Ничего не найдено :(
    В гостях у Самоделкина! » Темы » Советы » Зарядное устройство литиевых аккумуляторов своими руками

    Зарядное устройство литиевых аккумуляторов своими руками

    Приветствую, радиолюбители-самоделкины!



    Проблема автономного питания электронной аппаратуры встала перед человечеством особенно остро при появлении обилия полупроводниковых элементов. Вместе с развитием электроники появлялись новые виды батареек и аккумуляторов, всё это привело к тому, что сейчас ёмкие литий-ионные аккумуляторы стали использоваться практически повсеместно в портативной электронике. Они обладают по-истине впечатляющими ёмкостями при небольших габаритах, могут выдавать большие токи в нагрузку, а потому находят применение практически везде - хоть в небольших беспроводных наушниках, хоть в автомобильной бортовой сети, где требуются высокие токи и большая ёмкость. К особенностям литий-ионных аккумуляторов также можно отнести их "привередливость" к зарядке - просто так взять и подключить такой аккумулятор к источнику питания, чтобы он сам заряжался не получится. Ток заряда должен быть строго нормирован, а его превышение может грозить аккумулятору выходом из строя. Ток заряда обычного литий-ионного аккумулятора должен быть равен примерно одной-двумя десятым от его ёмкости. Например, аккумулятор ёмкость 1000 мА/ч должен заряжаться током 100-200 мА, это обеспечит наиболее долгий срок его службы. Для того, чтобы контролировать ток заряда, нужна специальная схема, которая будет подключаться входом к источнику питания, а выходом - к заряжаемому аккумулятору. Такую схему достаточно просто собрать самому, он представлена ниже.



    Контакты в левой части схемы подключаются к источнику питания. Он должен иметь напряжение в диапазоне 7-20В, максимальный ток, который от него потребуется, будет не больше 100-200 мА, поэтому большая мощность не требуется. Обратите внимание, что схема позволяет регулировать так заряда, по умолчанию, при соблюдении всех номиналов на схеме, он будет равен 100 мА. Изменяя номинал резистора R5 можно увеличить и уменьшать ток заряда, при этом нужно учитывать, что блок питания должен иметь запас, если планируется подстройка тока заряда аккумулятора на большее значение, чем 100 мА. При желании, с помощью этой схемы можно даже слегка подзарядить аккумулятор от батарейки кроны - она имеет подходящее напряжение, но это совершенно нецелесообразно, так как батарейка сядет быстро, а аккумулятор толком не успеет зарядится.

    В левой части схемы на транзисторе Q1 организован индикатор, который сообщает, зарядился аккумулятор, или ещё нет. Последовательно с питанием схемы стоит резистор R1, через который протекает ток заряда аккумулятора, соответственно, на резисторе падает часть напряжения. Если ток заряда ещё достаточно большой, аккумулятор заряжается, падение напряжение на этом резисторе приоткрывает транзистор Q1, светодиод D1 светится. Как только аккумулятор зарядится до нужного напряжение, ток упадёт до минимальных значений, транзистор Q1 закроется и D1 перестанет светится - зарядка завершена. Время заряда будет напрямую зависеть от тока заряда, например, аккумулятор ёмкостью 1000 мА/ч будет заряжаться током 100 мА около 10 часов, а вот током 200 мА уже 5 часов - в два раза меньше при соответствующем увеличении тока заряда в два раза. Конденсатор С1 на схеме - сглаживающий по питанию, сюда не лишним будет установить параллельно электролитический на 47-100 мкФ и параллельно ему керамический на 100 нФ. После этого питающее напряжение поступает на микросхему-стабилизатор LM317, в цепи регулировки которой стоит уже другая микросхема - TL431. Обе эти микросхемы являются распространёнными, достать их можно в любом магазине радиодеталей, а TL431 встречается даже во многих импульсных сетевых блоках питания. Принцип работы данной хитрой схемы достаточно прост. Сперва аккумулятор заряжается постоянным током, около 100 мА, этот ток задаётся резистором R5 - микросхема TL317 работает в роли стабилизатора тока. Затем, когда аккумулятор уже почти зарядится и его напряжение станет близким к 4,2В, схема начинает работать в роли стабилизатора напряжения, дозаряжая аккумулятор небольшим током. Такой алгоритм заряда наиболее правильный и позволит сохранить ёмкость аккумулятора на долгие года, даже при частых циклах зарядка-разрядка. На схеме также виден подстроечный резистор RV1, который служит для настройки выходного напряжения. После сборки схемы его нужно будет настроить всего один раз, для выставления на выходе схемы напряжения 4,2В без подключенного аккумулятора. Можно установить выходное напряжение на уровне 4,1В, в этом случае схема зарядки будет слегка недозаряжать аккумуляторы, при этом 0,1 вольта не сильно скажется на ёмкости аккумулятора, но позволит значительно продлить ему жизнь. Рассмотрим более подробно, какие компоненты нужно применит для сборки данной схемы.



