Зарядные устройства литий ионные. Зарядное устройство для литиевых аккумуляторов
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.
Зарядное устройство для шуруповерта – как выбрать и можно ли сделать самому
Шуруповерт встречаются у всех, где производятся простый ремонт. Хоть какому электроприбору требуется стационарное электричество по другому говоря блок питания. Так как очень нужными являются аккумуляторные шуруповерты - требуется дополнительно зарядник.
Он идет в комплекте с дрелью, не как хоть какой электроприбор может выйти из строя. Чтоб вы не столкнулись с неувязкой неработающего оборудования, изучим общее описание зарядных устройств для шуруповерта.
Виды зарядников
Аналоговые со встроенным блоком питания
Их популярность обоснована низкой ценой. Если дрель (шуруповерт) не создана для проф использования, длительность работы - не самый 1-ый вопрос. Преимущества автоматизации. Автоматизированный ледобур из шуруповерта своими руками обладает целым рядом преимуществ. Задачка обычного зарядника - получить неизменное напряжение с достаточной для зарядки аккума токовой нагрузкой.
Работает такая зарядка соблюдая принцип обыденного стабилизатора. Например разглядим схему зарядника для аккума на 9-11 вольт. Тип батарей не имеет значения.
Таковой блок питания (он же зарядник) можно собрать своими руками. Спаять схему естественно на универсальной монтажной плате. Для рассеивания тепла микросхемы стабилизатора, довольно медного радиатора площадью 20 см².
Входной трансформатор (Тр1) понижает переменное напряжение 220 вольт до значения 20 вольт. Мощность трансформатора рассчитывается по току не напряжению на выходе зарядного устройства. Дальше переменный ток выпрямляется при помощи диодного моста VD1. Обычно русского} автопрома (в особенности китайские) употребляют сборку диодов Шоттки.
После выпрямления ток будет пульсирующим, это вредоносно для производственной деятельности схемы. Пульсации сглаживаются фильтрующим электролитическим конденсатором (С1).
Роль стабилизатора делает микросхема КР142ЕН, на радиолюбительском слэнге - «кренка». Для получения напряжения 12 вольт, индекс микросхемы должен быть 8Б. Управление собрано на транзисторе (VT2) не подстроечных резисторах.
Автоматика на схожих устройствах не предусмотрена, время зарядки аккума определяет юзер. Для контроля заряда собрана легкая схема на транзисторе (VT1) не диодике (VD2). При достижении напряжения заряда, индикатор (светодиод HL1) угасает.
Более продвинутые системы имеют в своем составе коммутатор, отключающий напряжение по окончанию заряда в виде электронного ключа.
Читайте так же
В комплекте с шуруповертами эконом класса (произведенными в Поднебесной), встречаются зарядники не поординарнее. Нехитро, что процент выхода из строя достаточно высок. У обладателя возникает перспектива остаться с относительно новым неработоспособным шуруповертом. По приложенной схеме можно собрать зарядное устройство для шуруповерта без помощи других, которое прослужит подольше фабричного. Технология укладки тротуарной плитки шаг за шагом планирование. На данном этапе следует определиться с будущим участком для укладки тротуарной плитки своими руками и создать его план. Меняя трансформатор не стабилизатор, вы сможете с легкость подобрать нужное значение для вашего аккума.
Аналоговые с внешним блоком питания
Переходим к тяжелому вооружению. Профессиональные шуруповерты используются интенсивно, и простой в работе по причине разряженного аккумулятора недопустим. Ценовой вопрос опускаем, любая серьезная техника стоит дорого. Тем более что в комплекте обычно два аккумулятора. Пока один в работе – второй на подзарядке.
Импульсный блок питания в комплекте с интеллектуальной схемой управления зарядом, заполняет батарею на 100% буквально за 1 час. Можно собрать и аналоговый зарядник с такой же мощностью. Но его вес и размеры будут сопоставимы с шуруповертом.
Всех этих недостатков лишены импульсные зарядники. Компактный размер, высокие токи заряда, продуманная защита. Проблема одна: сложность схемы, и как следствие – высокая цена.
Тем не менее, можно собрать и такое устройство. Экономия минимум в 2 раза.
Предлагаем вариант для «продвинутых» никель кадмиевых аккумуляторов, снабженных третьим сигнальным контактом.
Схема собрана на популярном контроллере MAX713. Действия при замене блока питания для шуруповерта 12в и 18в своими руками. Найти подходящий источник питания можно на рынке или у кого-то из знакомых. Предложенная реализация рассчитана на входное напряжение 25 вольт постоянного тока. Собрать такой источник питания не сложно, поэтому его схему опускаем.
