,
и напряжение увеличивается до 4,2 Вольт, напряжение на элемент нужно сразу же прекратить. Погрешность составляет всего 0,5 Вольт.
Китайская зарядка
На рынке встречается большое количество китайских

зарядок, рассчитанных на элементы питания разных материалов. Без ущерба работоспособности ионные батареи заряжают током в 0,8 А. Но напряжение в банке придется предельно четко контролировать. Когда величина составит 4,2 Вольт, сразу же прекращаем зарядку. Но в том случае, если в банку встраивается
контроллер,
тогда не стоит беспокоиться об этом, поскольку аппарат всё сделает самостоятельно.

Зарядки 4,2 Вольт

В качестве зарядника

для литий-ионной батареи используют стабилизатор напряжения, ограниченный ток в самом начале зарядки. Использовать необходимо исключительно стабильное напряжение, и ограничение тока в самом начале процесса зарядки. Зарядку следует заканчивать в тот момент, когда стабильное напряжение равняется 4,2 Вольт, отсутствует
ток,
или его величина очень маленькая — в районе 5-7 мА.
Окисление
Когда в аккумулятор помещают стержень из графита,

то напряжение не должно превышать 4,1 В на один элемент. При пренебрежением этим правилом, энергетическая плотность сильно возрастет, начнутся процессы окисления устройства. В итоге аккумулятор выйдет из строя. Чтобы избежать окисления, современные модели оснащаются добавками —
графита
в чистом виде внутри нет. Но подобные модели все еще можно найти случайно.

Как правильно заряжать Li-ion аккумуляторы. Параллельное соединение аккумуляторов.

Товар можно купитьтут

Всем радиолюбителям отлично знакомы платы заряда для одной банки li-ion аккумуляторов. Она пользуется большим спросом из за малой цены и неплохих выходных параметров.

Применяется для зарядки ранее указанных аккумуляторов от напряжения 5 Вольт. Подобные платки находят широкое применение в самодельных конструкциях с автономным источником питания в лице литий-ионных аккумуляторов.

Выпускают эти контроллеры в двух вариантах — с защитой и без. Те, что с защитой стоят чуток дорого.

Защита выполняет несколько функций 1) Отключает аккумулятор при глубоком разряде, перезаряде, перегрузке и к.з.

Сегодня мы очень детально проверим эту платку и поймем соответствуют ли обещанные производителем параметры реальным, а также устроим иные тесты, погнали. Параметры платы приведены ниже

А это схемы, верхняя с защитой, нижняя — без

Под микроскопом заметно, что плата весьма неплохого качества. Двухсторонний стеклотекстолит, никаких «сополей», присутствует шелкография, все входы и выходы промаркированы, перепутать подключение не реально, если быть внимательным.

Микросхема может обеспечить максимальный ток заряда в районе 1 Ампера, этот ток можно изменить подбором резистора Rх (выделено красным).

А это табличка выходного тока в зависимости от сопротивления ранее указанного резистора.

Микросхема задает конечное напряжение зарядки (около 4,2Вольт) и ограничивает ток заряда. На плате имеется два светодиода, красный и синий (цвета могут быть иными) Первый горит в процессе заряда, второй когда аккумулятор полностью заряжен.

Имеется Micro USB разъем, куда подается напряжение 5 вольт.

Первый тест. Проверим выходное напряжение, до которого будет заряжаться аккумулятор, оно должно быть в от 4,1 до 4,2В

Все верно, претензий нет. Второй тест Проверим выходной ток, на этих платах по умолчанию выставлен максимальный ток, а это около 1А. Будем нагружать выход платы до тех пор, пока не сработает защита, этим имитируя большое потребление на входе или разряженный аккумулятор.

Максимальный ток близок к заявленному, идем дальше. Тест 3 На место аккумулятора подключен лабораторный блок питания на котором заранее выставлено напряжение в районе 4-х вольт. Снижаем напряжение до тех пор пока защита не отключит аккумулятор, мультиметр отображает выходное напряжение.

Как видим , при 2,4-2,5 вольтах напряжение на выходе пропало, т.е защита свое отрабатывает. Но это напряжение ниже критического, думаю 2,8 Вольт было бы самое оно, в общем не советую разряжать аккумулятор до такой степени, чтобы сработала защита. Тест 4 Проверка тока срабатывания защиты. Для этих целей была использована электронная нагрузка, плавно увеличиваем ток.

Защита срабатывает на токах около 3,5 Ампер (отчетливо видно в ролике) Из недостатков замечу только то, что микросхема безбожно нагревается и не спасает даже теплоемкая плата, к стати — сама микросхема имеет подложку для эффективной теплоотдачи и эта подложка припаяна к плате, последняя играет роль теплоотвода.

Добавить думаю нечего, все прекрасно видели, плата является отличным бюджетным вариантом, когда речь идет о контроллере заряда для одной банки Li-Ion аккумулятора небольшой емкости. Думаю это одна из самых удачных разработок китайских инженеров, которая доступна всем из-за ничтожной цены. Счастливо оставаться !

Самодельное зарядное устройство в домашних условиях (своими руками) – 1 схема

Для зарядки 18650

приобретают универсальную зарядку, и используют постоянно мультиметр, чтобы выяснять нужные параметры. Но такое приспособление стоит довольно дорого. Минимальная цена – 2700 рублей.

Вместо этого можно потратить всего несколько часов и собрать зарядное устройство

самостоятельно. Плюсами такой сборки является дешевизна, надежность, автоматическое отключение аккумулятора. Все детали, используемые для сборки, найдутся в гараже у любого радиолюбителя. Если чего-то не хватает, это можно купить в ближайшем радиомагазине. Потратить на компоненты придётся максимум 300 рублей.

Если схему

правильно собрать, то нет никакой необходимости дополнительной настройки — она сразу будет готова к эксплуатации.

Использовать нужно следующую электрическую схему:

Схема

Положительным моментом является то, что если установить стабилизатор

на нужный радиатор, тогда аккумулятор заряжают, не опасаясь, что зарядка загорится. А это точно нельзя сказать о китайских зарядках, которые грешат этим неприятным последствием.

Принцип работы – 4 нюанса

  • для начала аккумулятор
    необходимо зарядить при помощи постоянного тока, который определяется сопротивлением резистора R4;
  • после того, как аккумулятор
    получит напряжение в 4,2 Вольт, аппарат переходит на зарядку постоянного тока;
  • когда ток понизится до минимальных значений, светодиод перестанет гореть;
  • ток, подзаряжающий литий-ионный аккумулятор,
    не должен превышать 10% емкости всего аккумулятора. Таким образом, увеличивается срок эксплуатации элементов питания. Если резистор R4 имеет номинал в 11 Ом, то ток цепи должен равняться 100 мА. Если сопротивление равно 5 Ом, тогда ток зарядки должен составлять 230 мА.

