Circuite de încărcare pentru baterii cu litiu de 12 V. Încărcător pentru Li-ion gratuit. Cum să încărcați bateriile cu litiu

Mulți ar putea spune că pentru bani puțini poți comanda o placă specială din China, prin care poți încărca bateriile cu litiu prin USB. Va costa aproximativ 1 dolar.

Dar nu are rost să cumperi ceva care poate fi asamblat cu ușurință în câteva minute. Nu uitați că va trebui să așteptați aproximativ o lună pentru placa comandată. Iar un dispozitiv achiziționat nu aduce la fel de multă plăcere ca unul de casă.
Inițial a fost planificată asamblarea unui încărcător bazat pe cipul LM317.

Dar apoi pentru a alimenta această încărcare, va fi necesară o tensiune mai mare de 5 V. Cipul trebuie să aibă o diferență de 2 V între tensiunile de intrare și de ieșire. O baterie cu litiu încărcată are o tensiune de 4,2 V. Aceasta nu îndeplinește cerințele descrise (5-4,2 = 0,8), așa că trebuie să căutați o altă soluție.

Aproape toată lumea poate repeta exercițiul care va fi discutat în acest articol. Schema sa este destul de simplu de repetat.

Unul dintre aceste programe poate fi descărcat la sfârșitul articolului.
Pentru a regla mai precis tensiunea de ieșire, puteți schimba rezistența R2 cu una cu mai multe ture. Rezistența sa ar trebui să fie de aproximativ 10 kOhm.

Fișiere atașate: :

Cum să faci un Power Bank simplu cu propriile mâini: diagrama unui power bank de casă Baterie litiu-ion de făcut singur: cum să încărcați corect

Invenția și utilizarea uneltelor cu surse autonome de energie a devenit unul dintre semnele distinctive ale timpului nostru. Noi componente active sunt dezvoltate și introduse pentru a îmbunătăți performanța ansamblurilor de baterii. Din păcate, bateriile nu pot funcționa fără reîncărcare. Și dacă pe dispozitivele care au acces constant la rețeaua de alimentare, problema este rezolvată prin surse încorporate, atunci pentru surse puternice de energie, de exemplu, o șurubelniță, sunt necesare încărcătoare separate pentru bateriile cu litiu, ținând cont de caracteristicile diferitelor tipuri de baterii.

În ultimii ani, produsele pe bază de componente active litiu-ion au fost din ce în ce mai utilizate. Și acest lucru este destul de de înțeles, deoarece aceste surse de alimentare s-au dovedit a fi foarte bune:

• nu au efect de memorie;
• Autodescărcarea a fost aproape complet eliminată;
• poate lucra la temperaturi sub zero;
• ține bine descărcarea.
• numărul a fost crescut la 700 de cicluri.

Dar, fiecare tip de baterie are propriile sale caracteristici. Astfel, componenta litiu-ion necesită proiectarea bateriilor elementare cu o tensiune de 3,6 V, ceea ce necesită unele caracteristici individuale pentru astfel de produse.

Caracteristici de recuperare

Cu toate avantajele bateriilor litiu-ion, acestea au dezavantajele lor - aceasta este posibilitatea de scurtcircuitare internă a elementelor în timpul supratensiunii de încărcare din cauza cristalizării active a litiului în componenta activă. Există, de asemenea, o limitare a valorii minime a tensiunii, ceea ce face imposibil ca componenta activă să accepte electroni. Pentru a elimina consecințele, bateria este echipată cu un controler intern care întrerupe circuitul elementelor cu sarcina atunci când sunt atinse valorile critice. Astfel de elemente sunt stocate cel mai bine atunci când sunt încărcate la 50% la +5 - 15 ° C. O altă caracteristică a bateriilor litiu-ion este că timpul de funcționare al bateriei depinde de timpul de fabricație, indiferent dacă a fost în uz sau nu, sau cu alte cuvinte, este supusă „efectului de îmbătrânire”, care îi limitează durata de viață la cinci ani.

Încărcarea bateriilor litiu-ion

Cel mai simplu dispozitiv de încărcare cu o singură celulă

Pentru a înțelege schemele de încărcare mai complexe pentru bateriile cu litiu-ion, să luăm în considerare un încărcător simplu pentru bateriile cu litiu, mai precis pentru o baterie.

Baza circuitului este controlul: un microcircuit TL 431 (acționează ca o diodă zener reglabilă) și un tranzistor de conducție inversă.
După cum se poate vedea din diagramă, electrodul de control TL431 este inclus în baza tranzistorului. Configurarea dispozitivului se reduce la următoarele: trebuie să setați tensiunea la ieșirea dispozitivului la 4,2 V - aceasta este setată prin reglarea diodei zener prin conectarea rezistenței R4 - R3 cu o valoare nominală de 2,2 kOhm și 3 kOhm până la prima etapă. Acest circuit este responsabil pentru reglarea tensiunii de ieșire, reglarea tensiunii este setată o singură dată și este stabilă.

În continuare, curentul de încărcare este reglat, reglarea se face prin rezistența R1 (în diagramă cu o valoare nominală de 3 Ohmi) dacă emițătorul tranzistorului este pornit fără rezistență, atunci tensiunea de intrare va fi și la bornele de încărcare. , adică este de 5V, care poate să nu îndeplinească cerințele.

De asemenea, în acest caz, LED-ul nu se va aprinde, dar semnalează procesul de saturație curent. Rezistorul poate fi evaluat de la 3 la 8 ohmi.
Pentru a regla rapid tensiunea pe sarcină, rezistența R3 poate fi setată reglabilă (potențiometru). Tensiunea se regleaza fara sarcina, adica fara rezistenta elementului, cu o valoare nominala de 4,2 - 4,5V. După atingerea valorii necesare, este suficient să măsurați valoarea rezistenței rezistorului variabil și să instalați partea principală a valorii necesare în locul său. Dacă valoarea necesară nu este disponibilă, acesta poate fi asamblat din mai multe piese folosind o conexiune paralelă sau în serie.

Rezistența R4 este proiectată pentru a deschide baza tranzistorului, valoarea sa nominală ar trebui să fie de 220 Ohmi. Pe măsură ce încărcarea bateriei crește, tensiunea va crește, electrodul de control al bazei tranzistorului va crește rezistența de contact emițător-colector, reducând încărcarea actual.

Tranzistorul poate fi folosit KT819, KT817 sau KT815, dar apoi va trebui să instalați un radiator pentru răcire. De asemenea, va fi necesar un radiator dacă curenții depășesc 1000mA. În general, această schemă clasică de încărcare este cea mai simplă.

Îmbunătățirea încărcătorului pentru baterii litiu-ion

Atunci când devine necesară încărcarea bateriilor litiu-ion conectate de la mai multe celule unitare lipite, cel mai bine este să încărcați celulele separat folosind un circuit de monitorizare care va monitoriza încărcarea fiecărei baterii individuale în mod individual. Fără acest circuit, o abatere semnificativă a caracteristicilor unui element dintr-o baterie lipită în serie va duce la o funcționare defectuoasă a tuturor bateriilor, iar unitatea în sine va fi chiar periculoasă din cauza posibilei supraîncălziri sau chiar incendii.