Зарядное устройство интеллектуально. После проверки уровня напряжения, запускается режим ускоренного разряда (для предотвращения эффекта памяти). Заряд происходит за 1-1,15 часа. Особенностью схемы является возможность выбора напряжения заряда и типа батарей. В описании на рисунке указано положение перемычек и значение резистора R19 для смены режимов.
Если фирменная зарядка профессионального шуруповерта выйдет из строя – вы сможете сэкономить на ремонте, собрав схему своими руками.
Блок питания для шуруповерта – схема и порядок сборки
Многим знакома ситуация: шуруповерт жив-здоров, а блок аккумуляторов приказал долго жить. Есть масса способов восстановления АКБ, но не всем нравится возиться с токсичными элементами.
Как использовать электроприбор
Ответ прост: подключить внешний блок питания. Если у вас типичный китайский прибор с аккумуляторами 14,4 вольта – можно использовать автомобильный аккумулятор (удобно для работы в гараже). А можно подобрать трансформатор с выходом 15-17 вольт, и собрать полноценный БП.
Набор деталей самый недорогой. Выпрямитель (диодный мост) и термостат для защиты от перегрева. Остальные элементы имеют сервисную задачу – индикация входного и выходного напряжения. Стабилизатор не требуется – электродвигатель вашего шуруповерта не такой требовательный, как аккумулятор.
Если у вас полностью вышли из строя аккумуляторы шуруповерта, то вы можете переделать его на сетевой как сделать такой в этом видео
Тут можете скачать печатную плату в формате lay
Так выглядит схема переделки зарядного устройства. 
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.
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.
Как собрать зарядное устройство для литиевых аккумуляторов своими руками
Один из простейших, если не самый простой, вариант создания зарядного устройства. Он предусматривает использование микросхемы LM317. Она дешёвая и повсеместно доступная, плюс оснащается индикатором заряда.
Настройка сводится к тому, чтобы установить выходное напряжение номиналом 4,2 Вольта, используя подстроечный резистор R8. Только обязательно без подключённого аккумулятора. А также устанавливается зарядный ток методом подбора резисторов R4 и R6. Рекомендуемая мощность резистора R1 при этом должна составлять не менее 1 Ватт.
Когда светодиод на схеме погаснет, это сигнализирует о завершении процесса зарядки батареи. При этом показатели зарядного тока до нуля уменьшаться никогда не будут.
Микросхемы типа LM317, как и её аналоги, очень широко применяются во всевозможных стабилизаторах тока и напряжения. При этом купить их можно на любом радиорынке, а обойдутся они в сущие копейки.
Недостатком схемы можно считать питающее напряжение, которое обязательно должно составлять от 8 до 12 В. Это обусловлено тем, что для нормального функционирования микросхемы требуется разница между напряжением на АКП и питающим напряжением не меньше 4,25 В, то есть запитать устройство с помощью порта USB не получится.
Последовательность сбора зарядки литиевых аккумуляторов своими руками такова:
- подбираете подходящий корпус;
- крепите к нему блок питания (5 В) и элементы указанной схемы (обязательно в правильном порядке);
- берете латунь и вырезаете из неё две полоски, крепите их на гнёзда;
- используя гайку, устанавливаете расстояние между контактами и АКБ, которые собираетесь подключать;
- крепите переключатель, если хотите впоследствии иметь возможность изменять полярность на гнёздах (если - нет, оставляете все как есть).
Но если задачей является сборка зарядного устройства, ориентированного на работу с аккумуляторами 18650, тогда сразу стоит переходить к более сложным схемам, либо же покупать готовый девайс. Без соответствующих технических навыков собрать узел не получится. Порой действительно проще потратить немного больше денег, но взять заводской зарядник с необходимыми параметрами и защитой.
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.
А вы собирали ЗУ в домашних условиях из подручных материалов? Расскажите в комментариях о своих результатах.
Понравились мне мелкие микросхемы для простых зарядных устройств. покупал я их у нас в местном оффлайн магазине, но как назло они там закончились, их долго везли откуда то. Глядя на эту ситуацию, я решил заказать себе их небольшим оптом, так как микросхемы довольно неплохие, и в работе понравились.
Описание и сравнение под катом.
Я не зря написал в заголовке про сравнение, так как за время пути собачка могла подрасти микрухи появились в магазине, я купил несколько штук и решил их сравнить.
