As baterias desempenham um papel importante em qualquer mecanismo off-line. As baterias recarregáveis ​​são bastante caras devido à necessidade de comprar um carregador com elas. Diferentes combinações de materiais condutores e eletrólitos são usadas em baterias - ácido de chumbo, níquel cádmio (NiCd), hidreto metálico de níquel (NiMH), íon de lítio (íon de lítio), polímero de íon de lítio (Li-Po).

Eu uso baterias de íon de lítio em meus projetos, então decidi carregar as baterias de lítio 18650 com minhas próprias mãos, e não comprar uma cara, então vamos começar.

Etapa 1: Vídeo

O vídeo mostra a montagem do carregador.
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Etapa 2: Lista de componentes elétricos

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Lista de componentes necessários para montar o carregador de bateria recarregável 18650:

• Módulo carregador de chip TP4056 com proteção de bateria
• Estabilizador de tensão 7805, você precisará de 1 pc
• Capacitor 100 nF, 4 pcs (não necessário se houver uma fonte de alimentação de 5 V)

Etapa 3: Lista de ferramentas

Para trabalhar, você precisará das seguintes ferramentas:

• Faca quente
• Caixa de plástico 8x7x3 cm (ou semelhante em tamanho)

Agora que todas as ferramentas e componentes necessários estão prontos para funcionar, vamos iniciar o módulo TP4056.

Etapa 4: Módulo carregador de bateria Li-io baseado no chip TP4056

Um pouco mais de detalhes sobre este módulo. Existem duas versões desses módulos no mercado: com e sem proteção de bateria.

A placa de interrupção contendo o circuito de proteção monitora a tensão usando o filtro de fonte de alimentação DW01A (Circuito Integrado de Proteção da Bateria) e FS8205A (Módulo Transistor N-Channel). Assim, a placa breakout contém três ICs (TP4056 + DW01A + FS8205A), enquanto o módulo carregador sem proteção de bateria contém apenas um IC (TP4056).

TP4056 - módulo de carregamento para baterias Li-io de célula única com carregamento linear de corrente e tensão constantes. O pacote SOP e alguns componentes externos tornam este módulo uma excelente escolha para uso em aparelhos elétricos DIY. Ele carrega via USB e também por um adaptador de energia normal. A pinagem do módulo TP4056 está anexada (Fig. 2), bem como o gráfico do ciclo de carga (Fig. 3) com as curvas de corrente DC e tensão DC. Dois diodos no painel traseiro indicam o estado atual da carga - carga, fim da carga, etc. (Fig. 4).

Para não danificar a bateria, as baterias de íon-lítio 3,7V devem ser carregadas a um valor de corrente constante de 0,2-0,7 vezes a sua capacidade até que a tensão de saída alcance 4,2V, após o que a carga será realizada Voltagem constante e diminuindo gradualmente (até 10% do valor inicial) a corrente. Não podemos interromper a carga em 4,2 V, pois o nível de carga será de 40-80% da capacidade total da bateria. O módulo TP4056 é responsável por este processo. Outro ponto importante é que o resistor conectado ao pino PROG determina a corrente de carga. Nos módulos do mercado, um resistor de 1,2 KΩ normalmente é conectado a este pino, que corresponde a uma corrente de carga de 1A (Fig. 5). Para obter valores diferentes da corrente de carga, você pode tentar instalar resistores diferentes.

DW01A é um IC de proteção de bateria, a Figura 6 mostra um diagrama de fiação típico. Os MOSFETs M1 e M2 são conectados externamente por um circuito integrado FS8205A.

Esses componentes são instalados no painel traseiro do módulo de carregamento de bateria de íon-lítio TP4056, que é referenciado na Etapa 2. Temos apenas que fazer duas coisas: fornecer uma tensão na faixa de 4-8 V ao conector de entrada e conectar os pólos da bateria com o módulo TP4056 pinos + e -.

Depois disso, continuaremos montando o carregador.

Etapa 5: diagrama de fiação

Para completar a montagem dos componentes elétricos, os soldamos de acordo com o diagrama. Anexei um diagrama do programa Fritzing e uma foto da conexão física.

1. + o contato do conector de alimentação é conectado a um dos contatos da chave, e - o contato do conector de alimentação é conectado ao pino GND do estabilizador 7805
2. Conectamos o segundo contato da chave ao pino Vin do estabilizador 7805
3. Instale três capacitores 100nF em paralelo entre os pinos Vin e GND do regulador de tensão (use uma placa de ensaio para isso)
4. Instale um capacitor 100nF entre os pinos Vout e GND do regulador de tensão (na placa de ensaio)
5. Conecte o pino Vout do regulador de tensão ao pino IN + do módulo TP4056
6. Conecte o pino GND do regulador de tensão ao pino IN do módulo TP4056
7. Conecte o contato + do compartimento da bateria ao pino B + do módulo TP4056, e - conecte o contato do compartimento da bateria ao pino B- do módulo TP4056

Isso completa as conexões. Se você estiver usando uma fonte de alimentação de 5 V, pule todas as etapas com conexões ao regulador de tensão 7805 e conecte os + e - da unidade diretamente aos pinos IN + e IN- do módulo TP4056, respectivamente.
Se você usar uma fonte de alimentação de 12 V, o regulador 7805 aquecerá ao passar a corrente de 1A, isso pode ser corrigido com um dissipador de calor.

