Акумулятори грають важливу роль в будь-якому механізмі, який працює не від мережі. Перезаряджаються акумуляторні батареї коштують досить дорого, через те, що разом з ними потрібно купувати зарядний пристрій. В акумуляторних батареях використовуються різні комбінації провідникових матеріалів і електролітів - свинцево-кислотні, нікель-кадмієві (NiCd), нікель-металгідридні (NiMH), літій-іонні (Li-ion), літій-іонполімерние (Li-Po).

Я використовую літій-іонні акумулятори в своїх проектах, тому вирішив зробити зарядку для літієвих акумуляторів 18650 своїми руками, а не купувати дороге, так що приступимо.

Крок 1: Відео

У відео показана збірка зарядного пристрою.
Посилання на youtube

Крок 2: Список електрокомпонентов

Показати ще 3 зображення

Список компонентів, необхідних для складання зарядного пристрою для акумуляторних батарей 18650:

• Модуль зарядного пристрою на базі чіпа TP4056 із захистом акумулятора
• Стабілізатор напруги 7805, вам знадобиться 1 шт
• Конденсатор 100 нФ, 4 шт (не потрібен, якщо є 5В блок живлення)

Крок 3: Список інструментів

Для роботи вам будуть потрібні наступні інструменти:

• Гарячий ніж
• Пластикова коробочка 8х7х3 см (або близька за розмірами)

Тепер, коли всі потрібні інструменти і компоненти підготовлені до роботи, займемося модулем ТР4056.

Крок 4: Модуль зарядного пристрою Li-io акумуляторів на основі чіпа ТР4056

Трохи докладніше про це модулі. На ринку представлені два варіанти цих модулів: з захистом акумулятора і без неї.

Комутаційна плата, яка містить схему захисту, здійснює контроль напруги за допомогою фільтра ланцюга харчування DW01A (інтегральна схема захисту батареї) і FS8205A (N-канальний транзисторний модуль). Таким чином, комутаційна плата містить три інтегральних схеми (TP4056 + DW01A + FS8205A), в той час як модуль зарядного пристрою без захисту батареї містить лише одну інтегральну схему (TP4056).

TP4056 - модуль заряду одноелементні Li-io акумуляторів з лінійним зарядом постійного струму і напруги. Корпус SOP і мале число зовнішніх компонентів роблять цей модуль прекрасним варіантом для використання в саморобних електроприладах. Він заряджає через USB так само добре, як через звичайний блок живлення. Терморегулятори модуля TP4056 додається (рис.2), як і графік циклу зарядки (рис.3) з кривими постійного струму і постійної напруги. Два діода на комутаційної платі показують поточний статус заряду - заряд, припинення заряду і тд (рис.4).

Щоб не пошкодити акумулятор, заряд 3,7 В літій-іонних акумуляторів повинен здійснюватися при значенні постійного струму 0,2-0,7 від їх ємності, поки вихідна напруга не досягне 4,2 В, після чого заряд буде здійснюватися постійною напругоюі поступово знижується (до 10% від початкового значення) струмом. Ми не можемо перервати заряд при напрузі 4,2 ​​В, так як рівень заряду буде 40-80% від повної ємності акумулятора. За цей процес відповідає модуль TP4056. Ще один важливий момент - резистор, з'єднаний з висновком PROG, визначає зарядний струм. У модулях, представлених на ринку, зазвичай з цим висновком з'єднаний 1,2 КОм резистор, що відповідає зарядного струму 1А (рис.5). Щоб отримати інші значення зарядного струму, можна спробувати ставити інші резистори.

DW01A - інтегральна схема захисту батареї, на рис.6 показана звичайна схема підключення. Польові МОП-транзистори М1 і М2 з'єднані зовні інтегральною схемою FS8205A.

Ці компоненти встановлені на комутаційної платі модуля заряду літій-іонних батарей TP4056, посилання на який є в Кроці 2. Ми повинні зробити тільки дві речі: дати напругу в діапазоні 4-8 В на вхідний роз'єм, і з'єднати полюси акумулятора і контактами + і - модуля TP4056.

Після цього продовжимо складання зарядного пристрою.

Крок 5: Схема проводки

Щоб завершити складання електрокомпонентов, спаяні їх відповідно до схеми. Я доклав схему в програмі Fritzing і фото фізичного з'єднання.

1. + Контакт роз'єму живлення з'єднуємо з одним з контактів вимикача, а - контакт роз'єму живлення з'єднуємо з піном GND стабілізатора 7805
2. Другий контакт вимикача з'єднуємо з піном Vin стабілізатора 7805
3. Встановлюємо три конденсатора 100 нФ паралельно між Vin і GND пинами стабілізатора напруги (для цього використовуйте макетну плату)
4. Встановлюємо конденсатор 100 нФ між пинами Vout і GND стабілізатора напруги (на макетної платі)
5. З'єднайте Vout пін стабілізатора напруги з IN + піном модуля TP4056
6. З'єднайте пін GND стабілізатора напруги з IN- піном модуля TP4056
7. З'єднайте + контакт батарейного відсіку з B + піном модуля TP4056, а - контакт батарейного відсіку з'єднайте з В- піном модуля TP4056

На цьому з'єднання завершені. Якщо ви використовуєте 5 В блок живлення, пропускайте всі пункти з підключеннями до стабілізатора напруги 7805, і підключайте + і - блоку безпосередньо до IN + і IN- пінам модуля TP4056 відповідно.
Якщо ви будете використовувати 12В блок живлення, при проходженні струму 1А стабілізатор 7805 буде нагріватися, це можна виправити теплоотводом.

