Меню

Блоки питания для литиевы аккумуляторов

Блоки питания для литиевы аккумуляторов

Питание портативных электронных устройств от батареек — обычное явление. В таких устройствах уже давно применяются литий-ионные или литий-полимерные перезаряжаемые элементы. Они обязаны своей популярностью очень высокой плотности накопленной энергии (

300 Втч / л) и небольшому весу, что является результатом очень благоприятного соотношения веса и энергоэффективности (200 Втч / кг в зависимости от формы). Благодаря этим параметрам получаем небольшой объем, и как следствие легкий и простой в использовании источник питания с высоким КПД. Литий-полимерные батареи также не обладают эффектом памяти, который так усложнял жизнь при использовании никель-кадмиевых или никель-металлгидридных аккумуляторов.

Недостатком этих элементов является довольно сложный процесс зарядки, за которым необходимо тщательно следить, чтобы сохранить долговечность и параметры элемента в течение более длительного периода времени. Зарядка многоэлементных батарей также затруднена, для чего необходимо сбалансировать процесс зарядки отдельных составляющих ячеек.

По этим причинам решения с использованием только одного литий-полимерного элемента очень популярны (например в мобильных телефонах). Некоторые производители полупроводников, включая ADI, ST, TI, MAXIM, LT, производят специальные интегральные схемы для зарядки литий-полимерных аккумуляторов для таких решений.

Но использовать литий-полимерные батареи просто так не получится. Требуется интеграция в схему питания всех элементов зарядки и проверки состояния батареи, а также преобразования постоянного напряжения до нужного уровня.

Выбранные элементы были под номинальное напряжение 3,7 В, полностью заряженное напряжение 4,2 В, емкость 2200 мАч и максимальный ток нагрузки 2 С.

Расчетные были следующими:

  1. Схема должна безопасно поддерживать полный цикл зарядки одного литий-полимерного элемента в последовательности CC / CV.
  2. Источником питания в процессе зарядки будет порт USB (5 В / 500 мА) или блок питания мобильного телефона (5,7 В / 800 мА).
  3. Встроенное зарядное устройство должно гарантировать что источник питания подключен и идет процесс зарядки. Он также должен позволять безопасно оставлять схему подключенной в течение любого времени после окончания зарядки.
  4. Система зарядки должна по желанию позволять выбирать такие параметры, как максимальный ток зарядки и максимальное время; предварительно выбранные параметры: 500 мА и 4 ч.
  5. Аккумулятор должен быть защищен от чрезмерного тока разряда (> 2 A).
  6. Влияние зарядного устройства на саморазряд элемента должно быть незначительным.
  7. Схема должна позволять отключать нагрузку с помощью логического (цифрового) сигнала.
  8. Преобразователь (регулятор) напряжения должен обеспечивать выходное напряжение 5,0 В ± 5% при максимальном токе нагрузки 1000 мА.
  9. Должна быть предусмотрена возможность измерения напряжения батареи и выходного напряжения с помощью внешней системы контроля.

Схема принципиальная БП на ADP2291

После анализа потребностей и доступности элементов для проекта, выбор пал на интегральные микросхемы от Analog Devices Inc: ADP2291 зарядное устройство и ADP1610 импульсный преобразователь. Они относительно дешевы и доступны в продаже. Схема разработанного решения представлена на рисунке ниже.

Выходной каскад включает в себя удвоитель, который позволяет получить дополнительное напряжение 9 В / 50 мА. Решение было протестировано и результаты подтвердили, что все проектные предположения выполнены.

Печатная плата разработанная для использования двухстороннего монтажа SMD, имеет размеры 52×28 мм.

Благодаря работе на частоте 700 кГц, система отличается компактной конструкцией — индуктивные элементы и фильтрующие конденсаторы имеют небольшие размеры, несмотря на большой допустимый выходной ток. Достигнутый КПД был выше 80% (в зависимости от величины тока нагрузки).

Разъединитель преобразователя напряжения на основе MOSFET-транзисторов настолько эффективно отделяет выходную цепь от аккумулятора, что даже после года хранения устройства от зарядки аккумулятора его напряжение упало всего примерно на 0,4 В (3,8 В), и схема сразу была готова к работе после включения.

Была успешно использована схема этого зарядного устройства с блоком питания 5 В / 1 А в нескольких различных проектах. А в одном из проектов возникла необходимость в питании цифровых схем на 3,3 В от аккумуляторов.