Etapa 6: Montagem, parte 1: faça orifícios na caixa

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Para encaixar adequadamente todos os componentes elétricos na caixa, você precisa fazer orifícios:

1. Usando a lâmina de uma faca, marque os limites do compartimento da bateria no corpo (Fig. 1).
2. Use uma faca quente para fazer um furo de acordo com as marcas feitas (Fig. 2 e 3).
3. Depois de cortar o buraco, o corpo deve se parecer com a Figura 4.
4. Marque o local onde o conector USB TP4056 ficará localizado (Figuras 5 e 6).
5. Use uma faca quente para fazer um orifício na caixa do conector USB (Fig. 7).
6. Marque os locais da caixa onde os diodos TP4056 serão localizados (Fig. 8 e 9).
7. Use uma faca quente para fazer orifícios para os diodos (fig. 10).
8. Da mesma forma, faça orifícios para o conector de alimentação e o interruptor (fig. 11 e 12)

Etapa 7: montagem, parte 2: instalar os componentes elétricos

Siga as instruções para instalar os componentes no chassi:

1. Instale o compartimento da bateria com os pontos de montagem do lado de fora do compartimento / caixa. Cole o compartimento com uma pistola de cola (fig. 1).
2. Reinstale o módulo TP4056 de forma que o conector USB e os diodos entrem nos orifícios correspondentes, fixe com cola quente (Fig. 2).
3. Reinstale o regulador de tensão 7805, fixe-o com cola quente (Fig. 3).
4. Reinstale o conector de alimentação e interruptor, fixe-os com cola quente (Fig. 4).
5. O layout dos componentes deve ser igual ao da Figura 5.
6. Fixe a tampa inferior no lugar com os parafusos (fig. 6).
7. Mais tarde, cobri as saliências deixadas pela faca quente com fita adesiva preta. Também podem ser alisados ​​com lixa.

O carregador completo é mostrado na Figura 7. agora deve ser experimentado.

Etapa 8: teste

Coloque a bateria descarregada no carregador. Ligue o conector 12V ou USB. O diodo vermelho deve piscar, o que significa que o processo de carregamento está em andamento.

Quando a carga estiver completa, o diodo azul deve acender.
Anexo uma foto do carregador em processo de carregamento e uma foto com a bateria carregada.
Isso completa o trabalho.

Neste artigo, vou mostrar como fazer um simples Carregador Para estes baterias recarregáveis.

Montagem e teste do carregador.

Nós precisamos:

1. Seringa 20ml
2.2 fiação de cobre
3. Mola do suporte da bateria (de tecnologia antiga ou brinquedos)
4. Módulo para carregar baterias de lítio 18650 no TP4056 5V 1A com interface micro USB ()
5. Cola termofusível
6. Bateria recarregável tipo 18650 ()

Das ferramentas:

1. Ferro de soldar
2. Pistola de cola
3. Faca de papelaria

Fazendo um carregador

Precisamos de uma seringa médica de 20ml e uma bateria recarregável 18650.

A seringa adapta-se perfeitamente ao tamanho da bateria.

Cortamos o nariz da seringa (onde a agulha é inserida) com uma faca clerical para que não interfira em nossa operação posterior.

Pegamos uma mola de porta-baterias de tecnologia antiga (por exemplo, de um controle remoto ou brinquedos).
Passamos a fiação de cobre do fundo para o orifício e fixamos na espiral da mola conforme mostrado na foto.

Pegamos um módulo de carregamento para 18.650 baterias de lítio no TP4056 5V 1A com uma interface micro USB e o anexamos com cola quente a uma seringa em um local conveniente. Observando a polaridade, trazemos os fios até o módulo e os soldamos com um ferro de solda.

Um pouco sobre o módulo TP4056 5V 1A.

Projetado para carregar baterias de lítio 3,7 V com uma corrente de até 1A. Este módulo, graças ao seu tamanho e conector micro USB, é facilmente integrado em vários dispositivos e pode servir como uma alternativa de substituição para carregadores de bateria de lítio avariados. Suporta vários tipos de baterias de lítio, incluindo a popular 18650. O módulo não é protegido contra inversão de polaridade, portanto, tome cuidado ao conectar as baterias.

Corte um pequeno pedaço do êmbolo da seringa na base com um elástico, conforme mostrado na foto. Isso fixará a bateria dentro da seringa.

Fazemos um furo na seringa para a fiação de cobre para que ela toque o terminal positivo da bateria. O orifício deve ser feito a um nível em que a bateria não esteja fixada pelo êmbolo da seringa. A foto mostra que fiz por engano um furo inferior na posição fixa da bateria.

Depois de passar o fio pelo orifício e prender a bateria com o pistão, você pode iniciar o teste do carregador.

O carregador funciona de forma estável... A bateria não aquece durante o carregamento. Graças ao display no módulo, você pode monitorar o processo de carregamento (LED vermelho) e a conclusão do processo de carregamento da bateria (LED azul).

O dispositivo é relevante pelo baixo custo dos consumíveis para um carregador artesanal e pelo design simples.

Você também pode fazer suportes para este tipo de baterias recarregáveis ​​a partir de seringas de 20ml e usá-los em diversos ofícios.

Avaliar as características de um carregador específico é difícil sem entender como uma carga exemplar de uma bateria de íon-lítio deve realmente fluir. Portanto, antes de prosseguir diretamente para os circuitos, vamos relembrar um pouco a teoria.

O que são baterias de lítio

Dependendo de qual material o eletrodo positivo de uma bateria de lítio é feito, existem várias variedades deles:

• com cátodo de cobaltato de lítio;
• com cátodo à base de fosfato de ferro litiado;
• à base de níquel-cobalto-alumínio;
• baseado em níquel-cobalto-manganês.

Todas essas baterias possuem características próprias, mas como essas nuances não são de fundamental importância para o consumidor em geral, elas não serão consideradas neste artigo.

Além disso, todas as baterias de íons de lítio são produzidas em vários tamanhos e formatos padrão. Eles podem ser em um design de caixa (por exemplo, o popular 18650 hoje) e em um design laminado ou prismático (baterias de polímero de gel). Os últimos são sacos hermeticamente fechados feitos de um filme especial, no qual estão localizados os eletrodos e a massa do eletrodo.