Incarcator pentru baterii cu litiu de 12 volti. Dispozitiv de echilibrare

Termenul de echilibrare în inginerie electrică înseamnă un mod de încărcare care controlează fiecare element individual implicat în proces, împiedicând creșterea sau scăderea tensiunii sub nivelul necesar. Necesitatea unor astfel de soluții apare din caracteristicile ansamblurilor cu li-ion. Dacă, datorită designului intern, unul dintre elemente se încarcă mai repede decât celelalte, ceea ce este foarte periculos pentru starea elementelor rămase și ca urmare a întregii baterii. Designul circuitului de echilibrare este proiectat astfel încât elementele circuitului să absoarbă surplusul de energie, reglând astfel procesul de încărcare al unei celule individuale.

Dacă comparăm principiile de încărcare a bateriilor cu nichel-cadmiu, acestea diferă de bateriile litiu-ion, în primul rând pentru Ca - Ni, sfârșitul procesului este indicat de o creștere a tensiunii electrozilor polari și o scădere a curentului la 0,01 mA. De asemenea, înainte de încărcare, această sursă trebuie descărcată la cel puțin 30% din capacitatea inițială; dacă această condiție nu este menținută, apare un „efect de memorie” în baterie, care reduce capacitatea bateriei.

Cu componenta activă Li-Ion, opusul este adevărat. Descărcarea completă a acestor celule poate duce la consecințe ireversibile și poate reduce dramatic capacitatea de încărcare. Adesea, controlerele de calitate scăzută pot să nu ofere control asupra nivelului de descărcare a bateriei, ceea ce poate duce la defecțiuni ale întregului ansamblu din cauza unei singure celule.

O cale de ieșire din situație poate fi utilizarea circuitului discutat mai sus pe o diodă zener reglabilă TL431. O sarcină de 1000 mA sau mai mult poate fi asigurată prin instalarea unui tranzistor mai puternic. Astfel de celule conectate direct la fiecare celulă vor proteja împotriva încărcării incorecte.

Tranzistorul trebuie selectat în funcție de putere. Puterea se calculează folosind formula P = U*I, unde U este tensiunea, I este curentul de încărcare.

De exemplu, cu un curent de încărcare de 0,45 A, tranzistorul trebuie să aibă o putere disipată de cel puțin 3,65 V * 0,45 A = 1,8 W. și aceasta este o sarcină de curent mare pentru tranzițiile interne, deci este mai bine să instalați tranzistoarele de ieșire în radiatoare.

Mai jos este un calcul aproximativ al valorilor rezistențelor R1 și R2 pentru diferite tensiuni de încărcare:

22,1k + 33k => 4,16 V

15,1k + 22k => 4,20 V

47,1k + 68k => 4,22 V

27,1k + 39k => 4,23 V

39,1k + 56k => 4,24 V

33k + 47k => 4,25 V

Rezistența R3 este sarcina bazată pe tranzistor. Rezistența sa poate fi de 471 Ohm - 1,1 kOhm.

Dar, la implementarea acestor soluții de circuit, a apărut o problemă: cum să încărcați o celulă separată într-un pachet de baterii? Și s-a găsit o astfel de soluție. Dacă te uiți la contactele de pe piciorul de încărcare, atunci pe carcasele recent produse cu baterii litiu-ion există atâtea contacte câte celule individuale sunt în baterie; în mod firesc, pe încărcător, fiecare astfel de element este conectat la un separat circuitul controlerului.

Din punct de vedere al costului, un astfel de încărcător este puțin mai scump decât un dispozitiv liniar cu două contacte, dar merită, mai ales dacă ai în vedere că ansamblurile cu componente litiu-ion de înaltă calitate costă până la jumătate din costul produsului în sine. .

Incarcator cu impulsuri pentru baterii litiu-ion

Recent, mulți producători de top de unelte de mână cu autoalimentare au făcut publicitate pe scară largă pentru încărcătoare rapide. În aceste scopuri, au fost dezvoltate convertoare de impulsuri bazate pe semnale modulate în lățime de impuls (PWM) pentru a restabili sursele de alimentare pentru șurubelnițele bazate pe un generator PWM pe un cip UC3842; un convertor AS-DS flyback a fost asamblat cu o sarcină pe un transformator de impulsuri.

În continuare, vom lua în considerare funcționarea circuitului celei mai comune surse (a se vedea circuitul atașat): ansamblul de diode D1-D4 este furnizată o tensiune de rețea de 220V, în aceste scopuri sunt utilizate orice diode cu o putere de până la 2A. Netezirea ondulației are loc pe condensatorul C1, unde este concentrată o tensiune de aproximativ 300 V. Această tensiune este sursa de alimentare pentru un generator de impulsuri cu transformatorul T1 la ieșire.

Puterea inițială pentru pornirea circuitului integrat A1 este furnizată prin rezistorul R1, după care este pornit generatorul de impulsuri al microcircuitului, care le trimite la pinul 6. Apoi, impulsurile sunt aplicate la poarta tranzistorului puternic cu efect de câmp VT1, deschizându-l. Circuitul de scurgere al tranzistorului furnizează energie înfășurării primare a transformatorului de impulsuri T1. După care transformatorul este pornit și începe transmiterea impulsurilor către înfășurarea secundară. Impulsurile înfășurării secundare 7 - 11 după rectificarea de către dioda VT6 sunt utilizate pentru a stabiliza funcționarea microcircuitului A1, care în modul de generare completă consumă mult mai mult curent decât primește prin circuit de la rezistența R1.

În cazul unei defecțiuni a diodelor D6, sursa trece în modul pulsație, pornind alternativ transformatorul și oprindu-l, în timp ce se aude un „scârțâit” pulsatoriu caracteristic; să vedem cum funcționează circuitul în acest mod.

Alimentarea prin R1 și condensatorul C4 pornesc oscilatorul cipului. După pornire, este necesar un curent mai mare pentru funcționarea normală. Dacă D6 funcționează defectuos, microcircuitului nu este furnizată energie suplimentară și generarea se oprește, atunci procesul se repetă. Dacă dioda D6 funcționează corect, pornește imediat transformatorul de impulsuri la sarcină maximă. În timpul pornirii normale a generatorului, pe înfășurarea 14-18 apare un curent de impuls de 12 - 14V (la ralanti 15V). După redresarea cu dioda V7 și netezirea impulsurilor de către condensatorul C7, curentul de impuls este furnizat la bornele bateriei.

Un curent de 100 mA nu dăunează componentului activ, dar crește timpul de recuperare de 3-4 ori, reducându-i timpul de la 30 de minute la 1 oră. ( sursa - revista editie online Radioconstructor 03-2013)

Incarcator rapid G4-1H RYOBI ONE+ BCL14181H

Dispozitiv cu impulsuri pentru baterii cu litiu de 18 volți produs de compania germană Ryobi, fabricat în Republica Populară Chineză. Dispozitivul de impuls este potrivit pentru litiu-ion, nichel-cadmiu 18V. Proiectat pentru funcționare normală la temperaturi de la 0 la 50 C. Designul circuitului oferă două moduri de alimentare pentru stabilizarea tensiunii și curentului. Alimentarea cu curent de impuls asigură o reîncărcare optimă a fiecărei baterii individuale.

Aparatul este realizat intr-o carcasa originala din plastic rezistent la impact. Se folosește răcirea forțată de la un ventilator încorporat, cu pornire automată la atingerea temperaturii de 40°C.

Caracteristici:

• Timp minim de incarcare 18V la 1,5 A/h - 60 minute, greutate 0,9 kg, dimensiuni: 210 x 86 x 174 mm. Procesul de încărcare este indicat de un LED albastru; când este finalizat, LED-ul roșu se aprinde. Există un diagnostic de defecțiune, care se aprinde atunci când există o defecțiune în ansamblu cu o lumină separată pe carcasă.
• Alimentare monofazata 50Hz. 220V. Lungimea cablului de rețea este de 1,5 metri.