Схемы зарядных устройств

Радиолюбители довольно часто задаются вопросом, как сделать зарядку для литий ионных аккумуляторов и как заряжать с максимальной экономией ресурсов, сил и времени. Наличие необходимой элементной базы и элементарных знаний не оставят радиолюбителя без зарядного устройства.

Собранная зарядка 18650 своими руками, изображенная на картинке ниже, настраивается путем установки выходного напряжения 4,2В подстроечным резистором R8 и зарядного тока резисторами R4, R6. Процесс заряда считается оконченным после угасания светодиода HL1.

Зарядное устройство для 18650 на LM317

Важно! Для нормального функционирования микросхемы LM317 зарядка для аккумуляторов 18650 должна иметь входное напряжение в пределах 8-12В.

Самодельная зарядка для 18650, имеющая в своем составе интегральные микросхемы МАХ(1551 или 1555), качественно отличается от конкурентов рядом свойств и особенностей:

  • Способность заряжать аккумулятор от USB или от отдельного блока питания;
  • Отсутствие внешних транзисторов и диодов;
  • Защита от чрезмерного перегревания путем искусственного занижения зарядного тока.

Применение микросхемы MAX1555 в ЗУ

Не составит особого труда получить импульсное ЗУ для 18650, своими руками собранное, ввиду отсутствия микросхемы в устройстве. Представленное зарядное для 18650 выполняет все требования и функции импульсной зарядки. Дополнительным достоинством зарядного устройства является возможность заменить элементную базу отечественными аналогами. Умная зарядка для аккумуляторов 18650, своими руками собранная и протестированная, прослужит не хуже приобретенного ЗУ.

Импульсное зарядное устройство для аккумуляторов 18650, схема

Изложенная тема раскрыла такие вопросы: как зарядить аккумулятор, как сделать зарядку для li-ion аккумулятора. При эксплуатации зарядного устройства для аккумуляторов 18650, приобретенного или самоделки, главное – хорошо проверить значения выходных величин. Далее можно обратить внимание на дополнительные опции в виде ЖК-дисплеев, количества каналов, наличия подсветки, автомобильного переходника.

Еще важно знать 3 нюанса о «продлении жизни» 18650

  1. Если аккумулятор
    нужно будет оставить на какое-то время без работы, то элементы питания желательно хранить в отдельности от устройства, которое они будут питать. Если элемент полностью заряжен, то со временем он утратит какую-то часть своего заряда. В том случае, когда элемент заряжается очень мало, или полностью разряжен, то работоспособность может совсем исчезнуть. Особенно это заметно в период длительной спячки.
  2. Хранение
    18650 следует осуществлять на уровне заряда, не падающего ниже 50%. Полной зарядки и перезарядки элемента ни в коем случае нельзя допускать. Эффект памяти у этого оборудования отсутствует. Зарядку нужно производить до того момента, как заряд полностью иссякнет. Таким образом, работоспособность аккумулятора продлится.
  3. Аккумулятор
    запрещено оставлять в слишком холодных или жарких помещениях. Подходящей температурой для хранения является + 10 — + 25 градусов по Цельсию. Если поместить элемент питания на холод, то не только уменьшится время работы, но и испортится химическая система. Все наверняка замечали, что при эксплуатации мобильного телефона зимой заряд
    батареи
    резко падает.

Как избежать 4 ошибок при использовании и зарядке литий-ионного АКБ

  1. В том случае, если вы решили подзаряжать литий-ионный аккумулятор
    при помощи магазинной зарядки, придется проследить, чтобы она не была произведена в Китае. Обычно подобные устройства собираются из самых дешевых материалов, и нужная технология в них соблюдена не всегда. В результате это может привести к очень печальным последствиям: возгорание и взрыв.
  2. Если есть желание самостоятельно собрать устройство,
    то использовать для зарядки аккумулятора нужно ток, который составляет 10% от емкости аккумулятора. Процент может быть и выше, но не превышать 20%.
  3. Используя ионные элементы питания, не нарушайте правила хранения и эксплуатации, в противном случае возможен перегрев, возгорание и взрыв.
  4. Если соблюдать все правила эксплуатации,
    а также верные условия хранения, то срок службы батареи получится продлить.

Зарядка для аккумуляторов 18650: своими руками, как зарядить

Сегодня можно увидеть большой ассортимент разнообразных зарядных систем. Каждое предназначается для конкретного аппарата. Зарядное устройство 18650 несколько отличается от аналогичного прибора для зарядки кислотных батарей. Литиевый аккумулятор 18650 имеет высокое напряжение каждой банки.

Каким устройством можно пользоваться

Магазины, торгующие электротехникой, предлагают огромный ассортимент зарядных устройств. Наиболее дешевая зарядка для li ion аккумулятора 18650 дает ток равный 1 амперу. Устройство предназначено для зарядки одного аккумулятора 18650.

Промышленность выпускает улучшенную зарядную систему, предназначенную для работы с аккумуляторами 18650. Здесь можно одновременно поместить сразу 2–4 элемента. Максимальное напряжение не превышает 4,2 вольта. Устройство имеет высокую стоимость, так как оно оборудовано контроллером заряда, следящим за временем и напряжением заряда.

Любителям универсальных устройств, предлагается зарядка для таких батарей разного типа. Этот зарядник способен одновременно заряжать никелевые, а также литий-ионный аккумулятор 18650. Большинство современных зарядных устройств оборудованы системой безопасности, следящей за напряжением, а также зарядным током. Естественно, чем выше качество зарядника, тем выше его стоимость.

Профессионалы рекомендуют пользоваться только оригинальной зарядкой для АКБ 18650. Эти приборы рассчитаны на конкретную мощность. В их функцию входит завершение процесса, если зарядка достигла своего максимума.

Заводские изделия сначала подают большой ток, постепенно снижая его значение. В результате изделие не перегревается, увеличивается срок службы ion аккумулятора. Чтобы одновременно зарядить четыре батареи 18650, подойдет зарядное устройство Nitecore Digicharger D4. Прибор оборудован информативным дисплеем, показывающим полезную информацию. На экране высветится время зарядки, скорость заряда, а также напряжение элементов. Управление прибором дает возможность переключаться между разными отсеками, для прочтения информации о каждом заряжаемым аккумуляторе. Прибор относится к универсальной группе, поэтому в нем можно заряжать батареи различного типа.