Os tamanhos mais comuns de baterias de íon-lítio são mostrados na tabela abaixo (todas elas têm uma tensão nominal de 3,7 volts):

Designação	Tamanho padrão	Tamanho semelhante
XXYY0, Onde XX- indicação do diâmetro em mm, AA- valor do comprimento em mm, 0 - reflete a execução na forma de um cilindro	10180	2/5 AAA
	10220	1/2 AAA (Ø corresponde a AAA, mas a metade do comprimento)
	10280
	10430	AAA
	10440	AAA
	14250	1/2 AA
	14270	Ø AA, comprimento CR2
	14430	Ø 14 mm (como AA), mas mais curto
	14500	AA
	14670
	15266, 15270	CR2
	16340	CR123
	17500	150S / 300S
	17670	2xCR123 (ou 168S / 600S)
	18350
	18490
	18500	2xCR123 (ou 150A / 300P)
	18650	2xCR123 (ou 168A / 600P)
	18700
	22650
	25500
	26500	COM
	26650
	32650
	33600	D
	42120

Os processos eletroquímicos internos ocorrem da mesma maneira e não dependem do formato e design da bateria, portanto, tudo o que é dito abaixo se aplica igualmente a todas as baterias de lítio.

Como carregar baterias de íon de lítio corretamente

A maneira mais correta de carregar baterias de lítio é carregá-las em dois estágios. Este é o método usado pela Sony em todos os seus carregadores. Apesar do controlador de carga mais sofisticado, ele fornece uma carga mais completa para baterias de íons de lítio sem comprometer sua vida útil.

Aqui, estamos falando de um perfil de carga de dois estágios para baterias de lítio, abreviado como CC / CV (corrente constante, tensão constante). Também existem opções com correntes pulsadas e escalonadas, mas não são consideradas neste artigo. Você pode ler mais sobre como carregar com uma corrente pulsada.

Portanto, vamos considerar os dois estágios de carregamento com mais detalhes.

1. Na primeira fase deve ser assegurada uma corrente de carga constante. O valor atual é 0.2-0.5C. Para carregamento acelerado, é permitido aumentar a corrente para 0,5-1,0C (onde C é a capacidade da bateria).

Por exemplo, para uma bateria com capacidade de 3000 mA / h, a corrente de carga nominal no primeiro estágio é 600-1500 mA e a corrente de carga acelerada pode estar na faixa de 1,5-3A.

Para fornecer uma corrente de carga constante de um determinado valor, o circuito do carregador (carregador) deve ser capaz de aumentar a tensão nos terminais da bateria. Na verdade, no primeiro estágio, o carregador funciona como um estabilizador de corrente clássico.

Importante: se você planeja carregar baterias com uma placa de proteção embutida (PCB), então ao projetar o circuito de memória, você deve se certificar de que a tensão de circuito aberto do circuito nunca pode exceder 6-7 volts. Caso contrário, a placa de proteção pode ser danificada.

No momento em que a tensão da bateria sobe para um valor de 4,2 volts, a bateria vai ganhar cerca de 70-80% de sua capacidade (o valor específico da capacidade vai depender da corrente de carga: com carregamento acelerado será ligeiramente menos, com nominal - um pouco mais). Este momento é o final da primeira etapa de carregamento e serve como sinal de transição para a segunda (e última) etapa.

2. Segunda fase de carregamento- esta é uma carga de bateria com tensão constante, mas diminuindo gradualmente (caindo) a corrente.

Nesse estágio, o carregador mantém uma tensão de 4,15-4,25 volts na bateria e controla o valor da corrente.

Conforme a capacidade aumenta, a corrente de carga diminui. Assim que seu valor diminui para 0,05-0,01C, o processo de carregamento é considerado concluído.

Uma nuance importante da operação correta do carregador é sua desconexão completa da bateria após o fim do carregamento. Isso se deve ao fato de que para as baterias de lítio é extremamente indesejável mantê-las sob aumento de tensão, que geralmente fornece memória (ou seja, 4,18-4,24 volts). Isso leva a uma degradação acelerada da composição química da bateria e, como consequência, a uma diminuição de sua capacidade. Uma estadia de longo prazo significa dezenas de horas ou mais.

Durante o segundo estágio de carregamento, a bateria consegue ganhar aproximadamente mais 0,1-0,15 de sua capacidade. A carga total da bateria atinge 90-95%, o que é um excelente indicador.

Cobrimos duas etapas principais de carregamento. No entanto, a cobertura da questão do carregamento das baterias de lítio ficaria incompleta se mais uma etapa de carregamento não fosse mencionada - a chamada. pré-carga.

Estágio de pré-carga (pré-carga)- este estágio é usado apenas para baterias profundamente descarregadas (abaixo de 2,5 V) para trazê-las de volta às condições normais de operação.

Nesta fase, a cobrança é fornecida corrente direta valor reduzido até que a tensão da bateria alcance 2,8 V.

Uma etapa preliminar é necessária para evitar o inchaço e a despressurização (ou mesmo explosão com fogo) de baterias danificadas, por exemplo, tendo um curto-circuito interno entre os eletrodos. Se uma grande corrente de carga passar imediatamente por essa bateria, isso inevitavelmente levará ao seu aquecimento, e que sorte!

Outro benefício do pré-carregamento é pré-aquecer a bateria, o que é importante ao carregar em temperaturas ambientes baixas (em uma sala sem aquecimento durante a estação fria).

O carregamento inteligente deve ser capaz de monitorar a tensão da bateria durante o estágio preliminar de carregamento e, se a tensão não aumentar por um longo tempo, concluir que a bateria está com defeito.

Todos os estágios de carregamento de uma bateria de íon-lítio (incluindo o estágio de pré-carga) são esquematicamente representados neste gráfico:

Exceder a tensão de carga nominal em 0,15 V pode reduzir a vida útil da bateria pela metade. Reduzir a tensão de carga em 0,1 volt reduz a capacidade de uma bateria carregada em cerca de 10%, mas estende significativamente sua vida útil. A voltagem de uma bateria totalmente carregada após removê-la do carregador é de 4,1-4,15 volts.