Крок 6: Збірка, частина 1: прорізаємо отвори в корпусі

Показати ще 7 зображень

Для того, щоб правильно вмістити все електрокомпоненти в корпусі, в ньому потрібно прорізати отвори:

1. Лезом ножа відзначте на корпусі кордону батарейного відсіку (рис.1).
2. Гарячим ножем проріжте отвір по зробленим матюками (рис.2 і 3).
3. Після прорізання отвору, корпус повинен виглядати як на рис.4.
4. Відзначте місце, де буде знаходитися USB-роз'єм модуля TP4056 (рис.5 і 6).
5. Гарячим ножем проріжте в корпусі отвір для USB-роз'єму (рис. 7).
6. Позначте місця на корпусі, де будуть знаходитися діоди модуля TP4056 (рис. 8 і 9).
7. Гарячим ножем проріжте отвори під діоди (рис. 10).
8. Таким же чином зробіть отвори під роз'єм живлення і вимикач (рис.11 і 12)

Крок 7: Збірка, частина 2: встановлюємо електрокомпоненти

Наступні дії, щоб встановити компоненти в корпусі:

1. Вставте акумуляторний відсік так, щоб монтажні точки були зовні відсіку / корпусу. Клейовим пістолетом приклейте відсік (рис.1).
2. Встановіть на місце модуль TP4056 так, щоб USB0раз'ем і діоди потрапили у відповідні отвори, зафіксуйте термоклеем (рис.2).
3. Встановіть на місце стабілізатор напруги 7805, зафіксуйте термоклеем (рис.3).
4. Встановіть на свої місця роз'єм живлення і вимикач, зафіксуйте їх термоклеем (рис.4).
5. Розташування компонентів має виглядати так само, як на рис.5.
6. Нижню кришку закріпіть на місці гвинтами (рис.6).
7. Пізніше я закрив нерівності, що залишилися від гарячого ножа, чорної ізолентою. Також їх можна згладити наждачкою.

Завершене зарядний пристрій показано на рис.7. тепер його потрібно випробувати.

Крок 8: Випробування

Встановіть розряджений акумулятор в зарядний пристрій. Увімкніть харчування в роз'єм 12В або USB. Червоний діод повинен моргати, це означає, що йде процес заряду.

Коли заряд буде завершено, повинен загорітися синій діод.
Прикладаю фото зарядного пристрою в процесі заряду і фото з зарядженим акумулятором.
На цьому робота завершена.

У цій статті я покажу, як зробити просте зарядний пристрійдля цих акумуляторних батарей.

Збірка і тестування зарядного пристрою.

Нам знадобиться:

1. Шприц 20мл
2. 2 мідних проводка
3. Пружинка від власника батарей (зі старої техніки або іграшок)
4. Модуль заряду літієвих батарей 18650 на TP4056 5В 1А з micro USB інтерфейсом ()
5. Термоклей
6. Акумуляторна батарея тип 18650 ()

З інструментів:

1. Паяльник
2. Клейовий пістолет
3. Канцелярський ніж

Виготовлення зарядного пристрою

Нам знадобиться медичний шприц на 20 мл і акумуляторна батарея типу 18650.

Шприц ідеально підходить під розміри батареї.

Відрізаємо канцелярським ножем носик шприца (де вставляється голка), щоб він нам не заважав в подальшій експлуатації.

Беремо пружинку від власників батарей зі старої техніки (наприклад від пульта або іграшок).
Протягуємо знизу в отвір мідний проводок і закріплюємо його на спіралі пружинки як показано на фото.

Беремо модуль заряду літієвих батарей 18650 на TP4056 5В 1А з micro USB інтерфейсом і кріпимо його термоклеем на шприц в зручному місці. Дотримуючись полярності підводимо дроти до модуля і припаюємо їх паяльником.

Трохи про модуль TP4056 5В 1А.

Призначений для заряду літієвих акумуляторів 3.7В струмом до 1А. Цей модуль, завдяки розмірам і роз'єму micro USB, легко вбудовується в різні пристрої і може служити альтернативної заміною для поламаних зарядних пристроїв літієвих акумуляторів. Підтримує різні типи літієвих акумуляторів, в тому числі і популярний 18650. Модуль не захищений від переплюсовкі (недотримання полярності) підключення, так що будьте уважні при підключенні акумуляторів.

Відрізаємо від поршня шприца невеликий шматок біля основи з гумкою, як показано на фото. Цим будемо фіксувати батарею всередині шприца.

Проробляємо отвір в шприці для мідного проводка, щоб він міг стосуватися плюсового контакту батареї. Отвір треба робити на рівні, коли батарея не була зафіксована поршнем шприца. На фото видно, що я помилково зробив одне нижнє отвір в зафіксованому положенні батареї.

Після того, як просмикнули провід в пророблений отвір і зафіксувавши поршнем батарею, можна починати тест зарядного пристрою.

Зарядний пристрій працює стабільно. Акумулятор не гріється під час зарядки. Завдяки індикації на модулі можна стежити за процесом зарядки (червоний світлодіод) і завершенням процесу заряду батареї (синій світлодіод).

Пристрій актуально завдяки низькій вартості витратних матеріалів для саморобного зарядного пристрою і не складного виконання.

Так само можна робити зі шприців 20мл і тримачі для даного типу акумуляторних батарей і використовувати їх в різних виробах.

Оцінка характеристик того чи іншого зарядного пристрою скрутна без розуміння того, як власне повинен протікати зразковий заряд li-ion акумулятора. Тому перш ніж перейти безпосередньо до схем, давайте трохи згадаємо теорію.

Якими бувають літієві акумулятори

Залежно від того, з якого матеріалу виготовлений позитивний електрод літієвий акумулятор, існує їх кілька різновидів:

• з катодом з кобальтата літію;
• з катодом на основі літірованного фосфату заліза;
• на основі нікель-кобальт-алюмінію;
• на основі нікель-кобальт-марганцю.

У всіх цих акумуляторів є свої особливості, але так як для широкого споживача ці нюанси не мають принципового значення, в цій статті вони розглядатися не будуть.