    Микросхемы LM317 и TL431. Первая обязательно должна быть в корпусе ТО-220, так как в процессе работы зарядного устройства она будет значительно нагреваться. На её нагрев, в значительно степени будет влиять ток заряда и напряжение, поступающее на вход схемы. Чем больше напряжение на входе, и чем больше ток - те сильнее будет нагреваться микросхема. Её необходимо установить на радиатор с применением теплопроводной пасты, температура радиаторе при долговременной работе не должна превышать 50-60°C, это хорошо скажется на надёжности зарядного устройства. TL431 можно взять в обычном миниатюрном корпуса ТО-92, она нагреваться не будет. Цоколёвки и вид корпусов микросхем представлен на картинке выше.



    Светодиоды - здесь всё просто. Можно применить любые светодиоды на 3В, какой угодно формы и цвета. Наиболее логично будет установить D1 красного цвета, а D2 - зелёного, горение зелёного светодиода будет означать, что схема работает и на её выходе присутствует напряжение. Яркость горения светодиодов задаётся резисторами на схеме, включенными последовательно со светодиодами. Все светодиоды имеют два вывода - анод и катод, соответственно это плюс и минус. Как правило, длинная ножка светодиода - плюс, а короткая - минус, важно не перепутать цоколёвку, иначе светодиоды на будут светится.



    Несколько слов про резисторы. Они все могут иметь мощность 0,25Вт, кроме двух R1 и R4, эти резисторы будут стоять в цепи питания, а потому через них будет протекать ток заряда, соответственно, будет рассеиваться мощность. Для них нужно взять резисторы мощностью 1-2Вт, этого будет достаточно для рассеивания лишнего тепла. Важно соблюдать номиналы всех резисторов, от них будут зависеть параметры работы схемы.



    Ещё один важный элемент схемы - подстроечный резистор RV1, с помощью которого устанавливается напряжение на выходе. Здесь нужно применить многооборотный резистор, например такой, какой показан на картинке выше - его легко отличить на наличию наверху небольшого желтого винта под отвёртку, он должен быть рассчитан на сопротивление 22 кОм. Многооборотный резистор позволяет очень точно установить напряжение на выходе, вплоть до сотых долей вольта. Несколько слов про процедуру настройки. Сперва схему нужно включить "вхолостую", без аккумулятора, подключив на его место вольтметр. Затем, глядя на показания вольтметра вращать переменный резистор в ту или иную сторону для уменьшения или увеличения напряжение на выходе, установив там 4,1-4,2В. На этом процедура настройки схема будет закончена, можно подключать аккумулятор для зарядки.



    На картинке выше показан пример - сперва напряжение на аккумулятор было равно 3,78В - это соответствует полу-разряженному аккумулятору, а после нескольких часов зарядки с помощью данной схемы аккумулятор вновь стал полностью заряжен - напряжение на его контактах равно полным 4,2В.

    Изготавливается схема зарядного на компактной печатной плате, которую затем можно поместить в подходящий корпус. При этом корпус зарядного будет включать в себя контакты либо разъём для питания (7-20В) и провода-крокодилы для подключения заряжаемого аккумулятора. Печатная плата прилагается в конце статьи в архиве, открыть её можно с помощью программ Sprint-Layout либо Proteus.