В обзоре будет не очень много текста, но довольно много фотографий.
Но начну как всегда с того, как мне это пришло.
Пришло в комплекте с другими разными детальками, сами микрухи были упакованы в пакетик с защелкой, и наклейкой с названием.
Данная микросхема представляет собой микросхему зарядного устройства для литиевых аккумуляторов с напряжением окончания заряда 4.2 Вольта.
Она умеет заряжать аккумуляторы током до 800мА.
Значение тока устанавливается изменением номинала внешнего резистора.
Так же она поддерживает функцию заряда небольшим током, если аккумулятор сильно разряжен (напряжение ниже чем 2.9 Вольта).
При заряде до напряжения 4.2 Вольта и падении зарядного тока ниже чем 1/10 от установленного, микросхема отключает заряд. Если напряжение упадет до 4.05 Вольта, то она опять перейдет в режим заряда.
Так же имеется выход для подключения светодиода индикации.
Больше информации можно найти в , у данной микросхемы существует гораздо более дешевый .
Причем он более дешевый у нас, на Али все наоборот.
Собственно для сравнения я и купил аналог.
Но каково же было мое удивление когда микросхемы LTC и STC оказались на вид полностью одинаковыми, по маркировке обе - LTC4054.
Ну может так даже интереснее.
Как все понимают, микросхему так просто не проверить, к ней надо еще обвязку из других радиокомпонетов, желательно плату и т.п.
А тут как раз товарищ попросил починить (хотя в данном контексте скорее переделать) зарядное устройство для 18650 аккумуляторов.
Родное сгорело, да и ток заряда был маловат.
В общем для тестирования надо сначала собрать то, на чем будем тестировать.
Плату я чертил по даташиту, даже без схемы, но схему здесь приведу для удобства.
Ну и собственно печатная плата. На плате нет диодов VD1 и VD2, они были добавлены уже после всего.
Все это было распечатано, перенесено на обрезок текстолита.
Для экономии я сделал на обрезке еще одну плату, обзор с ее участием будет позже.
Ну и собственно изготовлена печатная плата и подобраны необходимые детали.
А переделывать я буду такое зарядное, наверняка оно очень известно читателям.
Внутри него очень сложная схема, состоящая из разъема, светодиода, резистора и специально обученных проводов, которые позволяют выравнивать заряд на аккумуляторах.
Шучу, зарядное находится в блочке, включаемом в розетку, а здесь просто 2 аккумулятора, соединенные параллельно и светодиод, постоянно подключенный к аккумуляторам.
К родному зарядному вернемся позже.
Спаял платку, выковырял родную плату с контактами, сами контакты с пружинами выпаял, они еще пригодятся.
Просверлил пару новых отверстий, в среднем будет светодиод, отображающий включение устройства, в боковых - процесс заряда.
Впаял в новую плату контакты с пружинками, а так же светодиоды.
Светодиоды удобно сначала вставить в плату, потом аккуратно установить плату на родное место, и только после этого запаять, тогда они будут стоять ровно и одинаково.
Плата установлена на место, припаян кабель питания.
Собственно печатная плата разрабатывалась под три варианта запитки.
2 варианта с разъемом MiniUSB, но в вариантах установки с разных сторон платы и под кабель.
В данном случае я сначала не знал, какбель какой длины понадобится, потому запаял короткий.
Так же припаял провода, идущие к плюсовым контактам аккумуляторов.
Теперь они идут по раздельным проводам, для каждого аккумулятора свой.
Вот как получилось сверху.
Ну а теперь перейдем к тестированию
Слева на плате я установил купленную на Али микруху, справа купленную в оффлайне.
Соответственно сверху они будут расположены зеркально.
Сначала микруха с Али.
Ток заряда.
Теперь купленная в оффлайне.
Ток КЗ.
Аналогично, сначала с Али.
Теперь из оффлайна.
Налицо полная идентичность микросхем, что ну никак не может не радовать:)
Было замечено, что при 4.8 Вольта ток заряда 600мА, при 5 Вольт падает до 500, но это проверялось уже после прогрева, может так работает защита от перегрева, я еще не разобрался, но ведут себя микросхемы примерно одинаково.
Ну а теперь немного о процессе зарядки и доработке переделки (да, даже так бывает).
С самого начала я думал просто установить светодиод на индикацию включенного состояния.
Вроде все просто и очевидно.
Но как всегда захотелось большего.
Решил, что будет лучше, если во время процесса заряда он будет погашен.