Reparatie statie de incarcare

Dacă se întâmplă că produsul a încetat să-și îndeplinească funcțiile, cel mai bine este să contactați ateliere specializate, dar defecțiunile de bază pot fi eliminate cu propriile mâini. Ce trebuie să faceți dacă indicatorul de alimentare nu este aprins, să ne uităm la câteva defecțiuni simple folosind stația ca exemplu.

Acest produs este proiectat să funcționeze cu baterii litiu-ion de 12 V, 1,8 A. Produsul este realizat cu un transformator descendente; conversia curentului alternativ redus este realizată printr-un circuit cu patru diode. Este instalat un condensator electrolitic pentru a netezi pulsația. Indicația include LED-uri pentru alimentarea de la rețea, începutul și sfârșitul saturației.

Deci, dacă indicatorul de rețea nu se aprinde. În primul rând, este necesar să se verifice integritatea circuitului înfășurării primare a transformatorului prin ștecherul de alimentare. Pentru a face acest lucru, trebuie să testați integritatea înfășurării primare a transformatorului prin pinii ștecherului de alimentare cu un ohmmetru atingând sondele dispozitivului de pinii ștecherului de rețea; dacă circuitul arată un circuit deschis , atunci trebuie să inspectați piesele din interiorul carcasei.

Siguranța se poate rupe; de ​​obicei este un fir subțire, întins într-o carcasă din porțelan sau din sticlă, care se arde atunci când este supraîncărcat. Dar unele companii, de exemplu, Interskol, pentru a proteja înfășurările transformatorului de supraîncălzire, instalează o siguranță termică între spirele înfășurării primare, al cărei scop, atunci când temperatura atinge 120 - 130 ° C, este să spargă circuitul de alimentare a rețelei și, din păcate, după pauză nu se restabilește.

De obicei, siguranța este situată sub izolația din hârtie de acoperire a înfășurării primare, după deschidere, această parte poate fi găsită cu ușurință. Pentru a aduce circuitul înapoi în stare de funcționare, puteți pur și simplu să lipiți capetele înfășurării într-un singur întreg, dar trebuie să vă amintiți că transformatorul rămâne fără protecție la scurtcircuit și cel mai bine este să instalați o siguranță obișnuită de rețea în loc de o siguranță termică. .

Dacă circuitul de înfășurare primar este intact, înfășurarea secundară și diodele de punte sună. Pentru a verifica continuitatea diodelor, este mai bine să dezlipiți un capăt din circuit și să verificați dioda cu un ohmmetru. Când conectați capetele la bornele sondelor alternativ într-o direcție, dioda ar trebui să prezinte un circuit deschis, în cealaltă, un scurtcircuit.

Astfel, este necesar să verificați toate cele patru diode. Și, dacă, într-adevăr, am intrat în circuit, atunci cel mai bine este să schimbăm imediat condensatorul, deoarece diodele sunt de obicei supraîncărcate din cauza electrolitului ridicat din condensator.

Cumpărați surse de alimentare pentru o șurubelniță

Orice unelte de mână și baterii pot fi achiziționate de pe site-ul nostru. Pentru a face acest lucru, trebuie să parcurgeți o procedură simplă de înregistrare și apoi să urmați navigarea simplă. Navigarea simplă pe site vă va conduce cu ușurință la instrumentul de care aveți nevoie. Pe site puteți vedea prețurile și le puteți compara cu magazinele concurente. Orice întrebare care apare poate fi rezolvată cu ajutorul managerului apelând la numărul de telefon specificat sau lăsând întrebarea specialistului de gardă. Vino la noi și nu vei rămâne fără să alegi instrumentul de care ai nevoie.

Dispozitivele electronice moderne (cum ar fi telefoanele mobile, laptopurile sau tabletele) sunt alimentate de baterii litiu-ion, care au înlocuit omologii lor alcalini. Bateriile nichel-cadmiu și nichel-hidrură metalică au făcut loc bateriilor Li─Ion datorită calităților tehnice și de consum mai bune ale acestora din urmă. Încărcarea disponibilă în astfel de baterii din momentul producției variază de la patru până la șase procente, după care începe să scadă odată cu utilizare. În primele 12 luni, capacitatea bateriei scade cu 10 până la 20%.

Incarcatoare originale

Unitățile de încărcare pentru bateriile ionice sunt foarte asemănătoare cu dispozitivele similare pentru bateriile cu plumb-acid, cu toate acestea, bateriile lor, numite „bănci” pentru similitudinea lor externă, au o tensiune mai mare, deci există cerințe de toleranță mai stricte (de exemplu, tensiunea admisă). diferenta este de numai 0. 05 c). Cel mai obișnuit format al unui banc de baterii 18650 ioni este că are un diametru de 1,8 cm și o înălțime de 6,5 cm.

Pe o notă. O baterie standard litiu-ion necesită până la trei ore pentru a se încărca, iar timpul mai precis este determinat de capacitatea sa inițială.

Producătorii de baterii Li-ion recomandă folosirea doar a încărcătoarelor originale pentru încărcare, care garantează că vor furniza tensiunea necesară pentru baterie și nu vor distruge o parte din capacitatea acesteia prin supraîncărcarea elementului și întreruperea sistemului chimic; de asemenea, este nedorit să se încarce complet. bateria.

Notă!În timpul depozitării pe termen lung, bateriile cu litiu ar trebui să aibă în mod optim o încărcare mică (nu mai mult de 50%) și, de asemenea, este necesar să le scoateți din unități.

Dacă bateriile cu litiu au o placă de protecție, atunci nu sunt în pericol de a fi supraîncărcate.

Placa de protecție încorporată oprește tensiunea excesivă (mai mult de 3,7 volți pe celulă) în timpul încărcării și oprește bateria dacă nivelul de încărcare scade la minimum, de obicei 2,4 volți. Controlerul de încărcare detectează momentul în care tensiunea de pe bancă ajunge la 3,7 volți și deconectează încărcătorul de la baterie. Acest dispozitiv esențial monitorizează și temperatura bateriei pentru a preveni supraîncălzirea și supracurența. Protecția se bazează pe microcircuitul DV01-P. După ce circuitul este întrerupt de controler, restabilirea acestuia este efectuată automat când parametrii sunt normalizați.

Pe cip, un indicator roșu înseamnă încărcare, iar verde sau albastru indică faptul că bateria este încărcată.

Cum să încărcați corect bateriile cu litiu

Producătorii cunoscuți de baterii li-ion (de exemplu, Sony) folosesc un principiu de încărcare în două sau trei etape în încărcătoarele lor, care poate prelungi semnificativ durata de viață a bateriei.

La ieșire, încărcătorul are o tensiune de cinci volți, iar valoarea curentului variază de la 0,5 la 1,0 din capacitatea nominală a bateriei (de exemplu, pentru un element cu o capacitate de 2200 miliamperi-oră, curentul încărcătorului ar trebui să fie de la 1,1 amperi.)

In etapa initiala, dupa conectarea incarcatorului pentru baterii cu litiu, valoarea curentului este de la 0,2 la 1,0 din capacitatea nominala, cu o tensiune de 4,1 volti (per celula). În aceste condiții, bateriile se încarcă în 40 până la 50 de minute.

