Baterije igraju važnu ulogu u bilo kojem off-line mehanizmu. Punjive baterije su prilično skupe zbog potrebe da se uz njih kupi punjač. U baterijama se koriste različite kombinacije provodljivih materijala i elektrolita-olovna kiselina, nikal kadmijum (NiCd), nikl metal hidrid (NiMH), litijum-jonski (Li-ion), litijum-jonski polimer (Li-Po).

U svojim projektima koristim litijum-jonske baterije, pa sam odlučio da punim litijumske baterije 18650 svojim rukama, a ne da kupim skupu, pa počnimo.

Korak 1: Video zapis

Video prikazuje montažu punjača.
Link na youtube

Korak 2: Lista električnih komponenti

Pokaži još 3 slike

Spisak komponenti potrebnih za sastavljanje punjivog akumulatora 18650:

• TP4056 Modul punjača čipova sa zaštitom baterije
• Stabilizator napona 7805, trebat će vam 1 kom
• Kondenzator 100 nF, 4 kom (nije potrebno ako postoji napajanje od 5V)

Korak 3: Lista alata

Za rad su vam potrebni sljedeći alati:

• Vrući nož
• Plastična kutija 8x7x3 cm (ili slične veličine)

Sada kada su svi potrebni alati i komponente spremni za rad, prijeđimo na modul TP4056.

Korak 4: Li-io modul za punjenje baterija baziran na čipu TP4056

Malo više detalja o ovom modulu. Na tržištu postoje dvije verzije ovih modula: sa i bez zaštite baterije.

Razvodna ploča koja sadrži zaštitno kolo prati napon pomoću filtera za napajanje DW01A (Integrirano kolo za zaštitu baterije) i FS8205A (N-kanalni tranzistorski modul). Tako ploča za isključivanje sadrži tri IC -a (TP4056 + DW01A + FS8205A), dok modul punjača bez zaštite baterije sadrži samo jedan IC (TP4056).

TP4056-modul za punjenje jednoćelijskih Li-io baterija s linearnim punjenjem konstantne struje i napona. SOP paket i nekoliko vanjskih komponenti čine ovaj modul odličnim izborom za upotrebu u električnim uređajima "uradi sam". Puni se putem USB -a kao i običnog adaptera za napajanje. Priključen je pinout modula TP4056 (slika 2), kao i grafikon ciklusa punjenja (slika 3) s krivuljama istosmjerne struje i istosmjernog napona. Dvije diode na stražnjoj ploči pokazuju trenutno stanje napunjenosti - napunjenost, kraj napunjenosti itd. (Slika 4).

Kako se ne bi oštetile baterije, litij-ionske baterije od 3,7 V treba puniti konstantnom vrijednošću struje 0,2-0,7 puta većom od njihovog kapaciteta sve dok izlazni napon ne dosegne 4,2 V, nakon čega će se izvršiti punjenje konstantan napon i postepeno opadajuća (do 10% početne vrijednosti) struja. Ne možemo prekinuti punjenje na 4,2 V, jer će nivo napunjenosti iznositi 40-80% od punog kapaciteta baterije. Modul TP4056 je odgovoran za ovaj proces. Druga važna stvar je da otpornik spojen na PROG pin određuje struju punjenja. U modulima na tržištu, na ovaj pin je obično priključen otpornik od 1,2 KΩ, što odgovara struji punjenja od 1A (slika 5). Da biste dobili različite vrijednosti struje punjenja, možete pokušati instalirati različite otpornike.

DW01A je zaštitni sklop baterije, slika 6 prikazuje tipičan dijagram ožičenja. MOSFET -ovi M1 i M2 spolja su spojeni integriranim krugom FS8205A.

Ove komponente su instalirane na stražnjoj ploči TP4056 modula za punjenje litij-ionske baterije, što je navedeno u koraku 2. Moramo učiniti samo dvije stvari: dati naponu u rasponu od 4-8 V ulaznom konektoru i spojiti polovi baterije sa + i - pinovima TP4056 modula.

Nakon toga nastavljamo sa sastavljanjem punjača.

Korak 5: shema ožičenja

Da bismo dovršili montažu električnih komponenti, lemimo ih u skladu sa dijagramom. Priložio sam dijagram u programu Fritzing i fotografiju fizičke veze.

1. + kontakt konektora za napajanje spojen je na jedan od kontakata prekidača, i - kontakt konektora za napajanje je spojen na GND pin stabilizatora 7805
2. Drugi kontakt prekidača spajamo na Vin pin stabilizatora 7805
3. Instalirajte tri kondenzatora od 100 nF paralelno između Vin i GND pinova regulatora napona (za to upotrijebite matičnu ploču)
4. Ugradite kondenzator od 100 nF između pinova Vout i GND regulatora napona (na matičnoj ploči)
5. Spojite Vout pin regulatora napona na IN + pin TP4056 modula
6. Spojite GND pin regulatora napona na IN pin na modulu TP4056
7. Priključite + kontakt odeljka za bateriju na B + pin na modulu TP4056, i - spojite kontakt odeljka za bateriju sa B -pinom modula TP4056

Time se povezuju veze. Ako koristite napajanje od 5 V, preskočite sve korake sa spajanjem na regulator napona 7805 i spojite + i - jedinice direktno na ulaze IN + i IN na modulu TP4056.
Ako koristite napajanje od 12 V, regulator 7805 će se zagrijati pri prolasku struje od 1A, to se može ispraviti hladnjakom.