Допаял пару диодов (vd1 и vd2 на схеме), но получил небольшой облом, светодиод показывающий режим заряда светит и тогда, когда нет аккумулятора.
Вернее не светит, а быстро мерцает, добавил параллельно клеммам аккумулятора конденсатор на 47мкФ, после этого он стал очень коротко вспыхивать, почти незаметно.
Это как раз тот гистерезис включения повторной зарядки, если напряжение упало ниже 4.05 Вольта.
В общем после этой доработки стало все отлично.
Заряд аккумулятора, светит красный, не светит зеленый и не светит светодиод там, где нет аккумулятора.
Аккумулятор полностью заряжен.
В выключенном состоянии микросхема не пропускает напряжение на разъем питания, и не боится закоротки этого разъема, соответственно не разряжает аккумулятор на свой светодиод.
Не обошлось и без измерения температуры.
У меня получилось чуть более 62 градусов после 15 минут заряда.
Ну а вот так выглядит полностью готовое устройство.
Внешние изменения минимальны, в отличие от внутренних. Блок питания на 5 /Вольт 2 Ампера у товарища был, и довольно неплохой.
Устройство обеспечивает тока заряда 600мА на канал, каналы независимые.
Ну а так выглядело родное зарядное. Товарищ хотел попросить меня поднять в нем зарядный ток. Оно и родного то не выдержало, куда еще поднимать, шлак.
Резюме.
На мой взгляд, для микросхемы за 7 центов очень неплохо.
Микросхемы полностью функциональны и ничем не отличаются от купленных в оффлайне.
Я очень доволен, теперь есть запас микрух и не надо ждать, когда они будут в магазине (недавно опять пропали из продажи).
Из минусов - Это не готовое устройство, потому придется травить, паять и т.п., но при этом есть плюс, можно сделать плату под конкретное применение, а не использовать то, что есть.
Ну и в тоге получить рабочее изделие, изготовленное своими руками, дешевле чем готовые платы, да еще и под свои конкретные условия.
Чуть не забыл, даташит, схема и трассировка -
Я сделал себе зарядное устройство для четырех литий-ионных аккумуляторов. Кто-то сейчас подумает: ну сделал и сделал, таких полно в интернете. И я сразу хочу сказать, что моя конструкция способна заряжать как одну батарею, так и четыре сразу. Все аккумуляторы заряжаются независимо друг от друга.
Это дает возможность заряжать одновременно батареи из разных устройств и с разным начальным зарядом.
Я сделал зарядник для батарей типа 18650, которые у меня используются в фонарике, powerbanks, ноутбуке и тп.
Схема состоит из готовых модулей и собирается очень быстро и просто.
Понадобится
- - 4 шт.
- - 4 шт.
- Скрепки канцелярские.
Изготовление зарядного устройства под разное количество аккумуляторов
Сначала сделаем батарейный отсек. Для этого берем универсальную монтажную плату с большим количеством отверстий и обычные канцелярские скрепки.
Откусываем у скрепок вот такие уголки.
Вставляем в плату, предварительно примерив по длине батарей нужных вам. Потому, что такое зарядное устройство можно сделать не только под 18650 аккумуляторы.
Запаиваем снизу платы части скрепок.
Затем берем контроллеры зарядки и размещаем их на оставшемся месте платы, желательно напротив каждого аккумулятора.
Контроллер зарядки будет крепиться на вот таких ножках, сделанных из разъема PLS.
Припаиваем сверху модуль и снизу к плате. По этим ножкам побежит ток питания к модулю и ток заряда к батареям.
Четыре секции готовы.
Далее для коммутации зарядных мест установим кнопки или тумблера.
Подключается все это дело вот таким образом:
Вы спросите - почему кнопки только три а не четыре? А я отвечу - так как один модуль всегда будет работать, потому что один аккумулятор будет заряжаться всегда, иначе нет смысла вообще втыкать зарядник.
Напаиваем токопроводящие дорожки.
Итог таков, что кнопками можно подключать место для зарядки от 1 до 4 аккумуляторов.
На модуле заряда установлен светодиод, который показывает что батарея, которая от него заряжается - зарядилась или нет.
Я собрал все устройство за полчаса. Питается оно от 5-ти вольтового блока питания (адаптера), его, кстати, тоже нужно выбирать с умом, чтобы оно тянуло зарядку сразу всех четырех батарей одновременно. Так же всю схему можно питать от USB компьютера.
Подключаем переходник к первому модулю, а дальше включаем нужные кнопки и напряжение с первого модуля будет переходить на другие места, в зависимости от включенных переключателей.
