ЗАРЯДКА ЛИТИЙ-ИОННЫХ АККУМУЛЯТОРОВ 18650

Цель этой статьи — научиться использовать обычные лабораторные блоки питания для зарядки литий-ионных аккумуляторных батарей, когда нет специального зарядного устройства. Такие АКБ очень распространены, вот только купить ЗУ для его грамотной зарядки может (или хочет) не каждый, часто заряжая их обычными регулируемыми БП. Давайте рассмотрим как это нужно делать.

Возьмём для примера литий-ионный аккумулятор от Panasonic ncr18650b на 3.6 V 3400 mah. Сразу предупредим, что зарядка этого типа аккумуляторов является довольно опасной, если сделать это неправильно. Некоторые образцы издевательства выдерживают, а некоторые китайские «сверхэкономные» не обладают защитами и могут взорваться.

АКБ с протекцией

• PTC, защита от перегрева и, косвенно, по току.
• CID, клапан давления, отключит ячейку, если давление высокое внутри, что может возникнуть из-за слишком мощной зарядки.
• PCB, плата защиты от чрезмерной разрядки, сброс выполняется автоматически или при помещении в зарядное устройство.

Защитные схемы настоятельно рекомендуются для некоторых типов литий-ионный аккумуляторов (например LiCoO2). Вот как эта плата установлена в литий-ионный АКБ.

На приведенном выше рисунке показано, как устроена защита банки. Эта конструкция используется для любого типа современных защищённых литий-ионных батарей. PTC и клапан давления не будет видно, так как он является частью оригинальной батареи, но все остальные части защиты можно разглядеть. Ниже показаны варианты исполнения электронных защитных модулей, которые встречаются в стандартных круглых Li-Ion АКБ наиболее часто.

Зарядка лития

Вы можете найти типовую схему и принцип зарядки на ncr18650b батареи в даташите. Согласно документации, ток зарядки 1600 мA и напряжение 4.2 вольт.

Сам процесс состоит из двух этапов, первый — это постоянный ток, где необходимо задать значение в 1600 мA постоянного тока, а когда напряжение батареи достигает 4.20 V, начнется вторая стадия — постоянное напряжение. На этой стадии ток будет немного падать, и от ЗУ будет поступать около 10% от зарядного тока — это около 170 мА. Данное руководство относится ко всем литий-ионным и литий-полимерным аккумуляторам не только 18650 типа.

Вручную трудно выставлять и поддерживать на обычном блоке питания указанные выше режимы, поэтому лучше всё-таки использовать специальные микросхемы, предназначенные для автоматизации процесса заряда (схемы смотрите в этом разделе). Как крайний случай, можно заряжать стабильным током в 30-40% полной (паспортной) ёмкости АКБ, пропустив второй этап, но это несколько уменьшит ресурс элемента.

elwo.ru

Зарядное устройство для литиевых аккумуляторов своими руками

Зарядное устройство литиевой аккумуляторной батареи является источником стабильного напряжения на 4,2 В, который отдает зарядный ток, составляющий 50–100% емкости АКБ (0,5С-1С). К примеру, для накопителя емкостью 1000 мАч необходим зарядник, выдающий ток 500–1000 мА. Если вы решили создать зарядное Li-Ion аккумулятора своими руками, обратите внимание на особенности процесса подзарядки таких накопителей (алгоритм СС/CV):

• вначале зарядный ток неизменен;
• когда уровень напряжения АКБ достигает значения Umax, зарядное устройство переходит в режим постоянного напряжения, а ток при этом асимптотически приближается к нулю.

Максимальное напряжение таких батарей зачастую составляет 4,2 В, а номинальное – примерно 3,7 В. До максимального значения заряжать литий-ионные аккумуляторы нежелательно, поскольку перезаряд (как и переразряд) негативно сказывается на их долговечности и характеристиках. При снижении выходного напряжения до значения в 4,1 В емкость устройства уменьшится практически на 10%, зато число циклов заряд/разряд увеличится примерно вдвое. Также при использовании Li-Ion батарей следует избегать падения напряжения ниже минимума в 2,7 В. 