Para resumir o acima, vamos delinear as teses principais:

1. Qual a corrente para carregar uma bateria de íon-lítio (por exemplo, 18650 ou qualquer outra)?

A corrente vai depender da rapidez com que você gostaria de carregá-lo e pode variar de 0,2 ° C a 1 ° C.

Por exemplo, para uma bateria de tamanho 18650 com capacidade de 3400 mAh, a corrente de carga mínima é 680 mA e a máxima é 3400 mA.

2. Quanto tempo leva para carregar, por exemplo, as mesmas baterias recarregáveis ​​18650?

O tempo de carregamento depende diretamente da corrente de carregamento e é calculado pela fórmula:

T = carga C / I.

Por exemplo, o tempo de carregamento de nossa bateria de 3400 mAh com corrente de 1A será de cerca de 3,5 horas.

3. Como carregar corretamente a bateria de polímero de lítio?

Todas as baterias de lítio são carregadas da mesma maneira. Não importa se é polímero de lítio ou íon de lítio. Para nós, consumidores, não há diferença.

O que é uma placa de proteção?

A placa de proteção (ou PCB - placa de controle de energia) é projetada para proteger contra curto-circuito, sobrecarga e descarga excessiva bateria de lítio... Como regra, a proteção contra superaquecimento também está integrada nos módulos de proteção.

Por razões de segurança, é proibido o uso de baterias de lítio em eletrodomésticos, desde que estas não possuam placa de proteção embutida. Portanto, todas as baterias de telefones celulares sempre possuem uma placa PCB. Os terminais de saída da bateria estão localizados diretamente na placa:

Essas placas usam um controlador de carga de seis pernas baseado em mikruh especializado (JW01, JW11, K091, G2J, G3J, S8210, S8261, NE57600, etc. análogos). A tarefa deste controlador é desconectar a bateria da carga quando a bateria estiver totalmente descarregada e desconectar a bateria do carregamento quando atingir 4,25V.

Por exemplo, aqui está um diagrama da placa de proteção de bateria BP-6M, que foi fornecida com telefones Nokia antigos:

Se falamos de 18650, então eles podem ser produzidos com ou sem placa de proteção. O módulo de proteção está localizado na área do terminal negativo da bateria.

A placa aumenta o comprimento da bateria em 2-3 mm.

As baterias sem PCB são geralmente incluídas em baterias com seus próprios circuitos de proteção.

Qualquer bateria protegida se transforma facilmente em uma bateria desprotegida, basta destruí-la.

Até o momento, a capacidade máxima da bateria 18650 é de 3400mAh. As baterias protegidas devem ser marcadas na caixa ("Protegidas").

Não confunda uma placa PCB com um módulo PCM (PCM - módulo de carga de energia). Se os primeiros servem apenas para proteger a bateria, os segundos são projetados para controlar o processo de carregamento - eles limitam a corrente de carregamento em um determinado nível, controlam a temperatura e, em geral, fornecem todo o processo. A placa PCM é o que chamamos de controlador de carregamento.

Espero que agora não haja mais perguntas, como carregar uma bateria 18650 ou qualquer outra bateria de lítio? Em seguida, nos voltamos para uma pequena seleção de soluções de circuitos prontas para carregadores (os mesmos controladores de carga).

Esquemas de carregamento para baterias de íon-lítio

Todos os circuitos são adequados para carregar qualquer bateria de lítio, resta apenas decidir sobre corrente de carga e base do elemento.

LM317

Diagrama de um carregador simples baseado no microcircuito LM317 com um indicador de carga:

O circuito é simples, toda a configuração é reduzida para definir a tensão de saída de 4,2 volts usando o trimmer R8 (sem uma bateria conectada!) E definir a corrente de carga selecionando os resistores R4, R6. A potência do resistor R1 é de pelo menos 1 Watt.

Assim que o LED apaga, o processo de carregamento pode ser considerado concluído (a corrente de carregamento nunca diminui a zero). Não é recomendado manter a bateria carregada por muito tempo depois de estar totalmente carregada.

O microcircuito lm317 é amplamente utilizado em vários estabilizadores de tensão e corrente (dependendo do circuito de comutação). É vendido em todas as esquinas e custa apenas um centavo (você pode levar 10 peças por apenas 55 rublos).

O LM317 vem em diferentes invólucros:

Atribuição do pino (pinagem):

Os análogos do microcircuito LM317 são: GL317, SG31, SG317, UC317T, ECG1900, LM31MDT, SP900, KR142EN12, KR1157EN1 (os dois últimos são de produção nacional).

A corrente de carga pode ser aumentada para 3A se você tomar o LM350 em vez do LM317. É verdade que será mais caro - 11 rublos / peça.

O PCB e a montagem esquemática são mostrados abaixo:

O antigo transistor soviético KT361 pode ser substituído por um semelhante transistor pnp(por exemplo, KT3107, KT3108 ou burguês 2N5086, 2SA733, BC308A). Ele pode ser removido completamente se o indicador de carga não for necessário.

A desvantagem do circuito: a tensão de alimentação deve estar entre 8-12V. Isso se deve ao fato de que para o funcionamento normal do microcircuito LM317, a diferença entre a tensão da bateria e a tensão de alimentação deve ser de pelo menos 4,25 volts. Portanto, não funcionará a partir da porta USB.

MAX1555 ou MAX1551

Os MAX1551 / MAX1555 são carregadores de bateria Li + dedicados que podem ser alimentados por USB ou um adaptador de alimentação separado (como um carregador de telefone).