    На картинке ниже показана фотография готовой платы. Обратите внимание, что микросхема LM317 впаивается прямо на плату, а потом вместе с платой крепится на радиатор. Светодиоды можно установить как прямо на плату, так и вывести на проводах на панель корпуса. Таким образом, получилось отличное самодельное зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов, в отличие от своим заводских аналогов, данная схема позволяет вручную настраивать ток заряда, а также напряжение, до которого будут заряжаться аккумуляторы. Стоит обратить внимание, что аккумуляторы очень чувствительны к перезаряду, а потому не стоит подключать в выходу схемы аккумулятор, предварительно на настроив порог подстроечным резистором. Удачной сборки!


    platy_litij.rar [25,47 Kb] (скачиваний: 255)

    Источник (Source)

    Добавить комментарий

    36 комментариев
    sergeyp
    Цитата: Гость Юрий
    что не так в схеме

       Попробуйте уменьшить сопротивление R4, чтобы увеличить ток. Какое напряжение на входе 317 ? На выходе при отключённой нагрузке напряжение изменяется в нужных пределах ? Левая часть схемы - это лишь индикатор тока: есть ток- горит, нет тока (или он меньше порога срабатывания) соответственно, не горит. Никакого автоматического отключения в обоих схемах нет! Это- всего лишь регулируемый блок питания. Вообще, для зарядки литиевых батарей есть хорошая микросхема ТР4056 - вот там есть и ограничение тока зарядки и автоматическое отключение после заряда с соответствующей индикацией...)))
       И ещё: если Вы заряжаете аккумулятор гаджета, в нём может быть встроенный контроллер заряда: он не даст увеличить ток! )))
    Гость Юрий
    Пожалуйста, помогите мне понять, что не так в схеме с регулятором LM317.

    Гость Юрий
    Внес указанные Вами изменения схему с регулятором LM317, ток заряда почти исчез.

    Как в схеме с TL431 понять, что элемент заряжен полностью, если точная емкость не известна?
    sergeyp
    ino53,
    pardon yes
    ino53
    sergeyp,
    good
    Гость Юрий
    Цитата: sergeyp
    Собирайте, сами всё поймёте, удачи! ))) 

    Спасибо Вам!!!

    sergeyp
    Цитата: Гость Юрий
    На Вашей схеме за что отвечают R2 и R4? Светодиод отвечает за состояние заряда (т. е. если зарядилось он гаснет)? Какой мощности резисторы?

       За ток и напряжение, соответственно. Светодиод лучше выбросить (перемычка) он лишь мешает работе схемы и является индикатором включения. При применении управляемого стабилитрона 431 минимальное напряжение около 3 Вольт, в схеме с регулятором 317 минимальное напряжение 1,2 Вольта. Мощность резисторов обычная (0,125-0,25) Шунтовой (низкоомный) в соответствии с током нагрузки... Собирайте, сами всё поймёте, удачи! )))
       И да, это не моя схема, я лишь предложил её... )))
    Гость Юрий
    Цитата: sergeyp
       Здесь всё проще, и понятней )))

    На Вашей схеме за что отвечают R2 и R4? Светодиод отвечает за состояние заряда (т. е. если зарядилось он гаснет)? Какой мощности резисторы?
    Гость Юрий
    Цитата: sergeyp
    Ну, мы точно не знаем, что чел. собирается заряжать...

    Спасибо за помощь. Я хочу заряжать 18650 3.7V. Хотелось бы еще Ni-Mh 1.2V.   только на схеме из этой статьи напряжение заряда регулировать до 1,5v нельзя.
    На предложенной Вами схеме это можно?
    sergeyp
    Цитата: ino53
    Радует слово "может"

       Ну так и в песне этой - в конце: облом! )))
    ino53
    sergeyp, Радует слово "может", значит, возможно, что и НЕ может...

    sergeyp
    Цитата: ino53
    И про ТЗ, как там: чё те надо, чё те надо...