Изделие автоматически устанавливает время заряда, регулирует его скорость. К сожалению, зарядник не оборудован ручной настройкой, что исключает тонкую подстройку. Устройство автоматически завершает процесс заряда любого аккумулятора.

Nitecore D4 будет оптимальным прибором, если существует потребность ежедневного использования. Особенно это касается лиц, у которых несколько мобильных устройств с аккумуляторами разного типа.

Как правильно выполнять зарядку

Чтобы зарядка аккумулятора 18650 была сделана правильно, требуется соблюдать несколько простых технологических шагов:

  • Очень важно не перепутать полярность. Минус должен обязательно подключаться к минусовой клемме, а плюс к положительному контакту. Иногда новички делают эту грубую ошибку. В результате такого подключения, АКБ выходит из строя.
  • Зарядка аккумулятора 18650 начинается с тока, равного 0,05 В. На финише это значение повышается до 4,2 В. Автоматический зарядник самостоятельно выключит подачу питания, после завершения зарядки. Если автоматика отсутствует, требуется постоянно следить за процессом
  • В среднем батарея заряжается в течение трех часов.
  • Аккумулятор не нужно доводить до полного разряжения, чтобы потом вновь заряжать его до максимальных значений. Разряд должен сохранять минимум 25%, его максимум не должен превышать 90%. Не превышение этих параметров, позволит увеличить срок эксплуатации батареи.
  • От силы тока зависит время заряда батареи 18650. При 0,5А, процесс будет проходить очень долго. Установив ток 1А, можно достичь увеличения скорости заряда, но это уменьшит срок службы батареи. Только плавный заряд способен увеличить период эксплуатации аккумулятора 18650.

Самодельное зарядное

Чтобы самостоятельно сделать зарядку для аккумуляторов 18650, важно предварительно изучить, как работают электрической цепи, а также параметры, разрешающие проводить зарядку АКБ. Известно несколько способов.

Простейшим вариантом считается подзарядка батарейки зарядным устройством, подходящим к телефонам «Самсунг». Сила тока, а также напряжения такого зарядника, подходит к АКБ 18650.

Схема подключения достаточно проста. Провода зарядника освобождаются от фиксирующей оболочки. Определяется минусовой контакт, а также плюсовой провод. Плюс всегда подается красным проводом, минус черным. Перепутать невозможно.

К аккумулятору подсоединяют оголенные контакты, соблюдая полярность. Провода фиксируются обыкновенным пластилином. Остается только подать питание и начать зарядку, регулярно контролируя процесс. В течение часа параметры емкости будут полностью восстановлены.

Другой метод, предназначен для усовершенствования зарядки. Но схема подключения будет сложнее. Для работы понадобиться:

  • паяльник;
  • припой;
  • клей;
  • флюс.

Важнейшим элементом для домашнего устройства считается плата зарядки. Она продается в интернет-магазинах. Сборка выполняется в определенной последовательности. Сначала подготавливается пластмассовый бокс с проводами (плюс, минус). К нему припаивается зарядная плата. Батарейка вкладывается в бокс, подается питание, начинается зарядка.

Чтобы воспользоваться таким вариантом, важно подобрать бокс (емкость) габариты которого соответствовали размерам батареи 18650. Припаивать провода нужно на места, специально обозначенные на плате. Чтобы контролировать величину заряда, плата оборудована несколькими светодиодными индикаторами, различного оттенка (красный, зеленый).

Плата фиксируется к боксу в любом месте, позволяющим видеть работу индикаторов. Затем припаиваются провода, выдерживая полярность. Концы, перед началом пайки, тщательно зачищаются, затем покрываются канифолью. На поверхность платы капают жидким флюсом (2–3 капли).

Во время пайки провода не должны контактировать между собой. Описанную схему можно самостоятельно собрать очень быстро. Стоит она недорого, зато отличается высокой надежностью и отличным зарядом. После подачи напряжения, останется только смотреть на индикатор. Зеленая лампочка показывает силу заряда батарейки.

Общие требования к зарядке аккумуляторов 18650

Во время заряда литиевых батарей 18650, на выходе обязательно должно подаваться напряжение 5 В, значение тока 0,5 – 1А (берется от минимального значения ёмкости АКБ). Другими словами, литиевый аккумулятор, ёмкостью 2600 мАч, необходимо заряжать током, в диапазоне 1,32,6 ампера. Изготовители зарядок для таких батарей, выпускают устройства, выполняющие такой процесс, несколькими шагами.

Сначала подается ток 0,2 А. Причем напряжение одной банки достигает 4,1–4,2 вольта. На такую операцию уходит меньше одного часа. На втором этапе подается постоянное напряжение. Чтобы уменьшить время заряда, на производстве начали выпускать зарядник с импульсным режимом

Некоторые литий-ионные аккумуляторы оборудованы графитовым электродом. Чтобы заряд проходил нормально, необходимо, чтобы на каждый элемент подавалось напряжение, превышающее 4,1 вольта. Если взять обычный литиевый аккумулятор, повышение напряжения приведет к увеличению энергетической плотности, одновременно начнут свою активную деятельность окислительные процессы.

В результате срок эксплуатации литиевого аккумулятора резко снижается. Такого явления не наблюдается в батареях, оборудованных графитовыми электродами. Окисление снижается специальными добавками. Другими словами увеличение напряжения в графитовых батареях не является критичным, но лучше этого не делать. Если начать заряжать аккумуляторы 18650 током 1А, для полного заряда потребуется приблизительно 2–3 часа. За этот время напряжение поднимется до определённой величины. Во время работы зарядное устройство быстро уменьшает ток на несколько процентов (считается от первоначальной величины). Увеличение тока заряда (больше 1 ампера) не оказывает серьезного влияния на время зарядки. Вторая стадия заряда, обычно продолжается намного дольше, чем в самом начале.

Промышленность изготавливает зарядные устройства, которые способны полностью зарядить литиевый аккумулятор18650 приблизительно за один час. Эти приборы не в состоянии провести второй этап, он полностью отсутствует. На первоначальном этапе зарядка АКБ осуществляется примерно на 60–80 процентов. Затем она начинает эксплуатироваться в приборе. Такой заряд не может считаться критичным для литиевых элементов. Даже наоборот, они не должны полностью заряжаться, аккумулятор не должен сильно разряжаться

Заключение

Подводя итог всему вышесказанному, можно прийти к выводу, что для хорошей зарядки литий ионного аккумулятора, лучше использовать заводской прибор. Китайские аналоги не всегда собраны по нужной технологии. Они могут испортить батарею, возможно неожиданное возгорание. Самостоятельно собранное зарядное устройство для литиевого аккумулятора 18650 должно подавать ток, равный 10% от общей емкости аккумулятора. Эта цифра может подниматься до 20%, но это крайне нежелательно.