Зарядное устройство для литиевых аккумуляторов своими руками 

Для создания зарядника для Li-Ion батареи можно использовать упрощенную схему. Созданное по этой схеме ЗУ практически не нуждается в регулировке. Нужно только:

• с помощью R8 задать Uвых=4,2 В без подсоединенной батареи;
• с помощью R4 и R6 установить зарядный ток.

В качестве индикатора работы ЗУ используется светодиод типа «заряд» – при подсоединении севшей АКБ он горит, а при восполнении заряда угасает.

Теперь рассмотрим последовательность создания зарядки для литий ионных аккумуляторов своими руками:

1. Берем подходящий корпус и в нем размещаем блок питания на 5 В и элементы вышеприведенной схемы в указанном порядке.
2. Для подсоединения заряжаемого аккумулятора вырезаем 2 полоски из латуни и устанавливаем их на гнезда. С помощью гайки настраиваем дистанцию между подключаемыми к АКБ контактами.
3. Чтобы иметь возможность менять полярность на гнездах ЗУ, можно дополнительно предусмотреть переключатель. 

Создание зарядного устройства с возможностями защиты

Поскольку Li-Ion батареи чувствительны к чрезмерному повышению напряжения при зарядке (происходит нагрев, обильное образование газа, возможно вздутие и даже взрыв), в фирменных зарядных устройствах содержатся специальные микросхемы, обеспечивающие контроль напряжения. Поэтому для создания ЗУ для Li-Ion аккумуляторов своими руками лучше всего использовать более сложную схему.

Созданное по такой схеме ЗУ позволяет подзаряжать АКБ с напряжением 3,6 или 3,7 В. Вначале зарядка производится постоянным током 245 или 490 мА (его установка осуществляется ручным способом), а при возрастании напряжения на АКБ до 4,1 или 4,2 В подзарядка далее осуществляется при неизменном напряжении и снижающемся токе. При падении тока заряда до заданного вручную граничного значения (в пределах 20–350 мА) подзарядка устройства автоматически останавливается.

Постоянное значение тока обеспечивает стабилизатор LM317, поддерживающий U_R9=1,25 В. Аналогичный элемент TL431, подсоединенный к управляющему входу LM317, ограничивает Uвых. Ограничивающее напряжение подбирается с использованием делителя на R12…R14. Ограничение тока питания элемента TL431 обеспечивает сопротивление R11.

На транзисторе VT2, элементах R5…R8 и усилителе DA2.2 стабилизатора LM358 создается преобразователь I/U. Его выходное напряжение рассчитывается так: U_R5= (I_R9*R9*R5)/R6. С сопротивления R5 напряжение идет на вход ОУ DA2.1, а с регулируемого делителя на R2…R4 – на инвертирующий вход компаратора. Элемент LM78L05 стабилизирует напряжение питания делителя. Пороговое значение переключения компаратора определяется величиной R3.

Данный вариант более сложен в реализации и требует от исполнителя наличия соответствующих знаний и опыта. Зато созданное по ней зарядное устройство по функционалу будет практически идентично фирменному аналогу.

Предлагаем вам также ознакомиться со схемой электровелосипеда, которая позволяет самостоятельно создать велосипед с электроприводом.

www.voltbikes.ru

Ну очень простой автомат зарядки литий-ионных аккумуляторов — Мои статьи — Каталог статей

Зарядка литиевого аккумулятора почти без деталей

  Наверное,  у большинства радиолюбителей, с годами заводится коробка, в которую складываются «на потом» литиевые аккумуляторы от безвременно усопших (утонувших, упавших с балкона, сгрызенных Дружком) мобильных телефонов и фотоаппаратов. Лежат себе в коробке и ждут своего часа.. А час всё не наступает. Причина проста — чтобы использовать аккумулятор в том же фонарике к нему надо сделать контроллер зарядки, а чипов зарядки в местном радиомагазине почему то не завезли.. Да, проблема.