Pentru a obține un curent constant, circuitul încărcătorului trebuie să poată crește tensiunea la bornele bateriei, moment în care încărcătorul pentru majoritatea bateriilor litiu-ion acționează ca un regulator de tensiune convențional.

Important! Dacă este necesară încărcarea bateriilor litiu-ion care au o placă de protecție încorporată, atunci tensiunea circuitului deschis nu trebuie să fie mai mare de șase până la șapte volți, altfel se va deteriora.

Când tensiunea ajunge la 4,2 volți, capacitatea bateriei va fi de la 70 la 80 la sută, ceea ce va semnala sfârșitul fazei inițiale de încărcare.

Următoarea etapă se realizează în prezența tensiunii constante.

Informații suplimentare. Unele unități folosesc o metodă cu puls pentru o încărcare mai rapidă. Dacă bateria litiu-ion are un sistem de grafit, atunci acestea trebuie să respecte limita de tensiune de 4,1 volți pe celulă. Dacă acest parametru este depășit, densitatea de energie a bateriei va crește și va declanșa reacții de oxidare, scurtând durata de viață a bateriei. În modelele moderne de baterii se folosesc aditivi speciali care permit creșterea tensiunii la conectarea unui încărcător pentru bateriile li-ion la 4,2 volți plus/minus 0,05 volți.

În bateriile simple cu litiu, încărcătoarele mențin un nivel de tensiune de 3,9 volți, ceea ce pentru ei este o garanție de încredere a duratei de viață lungi.

La livrarea unui curent de 1 capacitate a bateriei, timpul pentru a obține o baterie încărcată optim va fi de la 2 la 3 ore. De îndată ce încărcarea devine plină, tensiunea atinge norma de tăiere, valoarea curentului scade rapid și rămâne la nivelul de câteva procente din valoarea inițială.

Dacă curentul de încărcare este crescut artificial, timpul de utilizare a încărcătorului pentru alimentarea bateriilor litiu-ion va scădea cu greu. În acest caz, tensiunea crește inițial mai repede, dar în același timp crește durata celei de-a doua etape.

Unele încărcătoare pot încărca complet bateria în 60-70 de minute; în timpul unei astfel de încărcări, a doua etapă este eliminată, iar bateria poate fi utilizată după etapa inițială (nivelul de încărcare va fi, de asemenea, la 70% din capacitate).

La a treia și ultima etapă de încărcare, se efectuează o taxă compensatoare. Nu se efectuează de fiecare dată, ci doar o dată la 3 săptămâni, atunci când depozitați (nu folosiți) baterii. În condiții de stocare a bateriei, este imposibil să se utilizeze încărcarea cu jet, deoarece în acest caz apare metalizarea litiului. Cu toate acestea, reîncărcarea pe termen scurt cu curent de tensiune constantă ajută la evitarea pierderilor de încărcare. Încărcarea se oprește când tensiunea atinge 4,2 volți.

Metalizarea cu litiu este periculoasă din cauza eliberării de oxigen și a creșterii bruște a presiunii, care poate duce la aprindere și chiar la explozie.

Încărcător de baterii DIY

Un încărcător pentru baterii litiu-ion este ieftin, dar dacă aveți puține cunoștințe de electronică, puteți să faceți unul singur. Dacă nu există informații exacte despre originea elementelor bateriei și există îndoieli cu privire la acuratețea instrumentelor de măsurare, ar trebui să setați pragul de încărcare în regiune de la 4,1 la 4,15 volți. Acest lucru este valabil mai ales dacă bateria nu are o placă de protecție.

Pentru a asambla un încărcător pentru baterii cu litiu cu propriile mâini, este suficient un circuit simplificat, dintre care multe sunt disponibile gratuit pe Internet.

Pentru indicator, puteți utiliza un LED de tip de încărcare, care se aprinde atunci când încărcarea bateriei este redusă semnificativ și se stinge când este descărcat la „zero”.

Încărcătorul este asamblat în următoarea ordine:

• este amplasată o locuință adecvată;
• o sursă de alimentare de cinci volți și alte părți ale circuitului sunt montate (urmați cu strictețe secvența!);
• o pereche de benzi de alamă este tăiată și atașată la orificiile prizei;
• folosind o piuliță se determină distanța dintre contacte și bateria conectată;
• Este instalat un comutator pentru a schimba polaritatea (opțional).

Dacă sarcina este să asamblați un încărcător pentru baterii 18650 cu propriile mâini, atunci va fi necesar un circuit mai complex și mai multe abilități tehnice.

Toate bateriile litiu-ion necesită reîncărcare din când în când, cu toate acestea, supraîncărcarea, precum și descărcarea completă trebuie evitate. Menținerea funcționalității bateriilor și menținerea capacității lor de lucru pentru o perioadă lungă de timp este posibilă cu ajutorul încărcătoarelor speciale. Este recomandabil să folosiți încărcătoare originale, dar le puteți asambla singur.

Video

Evaluarea caracteristicilor unui anumit încărcător este dificilă fără a înțelege cum ar trebui să procedeze de fapt o încărcare exemplară a unei baterii li-ion. Prin urmare, înainte de a trece direct la diagrame, să ne amintim o mică teorie.

Ce sunt bateriile cu litiu?

În funcție de materialul din care este fabricat electrodul pozitiv al unei baterii cu litiu, există mai multe varietăți:

• cu catod de cobaltat de litiu;
• cu catod pe bază de fosfat de fier litiat;
• pe bază de nichel-cobalt-aluminiu;
• pe baza de nichel-cobalt-mangan.

Toate aceste baterii au propriile lor caracteristici, dar deoarece aceste nuanțe nu au o importanță fundamentală pentru consumatorul general, nu vor fi luate în considerare în acest articol.

De asemenea, toate bateriile li-ion sunt produse în diferite dimensiuni și factori de formă. Acestea pot fi fie carcase (de exemplu, popularul 18650 de astăzi), fie laminate sau prismatice (baterii gel-polimer). Acestea din urmă sunt pungi închise ermetic, realizate dintr-o peliculă specială, care conțin electrozi și masa electrozilor.

Cele mai comune dimensiuni ale bateriilor li-ion sunt prezentate în tabelul de mai jos (toate au o tensiune nominală de 3,7 volți):

Procesele electrochimice interne se desfășoară în același mod și nu depind de factorul de formă și designul bateriei, așa că tot ceea ce se spune mai jos se aplică în mod egal tuturor bateriilor cu litiu.

Cum să încărcați corect bateriile litiu-ion

Cel mai corect mod de a încărca bateriile cu litiu este încărcarea în două etape. Aceasta este metoda pe care Sony o folosește în toate încărcătoarele sale. În ciuda unui controler de încărcare mai complex, acesta asigură o încărcare mai completă a bateriilor Li-ion fără a le reduce durata de viață.

Aici vorbim despre un profil de încărcare în două etape pentru bateriile cu litiu, prescurtat CC/CV (curent constant, tensiune constantă). Există, de asemenea, opțiuni cu curenți de impuls și pas, dar nu sunt discutate în acest articol. Puteți citi mai multe despre încărcarea cu curent pulsat.

Deci, să ne uităm la ambele etape de încărcare mai detaliat.

1. La prima etapă Trebuie asigurat un curent de încărcare constant. Valoarea curentă este 0,2-0,5C. Pentru încărcare accelerată, este permisă creșterea curentului la 0,5-1,0C (unde C este capacitatea bateriei).

