Salut pe toți cei care au trecut pe aici. Revizuirea se va concentra, așa cum probabil ați ghicit deja, pe o modificare interesantă a modulului de încărcare „poporului” TP4056 pentru un curent de 3A și utilizare mică ca încărcător de casă pentru litiu. Vor fi câteva teste și un exemplu simplu de realizare a unui încărcător din componente ieftine, așa că dacă cineva este interesat, ești binevenit sub pisica.

Deci, iată aceeași modificare a eșarfei „populare”:

Aplicarea acestei plăci:

• Încărcarea bateriilor Li-Ion încorporate în dispozitivul final. Un caz obișnuit este că dispozitivul are mai multe cutii paralele și 1A este prea mic. Ei bine, judecă singur, sunt două sau trei bănci de 2,6-3Ah fiecare, capacitatea totală este de aproximativ 6-7Ah. Încărcarea unei astfel de baterii va dura aproximativ 7-8 ore, iar cu această eșarfă – aproximativ 3 ore. De exemplu - bănci de alimentare de casă, șurubelnițe fără fir și mini-șurubelnițe
• Asamblarea propriului încărcător „rapid” pentru una sau două baterii. Bateriile moderne de mare capacitate la 3300-3500mah pot lua cu ușurință 3-4A și cu atât mai mult două bănci paralele (înainte de încărcare este mai bine să egalizați aproximativ potențialele). Producătorii înșiși permit încărcarea unor cutii cu un curent de 3-4A, acest lucru este scris în fișele tehnice ale acestor cutii.

• Conector de intrare – Port DC 5mm + pini duplicat;
• Tensiune de intrare - 4,5V-5,5V
• Tensiune finală de încărcare - 4.2V (baterii Li-Ion);
• Curent maxim de încărcare - 3A;
• Număr module TP4056 - 4 (curent de accelerare max. 4A);
• Indicatie – LED discret bicolor (rosu/verde);
• Protectie inversa polaritatii - nu;
• Dimensiuni - 65mm*15mm.

• Placă de încărcare 4*TP4056 3A;
• LED bicolor cu trei picioare (lumina rosie/albastra);
• conector DC 5mm.

Esarfa este livrata intr-un pachet mic obisnuit, mi-a ajuns in doua-trei saptamani. În interiorul pachetului era un fel de protecție - două foi lipite de spumă de polietilenă, în interiorul cărora se afla o eșarfă:

Primul plan al plăcii de încărcare:

Nu există nimic supranatural în designul circuitului - tocmai am luat și am pus în paralel 4 controlere TP4056, reducând în același timp curentul maxim de încărcare pentru fiecare controler de la 1A la 750ma. La început nu puteam înțelege de ce curentul maxim de încărcare era de doar 3A, deoarece erau patru controlere, dar privind mai aproape, nu am văzut obișnuita rezistență SMD de 1,2Khm, ci una de 1,6Khm. În plus, există un rezistor de 1,6K în toate brațele:

Permiteți-mi să vă reamintesc de tabelul cu curentul maxim de încărcare în funcție de valoarea rezistenței de setare a curentului:

În cazul nostru, există rezistențe de 1,6Kohm pentru fiecare controler, 750ma per braț. Prin urmare, curentul maxim total de încărcare este de 3A. Acest lucru este în bine, eșarfa se încălzește mai puțin, iar 4A este deja prea mult. Pe de altă parte, dacă aveți nevoie de un curent de încărcare de 4A, schimbăm 4 rezistențe.

Cel mai probabil, nu va fi posibilă reglarea curentului total de încărcare prin lipirea unui trimmer/rezistor variabil, deoarece acesta trebuie setat pentru fiecare controler.

În rezumat, pentru cei cărora le este dificil sau nu doresc să lipe ei înșiși eșarfele populare, aceasta este o soluție bună la problemă.

Dimensiuni eșarfe:

Iată o comparație cu placa „poporului” TP4056 pentru baterie 1A, 18650 și suport:

Dacă este necesar, puteți mușca partea frontală a plăcii pe care este lipit conectorul DC și lipiți la contactele de 5V+ sau 5V- sau direct la pistele corespunzătoare:

Acest lucru va reduce lungimea eșarfei cu 1 centimetru. Am refăcut deja o eșarfă populară înainte și iată ce s-a întâmplat:

În cazul nostru, totul este incredibil de simplu, deoarece urmele de pe placa de circuit imprimat nu suferă. Desigur, pentru cei care au nevoie de un conector DC, îl lăsăm sau îl lipim prin fire la contactele de 5V+ sau 5V-. Conectorii microUSB și miniUSB nu sunt de dorit aici; se vor încinge foarte mult, deoarece nu sunt proiectați pentru astfel de curenți. Și nu este nevoie de ele, deoarece majoritatea adaptoarelor au o limită de 2,5A. Dar, pe de altă parte, dacă adaptorul nu se oprește atunci când este supraîncărcat, atunci economisim pe o sursă de alimentare discretă, iar curentul va fi puțin mai mic. Prin urmare, depinde de tine...

Testarea plăcii 4*TP4056 3A:

După cum puteți vedea, încărcarea curge de fapt cu un curent constant de 3A (faza CC), până când tensiunea de pe bancă depășește 3,9V-3,95V, apoi începe să scadă treptat (începe faza CV). De îndată ce tensiunea de pe bancă este de 4,2 V, culoarea LED-ului se schimbă în verde, indicând că încărcarea este completă. Deși din cauza inerției curentul continuă să curgă:

După aceasta, pentru încă 10-15 minute curentul scade, în timp ce tensiunea bateriei este de 4,21V. De îndată ce curentul scade la 150mA, controlerul oprește complet încărcarea, iar tensiunea de pe bancă scade la 4,2V.

Modulul a încărcat o cutie Sanyo UR18650ZY de 2600 mah aproape „storsă” în 75-80 de minute. Ei bine, pur și simplu grozav!

Un mic exemplu de asamblare a propriului încărcător de 3A:

1) Placa în sine revizuită este TP4056*:

Ai nevoie de cupru, nu placat cu cupru. Este ușor de determinat - îl curățăm cu un cuțit și dacă venele încep să strălucească și nu staniu, înseamnă că firul este placat cu cupru (aluminiu acoperit cu cupru). Recomand fie unul acustic de înaltă calitate, fie unul casnic, precum SHVVP.

5) Unitate de alimentare (PSU) 5V 5-6A (cu rezervă). Am folosit PSU S-30-5 la 5V/6A*:

Puteți utiliza o sursă de alimentare de 12V 2-3A, care vine cu diverse dispozitive, și un convertor reductor de 5A DC-DC (rețin stabil 3A). Dar există câteva dezavantaje aici, deoarece circuitul devine mai complicat și costul încărcătorului crește. Prin urmare, dacă nu există o sursă de alimentare adecvată disponibilă, atunci folosim sursa de alimentare a computerului. O încărcare suplimentară de 15W nu este înfricoșătoare pentru el, cu excepția cazului în care, desigur, lucrează deja la limita capacităților sale. Dacă există un conector Molex gratuit disponibil, atunci atașarea unui adaptor la acesta nu va fi dificilă. În acest caz, avem nevoie de fire roșii (+) și negre (-).

Deci, ne-am dat seama de componente. Acum, ansamblul în sine:

Luăm suportul bateriei și tăiem plasticul de la capete pentru sârmă (canelura de jos în fotografie):

Apoi lipim firele de alimentare cu sau fără conectori, în funcție de opțiunea pe care ați ales-o. Îndoim LED-ul cu trei picioare la discreția noastră, dar pentru a nu-i scurta cablurile, întindem izolația de la orice fir peste ele:

Acoperim placa cu un capac de plastic de la canalul de cablu sau o carcasa similara si o invelim cu binecunoscuta banda electrica :-). Se dovedește a fi destul de artizanat, dar principalul lucru este că funcționează:

Verificare control, totul funcționează:

Nu am lipit conectorii, ci i-am conectat direct la sursa de alimentare. Recomand lipirea unui conector adecvat care poate rezista la un flux pe termen lung de curent de 3A. Asta e tot pentru mine...

Pro:

• Fiabil, dovedit de-a lungul anilor bază elementară;
• Curent de încărcare mare;
• Posibilitatea creșterii curentului de încărcare până la 4A prin înlocuirea rezistențelor de setare a curentului;
• Mărime mică;
• Ușor de instalat și operat.

• Pretul este prea mare;
• Eșarfa nu este destinată încărcării ansamblurilor secvențiale (2S, 3S, 4S și altele nu pot);
• Necesită alimentare externă;
• frică de inversarea polarității;
• O anumită inhibare a ultimei faze de încărcare (CV).

Concluzie: modificare utilă

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

Ce sunt bateriile cu litiu?

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

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

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

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

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

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

Cum să încărcați corect bateriile litiu-ion

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

T = C / eu încărcați.

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

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

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

Ce este o placă de protecție?

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

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

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

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

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

Placa mărește lungimea bateriei cu 2-3 mm.

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

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

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

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

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

Scheme de încărcare pentru bateriile li-ion

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

LM317

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

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

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

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

LM317 vine în diferite carcase:

Atribuire pin (pinout):

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

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

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

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

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

MAX1555 sau MAX1551

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

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

O descriere detaliată a acestor microcircuite de la producător este.

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

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

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

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

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

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

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

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

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

LP2951

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

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

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

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

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

Microcircuitul poate fi achiziționat de la Pachetul DIP, și în corp SOIC(cost aproximativ 10 ruble per bucată).

MCP73831

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

O diagramă tipică de conectare este luată din:

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

Încărcătorul asamblat arată astfel:

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

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

LTC4054 (STC4054)

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

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

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

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

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

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

Pachetul de cip LTC4054 poate fi etichetat LTH7 sau LTADY.

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

Cipul s-a dovedit a fi foarte reușit, așa că are o grămadă de analogi: STC4054, MCP73831, TB4054, QX4054, TP4054, SGM4054, ACE4054, LP4054, U4054, BL4054, WPM4054, YPM4054, YPM4054, YPM4054, YPM4054 VS6102, HX6001 , LC6000, LN5060, CX9058, EC49016, CYT5026, Q7051. Înainte de a utiliza oricare dintre analogii, verificați fișele tehnice.

TP4056

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

Schema de conectare necesită un minim de elemente suspendate:

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

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

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

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

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

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

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

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

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

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

LTC1734

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

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

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

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

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

TL431 + tranzistor

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

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

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

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

MCP73812

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

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

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

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

NCP1835

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

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

Dintre avantajele incontestabile aș dori să remarc următoarele:

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

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

O descriere mai detaliată este în.

Pot încărca o baterie litiu-ion fără controler?

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

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

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

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

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

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

U r = 5 - 2,8 = 2,2 Volți

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

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

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

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

Disiparea puterii rezistenței:

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

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

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

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

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

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

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

Încărcarea utilizând o sursă de alimentare de laborator

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

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

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

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

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

Cum se încarcă bateriile cu litiu?

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

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

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

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

Bateriile cu litiu sunt folosite din ce în ce mai mult în diverse dispozitive mobile și, oarecum târziu, jucării electronice. Ceea ce a primit anterior energie de la 3 baterii AA poate fi acum alimentat de un Li-Ion, format (sau dimensiune) 18650. De fapt, aceasta este aproape o copie a AA. Este doar puțin mai complicată decât vechea baterie de tip (nichel). Vă recomandăm să utilizați blocuri de încărcare USB Li-Po gata făcute, care sunt potrivite pentru celulele LiPo/LiIon.

Au doar două LED-uri - roșu dacă se încarcă, verde dacă sunt complet încărcate. Dispozitive mici, convenabile și ieftine bazate pe cipul TP4056.

Încărcător USB pentru TP4056

Majoritatea acestor controlere de încărcare au un singur rezistor care stabilește curentul de încărcare, așa că, după studierea fișei de date de pe microcircuit, devine clar cum să o schimbi în limite largi. Curentul de încărcare este setat de rezistența R4; în mod implicit, este lipit un rezistor de 1,2 kOhm, ceea ce corespunde unui curent de încărcare de aproximativ 1 A. Am efectuat experimente și iată valorile pe care le-am obținut cu alte valori:

Pe baza valorilor obținute, puteți crea un grafic al curentului versus rezistență pentru încărcătorul TP4056.

Această schemă nu poate fi folosită pentru alte tipuri de baterii, dar bateriile cu litiu de toate tipurile funcționează perfect cu ea. Oferim o opțiune excelentă: se poate de la bateria unui telefon mobil vechi care nu funcționează sau o celulă de laptop, plus acest dispozitiv. Și acum aveți o sursă de tensiune de 4 V încăpătoare și stabilă, care poate înlocui bateriile convenționale într-o mare varietate de cazuri. Și va fi încărcat de la o ieșire USB standard de 5 volți. Dar, conform fișei tehnice pentru microcircuit, acesta funcționează cu succes în intervalul de tensiune de intrare de 1-8 V.