  И что делать бедному радиолюбителю? Всё очень просто — можно обойтись «подножным кормом» используя то, что скрыто от глаз среднего пользователя. А именно плату защиты, которая бережно спрятана внутри каждого литий-ионного или литий-полимерного аккумулятора. Без неё не позволяют применять аккумуляторы в бытовой технике из-за исключительной активности лития. Если разобрать аккумулятор от мобильного телефона, мы обнаружим внутри вот такое нехитрое устройство:

  Это и есть плата защиты аккумулятора. На этой плате установлен чип двухуровневого компаратора и полевой транзистор. При снижении напряжения на аккумуляторе ниже 3в или подъёме выше 4,25в этот компаратор отключает транзистор и изолирует аккумулятор от внешнего мира, тем самым защищая от повреждения.

  У меня родилась идея попробовать использовать эти свойства платы защиты для управления процессом зарядки телефонного аккумулятора от стандартного USB-порта компьютера (который в качестве бонуса имеет ограничитель тока на 500мА). Вот и получаем суп из топора. Точней зарядку «из ничего». Осталось каким то образом отобразить пользователю протекание (и завершение) процесса зарядки. Ниже приведена схема этого узла.

Если при повторении этой конструкции у Вас возникли какие-то вопросы или идеи по улучшению её, напишите мне в онлайн форме свои соображения по этому поводу.

Если Вы авторизуетесь на сайте в качестве пользователя, Вы будете получать уведомления о новых материалах на сайте.

smartelectronix.biz

Схема зарядного устройства для Li-Ion аккумуляторов

Таймер 555

Как известно, литий-ионный аккумулятор необходимо заряжать в контролируемых условиях, если его заряжать обычным зарядным, то это может привести к повреждению или даже взрыву батареи.

Кроме того литий-ионные аккумуляторы не любят излишек заряда, после того, как напряжение достигает верхнего порога, напряжение заряда должно быть снято.

Рассматриемая здесь схема зарядного устройства отвечает вышеуказанным условиям, и подключенный аккумулятор никогда не будет перезаряжен.

В данной схеме таймер 555 используется в качестве компаратора, при соответствующих настройках его контакты 2 и 6 являются входами для контроля нижнего и верхнего порога напряжения.

Рис.1 Схема зарядного устройства для Li-Ion аккумуляторов

Вход 2 контролирует порог напряжения низкого уровня заряда, а также инициирует высокой уровень сигнала на выводе 3 микросхемы в случае, если уровень напряжения падает ниже установленного предела.

Вход 6 контролирует верхний порог напряжения и устанавливает на выходе 3 низкий уровень сигнала, если уровень контролируемого напряжения станет выше установленного предела .

Рассмотрим работу схемы: предположим, что полностью разряженный литий-ионный аккумулятор (на уровне около 3.0V) подключен ко входу зарядного устройства. Если предположить, что порог отключения установлен на уровне 3.2 В, то на выводе 3 появится высокий уровень напряжения, транзистор откроется и аккумулятор начнет заряжаться.

Как только батарея достигает полного заряда 4.2 В (на это значение настроен вход 6 микросхемы), на выходе 3 появится напряжение низкого уровня, батарея будет отключена от цепи заряда.

Наличие транзисторного каскада обеспечивает возможность зарядки большим током.

Трансформатор должен быть выбран с напряжением не более 6 В и расчитан на ток не менее 1/5 емкости аккумулятора.

Настройка. Для настройки вместо аккумулятора подключают регулируемый источник постоянного напряжения. Переменный резистор R5 настраиваем отключения зарядного устройства. С помощью него следует установить порог отключения лог.»1″ на выходе DA1 равным 4,2 В. Аналогичным образом регулируют сопротивление переменного резистора R2, в зависимости от которого включается режим зарядки. Порог включения зарядки должен быть примерно 3 В. Ток заряда настраивается подбором резистором R.

Смотрите также: Универсальное мобильное зарядное устройство