Самым простым и очевидным решением в такой ситуации было бы использование дополнительного стабилизатора, который снизил бы напряжение с 5 В до 3,3 В. Проблема в том, что такое решение снижает эффективность источника питания почти на 35%, что в случае питания от батареи является очевидным расточительством ёмкости.

Можно предположить, что изменяя значения элементов в цепи обратной связи управления напряжением, получим желаемое выходное напряжение 3,3 В. Но тут есть недостаток: преобразователь ADP1610 обычно работает в конфигурации «повышающий преобразователь», поэтому его выходное напряжение должно быть равно или превышать напряжение питания. Заряженная литий-полимерная батарея имеет напряжение 4,2–3,7 В и требует понижающего преобразователя для формирования 3,3 В.

Решением проблемы было использование конфигурации SEPIC (несимметричный первичный преобразователь индуктивности). Схема представлена на рисунке ниже.

Источник питания 3,3 В с литий-полимерным аккумулятором

В преобразователе этого типа вход и выход разделены для постоянного тока конденсатором C9. На этом этапе нужно использовать керамический конденсатор с очень низким значением ESR (паразитная индуктивность и последовательное сопротивление). Конденсатор должен иметь емкость 10 мкФ и быть неполярным — танталовые и электролитические алюминиевые конденсаторы не подходят для использования в этом месте. Этот блок питания представляется в двух конфигурациях.

Блок питания 5 В с литий-полимерным аккумулятором

Первый — это немного упрощенная версия с батареей 3,7 В / 1000 мАч. Ток зарядки в схеме был ограничен до 250 мА, схема включалась и выключалась с помощью микровыключателей (ВКЛ и ВЫКЛ) и сигнализации состояния переключения (светодиод «Power»). Схема также позволяет измерять напряжение аккумулятора.

Второе решение также обеспечивает возможность контроля напряжения батареи микроконтроллером семейства Atmel 89Cx051 и логического отключения схемы.

Схема питания с литий-полимерным аккумулятором

Подбор элементов в измерительных делителях обеспечивает возможность определения полного разряда аккумулятора путем сравнения напряжений на входах аналогового компаратора (AIN0 и AIN1) и отключения питания установкой низкого состояния на выходе P3.7.

Преобразователь формирует стабильное постоянное напряжение 5,0 В при потреблении тока в диапазоне 30-600 мА. В таком виде и использовалась схема: зарядное устройство — блок питания — нагрузка, надёжно отработав уже несколько лет.

Умный аварийный резервный светодиодный источник света — простая схема автоматически включающейся LED подсветки.

Подключение и испытание усилительного модуля на транзисторах КТ835 от электрофона «Россия 321 Стерео».

Микроконтроллер ATtiny13 и MOSFet транзисторы будут управлять светодиодными лентами в этой схеме ЦМУ.

Источник



10 простых схем зарядок литий-ионных аккумуляторов и как правильно заряжать

  1. Немного о литий-ионных батареях
  2. Как сделать зарядку для литий-ионных аккумуляторов самостоятельно
  3. Какое устройство следует использовать
  4. Немного о литий-ионных батареях
  5. Какое устройство следует использовать
  6. Как заряжать АКБ 18650
  7. Полезные рекомендации при эксплуатации аккумуляторов 18650
  8. Как заряжать АКБ 18650

Немного о литий-ионных батареях

К ним относятся следующие аспекты:

  • высокая плотность выдаваемого тока и накапливаемой энергии, длительное сохранение заряда;
  • отсутствие эффекта снижения емкости при регулярной неполной зарядке;
  • саморазряд не более 4-8% в месяц при хранении без подзарядки, старение не более чем на 15-20% в год;
  • отсутствие необходимости в полном разряде для тренировки энергоемкости накопителя;
  • небольшой вес, вариативность формы и габаритов устройства;
  • диапазон рабочих температур – от -20°С до +50°С (низкие температуры препятствуют подзарядке);
  • длительный срок службы (до 10 лет работы и более 1000 циклов разряда).

Недостатками литиевых батарей являются:

  • зависимость срока эксплуатации от длительности использования и хранения, а не количества циклов разряда;
  • риск выхода из строя при перезаряде (поступлении тока по завершении зарядки);
  • низкая устойчивость к глубокому разряду;
  • высокая стоимость;
  • взрывоопасность при механических повреждениях и избытке тока, если они приводят к нагреву электролита и нарушению герметичности корпуса.