Korak 6: Montaža, dio 1: izrežite rupe u kućištu

Prikaži još 7 slika

Da biste pravilno uklopili sve električne komponente u kućište, morate izrezati rupe u njemu:

1. Oštricom noža označite granice odjeljka za baterije na tijelu (slika 1).
2. Vrelim nožem izrežite rupu prema oznakama (slike 2 i 3).
3. Nakon izrezivanja rupe, tijelo bi trebalo izgledati kao na slici 4.
4. Označite lokaciju na kojoj će se nalaziti USB konektor TP4056 (slike 5 i 6).
5. Vrelim nožem izrežite rupu u kućištu za USB konektor (slika 7).
6. Označite mjesta na kućištu na kojima će se nalaziti diode TP4056 (slike 8 i 9).
7. Vrelim nožem izrežite rupe za diode (slika 10).
8. Na isti način napravite rupe za priključak za napajanje i prekidač (slike 11 i 12)

Korak 7: montaža, dio 2: instalirajte električne komponente

Slijedite upute za instaliranje komponenti u šasiju:

1. Ugradite odjeljak za baterije s mjestima za pričvršćivanje s vanjske strane odjeljka / kućišta. Zalijepite odjeljak pištoljem za ljepilo (slika 1).
2. Ponovno instalirajte modul TP4056 tako da USB konektor i diode uđu u odgovarajuće rupe, popravite ga vrućim ljepilom (slika 2).
3. Ponovno instalirajte regulator napona 7805, popravite ga vrućim ljepilom (slika 3).
4. Ponovno postavite utikač i prekidač za napajanje, popravite ih vrućim ljepilom (slika 4).
5. Raspored komponenti trebao bi izgledati isto kao na slici 5.
6. Pričvrstite donji poklopac vijcima (slika 6).
7. Kasnije sam izbočine koje je ostavio vrući nož prekrio crnom ljepljivom trakom. Takođe se mogu zagladiti brusnim papirom.

Kompletirani punjač prikazan je na slici 7. sada se to mora doživjeti.

Korak 8: testirajte

Ispraznjenu bateriju stavite u punjač. Uključite napajanje u 12V ili USB utičnicu. Crvena dioda bi trebala treptati, što znači da je proces punjenja u toku.

Kada se punjenje završi, plava dioda bi trebala zasvijetliti.
Prilažem fotografiju punjača u procesu punjenja i fotografiju sa napunjenom baterijom.
Time je posao završen.

U ovom članku ću vam pokazati kako to učiniti jednostavno Punjač za ove punjive baterije.

Sklapanje i testiranje punjača.

Trebamo:

1. Štrcaljka 20 ml
2.2 bakarno ožičenje
3. Opruga iz držača baterije (iz stare tehnologije ili igračaka)
4. Modul za punjenje litijumskih baterija 18650 na TP4056 5V 1A sa mikro USB interfejsom ()
5. Ljepilo za topljenje
6. Punjiva baterija tipa 18650 ()

Od alata:

1. Lemilica
2. Pištolj za ljepilo
3. Nož za papir

Izrada punjača

Potrebna nam je medicinska štrcaljka od 20 ml i punjiva baterija 18650.

Štrcaljka savršeno pristaje veličini baterije.

Odrezali smo nos štrcaljke (gdje je igla umetnuta) svečanim nožem tako da nas ne ometa u daljnjem radu.

Oprugu uzimamo iz držača baterija iz stare tehnologije (na primjer, iz daljinskog upravljača ili igračaka).
Bakarno ožičenje prolazimo odozdo u rupu i učvršćujemo ga na spiralu opruge kao što je prikazano na fotografiji.

Uzimamo modul za punjenje 18650 litijumskih baterija na TP4056 5V 1A sa mikro USB sučeljem i pričvršćujemo ga vrućim ljepilom na špricu na prikladnom mjestu. Pazeći na polaritet, dovodimo žice do modula i lemimo ih lemilicom.

Malo o modulu TP4056 5V 1A.

Dizajnirano za punjenje litijumskih baterija od 3,7 V sa strujom do 1A. Ovaj modul, zahvaljujući svojoj veličini i mikro USB konektoru, lako se ugrađuje u različite uređaje i može poslužiti kao alternativna zamjena za neispravne litijumske punjače za baterije. Podržava različite vrste litijumskih baterija, uključujući popularne 18650. Modul nije zaštićen od promjene polariteta, stoga budite oprezni pri povezivanju baterija.

Odrežite mali komad s klipa štrcaljke na dnu elastičnom trakom, kao što je prikazano na fotografiji. Ovo će popraviti bateriju unutar šprica.

U štrcaljki napravimo rupu za bakreno ožičenje tako da može dodirnuti pozitivni pol baterije. Rupa mora biti napravljena na nivou kada baterija nije pričvršćena klipom šprice. Fotografija pokazuje da sam greškom napravio jednu donju rupu u fiksnom položaju baterije.

Nakon što provučete žicu kroz rupu i učvrstite bateriju klipom, možete započeti test punjača.

Punjač radi stabilno... Baterija se ne zagrijava tokom punjenja. Zahvaljujući ekranu na modulu, možete pratiti proces punjenja (crvena LED) i završetak procesa punjenja baterije (plava LED).

Uređaj je relevantan zbog niske cijene potrošnog materijala za domaći punjač i jednostavnog dizajna.

Takođe možete napraviti držače za ovu vrstu punjivih baterija od šprica od 20 ml i koristiti ih u raznim zanatima.

Procjena karakteristika određenog punjača je teška bez razumijevanja kako bi primjerno punjenje litij-ionske baterije zapravo trebalo teći. Stoga, prije nego što pređemo direktno na sklopove, sjetimo se malo teorije.

Šta su litijumske baterije

Ovisno o materijalu od kojeg je izrađena pozitivna elektroda litijeve baterije, postoji nekoliko njih:

• sa litijum -kobaltatnom katodom;
• sa katodom na bazi litijum gvožđe fosfata;
• na bazi nikal-kobalt-aluminijuma;
• na bazi nikal-kobalt-mangana.

Sve ove baterije imaju svoje karakteristike, ali budući da ove nijanse nisu od temeljne važnosti za općeg potrošača, neće se razmatrati u ovom članku.

Također, sve li-ion baterije proizvode se u različitim standardnim veličinama i faktorima oblika. Mogu biti i u kućištu (na primjer, popularni 18650 danas) i u laminiranom ili prizmatičnom dizajnu (gel-polimerne baterije). Potonji su hermetički zatvorene vrećice izrađene od posebnog filma u kojem se nalaze elektrode i masa elektroda.