A única diferença entre esses microcircuitos é que o MAX1555 dá um sinal para o indicador do processo de carregamento e o MAX1551 dá um sinal de que a alimentação está ligada. Aqueles. 1555 na maioria dos casos ainda é preferível, então 1551 agora é difícil de encontrar à venda.

Uma descrição detalhada desses microcircuitos do fabricante -.

Máximo tensão de entrada de um adaptador DC - 7 V, quando alimentado por USB - 6 V. Quando a tensão de alimentação cai para 3,52 V, o microcircuito é desligado e a carga para.

O próprio microcircuito detecta em qual entrada a tensão de alimentação está presente e está conectado a ele. Se a energia for fornecida através do barramento YUSB, a corrente de carga máxima é limitada a 100 mA - isso permite que você coloque o carregador na porta USB de qualquer computador sem medo de queimar a ponte sul.

Quando alimentado por uma fonte de alimentação separada, a corrente de carga típica é 280mA.

Os microcircuitos possuem proteção contra superaquecimento embutida. Mesmo assim, o circuito continua operando, diminuindo a corrente de carga em 17 mA para cada grau acima de 110 ° C.

Existe uma função de pré-carga (veja acima): enquanto a tensão da bateria estiver abaixo de 3 V, o microcircuito limita a corrente de carga a 40 mA.

O microcircuito possui 5 pinos. Aqui esquema típico inclusões:

Se houver uma garantia de que a tensão na saída de seu adaptador em nenhuma circunstância excederá 7 volts, você pode passar sem o estabilizador 7805.

A opção de carregamento USB pode ser montada, por exemplo, neste.

O microcircuito não precisa de diodos externos ou transistores externos. Geralmente, é claro, lindo mikruhi! Só que eles são muito pequenos, é inconveniente para soldar. E também são caros ().

LP2951

O estabilizador LP2951 é fabricado pela National Semiconductors (). Ele fornece a implementação da função de limitação de corrente embutida e permite a formação de um nível estável da tensão de carga da bateria de íon-lítio na saída do circuito.

A tensão de carga é 4,08 - 4,26 volts e é definida pelo resistor R3 quando a bateria é desconectada. A tensão é mantida com muita precisão.

A corrente de carga é 150 - 300mA, este valor é limitado pelos circuitos internos do microcircuito LP2951 (dependendo do fabricante).

Use um diodo com uma pequena corrente reversa. Por exemplo, pode ser qualquer uma das séries 1N400X que você possa adquirir. O diodo é usado como um diodo de bloqueio para evitar a corrente reversa da bateria para o microcircuito LP2951 quando a tensão de entrada é desconectada.

Essa carga fornece uma corrente de carga bastante baixa, de modo que qualquer bateria 18650 pode ser carregada durante a noite.

O microcircuito pode ser comprado em um pacote DIP e um pacote SOIC (o custo é de cerca de 10 rublos por peça).

MCP73831

O microcircuito permite que você crie os carregadores certos e também é mais barato do que o badalado MAX1555.

Um diagrama de fiação típico é retirado de:

Uma vantagem importante do circuito é a ausência de resistores de potência de baixa resistência que limitam a corrente de carga. Aqui, a corrente é definida por um resistor conectado ao 5º pino do microcircuito. Sua resistência deve estar na faixa de 2-10 kOhm.

O carregador completo tem a seguinte aparência:

O microcircuito aquece bastante durante a operação, mas isso não parece interferir nele. Desempenha sua função.

Aqui está outra opção placa de circuito impresso com smd led e conector micro USB:

LTC4054 (STC4054)

Altamente circuito simples, ótima opção! Permite carregar com corrente de até 800 mA (veja). É verdade que tende a ficar muito quente, mas, neste caso, a proteção contra superaquecimento embutida reduz a corrente.

O circuito pode ser bastante simplificado descartando um ou até mesmo ambos os LEDs com um transistor. Então ficará assim (você deve admitir, não é mais fácil: um par de resistores e um condensador):

Uma das opções de PCB está disponível em. A placa é projetada para elementos de tamanho padrão 0805.

I = 1000 / R... Não vale a pena configurar uma grande corrente de imediato, primeiro observe o quanto o microcircuito vai aquecer. Para meus próprios objetivos, usei um resistor de 2,7 kOhm, enquanto a corrente de carga acabou sendo cerca de 360 ​​mA.

É improvável que um radiador para este microcircuito seja capaz de se adaptar, e não é um fato que ele será eficaz devido à alta resistência térmica da transição cristal-caixa. O fabricante recomenda fazer o dissipador de calor "através dos pinos" - tornando as trilhas o mais grossas possível e deixando a folha sob a caixa do microcircuito. Em geral, quanto mais folha "terrosa" sobrar, melhor.

A propósito, a maior parte do calor é dissipada pela 3ª perna, então você pode fazer essa trilha bem larga e grossa (preencha com o excesso de solda).

O pacote do chip LTC4054 pode ser identificado como LTH7 ou LTADY.

LTH7 difere de LTADY porque o primeiro pode levantar uma bateria totalmente descarregada (na qual a tensão é inferior a 2,9 volts), e o segundo não pode (você precisa movê-la separadamente).

O microcircuito foi muito bem-sucedido, portanto, tem vários análogos: STC4054, MCP73831, TB4054, QX4054, TP4054, SGM4054, ACE4054, LP4054, U4054, BL4054, WPM4054, IT4504, Y1880, PT6102, PT61890, VS6102, CX001 , EC49016, CYT5026, Q7051. Antes de usar qualquer um dos análogos, verifique a folha de dados.

TP4056

O microcircuito é feito no estojo SOP-8 (veja), possui um coletor de calor metálico em sua barriga que não é conectado aos contatos, o que possibilita a retirada do calor de forma mais eficiente. Permite carregar a bateria com uma corrente de até 1A (a corrente depende do resistor de configuração de corrente).