Видео про зарядки 18650 аккумуляторов

akbzona.ru

Топ 3 лучших зарядных устройств для аккумулятора 18650

Для качественной зарядки батареи следует приобретать хорошие устройства,

что уже полюбились многим пользователям.

  1. Nitecore Digicharger D4 – подходит для зарядки сразу нескольких батарей. Максимально проста в использовании.
  2. Nitecore i2 – один из лучших вариантов современных устройств. Понятное и простое в применении.
  3. Basen B21 – универсальное устройство для разных видов батарей.

Практически у всех современных литий-ионных аккумуляторов отличная энергоёмкость, а также высокие малогабаритные показатели. Именно с их помощью можно питать устройства высокой мощности с наибольшей эффективностью. И совершенно не обязательно для этого покупать готовое зарядное устройство в магазине, ведь есть вариант более бюджетный, который особенно понравится радиолюбителям — собрать зарядное для литий-ионных аккумуляторов своими руками.

Аккумуляторная батарея 18650

Основными положительными характеристиками литиевых аккумуляторов 18650 являются возможность накапливать большой объем заряда, хранить этот заряд достаточно длительное время, отсутствие свойства памяти и мизерный удельный вес.

Эффект памяти, в первую очередь, характерен никель-кадмиевым аккумуляторам. Этот эффект означает некоторую потерю емкости АКБ в случае его зарядки до момента полного разряда.

Для аккумулятора 18650 и остальных li-ion аккумуляторных батарей существует своя маркировка:

  • Первые две цифры обозначают диаметр в миллиметрах;
  • Следующие две цифры обозначают длину в миллиметрах;
  • Последняя цифра обозначает вид исполнения аккумулятора (0 – обозначает цилиндр).

На начальном этапе производства и использования такие аккумуляторы отличались взрывоопасностью, ввиду неконтролируемых химических реакций внутри и случаев короткого замыкания внутри аккумуляторов. Для предотвращения таких поломок все аккумуляторные батареи в целом и 18650 в частности снабжены специальными платами с контроллерами, препятствующими порче аккумулятора ввиду критического перегрева и разгерметизации.

Оптимальные условия хранения литий-ионных аккумуляторов достигаются при температуре 5°C с 40%-ным разрядом аккумулятора.

Меры предосторожности: перезаряд недопустим

Крайне важно перед началом сборки АКБ для батарей запомнить одну простую вещь — литиевые аккумуляторы строго запрещено перезаряжать. У них очень строгие требования к режиму зарядки и эксплуатации, поэтому их нельзя заряжать до напряжения больше 4,2 В. А ещё лучше руководствоваться информацией о безопасном пороге для каждой отдельно взятой банки. Кстати, там может быть указан даже меньший порог, который считается допустимым для этого экземпляра.

Ещё лучше, если вы собираетесь делать зарядку для литиевых аккумуляторов своими руками, несколько раз проверить используемые материалы и оборудование. Если у вас сомнения относительно точности показаний вашего вольтметра или происхождения банок, а также максимально допустимой мощности их заряда, лучше ставить порог ещё меньше. Оптимально будет в пределах 4.1–4.15 В. В этом случае заряжать АКБ, у которых нет встроенной платы защиты, будет безопасно для вас.

В противном случае велика вероятность сильного нагрева и вздутия банок, обильного выделения газа с резким неприятным запахом и даже их последующего взрыва. Проверьте все несколько раз перед тем, как приступать к сборке и зарядке.

Собираем зарядное устройство для литиевых аккумуляторов своими руками

Чтобы собрать зарядное устройство для литиевых аккумуляторов, достаточно будет одной упрощённой схемы. ЗУ, созданное по такой схеме, практически не нужно будет регулировать, а для работы вам понадобится:

  • Задать Uвых=4.2 В без подключённой батареи (с помощью R8);
  • Установить зарядный ток, используя R6 и R

В роли индикатора работы ЗУ отлично проявит себя светодиод типа «заряд». Он будет подсвечивать, если подключённый к нему аккумулятор разряжен , и погаснет, когда тот полностью зарядится.

Последовательность сбора зарядки литиевых аккумуляторов своими руками такова:

  1. подбираете подходящий корпус;
  2. крепите к нему блок питания (5 В) и элементы указанной схемы (обязательно в правильном порядке);
  3. берете латунь и вырезаете из неё две полоски, крепите их на гнёзда;
  4. используя гайку, устанавливаете расстояние между контактами и АКБ, которые собираетесь подключать;
  5. крепите переключатель, если хотите впоследствии иметь возможность изменять полярность на гнёздах (если — нет, оставляете все как есть).

Как собрать зарядку для литий-ионных аккумуляторов своими руками?

Поскольку Li-Ion батареи чувствительны к резкому напряжению во время зарядки , в фирменных АКБ встроены специальные микросхемы. Они обеспечивают контроль напряжения и не позволяют превышать допустимые пределы. Поэтому для того чтобы собрать зарядку для литиевых аккумуляторов 18650 своими руками, нужна более сложная схема, чем та, о которой шла речь выше.

Такой вариант АКБ будет создать намного сложнее, чем предыдущий и в домашних условиях это возможно, только если есть определённые навыки и соответствующий опыт. В теории вы сможете получить зарядное устройство , которое по характеристикам ничем не будет уступать фирменным АКБ. Но на практике это далеко не всегда так.

Вы сможете ознакомиться со схемой зарядного устройства, которая отлично подойдет для литиевых Li-Ion аккумуляторов.

Сначала его автор хотел представить простой вариант на микросхеме lm317, но в этом случае зарядку нужно питать от более высокого напряжения, чем 5 вольт. Причина в том, что разница между входным и выходным напряжениями микросхемы lm317 должна быть не менее 2 Вольт. Напряжение заряженного литий-ионного аккумулятора составляет около 4,2 Вольт. Следовательно, разница напряжений меньше 1 вольта. А это это значит, что можно придумать другое решение.