Najčešće veličine litij-ionskih baterija prikazane su u donjoj tablici (sve one imaju nominalni napon od 3,7 V):

Određivanje	Standardna veličina	Slične veličine
XXYY0, gdje XX- oznaka promjera u mm, YY- vrijednost dužine u mm, 0 - odražava izvedbu u obliku cilindra	10180	2/5 AAA
	10220	1/2 AAA (Ø odgovara AAA, ali pola dužine)
	10280
	10430	AAA
	10440	AAA
	14250	1/2 AA
	14270	Ø AA, dužina CR2
	14430	Ø 14 mm (poput AA), ali kraće
	14500	aa
	14670
	15266, 15270	CR2
	16340	CR123
	17500	150S / 300S
	17670	2xCR123 (ili 168S / 600S)
	18350
	18490
	18500	2xCR123 (ili 150A / 300P)
	18650	2xCR123 (ili 168A / 600P)
	18700
	22650
	25500
	26500	WITH
	26650
	32650
	33600	D
	42120

Unutrašnji elektrokemijski procesi odvijaju se na isti način i ne ovise o faktoru oblika i dizajnu baterije, stoga se sve dolje navedeno jednako odnosi na sve litijske baterije.

Kako pravilno napuniti litijum-jonske baterije

Najispravniji način punjenja litijumskih baterija je punjenje u dvije faze. Ovo je metoda koju Sony koristi u svim punjačima. Unatoč sofisticiranijem kontroleru punjenja, ovo osigurava punije punjenje litij-ionskih baterija bez ugrožavanja njihovog vijeka trajanja.

Ovdje govorimo o dvostepenom profilu punjenja litijevih baterija, skraćeno CC / CV (konstantna struja, konstantan napon). Postoje i opcije s impulsnom i koračnom strujom, ali one se u ovom članku ne razmatraju. Možete pročitati više o punjenju impulsnom strujom.

Dakle, razmotrimo obje faze punjenja detaljnije.

1. U prvoj fazi mora se osigurati konstantna struja punjenja. Trenutna vrijednost je 0,2-0,5C. Za ubrzano punjenje dopušteno je povećati struju na 0,5-1,0C (gdje je C kapacitet baterije).

Na primjer, za bateriju kapaciteta 3000 mA / h, nominalna struja punjenja u prvoj fazi je 600-1500 mA, a ubrzana struja punjenja može biti u rasponu od 1,5-3A.

Da bi se osigurala konstantna struja punjenja određene vrijednosti, krug punjača (punjač) mora biti u stanju podići napon na priključcima akumulatora. Zapravo, u prvoj fazi punjač radi kao klasični stabilizator struje.

Bitan: ako planirate puniti baterije s ugrađenom zaštitnom pločom (PCB), tada prilikom projektiranja memorijskog kruga morate paziti da napon otvorenog kruga u krugu nikada ne smije prelaziti 6-7 volti. U protivnom se može oštetiti zaštitna ploča.

U trenutku kada napon na bateriji poraste na vrijednost od 4,2 volti, baterija će dobiti približno 70-80% svog kapaciteta (specifična vrijednost kapaciteta ovisit će o struji punjenja: s ubrzanim punjenjem bit će neznatno manje, s nominalnim - nešto više). Ovaj trenutak je kraj prve faze punjenja i služi kao signal za prelazak u drugu (i posljednju) fazu.

2. Druga faza punjenja- ovo je punjenje baterije s konstantnim naponom, ali postupno opadajućom (opadajućom) strujom.

U ovoj fazi punjač održava napon od 4,15-4,25 volti na bateriji i kontrolira trenutnu vrijednost.

Kako se kapacitet povećava, struja punjenja će se smanjivati. Čim se njegova vrijednost spusti na 0,05-0,01C, proces punjenja se smatra završenim.

Važna nijansa ispravnog rada punjača je njegovo potpuno odvajanje od baterije nakon završetka punjenja. To je zbog činjenice da je za litijske baterije krajnje nepoželjno držati ih ispod povećan napon, koji obično daje memoriju (tj. 4,18-4,24 volta). To dovodi do ubrzane degradacije kemijskog sastava baterije i, kao posljedica, smanjenja njenog kapaciteta. Dugotrajni boravak znači desetine sati ili više.

Tokom druge faze punjenja, baterija uspijeva dobiti približno još 0,1-0,15 svog kapaciteta. Ukupna napunjenost baterije tako doseže 90-95%, što je odličan pokazatelj.

Pokrili smo dvije glavne faze punjenja. Međutim, pokrivanje pitanja punjenja litijumskih baterija bilo bi nepotpuno da se ne spominje još jedna faza punjenja - tzv. prednaplata.

Faza prethodnog punjenja (prethodno punjenje)- ova faza se koristi samo za duboko ispražnjene baterije (ispod 2,5 V) kako bi se vratile u normalne radne uvjete.

U ovoj fazi se naplaćuje jednosmerna struja smanjena vrijednost dok napon baterije ne dosegne 2,8 V.

Preliminarna faza je neophodna kako bi se spriječilo oticanje i smanjenje tlaka (ili čak eksplozije vatrom) oštećenih baterija, na primjer, s unutrašnjim kratkim spojem između elektroda. Ako kroz takvu bateriju odmah prođe velika struja punjenja, to će neizbježno dovesti do njenog zagrijavanja, a zatim i do sreće.

Još jedna prednost punjenja je prethodno zagrijavanje baterije, što je važno pri punjenju na niskim temperaturama okoline (u nezagrijanoj prostoriji tokom hladne sezone).

Inteligentno punjenje trebalo bi moći pratiti napon na bateriji tijekom preliminarne faze punjenja i, ako napon ne raste duže vrijeme, zaključiti da je baterija neispravna.

Sve faze punjenja litij-ionske baterije (uključujući stupanj punjenja) shematski su prikazane na ovom grafikonu:

Prekoračenje nazivnog napona punjenja za 0,15 V može prepoloviti vijek trajanja baterije. Smanjivanjem napona punjenja za 0,1 volti smanjuje se kapacitet napunjene baterije za oko 10%, ali se značajno produljuje njezin vijek trajanja. Napon potpuno napunjene baterije nakon što je izvadite iz punjača iznosi 4,1-4,15 volti.