       Не, не так: Ты скажи, чё те надо, чё те надо, может дам, может дам чё ты хош! ))))
    ino53
    Цитата: sergeyp
    И этот светодиод как костыль,
    Да, не место ему там, нелинейный элемент в опорном напряжении... И про ТЗ, как там: чё те надо, чё те надо... xaxa

    sergeyp
    Цитата: ino53
    это же зарядка, а не БП

       Ну, мы точно не знаем, что чел. собирается заряжать... А так я про УТ упоминал, у 945 бета небольшая, есть и другие транзисторы, нон ведь на этом примере учиться будет? Или ему готовый, тогда озвучил бы ТЗ... ))) И этот светодиод как костыль, выбросить не жалко, только лучше будет... )))
    ino53
    Цитата: sergeyp
     Но я бы посоветовал Вам всё- таки эту... Здесь всё проще, и понятней )))
    100% ЗА! Ну и чисто мои улучшения:
    По поводу R3: 0.7В/1.8 Ом = около 0.4 А, это минимум, может, увеличить R3 до, скажем, 5 Ом, тогда мин. регулируемый ток будет около 150 мА, но нагрев R3 возрастет... Блин, старый дурень, это же зарядка, а не БП, все долой, кроме R3... xaxa  
    sergeyp
    Цитата: Гость Юрий
    Пожалуйста, если это рабочий вариант, покажите это схематично

       Да пожалуйста:

       Но я бы посоветовал Вам всё- таки эту:
       Здесь всё проще, и понятней )))
    Гость Юрий
    Цитата: sergeyp
    выбросить 431 и соединить делитель напрямую к управляющему 317, КМК всё заработает нормально!)))

    Пожалуйста, если это рабочий вариант, покажите это схематично, а то я не профессионал в электронике. По схеме собрать могу.
    sergeyp
    Цитата: ino53
    Второй мне больше нравится - каждый узел занимается своим делом...

       И главное: выполняется логика приоритетов- токовый узел должен иметь приоритет над узлом управления напряжением! Вот только чувствительность токового узла: но для обычного применения будет достаточно и одного супербета транзистора... )))
       Этот принцип несложно реализовать и на м\схемах, но логика должна оставаться той же, т.к. это- правильная логика, а другой (рабочей) не существует... )))
    ino53
    Цитата: sergeyp
    выбросить 431 и соединить делитель напрямую к управляющему 317
    Это первый вариант, выбросить 431. Второй - выбросить 317 и сделать как в первой схеме от sergeyp  Сегодня, 08:07.  (Только без диода внизу!) Второй мне больше нравится - каждый узел занимается своим делом... pardon



    sergeyp
    Цитата: ino53
    работает, но использовать напр. перехода БЭ в качестве опорного

       Не, просто что первое под руку попало: человек интересовался тут: как увеличить ток, не меняется он R4- думаю подойдёт Ваш совет: выбросить 431 и соединить делитель напрямую к управляющему 317, КМК всё заработает нормально!)))
       Гость Юрий ?
    ino53
    Цитата: sergeyp
    как бы скрестили ежа и ужа, а как это будет работать... Есть ведь нормальные схемы, и всё работает: стабилизация напряжения и тока,
    Во-во, первая схема это нормальная замена этой вверху pardon , как не помню кто так выразился, ББ - Бидоновской бредятины (хотя диод внизу нах...  режет глаз). А вот насчет второй  схемы - даже смакетировал ее в свое время, работает, но использовать напр. перехода БЭ в качестве опорного - как то не комильфо... pardon

    sergeyp
    Цитата: ino53
    Но в тутошной схеме конфликт

       Ну вот примерно это я и пытался объяснить: как бы скрестили ежа и ужа, а как это будет работать... Есть ведь нормальные схемы, и всё работает: стабилизация напряжения и тока, и даже на одном силовом узле, но нужна развязка, которой в этой схеме нет... )))

       Есть и на м\схемах, и вопросов по таким схемам и не возникает...)))
    ino53
    Цитата: sergeyp
    Но это как бы регулятор напряжения, про рег. тока ничего...)))
    Ну да, 317 можно подпереть резистором, стабилитроном, регулируемым стабилитроном, и все будет прекрасно работать. Но в тутошной схеме конфликт рег.напр. и ген.тока, когда ген.тока  пытается сбросить напряжение на выходе, что бы стабилизировать ток, рег.напр. наоборот, по своим понятиям, поднимает его, что бы стабилизировать напряжение... pardon

    sergeyp
    Цитата: ino53
    Отстали, сударь, от прогресса

       Как же, как же- имел удовольствие ознакомиться с данным прорывным изобретением! ))) А по поводу данной схемы: нашёл весьма похожее в даташит 431:

       Только вот в аглицком не силён, как это точно перевести... )))
       Но это как бы регулятор напряжения, про рег. тока ничего...)))
    ino53
    Цитата: sergeyp
    скоро станут соединять выходы со входами, и получать свободную энергию...!!!  )))
    Отстали, сударь, от прогресса, так давно делают...
    sergeyp
    Цитата: ino53
    А ведь верно, как говорится, минус на минус = плюс, а здесь наоборот:

       Впечатление такое, что скрестили две разных схемы (неудачно, т.о. схемы не строятся) скоро станут соединять выходы со входами, и получать свободную энергию...!!!  boss )))
    ino53
    Цитата: sergeyp
    при такой схеме включения стабилизатор будет стремиться удержать напряжение на батарее,
    А ведь верно, как говорится, минус на минус = плюс, а здесь наоборот: приличная 317 и такая же 431, а в сумме - схема с урезанным даже по отношению к 317 функционалом... Вот выбросить 431, ничего не ухудшится, но заработает полноценно генератор тока.  Гость Александр  21 февраля 2021 07:46 писал:
    Ощущение такое, что автор статьи Дмитрий Компанец
    а мне вспоминается Ака Касьян... xaxa 
    sergeyp
    Цитата: ino53
    За ток R4 отвечает.

       И даже это сомнительно: при такой схеме включения стабилизатор будет стремиться удержать напряжение на батарее, следовательно и ток... При соответствующем запасе на входе, конечно.. Но автор видимо, другого мнения..)))
       В сложных стаб. есть усилитель ошибки, так что б.м. я и неправ...)))
    Гость Юрий
    Вопрос остался открытым: Как в данной схеме увеличить ток заряда? Ставил R4 номиналом 2,7 Ом и даже перемыкал его. Ничего не изменилось.
    ino53
    Цитата: Гость Юрий
    ток заряда не регулируется, как утверждалось, резистором R5 (ставил подстроечный и менял номинал).
    Кем утверждалось, Бидоном?!... xaxa За ток R4 отвечает. Здесь  в оригинале ошибка. А вообще то автору надо было бы отвечать...

    Гость Юрий
    Как в данной схеме увеличить ток заряда?
    sergeyp
    Цитата: Гость Юрий
    но ток заряда не регулируется, как утверждалось, резистором R5

       Верно! Он только изменяет ток ч-з опорный стабилитрон (431), и даже может спалить его... )))
    Гость Юрий
    Собрал схему на пробной плате. Все работает (после заряда красный диод погас), но ток заряда не регулируется, как утверждалось, резистором R5 (ставил подстроечный и менял номинал). Как не крутил ток оставался на позиции 130 mA.
    Гость Александр
    Гость виктор,
    Согласен, но в случае больших токов нужно помнить про температуру банок и контролировать ее.

    Гость Александр
    Автор совершенно не знает зарубежной маркировки резисторов. Код 223 расшифровывается так- 22х10^3, т.е.нужно 22 умножить на 1000 или после 22 приписать три нуля. Автор утверждает, что это 220000 Ом...Ошибочка-с, но Карл, на порядок ошибка!!! Далее- про R1 и R4 их мощность легко рассчитывается исходя из формулы I^2*R, можно добавить коэффициент 1.1 - 10%, это обеспечит меньший нагрев. Да, I=Iзаряда, тот ток, который используется заряда конкретной батареи. Ощущение такое, что автор статьи Дмитрий Компанец- известный своей технической безграмотностью и любитель рассуждать на не нужные темы. Схема не оригинальна, с описанием и более точным, она бродит на просторах Интернета. Резюме - аффтарь - техинчески безграмотное трепло, способное только на репост.
    Гость виктор
    автор безграмотный человек-литиевые аккумуляторы могут отдавать большие токи в нагрузку, но и заряжаться большими токами а не одной или двух десятых от емкости. В инструкции производителей электромобилей- в первый час зарядка до 70 процентов емкости. пусть автор изучит особенности различных аккмуляторов.

    Привет, Гость!


    Зарегистрируйтесь

    Или войдите на сайт, если уже зарегистрированы...

    Войти

    Добавьте самоделку

    Добавьте тему

    Онлайн чат

    Последние комментарии

    Все комментарии