De exemplu, pentru o baterie cu o capacitate de 3000 mAh, curentul nominal de încărcare la prima etapă este de 600-1500 mA, iar curentul de încărcare accelerat poate fi în intervalul 1,5-3A.

Pentru a asigura un curent de încărcare constant de o valoare dată, circuitul încărcătorului trebuie să poată crește tensiunea la bornele bateriei. De fapt, în prima etapă încărcătorul funcționează ca un stabilizator de curent clasic.

Important: Dacă intenționați să încărcați bateriile cu o placă de protecție încorporată (PCB), atunci când proiectați circuitul încărcătorului, trebuie să vă asigurați că tensiunea circuitului deschis a circuitului nu poate depăși niciodată 6-7 volți. În caz contrar, placa de protecție poate fi deteriorată.

În momentul în care tensiunea bateriei crește la 4,2 volți, bateria va câștiga aproximativ 70-80% din capacitatea sa (valoarea capacității specifice va depinde de curentul de încărcare: la încărcare accelerată va fi puțin mai mică, cu o taxa nominală - puțin mai mult). Acest moment marchează sfârșitul primei etape de încărcare și servește drept semnal pentru trecerea la a doua (și finală).

2. A doua etapă de încărcare- aceasta este încărcarea bateriei cu o tensiune constantă, dar un curent în scădere treptat (în scădere).

În această etapă, încărcătorul menține o tensiune de 4,15-4,25 volți pe baterie și controlează valoarea curentului.

Pe măsură ce capacitatea crește, curentul de încărcare va scădea. De îndată ce valoarea sa scade la 0,05-0,01C, procesul de încărcare este considerat finalizat.

O nuanță importantă a funcționării corecte a încărcătorului este deconectarea completă a acestuia de la baterie după finalizarea încărcării. Acest lucru se datorează faptului că pentru bateriile cu litiu este extrem de nedorit ca acestea să rămână sub tensiune înaltă pentru o perioadă lungă de timp, care este de obicei furnizată de încărcător (adică 4,18-4,24 volți). Aceasta duce la degradarea accelerată a compoziției chimice a bateriei și, în consecință, la o scădere a capacității acesteia. Şederea pe termen lung înseamnă zeci de ore sau mai mult.

În a doua etapă de încărcare, bateria reușește să câștige cu aproximativ 0,1-0,15 mai mult din capacitatea sa. Încărcarea totală a bateriei ajunge astfel la 90-95%, ceea ce este un indicator excelent.

Ne-am uitat la două etape principale de încărcare. Cu toate acestea, acoperirea problemei încărcării bateriilor cu litiu ar fi incompletă dacă nu ar fi menționată o altă etapă de încărcare - așa-numita. preîncărcare.

Etapa de încărcare preliminară (preîncărcare)- această treaptă este utilizată numai pentru bateriile descărcate profund (sub 2,5 V) pentru a le aduce în modul normal de funcționare.

În această etapă, încărcarea este asigurată cu un curent constant redus până când tensiunea bateriei atinge 2,8 V.

Etapa preliminară este necesară pentru a preveni umflarea și depresurizarea (sau chiar explozia cu foc) a bateriilor deteriorate care au, de exemplu, un scurtcircuit intern între electrozi. Dacă un curent de încărcare mare este trecut imediat printr-o astfel de baterie, acest lucru va duce inevitabil la încălzirea acesteia și atunci depinde.

Un alt beneficiu al preîncărcării este preîncălzirea bateriei, care este importantă atunci când se încarcă la temperaturi ambientale scăzute (într-o cameră neîncălzită în timpul sezonului rece).

Încărcarea inteligentă ar trebui să poată monitoriza tensiunea bateriei în timpul etapei preliminare de încărcare și, dacă tensiunea nu crește pentru o perioadă lungă de timp, să tragă concluzia că bateria este defectă.

Toate etapele de încărcare a unei baterii litiu-ion (inclusiv etapa de preîncărcare) sunt reprezentate schematic în acest grafic:

Depășirea tensiunii nominale de încărcare cu 0,15 V poate reduce durata de viață a bateriei la jumătate. Scăderea tensiunii de încărcare cu 0,1 volți reduce capacitatea unei baterii încărcate cu aproximativ 10%, dar prelungește semnificativ durata de viață a acesteia. Tensiunea unei baterii complet încărcate după scoaterea acesteia din încărcător este de 4,1-4,15 volți.

Permiteți-mi să rezum cele de mai sus și să subliniez principalele puncte:

1. Ce curent ar trebui să folosesc pentru a încărca o baterie Li-ion (de exemplu, 18650 sau oricare alta)?

Curentul va depinde de cât de repede doriți să îl încărcați și poate varia de la 0,2C la 1C.

De exemplu, pentru o baterie de dimensiunea 18650 cu o capacitate de 3400 mAh, curentul minim de încărcare este de 680 mA, iar cel maxim este de 3400 mA.

2. Cât timp durează încărcarea, de exemplu, a acelorași baterii 18650?

Timpul de încărcare depinde direct de curentul de încărcare și se calculează folosind formula:

T = C / eu încărcați.

De exemplu, timpul de încărcare al bateriei noastre de 3400 mAh cu un curent de 1 A va fi de aproximativ 3,5 ore.

3. Cum să încărcați corect o baterie cu polimer litiu?

Toate bateriile cu litiu se încarcă la fel. Nu contează dacă este polimer de litiu sau ion de litiu. Pentru noi, consumatorii, nu există nicio diferență.

Ce este o placă de protecție?

Placa de protecție (sau PCB - placa de control al puterii) este proiectată pentru a proteja împotriva scurtcircuitului, supraîncărcării și supradescărcării bateriei cu litiu. De regulă, protecția la supraîncălzire este integrată și în modulele de protecție.

Din motive de siguranță, este interzisă utilizarea bateriilor cu litiu în aparatele electrocasnice, cu excepția cazului în care acestea au o placă de protecție încorporată. De aceea, toate bateriile de telefon mobil au întotdeauna o placă PCB. Terminalele de ieșire a bateriei sunt amplasate direct pe placă:

Aceste plăci folosesc un controler de încărcare cu șase picioare pe un dispozitiv specializat (JW01, JW11, K091, G2J, G3J, S8210, S8261, NE57600 și alți analogi). Sarcina acestui controler este de a deconecta bateria de la sarcină atunci când bateria este complet descărcată și de a deconecta bateria de la încărcare când ajunge la 4,25 V.

Iată, de exemplu, o diagramă a plăcii de protecție a bateriei BP-6M care a fost furnizată cu telefoanele Nokia vechi:

Daca vorbim de 18650, acestea pot fi produse fie cu sau fara placa de protectie. Modulul de protecție este situat lângă borna negativă a bateriei.

Placa mărește lungimea bateriei cu 2-3 mm.

Bateriile fără modul PCB sunt de obicei incluse în bateriile care vin cu propriile circuite de protecție.

Orice baterie cu protecție se poate transforma cu ușurință într-o baterie fără protecție; trebuie doar să o eliminați.

Astăzi, capacitatea maximă a bateriei 18650 este de 3400 mAh. Bateriile cu protecție trebuie să aibă o denumire corespunzătoare pe carcasă ("Protected").

Nu confundați placa PCB cu modulul PCM (PCM - modul de încărcare a puterii). Dacă primele servesc doar scopului de a proteja bateria, atunci cele din urmă sunt concepute pentru a controla procesul de încărcare - limitează curentul de încărcare la un anumit nivel, controlează temperatura și, în general, asigură întregul proces. Placa PCM este ceea ce numim un controler de încărcare.