O diagrama de fiação requer o mínimo de elementos articulados:

O circuito implementa o processo de carregamento clássico - primeiro, carregando com corrente constante, depois com voltagem constante e corrente decrescente. Tudo é científico. Se você desmontar o carregamento passo a passo, poderá distinguir vários estágios:

1. Monitorando a tensão da bateria conectada (isso acontece constantemente).
2. Estágio de pré-carga (se a bateria estiver descarregada abaixo de 2,9 V). Carregue com uma corrente de 1/10 do resistor programado R prog (100mA em R prog = 1,2 kOhm) ao nível de 2,9 V.
3. Carregamento com corrente máxima constante (1000mA em R prog = 1,2 kOhm);
4. Quando a bateria atinge 4,2 V, a tensão da bateria é fixada neste nível. Uma diminuição gradual na corrente de carga começa.
5. Quando a corrente atinge 1/10 daquela programada pelo resistor R prog (100mA em R prog = 1,2kOhm), o carregador é desligado.
6. Após o término do carregamento, o controlador continua monitorando a tensão da bateria (ver item 1). A corrente consumida pelo circuito de monitoramento é 2-3 μA. Depois que a tensão cai para 4,0 V, o carregamento é ligado novamente. E então em um círculo.

A corrente de carga (em amperes) é calculada pela fórmula I = 1200 / R prog... O máximo permitido é 1000 mA.

Um teste real de carga com uma bateria 18650 a 3400 mAh é mostrado no gráfico:

A vantagem do microcircuito é que a corrente de carga é definida por apenas um resistor. Resistores potentes de baixa resistência não são necessários. Além disso, há um indicador do processo de carregamento, bem como uma indicação do fim do carregamento. Quando a bateria não está conectada, o indicador pisca uma vez a cada poucos segundos.

A tensão de alimentação do circuito deve estar entre 4,5 ... 8 volts. Quanto mais próximo de 4,5 V, melhor (desta forma o chip esquenta menos).

A primeira perna é usada para conectar o sensor de temperatura embutido bateria de íon de lítio(geralmente é o meio da bateria do celular). Se a tensão na saída estiver abaixo de 45% ou acima de 80% da tensão de alimentação, o carregamento é suspenso. Se você não precisa de controle de temperatura, basta colocar este pé no chão.

Atenção! Este circuito tem uma desvantagem significativa: a ausência de um circuito de proteção de reversão da polaridade da bateria. Neste caso, o controlador tem garantia de queimar por exceder a corrente máxima. Nesse caso, a tensão de alimentação do circuito vai diretamente para a bateria, o que é muito perigoso.

O sinete é simples, feito em uma hora no joelho. Se o tempo estiver se esgotando, você pode solicitar módulos prontos. Alguns fabricantes de módulos prontos adicionam proteção contra sobrecorrente e descarga excessiva (por exemplo, você pode escolher qual placa precisa - com ou sem proteção e com qual conector).

Você também pode encontrar placas prontas com um contato de saída para o sensor de temperatura. Ou ainda um módulo de carregamento com vários chips TP4056 em paralelo para aumentar a corrente de carregamento e com proteção contra polaridade reversa (exemplo).

LTC1734

Este também é um esquema muito simples. A corrente de carga é definida pelo resistor R prog (por exemplo, se você colocar um resistor de 3 kΩ, a corrente será 500 mA).

Os microcircuitos são geralmente marcados na caixa: LTRG (geralmente podem ser encontrados em telefones antigos da Samsung).

O transistor fará em geral qualquer p-n-p, o principal é que ele é projetado para definir atual carregando.

Não há indicador de carga no diagrama indicado, mas no LTC1734 é dito que o pino "4" (Prog) tem duas funções - definir a corrente e monitorar o fim da carga da bateria. Como exemplo, é mostrado um circuito com controle do fim da carga usando o comparador LT1716.

O comparador LT1716, neste caso, pode ser substituído por um LM358 barato.

Transistor TL431 +

Provavelmente, é difícil criar componentes mais baratos. A parte complicada aqui é encontrar a referência de tensão TL431. Mas eles são tão difundidos que podem ser encontrados em quase todos os lugares (raramente uma fonte de alimentação dispensa esse microcircuito).

Bem, o transistor TIP41 pode ser substituído por qualquer outro com uma corrente de coletor adequada. Até o antigo KT819, KT805 soviético (ou KT815, KT817 menos poderoso) serve.

A configuração do circuito é reduzida para definir a tensão de saída (sem bateria !!!) usando um resistor trimmer em 4,2 volts. O resistor R1 define a corrente de carga máxima.

Este circuito implementa totalmente um processo de dois estágios de carregamento de baterias de lítio - primeiro, carregando com uma corrente constante, depois a transição para a fase de estabilização de tensão e uma diminuição gradual na corrente até quase zero. A única desvantagem é a pobre repetibilidade do circuito (caprichoso na afinação e exigente nos componentes usados).

MCP73812

Há outro microcircuito indevidamente negligenciado da Microchip - MCP73812 (ver). Com base nisso, uma opção de cobrança muito orçamentária (e barata!) É obtida. O kit de corpo inteiro é apenas um resistor!

A propósito, o microcircuito é feito em uma caixa conveniente para soldagem - SOT23-5.

O único aspecto negativo é que fica muito quente e não há indicação de carga. De alguma forma, ele também não funciona de maneira muito confiável se você tiver uma fonte de alimentação de baixa potência (o que causa uma queda de tensão).

Em geral, se a indicação de carga não for importante para você e a corrente de 500 mA for adequada para você, o MCP73812 é uma opção muito boa.

NCP1835

Uma solução totalmente integrada é oferecida - NCP1835B, proporcionando alta estabilidade da tensão de carga (4,2 ± 0,05 V).

Talvez a única desvantagem deste microcircuito seja seu tamanho muito pequeno (caixa DFN-10, tamanho 3x3 mm). Nem todos são capazes de fornecer soldagem de alta qualidade para esses elementos em miniatura.