Також всі li-ion акумулятори виробляють в різних типорозмірах і форм-факторах. Вони можуть бути як в корпусному виконанні (наприклад, популярні сьогодні 18650) так і в ламінованому або призматичному виконанні (гель-полімерні акумулятори). Останні являють собою герметично запаяні пакети з особливою плівки, в яких знаходяться електроди і електродний маса.

Найбільш поширені типорозміри li-ion акумуляторів наведені в таблиці нижче (всі вони мають номінальну напругу 3.7 вольта):

позначення	Типорозмір	схожий типорозмір
XXYY0, де XX- вказівка ​​діаметра в мм, YY- значення довжини в мм, 0 - відображає виконання у вигляді циліндра	10180	2/5 AAA
	10220	1/2 AAA (Ø відповідає ААА, але на половину довжини)
	10280
	10430	ААА
	10440	ААА
	14250	1/2 AA
	14270	Ø АА, довжина CR2
	14430	Ø 14 мм (як у АА), але довжина менше
	14500	АА
	14670
	15266, 15270	CR2
	16340	CR123
	17500	150S / 300S
	17670	2xCR123 (або 168S / 600S)
	18350
	18490
	18500	2xCR123 (або 150A / 300P)
	18650	2xCR123 (або 168A / 600P)
	18700
	22650
	25500
	26500	З
	26650
	32650
	33600	D
	42120

Внутрішні електрохімічні процеси протікають однаково і не залежать від форм-фактора і виконання АКБ, тому все, сказане нижче, в рівній мірі відноситься до всіх літієвим акумуляторів.

Як правильно заряджати літій-іонні акумулятори

Найбільш правильним способом заряду літієвих акумуляторів є заряд в два етапи. Саме цей спосіб використовує компанія Sony у всіх своїх зарядник. Незважаючи на більш складний контролер заряду, це забезпечує більш повний заряд li-ion акумуляторів, не знижуючи терміну їх служби.

Тут мова йде про двоетапному профілі заряду літієвих акумуляторів, скорочено званим CC / CV (constant current, constant voltage). Є ще варіанти з іпульсним і ступінчастим струмами, але в даній статті вони не розглядаються. Детальніше про зарядку імпульсним струмом можна прочитати.

Отже, розглянемо обидва етапи заряду докладніше.

1. На першому етапіповинен забезпечуватися постійний струм заряду. Величина струму становить 0.2-0.5С. Для прискореного заряду допускається збільшення струму до 0.5-1.0С (де С - це ємність акумулятора).

Наприклад, для акумулятора ємністю 3000 мА / ч, номінальний струм заряду на першому етапі дорівнює 600-1500 мА, а струм прискореного заряду може лежати в межах 1.5-3А.

Для забезпечення постійного зарядного струму заданої величини, схема зарядного пристрою (ЗУ) повинна вміти піднімати напругу на клемах акумулятора. По суті, на першому етапі ЗУ працює як класичний стабілізатор струму.

важливо:якщо планується заряд акумуляторів з вбудованою платою захисту (PCB), то при конструюванні схеми ЗУ необхідно переконатися, що напруга холостого ходу схеми ніколи не зможе перевищити 6-7 вольт. В іншому випадку плата захисту може вийти з ладу.

У момент, коли напруга на акумуляторі підніметься до значення 4.2 вольта, акумулятор набере приблизно 70-80% своєї ємності (конкретне значення ємності буде залежить від струму заряду: при прискореному заряді буде трохи менше, при номінальному - трохи більше). Цей момент є закінченням першого етапу заряду і служить сигналом для переходу до другого (і останнього) етапу.

2. Другий етап заряду- це заряд акумулятора постійною напругою, але поступово знижується (падаючим) струмом.

На цьому етапі ЗУ підтримує на акумуляторі напруга 4.15-4.25 вольта і контролює значення струму.

У міру набору ємності, зарядний струм буде знижуватися. Як тільки його значення зменшиться до 0.05-0.01С, процес заряду вважається закінченим.

Важливим нюансом роботи правильного зарядного пристрою є його повне відключення від акумулятора після закінчення зарядки. Це пов'язано з тим, що для літієвих акумуляторів є вкрай небажаним їх тривале перебування під підвищеною напругою, Яке зазвичай забезпечує ЗУ (тобто 4.18-4.24 вольта). Це призводить до прискореної деградації хімічного складу акумулятора і, як наслідок зниження його ємності. Під тривалим перебуванням мається на увазі десятки годин і більше.

За час другого етапу заряду, акумулятор встигає набрати ще приблизно 0.1-0.15 своєї ємності. Загальний заряд акумулятора таким чином досягає 90-95%, що є відмінним показником.

Ми розглянули два основних етапи заряду. Однак, висвітлення питання зарядки літієвих акумуляторів було б неповним, якби не був згаданий ще один етап заряду - т.зв. предзаряда.

Попередній етап заряду (предзаряда)- цей етап використовується тільки для глибоко виряджених акумуляторів (нижче 2.5 В) для виведення їх на нормальний експлуатаційний режим.

На цьому етапі заряд забезпечується постійним струмомзниженою величини до тих пір, поки напруга на акумуляторі не досягне значення 2.8 В.

Попередній етап необхідний для запобігання спучування і розгерметизації (або навіть вибуху із загорянням) пошкоджених акумуляторів, що мають, наприклад, внутрішнє коротке замикання між електродами. Якщо через такий акумулятор відразу пропустити великий струм заряду, це неминуче призведе до його розігріву, а далі як пощастить.

Ще одна користь предзаряда - це попередній прогрів акумулятора, що актуально при заряді при низьких температурах навколишнього середовища (в неопалюваному приміщенні в холодну пору року).

Інтелектуальна зарядка повинна вміти контролювати напругу на акумуляторі під час попереднього етапу заряду і, в разі, якщо напруга довгий час не піднімається, робити висновок про несправності акумулятора.