Da rezimiramo gore navedeno, izložit ćemo glavne teze:

1. Kojom strujom treba napuniti litijum-jonsku bateriju (na primjer, 18650 ili bilo koju drugu)?

Struja će zavisiti od toga koliko brzo želite da je napunite i može se kretati od 0,2C do 1C.

Na primjer, za bateriju veličine 18650 s kapacitetom od 3400 mAh, minimalna struja punjenja je 680 mA, a maksimalna 3400 mA.

2. Koliko vremena je potrebno za punjenje, na primjer, istih punjivih baterija 18650?

Vrijeme punjenja izravno ovisi o struji punjenja i izračunava se po formuli:

T = C / I punjenje.

Na primjer, vrijeme punjenja naše baterije od 3400 mAh sa strujom od 1A bit će oko 3,5 sata.

3. Kako pravilno napuniti litijum -polimernu bateriju?

Sve litijumske baterije se pune na isti način. Nije važno radi li se o litij -polimeru ili litij -ionu. Za nas potrošače nema razlike.

Šta je zaštitna ploča?

Zaštitna ploča (ili PCB - ploča za upravljanje napajanjem) dizajnirana je za zaštitu od kratkog spoja, prekomjernog punjenja i preopterećenja litijumska baterija... U zaštitne module u pravilu je ugrađena i zaštita od pregrijavanja.

Iz sigurnosnih razloga zabranjeno je koristiti litijeve baterije u kućanskim aparatima ako nemaju ugrađenu zaštitnu ploču. Stoga sve baterije mobitela uvijek imaju PCB ploču. Izlazni priključci baterije nalaze se direktno na ploči:

Ove ploče koriste šesterokraki kontroler punjenja zasnovan na specijaliziranim mikruh (JW01, JW11, K091, G2J, G3J, S8210, S8261, NE57600 itd.). Zadatak ovog kontrolera je odvojiti bateriju od opterećenja kada se baterija potpuno isprazni i odvojiti bateriju od punjenja kada dosegne 4,25V.

Na primjer, evo dijagrama ploče za zaštitu baterije BP-6M, koja je isporučena sa starim Nokia telefonima:

Ako govorimo o 18650, onda se mogu proizvesti sa ili bez zaštitne ploče. Zaštitni modul nalazi se u području negativnog priključka baterije.

Ploča povećava dužinu baterije za 2-3 mm.

Baterije bez PCB -a obično su uključene u baterije sa vlastitim zaštitnim krugovima.

Svaka zaštićena baterija lako se pretvara u nezaštićenu bateriju, samo je izvadite.

Do danas je maksimalni kapacitet baterije 18650 3400mAh. Zaštićene baterije moraju biti označene na kućištu ("Zaštićeno").

Nemojte miješati PCB ploču s PCM modulom (PCM - modul punjenja napajanja). Ako prvi služe samo za zaštitu baterije, drugi su dizajnirani za kontrolu procesa punjenja - ograničavaju struju punjenja na zadanoj razini, kontroliraju temperaturu i općenito osiguravaju cijeli proces. PCM ploča je ono što nazivamo kontrolerom punjenja.

Nadam se da sada više nema pitanja, kako napuniti bateriju 18650 ili bilo koju drugu litijumsku bateriju? Zatim se okrećemo malom izboru gotovih rješenja za punjače (isti kontroleri punjenja).

Sheme punjenja li-ion baterija

Svi krugovi prikladni su za punjenje bilo koje litijske baterije, ostaje samo odlučiti struja punjenja i bazi elemenata.

LM317

Dijagram jednostavnog punjača zasnovanog na mikro krugu LM317 s indikatorom napunjenosti:

Krug je jednostavan, cijelo se postavljanje svodi na postavljanje izlaznog napona od 4,2 volta pomoću trimera R8 (bez priključene baterije!) I podešavanje struje punjenja odabirom otpornika R4, R6. Snaga otpornika R1 je najmanje 1 Watt.

Čim se LED ugasi, proces punjenja se može smatrati dovršenim (struja punjenja nikada se neće smanjiti na nulu). Ne preporučuje se držanje baterije na ovom punjenju dugo nakon što se potpuno napuni.

Mikro krug lm317 široko se koristi u raznim stabilizatorima napona i struje (ovisno o sklopnom krugu). Prodaje se na svakom uglu i košta samo peni (možete uzeti 10 komada za samo 55 rubalja).

LM317 dolazi u različitim kućištima:

Dodjela pin -ova (pinout):

Analozi mikro kola LM317 su: GL317, SG31, SG317, UC317T, ECG1900, LM31MDT, SP900, KR142EN12, KR1157EN1 (posljednja dva su domaće proizvodnje).

Struja punjenja može se povećati na 3A ako uzmete LM350 umjesto LM317. Istina, bit će skuplje - 11 rubalja / komad.

PCB i shematski sklop prikazani su u nastavku:

Stari sovjetski tranzistor KT361 može se zamijeniti sličnim pnp tranzistor(na primjer, KT3107, KT3108 ili građanski 2N5086, 2SA733, BC308A). Može se potpuno ukloniti ako indikator napunjenosti nije potreban.

Nedostatak kruga: napon napajanja mora biti unutar 8-12V. To je zbog činjenice da za normalan rad mikro kruga LM317 razlika između napona na bateriji i napona napajanja mora biti najmanje 4,25 volti. Dakle, neće raditi s USB priključka.

MAX1555 ili MAX1551

MAX1551 / MAX1555 su namjenski Li + punjači za baterije koji se mogu napajati putem USB -a ili zasebnog adaptera za napajanje (poput punjača za telefon).

Jedina razlika između ovih mikro kola je u tome što MAX1555 daje signal za indikator procesa punjenja, a MAX1551 daje signal da je napajanje uključeno. One. 1555 je u većini slučajeva još uvijek poželjniji, pa je 1551 sada teško naći u prodaji.

Detaljan opis ovih mikro krugova od proizvođača -.

Maksimalno ulazni napon iz istosmjernog adaptera - 7 V, kada se napaja iz USB -a - 6 V. Kad napon napajanja padne na 3,52 V, mikro krug se isključuje i punjenje prestaje.