Sper că acum nu mai sunt întrebări, cum să încărcați o baterie 18650 sau orice altă baterie cu litiu? Apoi trecem la o mică selecție de soluții de circuite gata făcute pentru încărcătoare (aceleași regulatoare de încărcare).

Scheme de încărcare pentru bateriile li-ion

Toate circuitele sunt potrivite pentru încărcarea oricărei baterii cu litiu; tot ce rămâne este să decideți asupra curentului de încărcare și a bazei elementului.

LM317

Diagrama unui încărcător simplu bazat pe cipul LM317 cu un indicator de încărcare:

Circuitul este cel mai simplu, întreaga configurație se reduce la setarea tensiunii de ieșire la 4,2 volți folosind rezistența de reglare R8 (fără o baterie conectată!) și setarea curentului de încărcare selectând rezistențele R4, R6. Puterea rezistorului R1 este de cel puțin 1 Watt.

De îndată ce LED-ul se stinge, procesul de încărcare poate fi considerat finalizat (curentul de încărcare nu va scădea niciodată la zero). Nu este recomandat să păstrați bateria cu această încărcare mult timp după ce este complet încărcată.

Microcircuitul lm317 este utilizat pe scară largă în diverși stabilizatori de tensiune și curent (în funcție de circuitul de conectare). Se vinde la fiecare colț și costă bănuți (poți lua 10 bucăți pentru doar 55 de ruble).

LM317 vine în diferite carcase:

Atribuire pin (pinout):

Analogii cipului LM317 sunt: ​​GL317, SG31, SG317, UC317T, ECG1900, LM31MDT, SP900, KR142EN12, KR1157EN1 (ultimele două sunt produse pe plan intern).

Curentul de încărcare poate fi crescut la 3A dacă luați LM350 în loc de LM317. Totuși, va fi mai scump - 11 ruble/buc.

Placa de circuit imprimat și ansamblul de circuite sunt prezentate mai jos:

Vechiul tranzistor sovietic KT361 poate fi înlocuit cu un tranzistor pnp similar (de exemplu, KT3107, KT3108 sau burghez 2N5086, 2SA733, BC308A). Poate fi îndepărtat cu totul dacă indicatorul de încărcare nu este necesar.

Dezavantajul circuitului: tensiunea de alimentare trebuie să fie în intervalul 8-12V. Acest lucru se datorează faptului că, pentru funcționarea normală a cipul LM317, diferența dintre tensiunea bateriei și tensiunea de alimentare trebuie să fie de cel puțin 4,25 volți. Astfel, nu va fi posibilă alimentarea acestuia de la portul USB.

MAX1555 sau MAX1551

MAX1551/MAX1555 sunt încărcătoare specializate pentru baterii Li+, capabile să funcționeze de la USB sau de la un adaptor de alimentare separat (de exemplu, un încărcător de telefon).

Singura diferență dintre aceste microcircuite este că MAX1555 produce un semnal pentru a indica procesul de încărcare, iar MAX1551 produce un semnal că alimentarea este pornită. Acestea. 1555 este încă de preferat în majoritatea cazurilor, așa că 1551 este acum greu de găsit la vânzare.

O descriere detaliată a acestor microcircuite de la producător este.

Tensiunea maximă de intrare de la adaptorul DC este de 7 V, atunci când este alimentat prin USB - 6 V. Când tensiunea de alimentare scade la 3,52 V, microcircuitul se oprește și încărcarea se oprește.

Microcircuitul însuși detectează la ce intrare este prezentă tensiunea de alimentare și se conectează la acesta. Dacă alimentarea este furnizată prin magistrala USB, atunci curentul maxim de încărcare este limitat la 100 mA - acest lucru vă permite să conectați încărcătorul la portul USB al oricărui computer fără teama de a arde podul de sud.

Când este alimentat de o sursă de alimentare separată, curentul de încărcare tipic este de 280 mA.

Cipurile au protecție încorporată împotriva supraîncălzirii. Dar chiar și în acest caz, circuitul continuă să funcționeze, reducând curentul de încărcare cu 17 mA pentru fiecare grad peste 110 ° C.

Există o funcție de pre-încărcare (vezi mai sus): atâta timp cât tensiunea bateriei este sub 3V, microcircuitul limitează curentul de încărcare la 40 mA.

Microcircuitul are 5 pini. Iată o diagramă tipică de conectare:

Dacă există garanția că tensiunea de la ieșirea adaptorului dvs. nu poate depăși în niciun caz 7 volți, atunci puteți face fără stabilizatorul 7805.

Opțiunea de încărcare USB poate fi asamblată, de exemplu, pe aceasta.

Microcircuitul nu necesită nici diode externe, nici tranzistoare externe. În general, desigur, lucruri mărunte! Numai că sunt prea mici și incomod de lipit. Și sunt, de asemenea, scumpe ().

LP2951

Stabilizatorul LP2951 este fabricat de National Semiconductors (). Acesta oferă implementarea unei funcții de limitare a curentului încorporat și vă permite să generați un nivel stabil de tensiune de încărcare pentru o baterie litiu-ion la ieșirea circuitului.

Tensiunea de încărcare este de 4,08 - 4,26 volți și este setată de rezistența R3 când bateria este deconectată. Tensiunea se menține foarte precis.

Curentul de încărcare este de 150 - 300mA, această valoare este limitată de circuitele interne ale cipului LP2951 (în funcție de producător).

Utilizați dioda cu un mic curent invers. De exemplu, poate fi oricare dintre seria 1N400X pe care o puteți achiziționa. Dioda este folosită ca o diodă de blocare pentru a preveni inversarea curentului de la baterie în cipul LP2951 atunci când tensiunea de intrare este oprită.

Acest încărcător produce un curent de încărcare destul de scăzut, astfel încât orice baterie 18650 se poate încărca peste noapte.

Microcircuitul poate fi achiziționat atât într-un pachet DIP, cât și într-un pachet SOIC (costă aproximativ 10 ruble per bucată).

MCP73831

Cipul vă permite să creați încărcătoarele potrivite și este, de asemenea, mai ieftin decât MAX1555.

O diagramă tipică de conectare este luată din:

Un avantaj important al circuitului este absența rezistențelor puternice cu rezistență scăzută care limitează curentul de încărcare. Aici curentul este setat de un rezistor conectat la al 5-lea pin al microcircuitului. Rezistența sa ar trebui să fie în intervalul 2-10 kOhm.

Încărcătorul asamblat arată astfel:

Microcircuitul se încălzește destul de bine în timpul funcționării, dar acest lucru nu pare să-l deranjeze. Își îndeplinește funcția.

Iată o altă versiune a unei plăci de circuit imprimat cu un LED SMD și un conector micro-USB:

LTC4054 (STC4054)

Schemă foarte simplă, opțiune grozavă! Permite încărcarea cu curent de până la 800 mA (vezi). Adevărat, tinde să devină foarte fierbinte, dar în acest caz protecția încorporată la supraîncălzire reduce curentul.

Circuitul poate fi simplificat semnificativ prin aruncarea unuia sau chiar a ambelor LED-uri cu un tranzistor. Apoi va arăta așa (trebuie să recunoașteți, nu ar putea fi mai simplu: câteva rezistențe și un condensator):

Una dintre opțiunile de plăci de circuit imprimat este disponibilă la . Placa este proiectată pentru elemente de dimensiune standard 0805.