Всі етапи заряду літій-іонного акумулятора (включаючи етап предзаряда) схематично зображені на цьому графіку:

Перевищення номінального зарядного напруги на 0,15В може скоротити термін служби акумулятора вдвічі. Зниження напруги заряду на 0,1 вольт зменшує ємність зарядженої батареї приблизно на 10%, але значно подовжує термін її служби. Напруга повністю зарядженого акумулятора після вилучення його з зарядного пристрою становить 4.1-4.15 вольта.

Резюмую вищесказане, позначимо основні тези:

1. Яким струмом заряджати li-ion акумулятор (наприклад, 18650 або будь-який інший)?

Струм буде залежати від того, наскільки швидко ви хотіли б його зарядити і може лежати в межах від 0.2С до 1С.

Наприклад, для акумулятора типорозміру 18650 ємністю 3400 мА / ч, мінімальний струм заряду становить 680 мА, а максимальний - 3400 мА.

2. Скільки часу потрібно заряджати, наприклад, ті ж акумуляторні батареї 18650?

Час заряду безпосередньо залежить від струму заряду і розраховується за формулою:

T = С / I зар.

Наприклад, час заряду нашого акумулятора ємністю 3400 мА / год струмом в 1А складе близько 3.5 годин.

3. Як правильно зарядити літій-полімерний акумулятор?

Будь-які літієві акумулятори заряджаються однаково. Не важливо, літій-полімерний він або літій-іонний. Для нас, споживачів, ніякої різниці немає.

Що таке плата захисту?

Плата захисту (або PCB - power control board) призначена для захисту від короткого замикання, перезаряду і переразряда літієвої батареї. Як правило в модулі захисту також вбудована і захист від перегріву.

З метою дотримання техніки безпеки заборонено використання літієвих акумуляторів в побутових приладах, якщо в них не вбудована плата захисту. Тому у всіх акумуляторах від стільникових телефонів завжди є PCB-плата. Вихідні клеми АКБ розміщені прямо на платі:

У цих платах використовується шестиногий контролер заряду на спеціалізованій микрухой (JW01, JW11, K091, G2J, G3J, S8210, S8261, NE57600 тощо. Аналоги). Завданням цього контролера є відключення батареї від навантаження при повному розряді батареї і відключення акумулятора від зарядки при досягненні 4,25В.

Ось, наприклад, схема плати захисту від акумулятора BP-6M, якими забезпечувалися старі нокіевскій телефони:

Якщо говорити про 18650, то вони можуть випускатися як з платою захисту так і без неї. Модуль захисту розташовується в районі мінусовій клеми акумулятора.

Плата збільшує довжину акумулятора на 2-3 мм.

Акумулятори без PCB-модуля зазвичай входять до складу батарей, що комплектуються власними схемами захисту.

Будь-акумулятор з захистом легко перетворюється в акумулятор без захисту, досить просто распотрошить його.

На сьогоднішній день максимальна ємність акумулятора 18650 сягає 3400 мА / год. Акумулятори з захистом обов'язково мають відповідне позначення на корпусі ( "Protected").

Не варто плутати PCB-плату з PCM-модулем (PCM - power charge module). Якщо перші служать тільки цілям захисту акумулятора, то другі призначені для управління процесом заряду - обмежують струм заряду на заданому рівні, контролюють температуру і, взагалі, забезпечують весь процес. PCM-плата - це і є те, що ми називаємо контролером заряду.

Сподіваюся, тепер не залишилося питань, як зарядити акумулятор 18650 або будь-який інший літієвий? Тоді переходимо до невеликої добірці готових схемотехнік зарядних пристроїв (тих самих контролерів заряду).

Схеми зарядок li-ion акумуляторів

Всі схеми підходять для зарядки будь-якого літієвий акумулятор, залишається тільки визначитися з зарядним струмомі елементної базою.

LM317

Схема простого зарядного пристрою на основі мікросхеми LM317 з індикатором заряду:

Схема проста, вся настройка зводиться до установки вихідної напруги 4.2 вольта за допомогою підлаштування резистора R8 (без підключеного акумулятора!) І установці струму заряду шляхом підбору резисторів R4, R6. Потужність резистора R1 - не менше 1 Ватт.

Як тільки згасне світлодіод, процес заряду можна вважати закінченим (зарядний струм до нуля ніколи не зменшиться). Не рекомендується довго тримати акумулятор в цій зарядці після того, як він повністю зарядиться.

Мікросхема lm317 широко застосовується в різних стабілізаторах напруги і струму (в залежності від схеми включення). Продається на кожному розі і коштує взагалі копійки (можна взяти 10 шт. Всього за 55 рублів).

LM317 буває в різних корпусах:

Призначення висновків (цоколевка):

Аналогами мікросхеми LM317 є: GL317, SG31, SG317, UC317T, ECG1900, LM31MDT, SP900, КР142ЕН12, КР1157ЕН1 (останні два - вітчизняного виробництва).

Зарядний струм можна збільшити до 3А, якщо замість LM317 взяти LM350. Вона, правда, дорожче буде - 11 руб / шт.

Друкована плата і схема в зборі наведені нижче:

Старий радянський транзистор КТ361 можна замінити на аналогічний p-n-p транзистор(Наприклад, КТ3107, КТ3108 або буржуйські 2N5086, 2SA733, BC308A). Його можна взагалі прибрати, якщо індикатор заряду не потрібен.

Недолік схеми: напруга живлення повинно бути в межах 8-12В. Це пов'язано з тим, що для нормальної роботи мікросхеми LM317 різниця між напругою на акумуляторі і напругою живлення повинна бути не менше 4.25 Вольт. Таким чином, від USB-порту живити не вийде.

MAX1555 або MAX1551

MAX1551 / MAX1555 - спеціалізовані зарядні пристрої для Li + акумуляторів, здатні працювати від USB або від окремого адаптера харчування (наприклад, зарядника від телефону).