Sam mikro krug detektira na kojem je ulazu napon napajanja i spojen je s njim. Ako se napajanje napaja putem YUSB sabirnice, tada je maksimalna struja punjenja ograničena na 100 mA - to vam omogućuje da utaknete punjač u USB priključak bilo kojeg računara bez straha od spaljivanja južnog mosta.

Kada se napaja zasebnim napajanjem, tipična struja punjenja je 280mA.

Mikro kola imaju ugrađenu zaštitu od pregrijavanja. Uprkos tome, krug nastavlja raditi, smanjujući struju punjenja za 17 mA za svaki stupanj iznad 110 ° C.

Postoji funkcija prethodnog punjenja (vidi gore): sve dok je napon na bateriji ispod 3 V, mikro krug ograničava struju punjenja na 40 mA.

Mikro krug ima 5 pinova. Evo tipična šema uključivanje:

Ako postoji jamstvo da napon na izlazu vašeg adaptera ni pod kojim okolnostima neće prelaziti 7 volti, tada možete bez stabilizatora 7805.

Opcija USB punjenja može se sastaviti, na primjer, na ovoj.

Mikro krugu nisu potrebne vanjske diode ili vanjski tranzistori. Općenito, naravno, prekrasni mikruhi! Samo što su premali, nezgodno je lemiti. I skupi su ().

LP2951

Stabilizator LP2951 proizvodi National Semiconductors (). Omogućuje implementaciju ugrađene funkcije ograničavanja struje i omogućuje stvaranje stabilnog nivoa napona punjenja litij-ionske baterije na izlazu kola.

Napon punjenja je 4,08 - 4,26 volti i podešava ga otpornik R3 kada je baterija isključena. Napetost se drži vrlo precizno.

Struja punjenja je 150 - 300mA, ova vrijednost je ograničena unutrašnjim krugovima mikro kola LP2951 (ovisno o proizvođaču).

Koristite diodu s malom obrnutom strujom. Na primjer, to može biti bilo koja od 1N400X serije koju možete kupiti. Dioda se koristi kao blokirajuća dioda za sprječavanje obrnute struje iz baterije u mikro krug LP2951 kada je ulazni napon isključen.

Ovo punjenje pruža prilično nisku struju punjenja, pa se svaka baterija od 18650 može puniti preko noći.

Mikro krug se može kupiti i u DIP paketu i u SOIC paketu (cijena je oko 10 rubalja po komadu).

MCP73831

Mikro krug vam omogućuje da stvorite prave punjače, a i jeftiniji je od raspucanog MAX1555.

Tipičan dijagram ožičenja preuzet je iz:

Važna prednost kruga je nedostatak otpornika niskog otpora koji ograničavaju struju punjenja. Ovdje se struja postavlja pomoću otpornika spojenog na 5. pin mikro kruga. Njegov otpor trebao bi biti u rasponu od 2-10 kOhm.

Kompletan punjač izgleda ovako:

Mikro krug se tijekom rada prilično dobro zagrijava, ali čini se da to ne ometa. Obavlja svoju funkciju.

Evo još jedne opcije štampana ploča sa smd led i mikro USB konektor:

LTC4054 (STC4054)

Visoko jednostavno kolo, odlična opcija! Omogućava punjenje sa strujom do 800 mA (vidi). Istina, može se jako zagrijati, ali u ovom slučaju ugrađena zaštita od pregrijavanja smanjuje struju.

Krug se može uvelike pojednostaviti izbacivanjem jedne ili čak obje LED diode s tranzistorom. Tada će to izgledati ovako (morate priznati, nigdje nije lakše: par otpornika i jedan kondenzator):

Jedna od opcija PCB -a dostupna je na. Ploča je dizajnirana za elemente standardne veličine 0805.

I = 1000 / R... Ne vrijedi odmah postaviti veliku struju, prvo pogledajte koliko će se mikro krug zagrijati. Za svoje potrebe, uzeo sam otpornik od 2,7 kOhm, dok se struja punjenja pokazala oko 360 mA.

Radijator za ovo mikro krug vjerojatno se neće moći prilagoditi, a nije činjenica da će biti efikasan zbog velike toplinske otpornosti prijelaza kristalno kućište. Proizvođač preporučuje da hladnjak napravite "kroz igle" - da gusjenice budu što deblje i da foliju ostavite ispod kućišta mikro kruga. Općenito, što više "zemljane" folije ostane, to bolje.

Usput, većina topline se raspršuje kroz 3. nogu, pa ovu stazu možete učiniti vrlo širokom i debelom (napunite je viškom lema).

Paket čipa LTC4054 može imati oznaku LTH7 ili LTADY.

LTH7 se razlikuje od LTADY po tome što prva može podići jako ispražnjenu bateriju (na kojoj je napon manji od 2,9 volti), a druga ne može (morate je posebno zamahnuti).

Mikrokružnica je ispala vrlo uspješna, pa ima hrpu analoga: STC4054, MCP73831, TB4054, QX4054, TP4054, SGM4054, ACE4054, LP4054, U4054, BL4054, WPM4054, IT4504, Y1880, PT6102, PT6181, VX50, VS6 , EC49016, CYT5026, Q7051. Prije korištenja bilo kojeg od analoga provjerite tehnički list.

TP4056

Mikro krug je napravljen u kućištu SOP-8 (vidi), na svom trbuhu ima metalni sakupljač topline koji nije povezan s kontaktima, što omogućuje učinkovitije uklanjanje topline. Omogućuje vam punjenje baterije strujom do 1A (struja ovisi o trenutnom otporniku za podešavanje).