На АлиЭкспресс можно купить специализированную плату для зарядки литиевых аккумуляторов, которая стоит около доллара. Да, это так, но зачем покупать то, что можно сделать за пару минут. Тем более нужно месяц пока заказ будет у вас. Но если решили приобрести готовый, чтобы сразу пользоваться им, купите в этом китайском магазине . В поиске по магазину впишите: TP4056 1A

Устройство для зарядки литий-ионные батареи 18650 своими руками в домашних условиях

Изначально литий ионные батарейки предназначались для мобильных устройств будь-то телефоны, фотоаппараты, видеокамеры, ноутбуки, но в последнее десятилетие выпуск литиевых аккумуляторов налажен и большинством автопроизводителей.

Тогда зачем собирать самому, если можно купить готовый аккумулятор? Есть достаточно причин:

  • собранные на заводе литиевые аккумуляторные батареи — неоправданно дорогие;
  • очень трудно найти подходящий по габаритам аккумулятор для мотоцикла, автомобиля;
  • если собранная батарея влезет с запасом в установочное место, то у неё будет ниже емкость.

Своими руками можно собрать батарею из отдельных элементов, которая будет ограничена лишь энергоплотностью и ценой за ватт-час, в зависимости от типа выбранных элементов:

  1. NiMH — никель металогидридные;
  2. Li-ion — литий ионные;
  3. Li-pol — литий полимерные;
  4. LiFePO4 — литий железо-фосфатные;
  5. Lead-Acid — свинцово-кислотные.

Опасность перезаряда литиевых элементов

С литиевыми элементами нужно обращаться осторожно, поскольку в них сосредоточена большая энергия на малую площадь при полном заряде. Поэтому уже давно в продаже имеются защищенные Li-ion и Li-pol батарейки.

Ещё в 1991 году компания Sony обратила внимание на взрывоопасность Li-ion элементов. В настоящее время все без исключения аккумуляторы наматываются с двухслойным сепаратором между пластинами, чтобы исключить риск внутреннего короткого замыкания.

Все фирменные батарейки снабжены платой защиты на полевом транзисторе, которая отключает их в следующих случаях:

  1. Аккумулятор чрезмерно разряжен — ниже 2,5 В.
  2. Перезаряжен — свыше 4,2 В.
  3. Подан слишком большой ток заряда — более 1С (С является ёмкостью аккумулятора в Ач).
  4. Короткое замыкание.
  5. Превышен ток нагрузки — более 5С.
  6. Неправильная полярность при заряде.

Для дополнительной подстраховки служит термопредохранитель, размыкающий цепь при перегреве литиевого элемента свыше 90 °C.

Как найти батарею с защитой?

Литиевые аккумуляторы выпускаются в бытовом и технологическом исполнении. Батарейки для бытового использования имеют прочный пластмассовый корпус и встроенную электронную защиту. Технологические элементы, предназначенные для промышленного использования, чаще всего выпускаются в бескорпусном виде и не имеют встроенной защиты.

  1. Защищенные аккумуляторы имеют слово «protected» в названии, незащищенные — «unprotected».
  2. Батарейки с защитой длиннее обычных на 2–3 мм из-за платы, которая устанавливается на торце возле минусового полюса.
  3. Цена на батарейки с защитой при одинаковой ёмкости всегда выше, ведь плата с электронными компонентами тоже стоит денег.

Плюсовой полюс батарейки обязательно соединяется с защитной платой тонкой пластинкой, иначе защита работать не будет.

О балансировке элементов литиевого аккумулятора

При последовательном соединении отдельных элементов их напряжения суммируются, а ёмкость остаётся той же. Даже из одной серии батарейки имеют различные характеристики, поэтому заряжаются они с разной скоростью. Например, при заряжании до суммарного напряжения 12,6 В элемент посередине может перезарядиться до 4,4 В, что опасно его перегревом.

Дабы не происходило чрезмерного перезаряда незащищенных элементов, применяются балансировочные шлейфы, подключаемые к специальным зарядным устройствам, например: iMAX B6 и Turnigy Accucel-6.

Каждая Li-ion и Li-pol аккумуляторная батарейка бытового назначения имеет самую совершенную защиту от перенапряжений, в виде схемы контроля напряжения, ключа на полевом транзисторе и термопредохранителя.

Балансировка защищённых элементов не требуется, поскольку при возрастании напряжения на каком-то из них до 4,2 В, зарядка гарантированно прервётся.

При сборке батареи из элементов без защиты есть выход из положения — поставить одну плату контроля напряжения на все батарейки, к примеру, соединив их по схеме 4S2P — 4 последовательно, 2 параллельно.

Также не нужна балансировка параллельно соединённых элементов.

При параллельном соединении батареек их напряжение остаётся прежним, а ёмкости суммируются.

О ёмкости литиевых аккумуляторов

Ёмкость — способность аккумулятора отдавать ток, измеряемая в миллиампер час (мАч) или ампер час (Ач). К примеру, батарейка ёмкостью в 2 Ач сможет отдавать ток в 2 A один час, или в 1 A два часа.

Но эта зависимость тока от времени подключения нагрузки не линейна — в определённой точке графика при увеличении тока вдвое время работы батареи снижается вчетверо.

Поэтому производители всегда указывают ёмкость, высчитанную при разряде аккумулятора чрезмерно малым током в 100 мА.

Количество энергии зависит от напряжения аккумулятора, поэтому никель металогидридные элементы при одинаковой ёмкости имеют в 3 раза меньшую энергоёмкость, чем литий ионные:

  • NiMH — 1,2 В * 2,2 Ач = 2,64 ватт-часа;
  • Li-ion — 3,7 В * 2,2 Ач = 8,14 ватт-часа.

При поиске и покупке аккумуляторных батареек отдавайте предпочтение известным фирмам, таким как Samsung, Sony, Sanyo, Panasonic. Батарейки этих производителей имеют ёмкость наиболее соответствующую той, что указана на их корпусе.

Надпись 2600 мА на элементах Sanyo не сильно отличается от их настоящей ёмкости в 2500–2550 мА.

Подделки китайских производителей с хвалёной ёмкостью в 4200 мА недотягивают и до 1000 мА, зато цена на них в два раза ниже японских оригиналов.

Как соединить литиевые батарейки?

Для сборки аккумулятора из литиевых батареек можно применять:

  1. пайку;
  2. соединительные коробки;
  3. неодимовые магниты;
  4. точечную сварку.

Пайку при заводской сборке применяют крайне редко, так как литиевый элемент разрушается от нагрева, теряя при этом часть своей ёмкости.

С другой стороны, в домашних условиях пайка будет оптимальным способом соединения батареек, поскольку даже мизерное сопротивление на контактах значительно снизит суммарное напряжение на общих клеммах.

Пользоваться нужно мощным паяльником на 100 Вт, и прикасаться им к литиевым батареям не более чем на две секунды.