Название аккумулятора 18650 обусловлено его формой и габаритами. Ширина батареи составляет 18 мм, а длина – 65 мм. Последняя цифра в маркировке означает цилиндрическую форму АКБ. Схема накопителя снабжена контроллером, который предотвращает перегревание в процессе подзарядки.

Корпус аккумулятора может маркироваться и более подробно: например, INR18650-20R. Первая буква отличает все АКБ литиевого типа, вторая уточняет вид материала катода (C – кобальт, N – марганец, F – феррофосфат).

Буква «R» расшифровывается как rechargeable («перезаряжаемый источник»). Следующие 5 цифр отражают габариты и фактор формы батареи, а последняя – емкость АКБ в А/ч.

Зарядка для аккумуляторов 18650 Как правильно заряжать 18650 аккумуляторы Зарядка для аккумуляторов 18650 Как правильно заряжать 18650 аккумуляторы Как правильно заряжать 18650 аккумуляторы Зарядка для аккумуляторов 18650 Как правильно заряжать 18650 аккумуляторы Зарядка для аккумуляторов 18650 Как правильно заряжать 18650 аккумуляторы

Аккумуляторы 18650 с платой защиты могут маркироваться как 18700 или 18670. Контроллер защитной платы позволяет предупредить превышение номинального вольтажа батареи (4,2 В) и его снижение более чем до 2,5 В.

Как сделать зарядку для литий-ионных аккумуляторов самостоятельно

Наиболее простым вариантом считается использование зарядного устройства от мобильного телефона. Приборы выдают напряжение, подходящее для восстановления мощности аккумуляторов 18650. Способ используется только в экстренных случаях. Частое его применение приводит к снижению емкости АКБ.

Самодельная зарядка для литий-ионного 18650-го аккумулятора, сделанная из старого зарядного устройства от телефона.

Чтобы зарядить батарейку, выполняют такие действия:

  1. Штекер зарядного устройства срезают. Провода освобождают от изоляции и делят на положительный и отрицательный полюса. Плюсовой кабель чаще всего имеет оплетку красного цвета, минусовой – черного.
  2. Очищенные провода прикрепляют к полюсам батареи пластилином. USB-кабель подсоединяют к разъему компьютера или специального адаптера.
  3. Источник питания заряжают, периодически отслеживая процесс. Заряжать батарейку рекомендуется не более часа. Этого времени достаточно для полного восстановления емкости.
Читайте также:  От чего можно прикурить аккумулятор машины

Для сборки усовершенствованной зарядки используют сложные схемы. Перед началом работы подготавливают паяльник, припой, флюс и клей. Отдельно приобретают плату, необходимую для нормального функционирования самодельного ЗУ.

Сборку осуществляют так:

  1. Плату устанавливают в подготовленный заранее пластиковый бокс. Конструкцию снабжают плюсовым и минусовым проводами. Бокс используется для размещения батареи во время зарядки. Сделать емкость можно из старого ЗУ, непригодного к эксплуатации бытового прибора или игрушки. Размеры должны соответствовать параметрам аккумулятора.
  2. Плату припаивают, учитывая маркировку. Обозначения позволяют без труда разместить провода. Плата снабжена разноцветными индикаторами, отражающими ход зарядки. Микросхему приклеивают к боксу в удобном месте. После этого, соблюдая полярность, подключают провода. Перед фиксацией их очищают от изоляции и обрабатывают канифолью. На плату наносят небольшое количество жидкого припоя.

При изготовлении устройства нельзя допускать короткого замыкания. Приведенная выше схема позволяет собрать простое, но надежное ЗУ за несколько часов. С помощью USB-кабеля его подсоединяют к электросети или компьютеру. Батарею устанавливают в получившееся гнездо. После включения зеленого индикатора прибор отключают.

Как правильно заряжать 18650 аккумуляторы Зарядка для аккумуляторов 18650 Как правильно заряжать 18650 аккумуляторы Зарядка для аккумуляторов 18650 Как правильно заряжать 18650 аккумуляторы Как правильно заряжать 18650 аккумуляторы Зарядка для аккумуляторов 18650 Как правильно заряжать 18650 аккумуляторы Как правильно заряжать 18650 аккумуляторы Зарядка для аккумуляторов 18650

Какое устройство следует использовать

Разные модели зарядных устройств отличаются техническими характеристиками, набором функций и некоторыми другими параметрами:

Liitokala Lii-500 – универсальная зарядка, которая сама подбирает токи для .