Shema ožičenja zahtijeva minimalni broj elemenata sa zglobom:

Krug provodi klasični proces punjenja - prvo punjenje konstantnom strujom, zatim konstantnim naponom i opadajućom strujom. Sve je naučno. Ako korak po korak rastavljate punjenje, možete razlikovati nekoliko faza:

1. Nadgledanje napona priključene baterije (to se stalno događa).
2. Stupanj punjenja (ako je baterija prazna ispod 2,9 V). Napunite strujom 1/10 od programiranog otpornika R prog (100mA pri R prog = 1,2 kOhm) do razine 2,9 V.
3. Punjenje sa maksimalnom konstantnom strujom (1000mA pri R prog = 1,2 kOhm);
4. Kad baterija dosegne 4,2 V, napon na bateriji je fiksiran na ovoj razini. Počinje postupno smanjivanje struje punjenja.
5. Kad struja dosegne 1/10 one koju je programirao otpornik R prog (100mA pri R prog = 1.2kOhm), punjač se isključuje.
6. Nakon završetka punjenja, kontroler nastavlja nadzirati napon baterije (vidi stavku 1). Struja koju troši nadzorni krug je 2-3 μA. Nakon što napon padne na 4,0 V, punjenje se ponovo uključuje. I tako u krug.

Struja naboja (u amperima) izračunava se po formuli I = 1200 / R prog... Dozvoljeni maksimum je 1000 mA.

Pravi test punjenja s baterijom od 18650 na 3400 mAh prikazan je na grafikonu:

Prednost mikro kruga je u tome što struju punjenja postavlja samo jedan otpornik. Snažni otpornici niskog otpora nisu potrebni. Osim toga, postoji indikator procesa punjenja, kao i indikacija kraja punjenja. Kada baterija nije spojena, indikator trepće svakih nekoliko sekundi.

Napon napajanja kruga trebao bi biti unutar 4,5 ... 8 volti. Što je bliže 4.5V, to je bolje (na ovaj način se čip manje zagrijava).

Prva noga služi za povezivanje ugrađenog osjetnika temperature litijum -jonska baterija(obično je ovo srednji provodnik baterije mobitela). Ako je napon na izlazu ispod 45% ili iznad 80% napona napajanja, punjenje se prekida. Ako vam ne treba kontrola temperature, samo postavite ovu nogu na tlo.

Pažnja! Ovaj krug ima jedan značajan nedostatak: nepostojanje zaštitnog kruga za promjenu polariteta baterije. U ovom slučaju jamči se da će regulator izgorjeti zbog prekoračenja maksimalne struje. U tom slučaju napon napajanja kruga ide izravno na bateriju, što je vrlo opasno.

Pečat je jednostavan, urađen za sat vremena na koljenu. Ako vrijeme ističe, možete naručiti gotove module. Neki proizvođači gotovih modula dodaju zaštitu od prekomjerne struje i prekomjernog pražnjenja (na primjer, možete odabrati koju ploču trebate - sa ili bez zaštite i s kojim priključkom).

Također možete pronaći gotove ploče s izlaznim kontaktom za osjetnik temperature. Ili čak modul za punjenje s nekoliko paralelnih čipova TP4056 za povećanje struje punjenja i sa zaštitom od obrnutog polariteta (primjer).

LTC1734

Ovo je takođe vrlo jednostavna šema. Struju punjenja postavlja otpornik R prog (na primjer, ako postavite otpornik od 3 kΩ, struja će biti 500 mA).

Mikro kola obično su označena na kućištu: LTRG (često se mogu pronaći u starim telefonima kompanije Samsung).

Tranzistor će općenito raditi bilo koji p-n-p, glavna stvar je da je dizajniran za postavite struju punjenje.

Na prikazanom dijagramu nema indikatora napunjenosti, ali na LTC1734 je rečeno da pin "4" (Prog) ima dvije funkcije - postavljanje struje i praćenje kraja punjenja baterije. Na primjer, prikazano je kolo sa kontrolom kraja punjenja pomoću komparatora LT1716.

Komparator LT1716 se u ovom slučaju može zamijeniti jeftinim LM358.

TL431 + tranzistor

Vjerojatno je teško doći do pristupačnijih komponenti. Škakljiv dio ovdje je pronalaženje referentne vrijednosti napona TL431. Ali toliko su rasprostranjeni da se nalaze gotovo svugdje (rijetko koje napajanje radi bez ovog mikro kruga).

Pa, tranzistor TIP41 može se zamijeniti bilo kojim drugim s odgovarajućom kolektorskom strujom. Čak će i stari sovjetski KT819, KT805 (ili manje moćni KT815, KT817) biti dovoljni.

Postavljanje kruga se svodi na postavljanje izlaznog napona (bez baterije !!!) pomoću trimer otpornika na 4,2 volta. Otpornik R1 postavlja maksimalnu struju punjenja.

Ovaj krug u potpunosti implementira dvostepeni proces punjenja litijevih baterija - prvo punjenje konstantnom strujom, zatim prelazak u fazu stabilizacije napona i postupno smanjenje struje na gotovo nulu. Jedini nedostatak je loša ponovljivost kruga (kapriciozan u podešavanju i zahtjevan za korištene komponente).

MCP73812

Postoji još jedan nezasluženo zanemareni mikro krug iz Microchipa - MCP73812 (vidi). Na temelju toga dobiva se vrlo proračunska opcija naplate (i jeftina!). Cijeli komplet za tijelo je samo jedan otpornik!

Usput, mikro krug je napravljen u kućištu pogodnom za lemljenje - SOT23-5.

Jedini nedostatak je što se jako zagrijava i nema naznaka napunjenosti. Također nekako ne radi vrlo pouzdano ako imate napajanje male snage (koje daje pad napona).

Općenito, ako vam indikacija napunjenosti nije važna, a odgovara vam struja od 500 mA, tada je MCP73812 vrlo dobra opcija.

NCP1835

Nudi se potpuno integrirano rješenje - NCP1835B, koje osigurava visoku stabilnost napona punjenja (4,2 ± 0,05 V).

Možda je jedini nedostatak ovog mikro kruga njegova suviše minijaturna veličina (kućište DFN-10, veličina 3x3 mm). Nisu svi u mogućnosti pružiti visokokvalitetno lemljenje takvih minijaturnih elemenata.

Od neospornih prednosti, želio bih napomenuti sljedeće:

1. Minimalni broj dijelova kompleta za tijelo.
2. Mogućnost punjenja potpuno ispražnjene baterije (prethodno punjenje sa strujom od 30 mA);
3. Određivanje kraja punjenja.
4. Programabilna struja punjenja - do 1000 mA.
5. Indikacija punjenja i greške (može otkriti baterije koje se ne mogu puniti i signalizirati o tome).
6. Zaštita od kontinuiranog punjenja (promjenom kapacitivnosti kondenzatora C t možete postaviti maksimalno vrijeme punjenja od 6,6 do 784 minute).