Мощные редкоземельные магниты покрываются слоем никеля или цинка, поэтому их поверхность не окисляется. Эти магниты обеспечивают прекрасный контакт между батарейками. Если захотите припаять проводок к магниту, не забывайте о температуре Кюри, свыше которой любой магнит становится камушком. Ориентировочно допустимая температура для магнитов составляет 300°С.

Если пользоваться коробком для соединения аккумуляторов, то становиться очевидным большой плюс, поскольку так легче будет подобрать батарейки по напряжению или поменять испорченный элемент.

Точечная сварка — наилучший способ соединения литиевых элементов, используемый при сборке батарей для ноутбуков.

Об экономии при сборке мощных литиевых батарей для питания электроавтомобилей или систем автономного электроснабжения дома судить тяжело, так как в этих случаях присутствуют дополнительные затраты на оборудование управления и контроля.

Автор: Виталий Петрович. Украина, Лисичанск.

Источник:

18650 аккумулятор: как заряжать Li-Ion батарейки этого типа

Среди Li-Ion АКБ особенной популярностью пользуется аккумулятор 18650.

Сфера его применения очень широка: такие элементы можно встретить в аккумуляторных связках ноутбуков, шуруповертов, в устройствах типа мехмод, предназначенных для осуществления питания электронных сигарет или бытовых фонариков.

Их можно встретить в переносных трубках стационарных телефонов. Также в последнее время набирает популярность переделка шуруповерта с никель-кадмиевых на литиевые аккумуляторы именно этого типа, ввиду того, что они работают гораздо дольше элементов прошлого поколения.

Когда в то или иное устройство вставлен 18650 аккумулятор, как заряжать его правильно и сколько времени — вопросы, который задаст любой ответственный владелец бытового электроприбора с такими батарейками.

Немного о литий-ионных батареях

Поскольку эта АКБ является разновидностью Li-Ion аккумуляторов, следует упомянуть о том, что срок службы этих элементов сейчас довольно высок. Для литиевых аккумуляторов 18650, так же, как и для других АКБ с литием в составе, характерен высокий уровень емкости и способность длительное время держать заряд.

Раньше большая часть таких батареек отличалась повышенной взрывоопасностью, в буквальном смысле слова. Причиной были определенного вида химические реакции, протекавшие во время перегрева элементов в условиях высоких температур. Также имело место и механическое замыкание внутри одной или нескольких «банок», приводившее к воспламенению.

Сейчас все аккумуляторы такого типа снабжены специальными устройствами с контроллером в составе схемы, что не позволяет допустить критического перегревания и взрыва. Это устройство можно найти в любой батарейке 18650, если аккуратно вскрыть ее и посмотреть, что находится внутри.

Если такие элементы долго не использовать и оставлять разряженными, они могут быстро терять свои свойства.

Поэтому зарядка 18650 должна проводиться регулярно, при этом, должна обязательно соблюдаться определенная схема.

Например, нужно знать, каким током заряжать Li-Ion, или же каким напряжением должна проводиться зарядка литий-ионных аккумуляторов 18650, чтобы не произошло их перегрева и преждевременного выхода из строя.

Как заряжать АКБ 18650

Перед тем как перейти к теме зарядного устройства, нужно обозначить основные принципы зарядки для литиевых аккумуляторов 18650.

«Зарядников» продается всегда много, причем многие из них являются универсальными, однако основные правила для литий-ионных батарей должны быть такими:

  • Начало зарядки осуществляется с напряжением 0,05 В, а заканчиваться процесс должен при подъеме U до 4,2 В. Важно помнить о том, что это — допустимый максимум, безопасный для батарей.
  • Ток заряда: допускается заряжать аккумулятор при показателях 0,5 А и 1 А. При 1 А процесс будет протекать гораздо быстрее, но, поскольку для любых батарей рекомендован более плавный ток заряда Li, лучший показатель — это 0,5 А. Конечно, если батарейки нужно зарядить срочно, уровень тока можно повысить до 1 А. Но в обычных случаях не следует без особой надобности ускорять ход зарядки.
  • Время, в течение которого заряжается батарея, не должно превышать трех часов — чтобы не повредить внутреннюю химическую структуру АКБ, вызвав ее перегрев.
  • Если приобретенное устройство снабжено автоматической системой контроля зарядки, оно само «знает» о том, сколько времени следует заряжать аккумулятор.
  • На некоторых зарядниках (как покупных, так и самодельных) такого контроля нет, поэтому, в данном случае, придется контролировать весь процесс самостоятельно.

Какое устройство следует использовать

В магазинах популярной электроники предлагается широкий выбор подходящих зарядных устройств. В самое дешевое, с уровнем тока в 1 ампер, можно поместить одну батарейку 18650-й модели.

Есть более усовершенствованный вариант, с двумя «гнездами» для элементов, с максимальным показателем напряжения в 4,2 В. Эта зарядка для 18650 уже немного дороже, но она снабжена индикатором уровня зарядки, который контролирует, сколько времени АКБ должна заряжаться.

Есть еще похожий вариант, с такими же характеристиками — в него можно вставлять не только элементы 18650, но и заряжать литий-ионный аккумулятор модели 26650.

Можно приобрести и универсальное зарядное устройство, которое подходит для всех видов аккумуляторных батарей, начиная с никель-кадмиевых и заканчивая литий-ионными.

Зарядных устройств вполне достаточно, причем большинство из них снабжены и индикаторами, и системой безопасности, которая избавляет от необходимости постоянно проверять уровень напряжения или тока. Конечно, качество зарядника напрямую зависит от того, сколько денег будет на него потрачено.

Если есть умение, время и желание не тратиться на покупку зарядного устройства, изготовить его можно и самостоятельно — разумеется, для этого понадобится определенная схема.

Как сделать зарядку для литий-ионных аккумуляторов самостоятельно

Зарядку для аккумуляторов 18650 своими руками смастерить вполне реально. Главное, знать основные принципы работы электрической цепи и те показатели, при которых можно заряжать АКБ.

Способ №1

Самый простой способ подзарядить батарейку в экстренных условиях — просто воспользоваться стареньким, но работающим зарядным устройством от телефона «Нокиа» или «Самсунг». Благо, параметры тока и напряжения в таких зарядниках не навредят АКБ.

Схема проста, и с ней справится даже школьник:

  1. У зарядки нужно освободить провода от связывающей их оболочки, разъединить их на плюсовой и минусовой полюса. Обычно красный проводок — это плюс, а черный — минус, так что, путаницы быть не должно.
  2. Теперь нужно просто прикрепить батарейку к оголенным контактам проводков пластилином.
  3. Соблюдая полярность, подсоединить устройство к сети, либо компьютеру — и элемент можно спокойно заряжать, время от времени следя за процессом.