I=1000/R. Nu ar trebui să setați imediat un curent ridicat; mai întâi vedeți cât de fierbinte devine microcircuitul. Pentru scopurile mele, am luat un rezistor de 2,7 kOhm, iar curentul de încărcare s-a dovedit a fi de aproximativ 360 mA.

Este puțin probabil că va fi posibilă adaptarea unui radiator la acest microcircuit și nu este un fapt că va fi eficient datorită rezistenței termice ridicate a joncțiunii cu carcasa de cristal. Producătorul recomandă să faceți radiatorul „prin cabluri” - să faceți urmele cât mai groase posibil și să lăsați folia sub corpul cipului. În general, cu cât rămâne mai multă folie „de pământ”, cu atât mai bine.

Apropo, cea mai mare parte a căldurii este disipată prin al 3-lea picior, așa că puteți face această urmă foarte lată și groasă (umpleți-o cu exces de lipit).

Pachetul de cip LTC4054 poate fi etichetat LTH7 sau LTADY.

LTH7 diferă de LTADY prin faptul că primul poate ridica o baterie foarte scăzută (la care tensiunea este mai mică de 2,9 volți), în timp ce al doilea nu poate (trebuie să o balansați separat).

Cipul s-a dovedit a fi foarte reușit, așa că are o grămadă de analogi: STC4054, MCP73831, TB4054, QX4054, TP4054, SGM4054, ACE4054, LP4054, U4054, BL4054, WPM4054, YPM4054, YPM4054, YPM4806PT 1, VS61 02, HX6001, LC6000, LN5060, CX9058, EC49016, CYT5026, Q7051. Înainte de a utiliza oricare dintre analogii, verificați fișele tehnice.

TP4056

Microcircuitul este realizat într-o carcasă SOP-8 (vezi), are pe burtă un radiator metalic care nu este conectat la contacte, ceea ce permite o îndepărtare mai eficientă a căldurii. Vă permite să încărcați bateria cu un curent de până la 1A (curentul depinde de rezistența de setare a curentului).

Schema de conectare necesită un minim de elemente suspendate:

Circuitul implementează procesul clasic de încărcare - mai întâi încărcarea cu un curent constant, apoi cu o tensiune constantă și un curent în scădere. Totul este științific. Dacă te uiți la încărcare pas cu pas, poți distinge mai multe etape:

1. Monitorizarea tensiunii bateriei conectate (acest lucru se întâmplă tot timpul).
2. Faza de preîncărcare (dacă bateria este descărcată sub 2,9 V). Încărcați cu un curent de 1/10 față de cel programat de rezistența R prog (100 mA la R prog = 1,2 kOhm) la un nivel de 2,9 V.
3. Încărcarea cu un curent maxim constant (1000 mA la R prog = 1,2 kOhm);
4. Când bateria ajunge la 4,2 V, tensiunea de pe baterie este fixată la acest nivel. Începe o scădere treptată a curentului de încărcare.
5. Când curentul ajunge la 1/10 din cel programat de rezistența R prog (100 mA la R prog = 1,2 kOhm), încărcătorul se oprește.
6. După finalizarea încărcării, controlerul continuă să monitorizeze tensiunea bateriei (vezi punctul 1). Curentul consumat de circuitul de monitorizare este de 2-3 µA. După ce tensiunea scade la 4,0 V, încărcarea începe din nou. Și așa mai departe într-un cerc.

Curentul de încărcare (în amperi) este calculat prin formula I=1200/R prog. Maximul admis este 1000 mA.

Un test de încărcare real cu o baterie de 3400 mAh 18650 este prezentat în grafic:

Avantajul microcircuitului este că curentul de încărcare este stabilit de un singur rezistor. Nu sunt necesare rezistențe puternice de rezistență scăzută. În plus, există un indicator al procesului de încărcare, precum și o indicație a sfârșitului încărcării. Când bateria nu este conectată, indicatorul clipește la fiecare câteva secunde.

Tensiunea de alimentare a circuitului trebuie să fie între 4,5...8 volți. Cu cât este mai aproape de 4,5V, cu atât mai bine (deci cipul se încălzește mai puțin).

Primul picior este folosit pentru a conecta un senzor de temperatură încorporat în bateria litiu-ion (de obicei terminalul din mijloc al bateriei unui telefon mobil). Dacă tensiunea de ieșire este sub 45% sau peste 80% din tensiunea de alimentare, încărcarea este suspendată. Dacă nu aveți nevoie de controlul temperaturii, plantați piciorul pe pământ.

Atenţie! Acest circuit are un dezavantaj semnificativ: absența unui circuit de protecție a polarității inverse a bateriei. În acest caz, controlerul este garantat să se ardă din cauza depășirii curentului maxim. În acest caz, tensiunea de alimentare a circuitului merge direct la baterie, ceea ce este foarte periculos.

Sigilul este simplu și se poate face într-o oră pe genunchi. Dacă timpul este esențial, puteți comanda module gata făcute. Unii producători de module gata făcute adaugă protecție împotriva supracurentului și supradescărcării (de exemplu, puteți alege de ce placă aveți nevoie - cu sau fără protecție și cu ce conector).

De asemenea, puteți găsi plăci gata făcute cu un contact pentru un senzor de temperatură. Sau chiar un modul de încărcare cu mai multe microcircuite paralele TP4056 pentru a crește curentul de încărcare și cu protecție la inversarea polarității (exemplu).

LTC1734

De asemenea, o schemă foarte simplă. Curentul de încărcare este setat de rezistența R prog (de exemplu, dacă instalați un rezistor de 3 kOhm, curentul va fi de 500 mA).

Microcircuitele sunt de obicei marcate pe carcasă: LTRG (se pot găsi adesea în telefoanele Samsung vechi).

Orice tranzistor pnp este potrivit, principalul lucru este că este proiectat pentru un anumit curent de încărcare.

Nu există un indicator de încărcare pe diagrama indicată, dar pe LTC1734 se spune că pinul „4” (Prog) are două funcții - setarea curentului și monitorizarea sfârșitului de încărcare a bateriei. De exemplu, este prezentat un circuit cu controlul sfârșitului de încărcare folosind comparatorul LT1716.

Comparatorul LT1716 în acest caz poate fi înlocuit cu un LM358 ieftin.

TL431 + tranzistor

Probabil că este dificil să vină cu un circuit care să utilizeze componente mai accesibile. Cel mai dificil lucru aici este să găsiți sursa de tensiune de referință TL431. Dar sunt atât de comune încât se găsesc aproape peste tot (rareori o sursă de alimentare se descurcă fără acest microcircuit).

Ei bine, tranzistorul TIP41 poate fi înlocuit cu oricare altul cu un curent de colector adecvat. Chiar și vechiul sovietic KT819, KT805 (sau KT815, KT817 mai puțin puternic) va face.

Configurarea circuitului se reduce la setarea tensiunii de ieșire (fără baterie!!!) folosind o rezistență de reglare la 4,2 volți. Rezistorul R1 setează valoarea maximă a curentului de încărcare.

Acest circuit implementează pe deplin procesul în două etape de încărcare a bateriilor cu litiu - mai întâi încărcarea cu curent continuu, apoi trecerea la faza de stabilizare a tensiunii și reducerea fără probleme a curentului la aproape zero. Singurul dezavantaj este repetabilitatea slabă a circuitului (este capricios în setare și pretențios la componentele folosite).

MCP73812

Există un alt microcircuit neglijat nemeritat de la Microcip - MCP73812 (vezi). Pe baza acesteia, se obține o opțiune de încărcare foarte bugetară (și ieftină!). Întregul kit de caroserie este doar un rezistor!