Cijena mikro kruga nije toliko jeftina, ali nije toliko visoka (~ 1 USD) da biste ga odbili koristiti. Ako ste prijatelji s lemilicom, preporučio bih da se odlučite za ovu opciju.

Detaljniji opis je u.

Može li se litij-ionska baterija puniti bez kontrolera?

Da, možeš. Međutim, to će zahtijevati strogu kontrolu struje i napona punjenja.

Općenito, punjenje baterije, na primjer, našeg 18650 bez punjača, neće funkcionirati. Svejedno, morate nekako ograničiti maksimalnu struju punjenja, pa je i dalje potreban barem najprimitivniji punjač.

Najjednostavniji punjač za svaku litijumsku bateriju je otpornik u seriji sa baterijom:

Otpor i rasipanje snage otpornika ovise o naponu napajanja koje će se koristiti za punjenje.

Izračunajmo na primjer otpornik za napajanje od 5 volti. Punit ćemo 18650 bateriju kapaciteta 2400 mAh.

Dakle, na samom početku punjenja pad napona na otporniku bit će:

U r = 5 - 2.8 = 2.2 Volti

Pretpostavimo da je naše 5-voltno napajanje namijenjeno za maksimalnu struju od 1A. Krug će trošiti najveću struju na samom početku punjenja, kada je napon na bateriji minimalan i iznosi 2,7-2,8 volti.

Pažnja: ovi proračuni ne uzimaju u obzir mogućnost da se baterija može jako duboko isprazniti i da napon na njoj može biti mnogo niži, sve do nule.

Dakle, otpor otpornika potreban za ograničavanje struje na samom početku punjenja na razini od 1 ampera trebao bi biti:

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

Snaga disipacije otpornika:

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

Na samom kraju punjenja baterije, kada se napon na njoj približi 4,2 V, struja punjenja bit će:

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

To jest, kao što vidimo, sve vrijednosti ne prelaze dopuštene za datu bateriju: početna struja ne prelazi najveću dopuštenu struju punjenja za datu bateriju (2,4 A), a krajnja struja prelazi struju pri kojem baterija prestaje dobivati ​​kapacitet (0,24 A).

Glavni nedostatak takvog punjenja je potreba za stalnim praćenjem napona na bateriji. I ručno isključite punjenje čim napon dosegne 4,2 Volta. Činjenica je da litijske baterije ne podnose čak ni kratkotrajni prenapon jako - mase elektroda počinju brzo propadati, što neizbježno dovodi do gubitka kapaciteta. Istodobno se stvaraju svi preduvjeti za pregrijavanje i smanjenje tlaka.

Ako vaša baterija ima ugrađenu zaštitnu ploču, o kojoj smo govorili malo gore, onda je sve pojednostavljeno. Kada dosegne određeni napon na bateriji, ploča će ga automatski isključiti iz punjača. Međutim, ovaj način punjenja ima značajne nedostatke, o kojima smo govorili u.

Zaštita ugrađena u bateriju ni u kom slučaju neće dopustiti njeno punjenje. Sve što trebate učiniti je kontrolirati struju punjenja tako da ne prelazi dopuštene vrijednosti za ovu bateriju (nažalost, zaštitne ploče ne znaju ograničiti struju punjenja).

Punjenje pomoću laboratorijskog napajanja

Ako imate na raspolaganju strujno ograničeno napajanje, spašeni ste! Takav izvor napajanja već je punopravni punjač koji implementira ispravan profil punjenja, o čemu smo gore pisali (CC / CV).

Sve što trebate učiniti za punjenje litij-iona je da postavite 4,2 volta na napajanje i postavite željeno ograničenje struje. I možete spojiti bateriju.

U početku, kada je baterija još uvijek prazna, laboratorijska jedinica napajanje će raditi u načinu nadstrujne zaštite (tj. stabilizirat će izlaznu struju na zadanoj razini). Zatim, kada napon na bankini poraste na postavljenih 4,2 V, napajanje će preći u način stabilizacije napona, a struja će početi opadati.

Kad struja padne na 0,05-0,1C, baterija se može smatrati potpuno napunjenom.

Kao što vidite, laboratorijsko napajanje je gotovo idealan punjač! Jedino što ne zna učiniti automatski je donijeti odluku da se baterija potpuno napuni i isključi. Ali ovo je sitnica na koju ne vrijedi ni obraćati pažnju.

Kako mogu napuniti litijumske baterije?

A ako govorimo o bateriji za jednokratnu upotrebu koja nije namijenjena za punjenje, tada je točan (i jedini ispravan) odgovor na ovo pitanje NE.

Činjenica je da svaku litijumsku bateriju (na primjer, široko rasprostranjeni CR2032 u obliku ravne tablete) karakterizira prisutnost unutrašnjeg pasivacijskog sloja koji prekriva litijumsku anodu. Ovaj sloj sprječava kemijsku reakciju anode s elektrolitom. I napajanje vanjske struje uništava gornji zaštitni sloj, što dovodi do oštećenja baterije.

Usput, ako govorimo o bateriji CR2032 koja se ne može puniti, to jest LIR2032, koja je vrlo slična njoj, već je punopravna baterija. To se može i treba naplatiti. Samo njen napon nije 3, već 3,6V.

O načinu punjenja litijumskih baterija (bilo da se radi o bateriji telefona, bateriji 18650 ili bilo kojoj drugoj litijum-jonskoj bateriji) govorilo se na početku članka.