Das vantagens indiscutíveis, gostaria de destacar o seguinte:

1. O número mínimo de peças do kit de carroceria.
2. A capacidade de carregar uma bateria completamente descarregada (pré-carga com uma corrente de 30mA);
3. Determinação do fim da cobrança.
4. Corrente de carga programável - até 1000 mA.
5. Indicação de carga e erro (capaz de detectar baterias não recarregáveis ​​e sinalizar sobre isso).
6. Proteção contra carga contínua (alterando a capacitância do capacitor C t, você pode definir o tempo máximo de carga de 6,6 a 784 minutos).

O custo do microcircuito não é tão barato, mas não tão alto (~ $ 1) para se recusar a usá-lo. Se você é amigo de um ferro de solda, recomendo que opte por essa opção.

Uma descrição mais detalhada está em.

Uma bateria de íon de lítio pode ser carregada sem um controlador?

Sim você pode. No entanto, isso exigirá um controle rígido sobre a corrente e a tensão de carga.

Em geral, carregar a bateria, por exemplo, nosso 18650 sem carregador, não funcionará. Ao mesmo tempo, você precisa limitar de alguma forma a corrente de carga máxima, então pelo menos o carregador mais primitivo ainda é necessário.

O carregador mais simples para qualquer bateria de lítio é um resistor em série com a bateria:

A resistência e a dissipação de energia do resistor dependem da tensão da fonte de alimentação que será usada para o carregamento.

Vamos calcular o resistor para uma fonte de alimentação de 5 volts como exemplo. Carregaremos uma bateria 18650 com capacidade de 2400 mAh.

Portanto, bem no início do carregamento, a queda de tensão no resistor será:

U r = 5 - 2,8 = 2,2 Volts

Suponha que nossa fonte de alimentação de 5 volts seja classificada para uma corrente máxima de 1A. O circuito consumirá a maior corrente no início da carga, quando a tensão da bateria é mínima e é de 2,7-2,8 volts.

Atenção: esses cálculos não levam em consideração a possibilidade de que a bateria possa estar profundamente descarregada e a tensão nela possa ser muito mais baixa, até zero.

Assim, a resistência do resistor necessária para limitar a corrente no início da carga no nível de 1 Ampere deve ser:

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

Potência de dissipação do resistor:

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

No final da carga da bateria, quando a tensão aproxima-se de 4,2 V, a corrente de carga será:

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

Ou seja, como podemos ver, todos os valores não vão além do permitido para uma determinada bateria: a corrente inicial não excede a corrente de carga máxima permitida para uma determinada bateria (2,4 A), e a corrente final excede a corrente no qual a bateria para de ganhar capacidade (0,24 A).

A principal desvantagem desse carregamento é a necessidade de monitorar constantemente a tensão da bateria. E desligue manualmente a carga assim que a tensão atingir 4,2 Volts. O fato é que as baterias de lítio não toleram muito mal mesmo uma sobretensão de curto prazo - as massas do eletrodo começam a se degradar rapidamente, o que inevitavelmente leva a uma perda de capacidade. Ao mesmo tempo, todos os pré-requisitos para superaquecimento e despressurização são criados.

Se sua bateria possui uma placa de proteção embutida, o que foi discutido um pouco acima, então tudo é simplificado. Ao atingir uma determinada tensão na bateria, a placa irá desligá-la automaticamente do carregador. No entanto, esse método de cobrança tem desvantagens significativas, sobre as quais falamos.

A proteção embutida na bateria não permite que seja recarregada em nenhuma circunstância. Resta controlar a corrente de carga para que não ultrapasse os valores permitidos para esta bateria (infelizmente, as placas de proteção não sabem limitar a corrente de carga).

Carregar com uma fonte de alimentação de laboratório

Se você tem uma fonte de alimentação com corrente limitada à sua disposição, você está salvo! Essa fonte de alimentação já é um carregador completo que implementa o perfil de carga correto, sobre o qual escrevemos acima (CC / CV).

Tudo que você precisa fazer para carregar o íon de lítio é definir 4,2 volts na fonte de alimentação e definir o limite de corrente desejado. E você pode conectar a bateria.

No início, quando a bateria ainda está descarregada, unidade de laboratório a fonte de alimentação operará no modo de proteção de sobrecorrente (ou seja, estabilizará a corrente de saída em um determinado nível). Então, quando a tensão no banco sobe para os 4,2 V definidos, a fonte de alimentação entrará no modo de estabilização de tensão e a corrente começará a cair.

Quando a corrente cai para 0,05-0,1C, a bateria pode ser considerada totalmente carregada.

Como você pode ver, uma fonte de alimentação de laboratório é quase um carregador ideal! A única coisa que ele não sabe fazer automaticamente é tomar a decisão de carregar totalmente a bateria e desligar. Mas isso é uma ninharia à qual nem vale a pena prestar atenção.

Como carrego baterias de lítio?

E se estamos falando de uma bateria descartável que não se destina a ser recarregada, então a resposta correta (e a única correta) a essa pergunta é NÃO.

O fato é que qualquer bateria de lítio (por exemplo, a difundida CR2032 na forma de um comprimido plano) é caracterizada pela presença de uma camada de passivação interna que cobre o ânodo de lítio. Esta camada evita que o ânodo reaja quimicamente com o eletrólito. E o fornecimento de corrente externa destrói a camada protetora acima, causando danos à bateria.

Aliás, se falamos de uma bateria CR2032 não recarregável, ou seja, o LIR2032, que é muito parecido com ela, já é uma bateria completa. Ele pode e deve ser cobrado. Só que a voltagem dela não é 3, mas 3,6V.

Como carregar baterias de lítio (seja uma bateria de telefone, bateria 18650 ou qualquer outra bateria de íon-lítio) foi discutido no início do artigo.