Источник: https://electronicparts.ru/svoimi-rukami/ustrojstvo-dlya-zaryadki-litij-ionnye-batarei-18650-svoimi-rukami-v-domashnih-usloviyah.html

Описание работы зарядки

Стабилизация напряжения построена на базе довольно популярной микросхемы регулируемого стабилитрона tl431. Транзистор в качестве усилительного элемента. Ток заряда задается резистором R1 и зависит только от параметров заряжаемого аккумулятора. Этот резистор советуется с мощностью 1 ватт. А все остальные резисторы 0,25 или 0,125 ватт.

Как мы знаем, напряжение одной банки полностью заряженного литий-ионного аккумулятора составляет около 4,2 Вольт. Следовательно, на выходе зарядного устройства мы должны установить именно это напряжение, которое задается подбором резисторов R2 и R3. Существует очень много онлайн программ по расчету напряжения стабилизации микросхемы tl431. Для наиболее точной настройки выходного напряжения советуется резистор R2 заменить на многооборотное сопротивление около 10 килоом. Кстати, возможно и такое решение. Светодиод у нас в роли индикатора заряда, подойдет практически любой светодиод, цвет на ваш вкус. Вся настройка сводится к установке на выходе напряжения 4,2 вольта. Несколько слов о стабилитроне tl431. Это очень популярная микросхемах,не путайте с транзисторами в аналогичном корпусе. Эта микросхема встречается практически в любом импульсном блоке питания, например компьютернаом, где микросхема чаще всего стоит в обвязке. Силовой транзистор не критичен, подойдет любой транзистор обратной проводимости средней или высокой мощности, например из советских подойдут КТ819, КТ805. Из менее мощных КТ815, КТ817 и любые другие транзисторы с аналогичными параметрами.

Зарядное устройство батарей из трёх литий-ионных аккумуляторов

Предлагаемое зарядное устройство (ЗУ) предназначено для зарядки батарей из трёх элементов литий-ионных аккумуляторов стабильным током до заданного напряжения. ЗУ имеет следующие технические характеристики;

ПараметрЗначение
Способ зарядкиТок — Напряжение
Зарядный ток1,5 A
Конечное напряжение12,6 В
Тип преобразованияИмпульсный

В статье рассматривается небольшая переделка и доработка готовой конструкции, и за основу был взят импульсный блок питания, ремонт которого был представлен в предыдущей статье

Дорабатываемый блок питания

В принципе можно использовать любой, подходящий по параметрам, преобразователь сетевого напряжения импульсного типа со стабилизацией выходного напряжения, и далее будет рассмотрено как переделать стабилизированный блок питания в зарядное устройство батареи аккумуляторов. Полная схема и конструктивные особенности переделываемого адаптера не имеют большого значения, поэтому была зарисована только часть схемы вторичного напряжения, в которой нужно будет произвести изменения и доработку, ставшая стандартной для большинства подобных устройств. Маркировка и порядковые номера радиоэлементов соответствуют обозначениям на плате устройства:

Для доработки в первую очередь нужно поднять верхний уровень выходного стабилизированного напряжения до 12,6 В, необходимого для полной зарядки батареи литий-ионных аккумуляторов из трёх элементов. Это напряжение задаётся цепью, состоящей из регулируемого интегрального стабилизатора напряжения параллельного типа TL431 и делителя из резисторов R15 и R16. На сайте «Паяльник» опубликована статья «Буферное зарядное устройство свинцовых аккумуляторов», где описана подобная возможность изменения напряжения стабилизации:

Буферное зарядное устройство свинцовых аккумуляторов

В данном же случае выходное напряжение можно повысить увеличением сопротивления резистора R15, и для этого можно воспользоваться TL431 калькулятором, но более точное значение сопротивления придётся подобрать опытным путём, и далее будет описано как это сделать.

Из расчётов было определено, что для получения выходного напряжения 12,6 Вольт резистор R15 нужно заменить на резистор сопротивлением 4,1 кОм. Для получения такого сопротивления на плату, вместо бывшего резистора, были установлены два параллельно соединённых резистора с сопротивлением 4,7 кОм и 33 кОм. Для расчёта общего сопротивления параллельно соединённых резисторов можно воспользоваться онлайн калькулятором

Сначала на плату был установлен резистор с сопротивлением 4,7 кОм, и с помощью мультиметра были отобраны несколько резисторов номинала 33 кОм с небольшим разбросом сопротивления. Далее, поочерёдно устанавливая каждый резистор и мультиметром замеряя выходное напряжение блока питания, нужно добиться максимально точного значения 12,6 Вольт. При сильно отличающемся напряжении в ту или иную сторону батарея не будет заряжаться до конца. При слишком низком значении, напряжения просто не хватит для полной зарядки, а при слишком высоком, зарядный ток в конце процесса зарядки не будет падать и плата защиты батареи преждевременно отключит её от цепи. Про это на сайте имеется статья «Самодельная разборная Li-ion 3S батарея с платой контроля и защиты HH — P3-10.8»

Самодельная разборная Li-ion 3S батарея

Всё это касалось повышения выходного напряжения дорабатываемого блока питания, но для правильной его работы как зарядного устройства, нужно ещё обеспечить постоянство зарядного тока в определённых пределах. Для этого на плате адаптера была разрезана, зачищена и просверлена токопроводящая дорожка положительного полюса вторичного питания, соединяющая два электролитических конденсатора фильтра. В этом месте был установлен токоизмерительный шунт R1 для модуля стабилизации и индикации тока зарядки. Так же был добавлен красный индикаторный светодиод LED2 с токоограничивающим резистором R2. Порядковые номера добавленных радиокомпонентов были заданы сначала, и они не пересекаются с уже имеющимися. Все изменённые и добавленные радиоэлементы на схеме выделены красным цветом:

Кроме этого был разработан и установлен модуль измерения/стабилизации и индикации зарядного тока. Модуль разрабатывался в несколько этапов и каждый раз его параметры улучшались по мере доработки. Изначально пороговым элементом являлся германиевый транзистор прямой проводимости типа МП41, а шунт имел сопротивление 0,33 Ом:

Резисторы R1, R2 и светодиод LED2 установлены на плате самого блока питания, а остальные компоненты были собраны на отдельной плате и двойными точками на схеме отмечены места соединения плат между собой.