85 kopejki / kom. Buy MCP73812 Rub 65 / kom. Buy NCP1835 Rub 83 / kom. Buy * Sve IC sa besplatnom dostavom

Mnogi ljudi vjerovatno imaju problem sa punjenjem Li-Ion baterije bez kontrolera, imao sam takvu situaciju. Ubijeni laptop je dobio, u bateriji su bile žive 4 limenke SANYO UR18650A.
Odlučio sam ga zamijeniti LED svjetiljkom, umjesto tri AAA baterije. Pojavilo se pitanje kako ih naplatiti.
Prešavši po internetu, našao sam hrpu shema, ali sa detaljima u našem gradu to je malo zbijeno.
Pokušao sam puniti putem punjenja mobitela, problem je u kontroli punjenja, morate stalno pratiti grijanje, morate ga malo isključiti iz punjenja, inače se baterija može isključiti u najboljem slučaju, ili možete pokrenuti vatra.
Odlučio sam to učiniti sam. Kupio sam krevet za bateriju u trgovini. Kupio sam punjač na buvljaku. Radi praktičnosti praćenja kraja punjenja, preporučljivo je pronaći dvobojne LED diode koje signaliziraju kraj punjenja. Prelazi iz crvene u zelenu kada se punjenje završi.
Ali možete koristiti i uobičajeni. Punjač se može zamijeniti USB kablom, a može se puniti sa računara ili puniti putem USB izlaza.
Moj punjač je samo za baterije bez kontrolera. Uzeo sam kontroler iz stare baterije mobilnog telefona. Ona pazi da se baterija ne napuni iznad napona od 4,2 V ili da se isprazni ispod 2 ... 3 V. Također, zaštitni krug štedi od kratkih spojeva, isključujući samu banku od potrošača u trenutku kratkog spoja kolo.
Ima čip DW01 i sklop dva MOSFET tranzistora (M1, M2) SM8502A. Postoje i druge oznake, ali kola su slična ovoj i rade na isti način.

Kontroler punjenja baterije mobitela.

Kolo kontrolera.

Drugi krug kontrolera.
Glavna stvar je ne miješati polaritet lemljenja kontrolera s krevetom i kontrolera s punjačem. Kontakti "+" i "-" su naznačeni na upravljačkoj ploči.

U krevetu u blizini pozitivnog kontakta, preporučljivo je napraviti jasno vidljiv pokazivač, crvenom bojom ili samoljepljivim filmom, kako biste izbjegli promjenu polariteta.
Sve sam spojio i evo šta se dogodilo.

Punjenje odlično. Kad napon dosegne 4,2 volta, kontroler isključuje bateriju iz punjenja, a LED dioda prelazi iz crvene u zelenu. Punjenje je završeno. Možete puniti i druge Li-Ion baterije, samo upotrijebite drugi ležaj. Sretno svima.

Ovaj video vodič prikazuje kako napuniti popularne 18650 litij-ionske baterije, mnogi ljudi koriste slične. Videozapis kanala "Recenzije paketa i domaćih proizvoda od jaksona" o tome kako to učiniti sami za samo pola dolara, na dnu članka.
Tema je relevantna, na primjer, svjetiljka koja nema ugrađenu funkciju za punjenje takvih baterija, ne može bez domaćeg punjača.

U Kini su najjeftiniji troškovi viši za 3 USD. Možete kupiti u ovoj kineskoj trgovini.

Jedino što se može kupiti su jeftini moduli za punjenje litijumskih baterija, oni mogu puniti one koji se koriste u radio-kontroliranoj opremi i jeftini su. Mogli biste sami napraviti sličan modul, ali nema smisla, najvjerojatnije će biti skuplji. Moduli se jeftino prodaju u ovoj kineskoj trgovini.

Kako bi se baterije 18650 mogle puniti neovisno jedna o drugoj, budući da imaju različite kapacitete, upotrijebit ćemo dva modula.

Zapravo, u ovim modulima nema ništa zeznuto, na ulazu se nalazi mini usb konektor za napajanje modula, na izlazu su dva kontakta: pozitivni i negativni za povezivanje baterije, kao i dvije LED diode - indikatori punjenja, jedan prikazuje postotak napunjenosti, drugi je da je baterija već napunjena.

Jedini zadatak koji morate napraviti vlastitim rukama je napraviti kućište za punjač - za to ćemo koristiti obloge od vlaknastih ploča, koje se lako obrađuju.

Da bismo ih izrezali bez prašine i strugotina, koristimo skalpel, drugi oštar alat za rezanje, na primjer, građevinski nož za pribor.

Struktura materijala je prilično mekana, više liči na karton nego na neku vrstu drveta.

Općenito, rezao sam vlaknaste ploče skalpelom, trajalo je oko 10 minuta, ali nije išlo uredno, jer je oštrica ponekad odskočila. Rubovi na kojima je rez napravljen nisu jednaki, oni su pod kutom, ali to nije kritično, jer će se na ta mjesta uliti vruće ljepilo, kojim ćemo pričvrstiti strukturu. A na rubovima možete raditi brusnim papirom koji će izgladiti sve nedostatke.

Kućište punjača će biti sastavljeno.

Sa ove strane ćemo izvaditi jedan mini usb konektor, od njega drugi modul, jer nema smisla praviti dvije rupe u kućištu.

Također, na bočnim zidovima domaćeg punjača napravit ćemo udubljenja kako bismo dobili baterije.

Pripremila sam sve dijelove kućišta, napravila rupe u njima i pričvrstila ih ljepilom za topljenje.
Torbica za punjač je skoro spremna, vrijeme je da prijeđete na punjenje, ljepilo za topljenje dobro je za pričvršćivanje vlaknastih ploča, gotovo se odmah hvata, za razliku od PVA ljepila, praktički ne morate čekati prilikom lijepljenja, također je lako da ga se riješite skalpelom.

Koristimo komade PCB-a obložene folijom kao kontaktne pločice koje će doći u kontakt sa 18650 baterija. Kalajit ćemo ih, bit će im lako lemiti žice.

Dva modula moraju biti međusobno povezana, jer ćemo koristiti samo jedan mini USB, za to jednostavno lemimo kontakte za napajanje na ulazu jedan do drugog, minus na minus, plus na plus.
I sada, što bi se na kraju trebalo dogoditi, povezali smo dolazne kontakte za napajanje jedan s drugim.
Nastavak od 5 minuta na uređaju za redovno dopunjavanje punjenja litijum-jonskih baterija tipa 18650

Postoji srodna tema.