Єдина відмінність цих мікросхем - МАХ1555 видає сигнал для індикатора процесу заряду, а МАХ1551 - сигнал того, що харчування включено. Тобто Тисячу п'ятсот п'ятьдесят п'ять в більшості випадків все-таки краще, тому 1551 зараз вже важко знайти в продажу.

Детальний опис цих мікросхем від виробника -.

максимальне вхідна напругавід DC-адаптера - 7 В, при харчуванні від USB - 6 В. При зниженні напруги живлення до 3.52 В, мікросхема відключається і заряд припиняється.

Мікросхема сама детектирует на якому вході присутня напруга живлення і підключається до нього. Якщо харчування йде по ЮСБ-шині, то максимальний струм заряду обмежується 100 мА - це дозволяє встромляти зарядник в USB-порт будь-якого комп'ютера, не побоюючись спалити південний міст.

При харчуванні від окремого блоку живлення, типове значення зарядного струму становить 280 мА.

У мікросхеми вбудовано захист від перегріву. Але навіть в цьому випадку схема продовжує працювати, зменшуючи струм заряду на 17 мА на кожен градус вище 110 ° C.

Є функція попереднього заряду (див. Вище): до тих пір поки напруга на акумуляторі знаходиться нижче 3В, мікросхема обмежує струм заряду на рівні 40 мА.

Мікросхема має 5 висновків. ось типова схемавключення:

Якщо є гарантія, що на виході вашого адаптера напруга ні за яких обставин не зможе перевищити 7 вольт, то можна обійтися без стабілізатора 7805.

Варіант зарядки від USB можна зібрати, наприклад, на такій.

Мікросхеми не потребує ні в зовнішніх діодах, ні в зовнішніх транзисторах. Взагалі, звичайно, шикарні микрухи! Тільки вони маленькі занадто, паяти незручно. І ще коштують дорого ().

LP2951

Стабілізатор LP2951 проводиться фірмою National Semiconductors (). Він забезпечує реалізацію вбудованої функції обмеження струму і дозволяє формувати на виході схеми стабільний рівень напруги заряду літій-іонного акумулятора.

Величина напруги заряду становить 4,08 - 4,26 вольта і виставляється резистором R3 при відключеному акумуляторі. Напруга тримається дуже точно.

Струм заряду становить 150 - 300 мА, це значення обмежено внутрішніми ланцюгами мікросхеми LP2951 (залежить від виробника).

Діод застосовувати з невеликим зворотним струмом. Наприклад, він може бути будь-яким із серії 1N400X, який вдасться придбати. Діод використовується, як блокувальний, для запобігання зворотного потоку від акумулятора в мікросхему LP2951 при відключенні вхідної напруги.

Дана зарядка видає досить низький зарядний струм, так що який-небудь акумулятор 18650 може заряджатися всю ніч.

Мікросхему можна купити як в DIP-корпусі, так і в корпусі SOIC (вартість близько 10 рублів за штучку).

MCP73831

Мікросхема дозволяє створювати правильні зарядні пристрої, до того ж вона дешевша, ніж розкручена MAX1555.

Типова схема включення взята з:

Важливою перевагою схеми є відсутність низькоомних потужних резисторів, що обмежують струм заряду. Тут струм задається резистором, підключеним до 5-ому висновку мікросхеми. Його опір має лежати в діапазоні 2-10 кОм.

Зарядка в зборі виглядає так:

Мікросхема в процесі роботи непогано так нагрівається, але це їй начебто не заважає. Свою функцію виконує.

Ось ще один варіант друкованої платиз smd світлодіодомі роз'ємом мікро-USB:

LTC4054 (STC4054)

дуже проста схема, Відмінний варіант! Дозволяє заряджати струмом до 800 мА (див.). Правда, вона має властивість сильно нагріватися, але в цьому випадку вбудований захист від перегріву знижує струм.

Схему можна істотно спростити, викинувши один або навіть обидва світлодіодів з транзистором. Тоді вона буде виглядати ось так (погодьтеся, простіше нікуди: пара резисторів і один кондер):

Один з варіантів друкованої плати доступний по. Плата розрахована під елементи типорозміру 0805.

I = 1000 / R. Відразу великий струм виставляти не варто, спочатку подивіться, наскільки сильно буде грітися мікросхема. Я для своїх цілей взяв резистор на 2.7 кОм, при цьому струм заряду вийшов близько 360 мА.

Радіатор до цієї мікросхемі навряд чи вийде пристосувати, та й не факт, що він буде ефективний через високий теплового опору переходу кристал-корпус. Виробник рекомендує робити тепловідвід "через висновки" - робити якомога більш товсті доріжки і залишати фольгу під корпусом мікросхеми. І взагалі, чим більше буде залишено "земляний" фольги, тим краще.

До речі кажучи, більша частина тепла відводиться через 3-ю ногу, так що можна зробити цю доріжку дуже широкою і товстою (залити її надмірною кількістю припою).

Корпус мікросхеми LTC4054 може мати маркування LTH7 або LTADY.

LTH7 від LTADY відрізняються тим, що перша може підняти сильно акумулятор, що сів (на якому напруга менше 2.9 вольт), а друга - ні (потрібно окремо розгойдувати).

Мікросхема вийшла дуже вдалою, тому має купу аналогів: STC4054, MCP73831, TB4054, QX4054, TP4054, SGM4054, ACE4054, LP4054, U4054, BL4054, WPM4054, IT4504, Y1880, PT6102, PT6181, VS6102, HX6001, LC6000, LN5060, CX9058, EC49016, CYT5026, Q7051. Перш, ніж використовувати будь-якої з аналогів, звіряйтеся по даташіта.

TP4056

Мікросхема виконана в корпусі SOP-8 (див.), Має на череві металевий теплосьемнік не поєднаних з контактами, що дозволяє ефективніше відводити тепло. Дозволяє заряджати акумулятор струмом до 1А (струм залежить від токозадающего резистора).