Apropo, microcircuitul este realizat într-un pachet prietenos cu lipirea - SOT23-5.

Singurul negativ este că se încălzește foarte mult și nu există nicio indicație de încărcare. De asemenea, cumva nu funcționează foarte fiabil dacă aveți o sursă de alimentare cu putere redusă (care provoacă o scădere a tensiunii).

În general, dacă indicația de încărcare nu este importantă pentru tine, iar un curent de 500 mA ți se potrivește, atunci MCP73812 este o opțiune foarte bună.

NCP1835

Este oferită o soluție complet integrată - NCP1835B, oferind stabilitate ridicată a tensiunii de încărcare (4,2 ±0,05 V).

Poate singurul dezavantaj al acestui microcircuit este dimensiunea prea miniaturală (carcasa DFN-10, dimensiunea 3x3 mm). Nu toată lumea poate oferi lipire de înaltă calitate a unor astfel de elemente miniaturale.

Dintre avantajele incontestabile aș dori să remarc următoarele:

1. Număr minim de părți ale corpului.
2. Posibilitate de încărcare a unei baterii complet descărcate (curent de preîncărcare 30 mA);
3. Determinarea sfârșitului încărcării.
4. Curent de încărcare programabil - până la 1000 mA.
5. Indicație de încărcare și eroare (capabil să detecteze bateriile neîncărcabile și să semnalizeze acest lucru).
6. Protecție împotriva încărcării pe termen lung (prin schimbarea capacității condensatorului C t, puteți seta timpul maxim de încărcare de la 6,6 la 784 de minute).

Costul microcircuitului nu este tocmai ieftin, dar nici atât de mare (~ 1 USD) încât să poți refuza să-l folosești. Dacă vă simțiți confortabil cu un fier de lipit, vă recomand să alegeți această opțiune.

O descriere mai detaliată este în.

Pot încărca o baterie litiu-ion fără controler?

Da, poti. Cu toate acestea, acest lucru va necesita un control atent al curentului și tensiunii de încărcare.

În general, nu va fi posibil să încărcați o baterie, de exemplu, 18650-ul nostru, fără încărcător. Încă trebuie să limitați cumva curentul maxim de încărcare, așa că cel puțin cea mai primitivă memorie va fi în continuare necesară.

Cel mai simplu încărcător pentru orice baterie cu litiu este un rezistor conectat în serie cu bateria:

Rezistența și puterea de disipare a rezistenței depind de tensiunea sursei de alimentare care va fi utilizată pentru încărcare.

De exemplu, să calculăm un rezistor pentru o sursă de alimentare de 5 volți. Vom încărca o baterie 18650 cu o capacitate de 2400 mAh.

Deci, chiar la începutul încărcării, căderea de tensiune pe rezistor va fi:

U r = 5 - 2,8 = 2,2 Volți

Să presupunem că sursa noastră de alimentare de 5 V este evaluată pentru un curent maxim de 1 A. Circuitul va consuma cel mai mare curent chiar la începutul încărcării, când tensiunea bateriei este minimă și se ridică la 2,7-2,8 volți.

Atentie: aceste calcule nu iau in calcul posibilitatea ca bateria sa se descarce foarte profund iar tensiunea pe aceasta sa fie mult mai mica, chiar la zero.

Astfel, rezistența rezistorului necesară pentru a limita curentul la începutul încărcării la 1 Amper ar trebui să fie:

R = U / I = 2,2 / 1 = 2,2 Ohm

Disiparea puterii rezistenței:

P r = I 2 R = 1*1*2,2 = 2,2 W

La sfârșitul încărcării bateriei, când tensiunea de pe aceasta se apropie de 4,2 V, curentul de încărcare va fi:

Încarc = (U ip - 4,2) / R = (5 - 4,2) / 2,2 = 0,3 A

Adică, după cum vedem, toate valorile nu depășesc limitele permise pentru o anumită baterie: curentul inițial nu depășește curentul de încărcare maxim admisibil pentru o anumită baterie (2,4 A), iar curentul final depășește curentul. la care bateria nu mai câștigă capacitate ( 0,24 A).

Principalul dezavantaj al unei astfel de încărcări este necesitatea de a monitoriza constant tensiunea bateriei. Și opriți manual încărcarea imediat ce tensiunea ajunge la 4,2 volți. Faptul este că bateriile cu litiu tolerează foarte slab chiar și supratensiunea pe termen scurt - masele electrozilor încep să se degradeze rapid, ceea ce duce inevitabil la pierderea capacității. În același timp, sunt create toate condițiile prealabile pentru supraîncălzire și depresurizare.

Dacă bateria dvs. are o placă de protecție încorporată, despre care am discutat chiar mai sus, atunci totul devine mai simplu. Când se atinge o anumită tensiune pe baterie, placa în sine o va deconecta de la încărcător. Cu toate acestea, această metodă de încărcare are dezavantaje semnificative, despre care am discutat în.

Protecția încorporată în baterie nu va permite în niciun caz supraîncărcarea acesteia. Tot ce trebuie să faceți este să controlați curentul de încărcare astfel încât să nu depășească valorile admise pentru o anumită baterie (plăcile de protecție nu pot limita curentul de încărcare, din păcate).

Încărcarea utilizând o sursă de alimentare de laborator

Dacă ai o sursă de alimentare cu protecție de curent (limitare), atunci ești salvat! O astfel de sursă de alimentare este deja un încărcător cu drepturi depline care implementează profilul de încărcare corect, despre care am scris mai sus (CC/CV).

Tot ce trebuie să faceți pentru a încărca li-ion este să setați sursa de alimentare la 4,2 volți și să setați limita de curent dorită. Și poți conecta bateria.

Inițial, când bateria este încă descărcată, sursa de alimentare a laboratorului va funcționa în modul de protecție a curentului (adică, va stabiliza curentul de ieșire la un anumit nivel). Apoi, când tensiunea de pe bancă crește la setul de 4,2 V, sursa de alimentare va trece în modul de stabilizare a tensiunii, iar curentul va începe să scadă.

Când curentul scade la 0,05-0,1C, bateria poate fi considerată complet încărcată.

După cum puteți vedea, sursa de alimentare de laborator este un încărcător aproape ideal! Singurul lucru pe care nu îl poate face automat este să ia decizia de a încărca complet bateria și de a o opri. Dar acesta este un lucru mic căruia nici nu ar trebui să-i acordați atenție.

Cum se încarcă bateriile cu litiu?

Și dacă vorbim despre o baterie de unică folosință care nu este destinată reîncărcării, atunci răspunsul corect (și singurul corect) la această întrebare este NU.

Faptul este că orice baterie cu litiu (de exemplu, comuna CR2032 sub formă de tabletă plată) se caracterizează prin prezența unui strat de pasivizare intern care acoperă anodul de litiu. Acest strat previne o reacție chimică între anod și electrolit. Și alimentarea cu curent extern distruge stratul protector de mai sus, ducând la deteriorarea bateriei.

Apropo, dacă vorbim despre bateria nereîncărcabilă CR2032, atunci LIR2032, care este foarte asemănătoare cu aceasta, este deja o baterie cu drepturi depline. Poate și trebuie încărcat. Doar că tensiunea sa nu este de 3, ci de 3,6 V.

Cum să încărcați bateriile cu litiu (fie o baterie de telefon, 18650 sau orice altă baterie li-ion) a fost discutată la începutul articolului.