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Muitas pessoas provavelmente têm problemas com o carregamento de uma bateria de íons de lítio sem um controlador, eu tive uma situação dessas. O laptop morto ficou, na bateria 4 latas de SANYO UR18650A estavam vivas.
Decidi substituí-la por uma lanterna LED, em vez de três pilhas AAA. Surgiu a questão de cobrar deles.
Tendo vasculhado na internet, encontrei um monte de esquemas, mas com detalhes em nossa cidade está um pouco apertado.
Tentei carregar carregando um celular, o problema está no controle de carga, você precisa monitorar constantemente o aquecimento, você precisa desconectar um pouco do carregamento, caso contrário, a bateria pode ser desligada na melhor das hipóteses, ou você pode iniciar um incêndio.
Eu decidi fazer isso sozinho. Comprei uma cama para a bateria na loja. Comprei um carregador em um mercado de pulgas. Para a conveniência de rastrear o fim da carga, é aconselhável encontrar um LED de duas cores que sinalize o fim da carga. Ele muda de vermelho para verde quando o carregamento é concluído.
Mas você também pode usar o de costume. O carregador pode ser substituído por um cabo USB e pode ser carregado a partir de um computador ou com uma saída USB.
Meu carregador serve apenas para baterias sem controlador. Peguei o controlador de uma bateria de celular velha. Ela garante que a bateria não fique sobrecarregada acima de uma tensão de 4,2 V, ou descarregada menos de 2 ... 3 V. Além disso, o circuito de proteção economiza de curto-circuitos, desligando o próprio banco do consumidor no momento de um curto o circuito.
Ele tem um chip DW01 e um conjunto de dois transistores MOSFET (M1, M2) SM8502A. Existem também outras marcações, mas os circuitos são semelhantes a este e funcionam da mesma maneira.

Controlador de carga da bateria do celular.

Circuito do controlador.

Outro circuito controlador.
O principal é não confundir a polaridade da solda do controlador com a cama e do controlador com o carregador. Os contatos "+" e "-" são indicados na placa controladora.

No leito próximo ao contato positivo, é aconselhável fazer um apontador bem visível, com tinta vermelha ou filme autoadesivo, para evitar inversão de polaridade.
Juntei tudo e foi o que aconteceu.

Ótima carga. Quando a tensão atinge 4,2 volts, o controlador desconecta a bateria do carregamento e o LED muda de vermelho para verde. O carregamento está completo. Você também pode carregar outras baterias de íon de lítio, basta usar uma cama diferente. Boa sorte a todos.

Este tutorial em vídeo mostra como carregar as populares baterias de íon de lítio 18650, muitas pessoas usam baterias semelhantes. Vídeo do canal “Resenhas de encomendas e produtos caseiros da jakson” sobre como fazer você mesmo por apenas meio dólar, no final da matéria.
O assunto é relevante, por exemplo, uma lanterna que não tem função embutida para carregar essas baterias, não pode ficar sem um carregador feito em casa.

Na China, o mais barato custa US $ 3 a mais. Você pode comprar nesta loja chinesa.

A única coisa a comprar são módulos baratos para carregar baterias de lítio, eles são capazes de carregar aqueles usados ​​em equipamentos controlados por rádio e são baratos. Seria possível fazer você mesmo um módulo semelhante, mas não faz sentido, provavelmente será mais caro. Os módulos são vendidos a preços baixos nesta loja chinesa.

Para que as baterias 18650 sejam carregadas independentemente uma da outra, por terem capacidades diferentes, usaremos dois módulos.

Na verdade, não há nada de complicado nesses módulos, na entrada há um conector mini usb para alimentar o módulo, na saída há dois contatos: positivo e negativo para conectar a bateria, além de dois LEDs - indicadores de carga, um mostra a porcentagem de carregamento, o segundo é que a bateria já está carregada.

A única tarefa que você tem que fazer com as próprias mãos é fazer um estojo para o carregador - para isso usaremos acabamentos de fibra, eles são fáceis de processar.

Para cortá-los sem pó e aparas, usamos um bisturi, outra ferramenta afiada e cortante, por exemplo, uma faca de papelaria de construção.

A estrutura do material é bastante macia, mais parecida com papelão do que com algum tipo de madeira.

Em geral, cortei a placa de fibra com um bisturi, demorava cerca de 10 minutos, mas não funcionava direito, pois às vezes a lâmina saltava. As arestas onde foi feito o corte não são uniformes, estão em ângulo, mas isso não é crítico, pois nesses locais será derramada cola quente, com a qual faremos a fixação da estrutura. E nas bordas você pode trabalhar com lixa, que vai alisar todas as falhas.

O corpo do carregador será montado.

Deste lado, tiraremos um mini conector usb, dele o segundo módulo, já que não adianta fazer dois furos no gabinete.

Além disso, nas paredes laterais do carregador artesanal, faremos reentrâncias para retirar as baterias.

Preparei todas as partes da caixa, fiz furos e fixei com cola quente derretida.
O estojo do carregador está quase pronto, é hora de passar para o recheio, a cola hot melt é boa para fixar papelão, ela agarra quase que imediatamente, ao contrário da cola PVA, você praticamente não precisa esperar para colar, também é fácil para se livrar dele com um bisturi.

Usamos pedaços de PCB revestido de folha metálica como almofadas de contato que entrarão em contato com baterias 18.650. Nós os estanharemos, será fácil soldar os fios a eles.

Dois módulos devem ser conectados um ao outro, já que usaremos apenas um mini usb, para isso simplesmente soldamos os contatos de potência na entrada um ao outro, menos com menos, mais com mais.
E agora, o que deve acontecer no final, nós conectamos os contatos de energia de entrada uns aos outros.
Continuação de 5 minutos no dispositivo para reposição regular da carga de baterias de íon-lítio tipo 18650

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