Схема підключення вимагає самий мінімум навісних елементів:

Схема реалізує класичний процес заряду - спочатку заряд постійним струмом, потім постійною напругою і падаючим струмом. Все по-науковому. Якщо розібрати зарядку по кроках, то можна виділити кілька етапів:

1. Контроль напруги підключеного акумулятора (це відбувається постійно).
2. Етап предзаряда (якщо акумулятор розряджений нижче 2.9 В). Заряд струмом 1/10 від запрограмованого резистором R prog (100мА при R prog = 1.2 кОм) до рівня 2.9 В.
3. Зарядка максимальним струмом постійної величини (1000мА при R prog = 1.2 кОм);
4. При досягненні на батареї 4.2 В, напруга на батареї фіксується на цьому рівні. Починається плавне зниження зарядного струму.
5. При досягненні струму 1/10 від запрограмованого резистором R prog (100мА при R prog = 1.2кОм) зарядний пристрій відключається.
6. Після закінчення зарядки контролер продовжує моніторинг напруги акумулятора (див. П.1). Струм, споживаний схемою моніторингу 2-3 мкА. Після падіння напруги до 4.0В, зарядка включається знову. І так по колу.

Струм заряду (в амперах) розраховується за формулою I = 1200 / R prog. Допустимий максимум - 1000 мА.

Реальний тест зарядки з акумулятором 18650 на 3400 мА / год показаний на графіку:

Гідність мікросхеми в тому, що струм заряду задається всього лише одним резистором. Не потрібні потужні низькоомні резистори. Плюс є індикатор процесу заряду, а також індикація закінчення зарядки. При непідключеному акумуляторі, індикатор моргає з періодичністю раз на кілька секунд.

Напруга живлення схеми має лежати в межах 4.5 ... 8 вольт. Чим ближче до 4.5В - тим краще (так чіп менше гріється).

Перша нога використовується для підключення датчика температури, вбудованого в літій-іонну батарею(Зазвичай це середній висновок акумулятора стільникового телефону). Якщо на виведенні напруга буде нижче 45% або вище 80% від напруги живлення, то зарядка припиняється. Якщо контроль температури вам не потрібен, просто посадіть цю ногу на землю.

Увага! У даної схеми є один істотний недолік: відсутність схеми захисту від переполюсовки батареї. У цьому випадку контролер гарантовано вигорає з ладу через перевищення максимального струму. При цьому напруга живлення схеми безпосередньо потрапляє на акумулятор, що дуже небезпечно.

Печатка проста, робиться за годину на коліні. Якщо ще є час, можна замовити готові модулі. Деякі виробники готових модулів додають захист від перевантаження по струму і переразряда (, наприклад, можна вибрати будь плата вам потрібна - з захистом або без, і з яким роз'ємом).

Так само можна знайти готові плати з виведеним контактом під температурний датчик. Або навіть модуль зарядки з кількома запараллеленнимі мікросхемами TP4056 для збільшення зарядного струму і з захистом від переполюсовки (приклад).

LTC1734

Теж дуже проста схема. Струм заряду задається резистором R prog (наприклад, якщо поставити резистор на 3 кОм, струм буде дорівнює 500 мА).

Мікросхеми зазвичай мають маркування на корпусі: LTRG (їх можна часто зустріти в старих телефонах від Самсунг).

Транзистор підійде взагалі будь-p-n-p, головне, щоб він був розрахований на заданий струмзарядки.

Індикатора заряду на вказаній схемі немає, але в на LTC1734 сказано, що висновок "4" (Prog) має дві функції - установку струму і контроль закінчення заряду батареї. Для прикладу наведена схема з контролем закінчення заряду за допомогою компаратора LT1716.

Компаратор LT1716 в даному випадку можна замінити дешевим LM358.

TL431 + транзистор

Напевно, складно придумати схему з більш доступних компонентів. Тут найскладніше - це знайти джерело опорного напруження TL431. Але вони настільки поширені, що зустрічаються практично всюди (рідко тип джерела живлення обходиться без цієї мікросхеми).

Ну а транзистор TIP41 можна замінити будь-яким іншим з відповідним струмом колектора. Підійдуть навіть старі радянські КТ819, КТ805 (або менш потужні КТ815, КТ817).

Налаштування схеми зводиться до установки вихідної напруги (без акумулятора !!!) за допомогою підлаштування резистора на рівні 4.2 вольта. Резистор R1 задає максимальне значення зарядного струму.

Дана схема повноцінно реалізує двоетапний процес заряду літієвих акумуляторів - спочатку зарядка постійним струмом, потім перехід до фази стабілізації напруги і плавне зниження струму практично до нуля. Єдиний недолік - погана повторюваність схеми (примхлива в налаштуванні і вимоглива до використовуваних компонентів).

MCP73812

Є ще одна незаслужено обділена увагою мікросхема від компанії Microchip - MCP73812 (див.). На її базі виходить дуже бюджетний варіант зарядки (і недорогий!). Весь обважування - всього один резистор!

До речі, мікросхема виконана в зручному для пайки корпусі - SOT23-5.

Єдиний мінус - сильно гріється і немає індикації заряду. Ще вона якось не дуже надійно працює, якщо у вас малопотужний джерело живлення (який дає просідання напруги).

Загалом, якщо для вас індикація заряду не важлива, і струм в 500 мА вас влаштовує, то МСР73812 - дуже непоганий варіант.

NCP1835

Пропонується повністю інтегроване рішення - NCP1835B, що забезпечує високу стабільність зарядного напруги (4.2 ± 0.05 В).

Мабуть, єдиним недоліком даної мікросхеми є її занадто мініатюрний розмір (корпус DFN-10, розмір 3х3 мм). Не кожному під силу забезпечити якісну пайку таких мініатюрних елементів.