Стабилизация работала, так же и индикация, но измерительный шунт заметно нагревался, а ток стабилизации сильно зависел от температуры внутри блока питания, что потребовало доработку модуля и применение кремниевого измерительного транзистора.

Но у кремниевых транзисторов пороговое напряжение открывания выше чем у германиевых, и для компенсации этого в схему была установлена стабильная вольт-добавка на таком же транзисторе:

Доработанная схема работала намного лучше, а сопротивление шунта, и следовательно выделение тепла на нём, получилось немного снизить. Принцип работы такой схемы с вольт-добавкой и расчёт её элементов был описан в статье «Простой способ стабилизации больших токов с малыми потерями на измерительном элементе»

Простой способ стабилизации больших токов с малыми потерями на измерительном элементе

В отзывах читателей указанной статьи было несколько хороших рекомендаций, которые далее были учтены и добавлены в первоначальную схему. Схема данного измерительного модуля так же была доработана и более точно были подобраны номиналы некоторых резисторов. Окончательный вариант схемы модуля представлен на рисунке:

Двойными точками с цифрами так же отмечены места подключения модуля с основной платой зарядного устройства, а полная схема доработанного выходного узла блока питания вместе с модулем измерения и индикации тока зарядки выглядит следующим образом:

  • Точка «1» подключается к минусу блока питания;
  • «2» — к выходному выводу токоизмерительного шунта;
  • «3» — к входному выводу шунта;
  • «4» — к оптрону обратной связи;
  • «5» — к светодиоду индикации зарядки.

После включения в сеть, пока через нагрузку не течёт ток, дополнительно установленный модуль не влияет на работу адаптера, и выходное напряжение стабилизировано на уровне 12,6 Вольт. При подключении заряжаемого аккумулятора через шунт протекает ток, который обнаруживается транзистором Q1 и далее усиливается транзистором Q3. Коллекторной нагрузкой последнего является светодиод оптрона обратной связи, который начинает светиться всё ярче с ростом протекающего через нагрузку тока, а так как с увеличением яркости его свечения скважность импульсов генератора преобразователя так же увеличивается, то выходное напряжение уменьшается и ток нагрузки стабилизируется. Этот ток зависит от порога открывания измерительного транзистора и задаётся сопротивлением резистора токового шунта.

В активном режиме стабилизации тока транзистор Q4 входит в насыщение и светодиод LED2 светится, сигнализируя о процессе зарядки аккумулятора. Транзистор Q2 играет ключевую роль в значении порога срабатывания измерительного транзистора Q1. На нём создаётся стабильная вольт-добавка, которая складываясь с напряжением на шунте прикладывается к переходу база-эмиттер транзистора Q1 и понижает порог его срабатывания, уменьшая тем самым количество выделяемого на шунте тепла.

Модуль был собран из миниатюрных радиокомпонентов на небольшом отрезке платы подходящих размеров методом навесного монтажа:

Плата была расположена в пространстве между радиаторами силового транзистора и диодной сборки, над импульсным понижающим трансформатором, в перевёрнутом виде, и соединена с основной платой жёсткими разноцветными проводами в двойной изоляции:

В дальнейшем так же была разработана печатная плата для изготовления модуля, на которой оставлена большая часть фольги для экономии вытравливающего раствора и соединения с массой и проводом заземления адаптера (не общим проводом, и не минусом питания), если такой имеется:

Вид печатной платы со стороны расположения радиоэлементов

Вид печатной платы со стороны проводников

Плата рассчитана на установку транзисторов типа КТ209В и КТ315Б, но их можно заменить любыми маломощными соответствующей структуры с коэффициентом передачи тока базы более 50. Ещё лучшие результаты работы будут, если применить транзисторные сборки, но тогда придётся изменить чертёж печатной платы.

Токо-измерительный шунт представляет из себя сложенный вдвое отрезок нихромовой проволоки с подобранным необходимым сопротивлением, но при наличии можно установить обычный низкоомный резистор, или резистор поверхностного монтажа. От его сопротивления в большей степени зависит уровень тока зарядки — чем меньше сопротивление, тем больше ток зарядки, который естественно должен уметь обеспечивать переделываемый блок питания:

Налаживание устройства заключается в установке выходного напряжения 12,6 В без нагрузки, подбором сопротивления верхнего резистора R15 делителя напряжения, и установке желаемого тока заряда подбором сопротивления измерительного шунта.

Для этого нужно взять заведомо большую длину нихромового провода, и подключив к выходу разряженную батарею установить необходимое сопротивление шунта, постепенно укорачивая провод и контролируя силу тока низкоомным амперметром. Подключать батарею нужно обязательно разряженную, так как в конце зарядки ток постепенно будет падать и не удастся установить его номинальное значение.

Производить наладку лучше с реальной батареей, а не с резистивной нагрузкой, так как заряжаемая батарея представляет из себя динамическую нагрузку, и если настраивать не в реальных условиях, то в дальнейшем показания будут отличаться.

Оба резистора, как для настройки выходного напряжения, так и тока нагрузки, расположены в удобных и доступных для многократной пайки местах:

Включение зарядного устройства

Во время включения с подсоединённой аккумуляторной батареей светится зелёный светодиод индикатора наличия генерации и вторичного напряжения, и дополнительно установленный красный светодиод индикатора зарядки. Не нужно забывать о технике безопасности во время работы с высоким напряжением, и не следует дотрагиваться до оголённых и токопроводящих элементов устройства, находящихся под сетевым напряжением:

Включение и налаживание устройства

Для проверки и налаживания зарядного устройства использовался многофункциональный измеритель параметров заряда/разряда аккумуляторов, включённый по схеме с дополнительным питанием:

Отображение параметров заряда

Максимальный ток зарядки был установлен в пределах 1,5 А при полностью разряжённой батареи, а по мере зарядки ток незначительно падал, и резко снижался в самом её конце. В этот момент индикаторный светодиод снижал яркость своего свечения, но всё равно оставался информативным, и полностью погасал по достижении полного(почти) заряда батареи, так как установленный в батарее контроллер размыкал цепь.

В завершение устройство было помещено в корпус, а на конец выходного кабеля был установлен унифицированный разъём XT60 с контактами типа «папа», применяющийся в литий-ионных и литий-полимерных батареях:

Зарядное устройство в корпусе

В последствии была изготовлена батарея на контроллере с установленной системой балансировки, и проверена возможность её зарядки сконструированным здесь зарядным устройством. Следите за новыми публикациями и оставляйте свои отзывы и рекомендации, которые возможно будут учтены при написании дальнейших статей. Смотрите так же дополнительные

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Понравилась статья? Поделиться с друзьями: