Зарядное устройство для литиевых аккумуляторов по своему строению и принципу работы весьма схоже с ЗУ для свинцово-кислотных. Каждая банка литиевых АКБ имеет более высокое значение напряжения. Кроме того, они более чувствительные к перенапряжению и перезаряду.
Литий-ионный аккумулятор 18650
Банка – это один живительный элемент. Получил он свое название от схожести с жестяными банками для напитков. Для литиевых элементов наиболее распространенным вариантом является 18650. Это число легко расшифровывается. В миллиметрах указана толщина – 18 и высота – 65.
Если другие виды аккумуляторов позволяют иметь больший разбег в подаваемом напряжении при зарядке, то для литиевых этот показатель должен быть намного точнее. Во время достижения на аккумуляторе напряжения в 4.2 вольта зарядка должна останавливаться, перенапряжение для них опасно. Допускается отклонение от нормы в 0.05 вольта.
Среднее время заряда для литиевых батарей – 3 часа. Это усреднённый показатель, все же каждый отдельный аккумулятор имеет свое значение. От качества зарядки литиевых АКБ зависит срок их службы.
Условия длительного хранения
Совет. Хранить литий-ионные аккумуляторы необходимо правильно. Если устройство долгое время не будет использоваться, то батарею лучше из него вынуть.
Если оставить хранится полностью заряженный аккумуляторный элемент, то он может навсегда утратить часть своей ёмкости. Если оставить хранится разряженную батарею, она может больше не восстановиться. Значит, даже попытавшись ее реанимировать, можно потерпеть фиаско. Поэтому оптимальный рекомендуемый заряд для хранения литиевых банок – 30-50%.
Мощное зарядное устройство для акб 18650 Ака Касьяна
Литий-ионные аккумуляторы типоразмера 18650, наверное, самый популярный стандарт на сегодня. Их применяют в ноутбуках, фонариках, пауэрбанках и даже в электрокарах.
Энтузиасты, которые решили собрать свой первый электробайк, как правило, используют в качестве аккумуляторов именно банки формата 18650, да и не только энтузиасты. Почти во всех электровелосипедах использованы батареи из этих аккумуляторов.
Из-за отсутствия достаточных средств на покупку новых аккумуляторов часто приходится покупать бывшие в употреблении аккумуляторы (б.у.), например, от ноутбуков. Также приходится их разбирать, замерять емкости и сортировать с целью сборки батареи.
Как заряжать банку 18650, думаю, знает каждый. В наше время можно найти специализированное зарядное устройство.
Либо купить вот такую платку, которая питается от обычного usb-порта и способна заряжать 1 аккумулятор током до 1А.
Но как быть, если аккумуляторов много? Правильно, купить больше зарядок. А что, если аккумуляторов ну уж очень много?
В этом случае покупать умное зарядное устройство уже крайне невыгодно. Так что же делать? Взяться за паяльник естественно и найти (купить/переделать/сделать) блок питания с напряжением 5В и как можно бо
льшим выходным током.
В задумке нет ничего хитроумного и показанное здесь не является новинкой. Автор (AKA KASYAN), просто решил сделать себе зарядку, которая может одновременно заряжать ни много ни мало 20 аккумуляторов стандарта 18650. За зарядку каждой банки отвечает старая добрая плата на базе микросхемы TP4056.
Такие платы бывают с защитой и без.
Нам нужны те, которые без защиты. Для данного проекта, как легко догадаться, нам понадобится 20 таких плат, а еще 20 холдеров для установки аккумуляторов.
Некоторые платы заряда у автора с защитой, но он припаял аккумулятор непосредственно к выходу микросхемы TP4056, минуя схему защиты.
Дело в том, что по наблюдениям автора, при стандартном включении аккумуляторы слегка недозаряжается, поэтому если брать такие платы для зарядного устройства, то берите те, что бес платы защиты. Собранная система естественно нагревается, так как используемые в данной самоделке микросхемы TP4056 работают в линейном режиме, а с учетом того, что их количество составляет аж 20 штук, нагрев получается внушительным. Греется и сам источник питания. Еще бы, ведь он работает на максимальной мощности. Теперь пару слов о том, в чем же собственно особенность такой зарядки. Дело в том, что в продаже вы вряд ли найдете схожий агрегат. Автор естественно попытался найти что-то подобное, но в интернет магазинах нашел зарядку максимум для 8-ми литий-ионных аккумуляторов типоразмера 18650.
Из описания товара становится ясно, что максимальное значение тока заряда, в случае одновременной зарядки всех 8-ми аккумуляторов, не превышает 500 мА. Это естественно мало.Тщательно профильтровав все предложения и сравнивав цены на предлагаемые товары, автор вернулся к начальному плану — сделать зарядку своими руками. Для безопасной работы конструкцию дополним вентилятором.
Вентилятор самый обычный, от самого обычного компьютерного блока питания. Он питается от 8-ми вольт, которые получаются с помощью повышающего dc-dc преобразователя МТ3608, который в свою очередь запитан от основного источника питания с напряжением 5В.
Количество заряжаемых аккумуляторов может быть от 1 до 20, так как платы не связанны друг с другом и каждая заряжает свой аккумулятор. Холдеры самые обычные. У китайцев в продаже имеются 2 варианта таких холдеров, автор советует использовать второй вариант, стоит чуть дороже, но такая конструкция гораздо надежнее и прослужит намного дольше.
Ну а теперь приступаем к сборке.
Более подробно с процессом сборки можете ознакомиться, посмотрев видеоролик автора:
Проверка и испытания:
Как видите, все прекрасно работает. О процессе зарядки сигнализирует красный светодиод.
Источник
Источник
Использование оригинальных зарядных устройств
Зарядное устройство для аккумуляторов
Некоторые производители указывают, что использование неродных зарядных устройств для li ion аккумуляторов может привести к потере гарантии на устройство. Все дело в том, что плохое зарядное может погубить аккумуляторный элемент. Литиевые батареи могут портиться из-за неправильного напряжения или некорректного затухания в конце зарядки. Поэтому использование оригинального зарядного устройства – это всегда лучший выбор.
Заводское ЗУ
Индикатор зарядки для Li-ion аккумулятора.
Здравствуйте! С появлением в моём арсенале аккумуляторного инструмента с Li-ion батареями была обнаружена проблема- отсутствие индикатора заряда. Если в старом инструменте с Ni-Cd батареями эта проблема не стояла так остро ( по потере мощности понятно, что разрядились), то с литием инструмент просто резко встаёт. И, что характерно, обязательно тогда, когда висишь в самом неудобном положении. Микрообзор.
Конструкции имеющегося инструмента не позволяют запихнуть плату индикатора внутрь. В форм-факторе корпуса аккумуляторных батарей места тоже нет. Почти. Перепробовав с пяток различных индикаторов, ничего путного не вышло. Решил заказать плату такого плана. Её нет необходимости монтировать внутрь инструмента. Можно просто приклеить на боковую стенку корпуса аккумулятора. Заказал 26 августа, получил 16 сентября. Быстро.
Заказал сразу пару. На два аккумулятора. Батареи у меня 5S. На боку места хватает для установки. Задняя часть индикатора абсолютно плоская. Можно просто его приклеить, только сделать отверстие в корпусе под провода.
Размеры платы- 60 мм Х 15 мм Х 2 мм. На передней части плёнка с обозначениями. Сзади два провода питания. Красный (+) и чёрный (-).
Под плёнкой внутренности индикатора. Плата двойная, чтобы сам индикатор выглядел плоским. Отличное решение.
На чипе разглядел только цифры 324, буквы плохо видно. Похож на ОУ LM 324, который применяется в таких конструкциях индикаторов.
Приклеить индикатор-это слишком просто. Люблю заморочиться. Разбираю аккумулятор, размечаю расположение индикатора и всё лишнее удаляю. Стенка корпуса толщиной 1,5 мм. Как раз под плату.
После обработки надфилями получаем вот такую дырку.
Т.к. пластик корпуса вязкий, то индикатор входит внатяг. Держится очень плотно. Во внутрь продавить не получится, там аккумуляторы впритык к стенке. А снаружи наклейка с чудо-вольтажом.
Красный провод припаиваем к (В+) балансировочной платы, чёрный- к (В-).
Собрал. В наклейке прорезал паз, чтобы было видно индикацию( зря, наклейка просвечивает и всё видно, было реализовано при инсталляции второй платы).
Все пять светодиодов загораются при нажатии на кнопку при полностью заряженном аккумуляторе.
Индикация происходит в течении 3 секунд на одной плате и, почему-то, 10 секунд на другой.
Замерил пороги напряжения срабатывания индикатора.
Горят 5 диодов- 20,3 В (полностью заряженный акк показал 20,6 В. На фото подсажен чуть) Горят 4 диода — 19,8 В Горят 3 диода — 18,9 В Горят 2 диода — 18,1 В Горит 1 диод — 17,1 В (красный)
Когда защита от разряда срабатывает( инструмент не реагирует), мультиметр показывает 10,9 В, красный диод горит.
Вторую плату установил аналогично. Только наклейку не стал резать. Она нормально просвечивает.
Поторопился с первой. Ну что уж.
Наконец-то удалось сделать индикацию разряда. Удобная вещь. Надеюсь, что не зря тратил на это время и данная штука действительна нужна. Осталось найти индикаторы к 3S аккумуляторам ещё одного моего шуруповёрта.
Всем спасибо и удачных покупок!
Опасность перезаряда и полного разряда
Универсальное зарядное устройство
Исходя из устройства литиевых батарей, не рекомендуется допускать их полной разрядки или перезарядки.
К примеру, никель-кадмиевые батареи имеют эффект памяти. Это значит, что неправильный режим зарядки приводит к потере ёмкости. Неправильным считается режим, когда подзаряжается батарея, которая не полностью разрядилась. Если начать заряжать ее в не полностью разряженном состоянии, она может терять свою ёмкость. Зарядные устройства для таких батарей производятся со специальными режимами работы, которые сначала разряжают батарею до нужного уровня, потом начинают ее подзаряжать.
Литиевые батареи не требуют такого хлопотного обслуживания. Эффекта памяти у них нет, но они боятся полной разрядки. Поэтому их лучше подзарядить, когда появляется возможность, не дожидаясь полного разряда. Но и перезаряд для них неприемлем. Поэтому оптимальным будет не допускать разряда ниже 15 % и заряда более 90%. Так можно увеличить срок службы батареи.
Это касается только батарей без защиты. Если у аккумуляторов есть защита, реализованная на отдельной плате, то она отсекает заряд сверх меры, если разряд достигает минимального уровня, то отключает устройство. Обычно это показатели более 4,2 Вольта и 2.7 Вольта, соответственно.
Принципы зарядки литий-ионных аккумуляторов
В первую очередь стоит заметить, что полностью заряженный литиевый аккумулятор имеет номинальное напряжение холостого хода 3,7 вольт. При этом заряжать его надо до 4,2 вольта. Противоречия тут нет – заряжать надо на самом деле до указанного порога, а по окончании зарядки за счет саморазряда выходной уровень быстро (максимум – за несколько часов) упадет до 3,7 вольта. После процесс саморазряда резко замедлится, и АКБ будет стабильно держать свои 3,7 вольт.
В отличие от многих типов АКБ, аккумуляторы выполненные по Li-ion технологии в идеале должны заряжаться в два этапа:
- зарядка стабильным током (для его поддержания надо постоянно увеличивать напряжение);
- вторая стадия – дозарядка стабильным напряжением (ток при этом падает).
Профессиональные ЗУ работают по подобному алгоритму.
Классический график заряда литий-ионных батарей.
На этом и последующих графиках не указан предварительный этап, который применяется для глубоко разряженных элементов. Его смысл в том, что такой аккумулятор малым током дотягивается до минимального состояния, а дальше АКБ заряжается, как обычно.
На практике часто используется принцип дозаряда батареи импульсами тока постоянной амплитуды. При достижении определенного уровня напряжения на элементе (обычно 4,15 вольт) зарядник отключается. Напряжение холостого хода недозаряженной АКБ быстро спадает, ЗУ видит это и вновь подает импульс тока до достижения порога 4,15 вольт. С каждым импульсом батарея дозаряжается, и спад происходит все медленнее. Также следующий и дальнейшие импульсы тока будут все короче. За счет этого реализуется псевдостабилизация напряжения в определенных пределах. Плюс такого алгоритма в том, что перезаряд невозможен в принципе, и держать батарею в ЗУ можно сколь угодно долго – при саморазряде она будет периодически подзаряжаться.
Зарядка импульсным током.
Еще один способ реализации второго этапа – зарядка ступенчатым током. На первый взгляд, этот алгоритм усложнен.
Зарядка ступенчатым током.
Но он может быть вырожден до одной ступени – просто снижается напряжение, подводимое к элементу. Зарядный ток остается стабильным, хотя его амплитуда уменьшается. Такой принцип имеет право на жизнь в недорогих зарядных устройствах. Вторая стадия имеет место, в отличие от совсем уж простых зарядников, в которых реализуется только первый этап. Хотя и в этом ничего плохого не происходит – просто емкость АКБ используется не полностью. К тому же в интернете гуляет распространенное, но ничем не подтвержденное утверждение, что заряжать литий-ионные элементы надо только до 90%. Доказательств этому никто не предоставил, верить или нет – личный выбор каждого.
Зарядка одноступенчатым током.
Отношение к перепадам температур
Зарядное устройство для шуруповерта
Рабочий диапазон температур для литиевых батарей невелик – от +5 до +25 градусов по Цельсию. Сильные перепады температур нежелательны для их работы.
Самодельный зарядник для литий-ионных аккумуляторов
При перезаряде температура аккумулятора может повышаться, что нехорошо сказывается на его работе. Низкая температура также действует отрицательно. Подмечено, что на морозе аккумуляторы быстрее теряют свой заряд и садятся, хотя в тепле устройство показывает полную зарядку.
Схема 4 – на паре полевых транзисторов
В режиме ожидания она потребляет минимальные токи. Транзисторы нужны n-канальные с минимальным напряжением отсечки. При питании нагрузки на затворе транзистора VT1 при участии делителя R1-R2 создается положительное напряжение. Если оно превышает напряжение отсечки транзистора, происходит его открытие, затвор VT2 притягивается на землю и закрывается. По мере снижения напряжения VT1 закрывается, а VT2 – открывается, обеспечивая сияние светодиода. Это знак о необходимости подзарядить элемент питания.
Особенности литиевых батарей
Li-ion АКБ являются очень неприхотливыми в эксплуатации. При бережном обращении они прослужат около 3-4 лет. Однако стоит ориентироваться на то, что даже если аккумуляторы не используются, они медленно умирают. Поэтому запасаться аккумуляторами к устройству впрок не совсем резонно. 2 года – это нормальное время от момента производства. Если прошло больше, то это могут быть уже вышедшие из строя батареи.
Интересно. Самый распространенный размер банки 18650 в среднем имеет ёмкость в 3500 мАч. Нормальная цена для такой батареи – 3-4 доллара. Поэтому производители, обещающие за 3 доллара Power bank объемом 10000 мАч, мягко говоря, обманывают. Хорошо, если там будет хотя бы 3000 мАч.
Микросхемы заряда аккумулятора STBC21 и STw4102
Это — дальнейшее усовершенствование микросхемы L6924. С одной стороны, реализован приблизительно тот же функциональный пакет:
- Линейный и квазиимпульсный режим.
- Термистор, связанный с батареей, как ключевой элемент температурной защиты.
- Возможность задания количественных параметров для всех трех фаз процесса зарядки.
Некоторые дополнительные возможности, отсутствовавшие в L6924:
- Защита от неправильной полярности.
- Защита от короткого замыкания.
- Существенным отличием от L6924 является наличие цифрового интерфейса I2C для задания значений параметров и других настроек. Как следствие, становятся возможными более точные настройки процесса заряда. Рекомендуемая схема включения STBC21 приведена на рисунке 5. Очевидно, что в данном случае вопрос об экономии площади платы и о жестких массогабаритных характеристиках не стоит. Но также очевидно, что применение данной микросхемы в малогабаритных диктофонах, плейерах и мобильных телефонах простых моделей не предполагается. Скорее, это аккумуляторы для ноутбуков и подобных устройств, где замена батареи- процедура нечастая, но и недешевая.
Рис. 5. Рекомендуемая схема включения STBC21
Микросхемы STBC21 и STw4102 не принадлежат к одному семейству. Несмотря на то, что их основные функциональные возможности схожи, в мелких деталях существует значительное количество различий. Микросхема STw4102, например, предоставляет более широкие возможности в «тонких» настройках практически всех возможных параметров, кроме того, реализованы дополнительные функции мониторинга батареи, имеется возможность использования внешнего MOSFET-транзистора. Однако целевая область применения обеих микросхем примерно одна и та же.
Как сделать зарядное устройство для литиевого аккумулятора своими руками
Схема самодельной зарядки для литиевых аккумуляторов
Рассмотрим одну из самых простых схем зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов. Самодельная схема зарядки реализована на микросхеме, которая выступает как стабилитрон и контроллер заряда, и транзисторе. База транзистора соединяется с управляющим электродом микросхемы. Литиевые батареи не любят перенапряжения, поэтому на выходе обязательно нужно выставить рекомендуемое напряжение в 4.2 В. Достичь этого можно с помощью регулировки микросхемы сопротивлениями R3 R4, которые имеют значения 3кОм и 2.2 кОм, соответственно. Подключаются они к первой ножке микросхемы. Регулировка задаётся единожды, и напряжение остаётся постоянным.
Чтобы можно было подстроить напряжение на выходе на месте резистора R, устанавливают потенциометр. Производить подстройку нужно без нагрузки, то есть без самого аккумулятора. С его помощью можно точно подстроить напряжение на выходе, равное 4,2 В. Потом вместо потенциометра можно поставить резистор полученного номинала.
Резистор R4 используется, чтобы открывать базу транзистора. Номинал этого сопротивления – 0,22 кОм. Когда аккумулятор будет заряжаться, его напряжение будет расти. От этого электрод управления на транзисторе будет повышать сопротивление эмиттер-коллектора. Это, в свою очередь, будет понижать ток, идущий на аккумулятор.
Ещё нужно отрегулировать ток зарядки. Для этого используют сопротивления R1. Без этого резистора не загорится светодиод, он отвечает за индикацию процесса зарядки. В зависимости от необходимого тока, подбирают резистор номиналом от 3 до 8 Ом.
Схема светодиодов для контроля разряда литиевых аккумуляторов
Актуально узнать, когда аккумулятор сядет. Разряжать литиевые батареи до 2,5 В не стоит, будут трудности с предзарядом. Резкое мигание светодиода послужит заметным аварийным сигналом.
Несложная схема с применением монитора напряжения еще и компактная. Неоспоримое достоинство – низкое потребление энергии. При севшей батарее это важно. Хорошо с задачей справится мигающий светодиод L-314.
Можно купить готовый прибор –MAX9030. Схема компоновки представлена. При понижении напряжения до 3,0 В начинает вспыхивать ярко светодиод с длинным интервалом. В спящем режиме расходуется 50 наноампер (10-9), при вспышках 35 мкА.
Как выбрать аккумулятор
Отдельное внимание нужно уделить производителям аккумуляторов. Существуют зарекомендовавшие себя бренды и какие-то неизвестные аналоги. Иногда недобросовестные производители могут продавать товар, который ниже заявленных характеристик в 3 раза и более.
Обратите внимание! К брендам, получившим популярность, можно отнести Panasonic, Sony, Sanyo, Samsung.
Покупка литиевых аккумуляторов не должна вызвать больших проблем. Купить их можно в местных магазинах электроники, в интернет-магазинах или заказать напрямую из Китая. Не стоит гнаться за дешевизной. Хороший аккумулятор не может стоить очень дёшево. Некоторые производители ставят качественные банки, но плохие платы, отвечающие за питание. Это неминуемо приведет к гибели батареи.
Самая простая схема
Сегодня рассмотрим варианты UDB-зарядного устройства для литиевых аккумуляторов, которое сможет повторить каждый. Схема самая самая простая, которую можно только придумать.
Товары для изобретателей Ссылка на магазин.
Решение
Электроника для самоделок вкитайском магазине.
Это гибридная схема, где есть стабилизация напряжения и ограничение тока заряда аккумулятора.