З незаперечних переваг хотілося б відзначити наступне:

1. Мінімальна кількість деталей обважування.
2. Можливість зарядки повністю розрядженою батареї (предзаряда струмом 30мА);
3. Визначає закінчення зарядки.
4. Програмований зарядний струм - до 1000 мА.
5. Індикація заряду і помилок (здатна детектувати незаряжаемие батарейки і сигналізувати про це).
6. Захист від тривалого заряду (змінюючи ємність конденсатора С т, можна задати максимальний час заряду від 6,6 до 784 хвилин).

Вартість мікросхеми не те щоб копійчана, але й не настільки велика (~ 1 $), щоб відмовитися від її застосування. Якщо ви дружите з паяльником, я б порекомендував зупинити свій вибір на цьому варіанті.

Більш докладний опис знаходиться в.

Чи можна заряджати літій-іонний акумулятор без контролера?

Так можна. Однак це зажадає щільного контролю за зарядним струмом і напругою.

Взагалі, зарядити АКБ, наприклад, наш 18650 зовсім без зарядного пристрою не вийде. Все одно треба якось обмежувати максимальний струм заряду, так що хоча б саме примітивне ЗУ, але все ж потрібно.

Саме найпростіше зарядний пристрій для будь-якого літієвий акумулятор - це резистор, включений послідовно з акумулятором:

Опір і потужність розсіювання резистора залежать від напруги джерела живлення, який буде використовуватися для зарядки.

Давайте як приклад, розрахуємо резистор для блоку живлення напругою 5 Вольт. Заряджати будемо акумулятор 18650, ємністю 2400 мА / ч.

Отже, на самому початку зарядки падіння напруга на резисторі буде складати:

U r = 5 - 2.8 = 2.2 Вольта

Припустимо, наш 5-вольта блок живлення розрахований на максимальний струм 1А. Найбільший струм схема буде споживати на самому початку заряду, коли напруга на акумуляторі мінімально і становить 2.7-2.8 Вольта.

Увага: в даних розрахунках не враховується ймовірність того, що акумулятор може бути дуже глибоко розряджений і напруга на ньому може бути набагато нижче, аж до нуля.

Таким чином, опір резистора, необхідне для обмеження струму в самому початку заряду на рівні 1 Ампера, має становити:

R = U / I = 2.2 / 1 = 2.2 Ом

Потужність розсіювання резистора:

P r = I 2 R = 1 * 1 * 2.2 = 2.2 Вт

В самому кінці заряду акумулятора, коли напруга на ньому наблизиться до 4.2 В, струм заряду становитиме:

I зар = (U ип - 4.2) / R = (5 - 4.2) / 2.2 = 0.3 А

Тобто, як ми бачимо, все значення не виходять за рамки допустимих для даного акумулятора: початковий струм не перевищує максимально допустимий струм заряду для даного акумулятора (2.4 А), а кінцевий ток перевищує струм, при якому акумулятор вже перестає набирати ємність ( 0.24 А).

Найголовніший недолік такої зарядки полягає в необхідності постійно контролювати напругу на акумуляторі. І вручну відключити заряд, як тільки напруга досягне 4.2 Вольта. Справа в тому, що літієві акумулятори дуже погано переносять навіть короткочасне перенапруження - електродні маси починають швидко деградувати, що неминуче призводить до втрати ємності. Одночасно з цим створюються всі передумови для перегрівання і розгерметизації.

Якщо в ваш акумулятор вбудована плата захисту, про які йшлося трохи вище, то все спрощується. Після досягнення певного напруження на акумуляторі, плата сама відключить від нього зарядний пристрій. Однак такий спосіб зарядки має суттєві мінуси, про які ми розповідали в.

Захист, вбудована в акумулятор не дозволить його перезарядити ні за яких обставин. Все, що вам залишається зробити, це проконтролювати струм заряду, щоб він не перевищив допустимі значення для даного акумулятора (плати захисту не вміють обмежувати струм заряду, на жаль).

Зарядка за допомогою лабораторного блоку живлення

Якщо у вашому розпорядженні є блок живлення з захистом (обмеженням) по току, то ви врятовані! Таке джерело живлення вже є повноцінним зарядним пристроєм, що реалізує правильний профіль заряду, про який ми писали вище (СС / СV).

Все, що потрібно зробити для зарядки li-ion - це виставити на блоці живлення 4.2 вольта і встановити бажане обмеження по струму. І можна підключати акумулятор.

Спочатку, коли акумулятор ще розряджений, лабораторний блокхарчування буде працювати в режимі захисту по струму (тобто буде стабілізувати вихідний струм на заданому рівні). Потім, коли напруга на банку підніметься до встановлених 4.2В, блок живлення перейде в режим стабілізації напруги, а струм при цьому почне падати.

Коли струм впаде до 0.05-0.1С, акумулятор можна вважати повністю зарядженим.

Як бачите, лабораторний БП - практично ідеальне зарядний пристрій! Єдине, що він не вміє робити автоматично, це приймати рішення про повну зарядку акумулятора і відключатися. Але це дрібниця, на яку навіть не варто звертати уваги.

Як заряджати літієві батарейки?

І якщо ми говоримо про одноразову батарейці, не призначеної для перезарядки, то правильний (і єдино вірний) відповідь на це питання - НІЯК.

Справа в тому, що будь-яка літієва батарейка (наприклад, поширена CR2032 у вигляді плоскої таблетки) характеризується наявністю внутрішнього фізична хімія, яким покритий літієвий анод. Цей шар запобігає хімічну реакцію анода з електролітом. А подача стороннього струму руйнує вищевказаний захисний шар, приводячи до псування елемента живлення.

До речі, якщо говорити про незаряжаемой батарейці CR2032, тобто дуже схожа на неї LIR2032 - це вже повноцінний акумулятор. Її можна і потрібно заряджати. Тільки у неї напругу не 3, а 3.6В.

Про те ж, як заряджати літієві акумулятори (будь то акумулятор телефону, 18650 або будь-який інший li-ion акумулятор) йшлося на початку статті.

85 коп / шт. купити MCP73812 65 руб / шт. купити NCP1835 83 руб / шт. купити * Всі мікросхеми з безкоштовною доставкою

У багатьох, напевно, виникає проблема з зарядкою Li-Ion акумулятора без контролера, у мене виникла така ситуація. Дістався убитий ноутбук, в акумуляторі 4 банки SANYO UR18650A виявилися живі.
Вирішив замінити в світлодіодному ліхтарику, замість трьох батарейок ААА. Стало зрозуміло про їх зарядці.
Покопавшись в інеті знайшов купу схемок, але з деталями у нас в місті сутужно.
Пробував заряджати від зарядки стільникового, проблема в контролі заряду, потрібно постійно стежити за нагріванням, трохи починає нагріватися потрібно відключати від зарядки інакше акумулятора каюк в кращому випадку, а то і можна влаштувати пожежу.
Вирішив зробити самостійно. Купив в магазині ліжечко під акумулятор. На барахолці купив зарядку. Для зручності відстеження закінчення заряду бажано знайти з двоколірним світлодіодом який сигналізує про кінець заряду. Він переключається з червоного на зелений при закінченні зарядки.
Але можна і звичайну. Зарядку можна замінити на шнур USB, і заряджати від комп'ютера або зарядки з USB виходом.
Моя зарядка тільки для акумуляторів без контролера. Контролер я взяв від старого акумулятора стільникового телефону. Вона стежить за тим, щоб акумулятор ні перезаряджаючи вище напруги 4.2 В, або розряджений менше 2 ... 3 В. Також схема захисту рятує від коротких замикань, відключаючи саму банку від споживача в момент короткого замикання.
На ньому стоять мікросхема DW01 і збірка двох MOSFET-транзисторів (M1, M2) SM8502A. Є і з іншими маркуванням, але схеми подібні цій, і працює аналогічно.

Контролер заряду від акумулятора стільникового телефону.

Схема контролера.

Ще одна схема контролера.
Головне не переплутати полярність припайки контролера з ліжечка і контролера з зарядкою. На хустці контролера вказані контакти «+» і «-».

У ліжку біля плюсового контакту бажано зробити явно помітний покажчик, червоною фарбою або самоклеющейся плівкою, щоб уникнути переполюсовкі.
Зібрав усе це і ось що вийшло.

Заряджає чудово. При досягненні напруги 4,2 вольта контролер відключає акумулятор від зарядки, і перемикається світлодіод з червоного на зелений. Зарядка закінчена. Заряджати можна і інші Li-Ion акумулятори, тільки застосувати іншу ліжечко. Всім удачі.

У цьому відеоуроці показано, як зробити зарядку для популярних літій іонних акумуляторів формату 18650, багато хто користується подібними. Відео каналу "Огляди посилок і саморобки від jakson" про те, як зробити своїми руками всього за пів долара, внизу статті.
Тема актуальна, наприклад, ліхтарик, який не має вбудованої функції зарядки подібних акумуляторів, йому не обійтися без саморобного зарядного пристрою.

У Китаї найдешевші коштують від 3 $, вище. Купити можна в цьому китайському магазині.

Єдине, що придбати - недорогі модулі для зарядки літієвих акб, вони здатні зарядити ті, що використовуються в радіокерованої техніці, коштують недорого. Можна було б зробити самому подібний модуль, але в цьому немає сенсу, швидше за все вийде дорожче. Продаються модулі дешево в цьому китайському магазині.

Щоб акумулятори 18650 заряджалися незалежно один від одного, оскільки вони мають різний ємністю, будемо використовувати два модулі.

По суті в цих модулях немає нічого хитрого, на вході стоїть mini usb роз'єм для живлення модуля, на виході два контакти: плюсовій і негативний для під'єднання акумулятора, так само два світлодіоди - індикатори зарядки, один показує відсоток зарядки, другий то, що акб вже зарядився.

Єдине завдання, яке належить виконати своїми руками, це зробити корпус для зарядного пристрою - для цього будемо використовувати обрізки двп, вони прості в обробці.

Щоб їх розрізати без пилу і стружки, використовуємо скальпель, підійде інший гострий, ріжучий інструмент, наприклад, будівельний канцелярський ніж.

За структурою матеріал досить м'який, більше нагадує картон, ніж якусь деревину.

Загалом нарізав двп за допомогою скальпеля, це зайняло близько 10 хвилин, але вийшло не акуратно, так як лезо іноді зіскакують. Краї, де був проведений зріз, не рівні, вони під кутом, але це не критично, оскільки в ці місця буде заливатися термоклей, яким скріпимо конструкцію. А на краях можна попрацювати наждачкою, яка згладить всі вади.

Буде скомпонований корпус зарядного пристрою.

З цього боку виведемо один mini usb роз'єм, від нього другий модуль, оскільки немає сенсу робити дві дірки в корпусі.

Також на бічних стінках саморобної зарядки зробимо виїмки, щоб діставати акумулятори.

Підготував всі частини корпусу, зробив в них отвори, скріпимо термоклеем.
Корпус для зарядного пристрою майже готовий, пора б перейти до начинки, термоклей непогано підходить для скріплення двп, він майже відразу хапається, на відміну від пва клею, вам при склеюванні практично не доводиться чекати, так само від нього нескладно позбутися за допомогою скальпеля.

В якості контактних майданчиків, які будуть стикатися з акумуляторами 18650, використовуємо шматочки фольгованого текстоліту. ЗАЛУДІТЬ їх, до них буде просто підпаяти дроти.

Два модуля необхідно з'єднати між собою, оскільки будемо використовувати тільки один mini usb, для цього просто контакти харчування на вході упаюємо один до одного, мінус до мінуса, плюс до плюса.
І ось, що в результаті повинно вийти, з'єднали між собою вхідні контакти харчування.
Продовження з 5 хвилини про пристрій для регулярному поповненні заряду літій іонних АКБ типу 18650

Є на близьку тему.