  1. Простые. Такие приборы подают ток силой 1 А. Они имеют единственное гнездо для установки АКБ 18650.
  2. Усовершенствованные. Прибор снабжен 2 гнездами для батареек. Максимальный уровень напряжения составляет 4,2 В. Такое зарядное средство отличается более высокой стоимостью. К дополнительным функциям относится индикация заряда. Прибор самостоятельно ограничивает время процедуры, предотвращая перезаряд.
  3. Универсальные. Используются для зарядки источников питания типа 18650 и 26650. Модели такого типа используются для восстановления работоспособности литий-ионных и никель-кадмиевых элементов. Лучшие устройства оснащены системой безопасности, избавляющей от регулярного измерения напряжения и силы тока.
  4. Самодельные. Если готовый прибор найти невозможно, зарядное устройство можно собрать в домашних условиях. Компоненты соединяют согласно схемам.

Немного о литий-ионных батареях

Особенности АКБ типа 18650:

  1. Длительный срок службы. Источник питания способен выдерживать до 600 циклов разряда и заряда. Литиевые батареи обладают увеличенным сроком эксплуатации, они могут длительно сохранять емкость.
  2. Компактные размеры. Высота элемента составляет 65 мм, диаметр – 18 мм. Эти числа легли в основу названия аккумулятора. При небольших размерах батарея имеет широкие возможности.
  3. Наличие контроллера. Большая часть аккумуляторов старого образца отличается высокой взрывоопасностью. В корпусе батареи протекают химические реакции, скорость которых при перегреве многократно увеличивается. Возникало и механическое замыкание нескольких содержащих электролит емкостей, приводившее к возгоранию. Контроллер, встраиваемый в современные источники питания, препятствует сильному перегреву и взрыву. Это же от перезаряда.
  4. Невозможность длительного хранения. Долго находившиеся в нерабочем состоянии батарейки быстро утрачивают емкость. Заряжать li-ion аккумулятор нужно регулярно. При этом соблюдают ряд правил, препятствующих выходу изделия из строя. Нужно правильно рассчитывать ток заряда и ограничивать напряжение. Нарушение правил приводит к снижению срока службы.

Какое устройство следует использовать

Для подзарядки АКБ 18650 нужно использовать устройства с номинальным напряжением 4,2 В. Если литий-ионный накопитель планируется подключать к универсальному ЗУ, то оно должно быть оборудовано контроллером параметров и индикаторами окончания процесса.

Наиболее дешевые модели имеют 1-2 гнезда для батарей, максимальный ампераж до 1 А и номинальный вольтаж 4,2 В. Лучший вариант ЗУ для литиевых накопителей – интеллектуальное устройство, оборудованное измерителем напряжения на клеммах, функцией восстановления после глубокого разряда и защитой от превышения номинального вольтажа.

Как заряжать АКБ 18650

Многие зарядные устройства (ЗУ) универсальны, однако при зарядке литий-ионных аккумуляторов нужно соблюдать такие правила:

0,5-1 А – оптимальный ток заряда для 18650-х аккумуляторных батарей.

  1. На раннем этапе необходимо подавать не более 0,05 В. Заканчивают процедуру, повышая параметр до 4,2 В. Это значение является допустимым безопасным уровнем для батарей 18650.
  2. Ток заряда должен составлять 0,5-1 А. При большем значении заряд будет набираться быстрее. Однако подавать силу тока в 1 А сразу не рекомендуется. Показатель должен повышаться плавно.
  3. Ускоренные способы зарядки нужно применять только в экстренных случаях. Время процедуры не должно превышать 3 часов. Перезаряд приводит к повреждению компонентов АКБ, вызывая перегрев.
  4. Рекомендуется использовать устройства, автоматически контролирующие ход зарядки. Они самостоятельно отключаются после набора батареей требуемой мощности. Дешевые и самодельные приборы не оснащаются контроллерами, поэтому пользователю придется самостоятельно отслеживать ход процедуры.

Полезные рекомендации при эксплуатации аккумуляторов 18650

Чтобы сохранить емкость АКБ и продлить срок их эксплуатации, нужно следовать нескольким советам:

  • правильно выбирать режим работы ЗУ, при отсутствии контроллера регулировать параметры автоматически;
  • избегать глубокого разряда, подключать аккумулятор при снижении заряда до 70-80%;
  • при расчете длительности восстановления учитывать не только количество ампер-часов, но и разницу вольтажа при зарядке в заводских и домашних условиях, которая влияет на ваттную емкость;
  • не пытаться увеличить емкость АКБ циклами разряд-заряд;
  • не допускать перегрева накопителя, не оставлять его под прямыми солнечными лучами;
  • эксплуатировать батарею при температуре +10…+25°С, для использования при низких температурах утеплить корпус;
  • не допускать ударов по телу АКБ, воздействия сильного трения и вибрации, при транспортировке укладывать аккумуляторы на толстую мягкую подложку;
  • хранить литий-ионные накопители с 50-60% заряда и при температуре около 0°С.

При покупке аккумулятора нужно обращать внимание на дату выпуска. Батареи, произведенные более 3 лет назад, считаются просроченными и малофункциональными

Как правильно заряжать 18650 аккумуляторы Как правильно заряжать 18650 аккумуляторы Зарядка для аккумуляторов 18650 Как правильно заряжать 18650 аккумуляторы Как правильно заряжать 18650 аккумуляторы Зарядка для аккумуляторов 18650 Как правильно заряжать 18650 аккумуляторы Как правильно заряжать 18650 аккумуляторы Зарядка для аккумуляторов 18650 Как правильно заряжать 18650 аккумуляторы

Как заряжать АКБ 18650

При зарядке АКБ 18650 необходимо соблюдать следующие правила:

  1. Начинать восстановление нужно при напряжении 0,05 В, постепенно повышая его до 4,2 В.
  2. Диапазон допустимого тока заряда – 25-50% от емкости (например, для АКБ на 2000 мА/ч он варьируется от 0,5 до 1 А).
  3. Оптимальный показатель составляет 25-30% емкости, максимальный ампераж используется только при срочной подзарядке.
  4. Допустимое время зарядки при полном разряде аккумулятора – 3 часа.
  5. Для точного выбора длительности восстановления нужно измерить его вольтаж мультиметром или подключить к интеллектуальному зарядному устройству (ЗУ).

Оптимальный режим состоит из двух этапов:

  1. CC (constant current). На нем нужно обеспечить постоянный ампераж, который находится в пределах 20-50% емкости аккумулятора. При ускоренном заряде может использоваться и большее значение тока, но часто применять такой режим не рекомендуется. Зарядное устройство должно быть оборудовано функцией плавного подъема вольтажа. На первом этапе зарядник работает как стабилизатор силы тока.
  2. CV (constant voltage). При подъеме напряжения до 4,2 В можно переходить ко второму этапу подзарядки, на котором поддерживается вольтаж 4,15-4,25 В. К концу первого этапа АКБ восстанавливается на 70-80%. По мере накопления заряда до 90-95% ампераж будет плавно снижаться. Как только его значение достигнет 1-5% емкости, батарею можно отключать от ЗУ.

Некоторые модели «зарядок» оборудованы режимом восстановления АКБ при глубоком разряде (менее 2,5 В). На нем батарея заряжается низким током (не более 5-10% емкости) до тех пор, пока ее вольтаж не достигнет 2,8 В. После этого ЗУ переходит в режим постоянного тока.

Источник

Как и чем заряжать li-ion (Li-po) аккумулятор? Лучшие способы

В современных гаджетах используются в основном литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы. Они компактны, имеют высокий уровень энергосбережения, практически не имеют “эффекта памяти”. Этими свойствами они и заслужили свою популярность.

Данный вид батарей применяется во многих устройствах – мобильных телефонах, планшетах, также находит свое применение как источник энергии в электромобилях и другой техники. Их срок службы зависит от многих факторов. В первую очередь от условий эксплуатации. Если обращаться с ними правильно и бережно, то 3-4 года они точно прослужат. Сегодня в статье мы как раз и рассмотрим, чем и как их нужно заряжать и какие особенности использования существуют.

Что такое литий-ионный и литий-полимерный аккумулятор, в чем их отличие

В состав литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов входят отрицательные пластины из металлического лития. Литий, как очень лёгкий металл, способен обеспечить оптимальную плотность на единицу массы.

Литий-полимерный аккумулятор – это усовершенствованная версия литий-ионного варианта. Только в качестве электролита, в нём используется полимерный материал.

При покупке смартфона или ноутбука далеко не всегда мы берем во внимание, какой аккумулятор там установлен. И только столкнувшись с какими-то проблемами уже в процессе использования гаджета, мы начинаем разбираться в этом вопросе

Главные правила подзарядки аккумуляторов, каким током заряжать

li-ion аккумуляторы имеют свои срок службы и рассчитаны на определенное количество циклов заряда-разряда.

Они способны выдержать около 1000 циклов зарядки, после чего становятся непригодными для дальнейшего использования.

Поэтому, если вы хотите, чтобы ресурс на батарее сохранялся как можно дольше, рекомендуем вам следовать нескольким несложным правилам:

  1. Всегда ставьте аккумулятор на зарядку, когда емкость батарей составляет 10-20% от заряда. Никогда не ждите полной разрядки.
  2. Не спешите снимать полностью заряженный гаджет с зарядки. Оставьте его еще на 20-30 минут. За это время происходит зарядка малым током.
  3. Всегда используйте только оригинальное зарядное устройство
  4. Соблюдайте температурный режим. Заряжать аккумулятор нужно в помещении, при температуре выше +10 градусов.
Читайте также:  Аккумулятор для meizu 16x

При первой зарядке важно убедиться, что процесс происходит правильно. Сделать это совсем не сложно. Просто регулярно проверяйте температуру устройства, АКБ, всех разъемов и проводов. Сильного нагревания элементов быть не должно, иначе это будет говорить о неисправности.

Способы зарядки аккумуляторов, каким током их заряжать?

Давайте поговорим о вариантах и особенностях зарядки li-ion и li-po аккумуляторов. На полностью заряженном аккумуляторе напряжение составляет 4.15-4.2 В. На полностью разряженном 2.5-2.8 В. Существует оптимальное значение зарядного тока и оно должно составлять от трети до половины его емкости. Вопрос емкости индивидуален и имеет разное значение для каждой отдельной модели. Узнать его можно в сопроводительной документации или прямо на корпусе прибора.

Вообще существует два основных способа зарядки аккумуляторов – простой и многоступенчатый.

Простой способ заключается в том, что устройство заряжает аккумулятор до тех пор, пока он не сообщит о полной зарядке (Пока напряжение на его клеммах не достигнет значения 4.2 В). На самом деле основная масса бюджетных зарядных устройств работает по такому принципу.

СПОСОБ 1. Многоступенчатый.

В наше время он активно используется в подавляющем большинстве качественных гаджетов. И это на самом деле здорово, так как данный вариант продлевает срок службы батареи.

Давайте поподробнее рассмотрим самые популярные устройства и способы зарядки с их помощью.

Способ № 1: С помощью мульти-зарядного устройства IMAX B6 80W

Существует специальное мульти-зарядное устройство IMAX B6 80W. Использовать его для зарядки очень удобно, так как в нем реализована возможность автоматически устанавливать ток в процессе зарядки. Это важно, чтобы не было перезаряда. Перезаряд может вызвать повреждение и, даже, взрыв.

Данное устройство позволяет заряжать аккумуляторы на основе лития и никеля. Для этого в устройстве есть меню настроек, где можно указать тип батарей, настроить D.Peak чувствительность, настроить разъёмы USB и тд.

Если в процессе настройки вы допустите какие-то ошибки, например выбор не того типа аккумулятора, устройство оповестит вас об ошибке и зарядка не начнется. Это позволит сохранить не только ваш аккумулятор, но и нервную систему.

Программное обеспечение данного устройства было протестировано и проверено системой двойного контроля, поэтому максимальная безопасность никаких сомнений не вызывает.

Также его можно подключить к компьютеру и с помощью специальной программы Log View (от компании SCYRC) посмотреть графики на основе логов зарядки-разрядки.

Способ № 2: При помощи модулей контроля заряда и балансировки

(- TP4056 charge module)

(- ltc4054)

(- модули защиты 2s,3S,4s,5s 10-100A (с AliExpress))

(- Flight Power V Balancer)

Чем заряжать литий ионные батарейки каждый решает сам. Можно воспользоваться покупным зарядным устройством, а можно собрать зарядку самостоятельно. Все, что нужно для этого сделать – это купить готовый модуль TP4056 и собрать совсем несложную схему.

Основное преимущество данного решения – низкая стоимость. Цена вопроса при заказе на Aliexpress примерно 30 рублей.

Схема включения зарядного модуля ЕЗ4056 1А

Такой модуль отлично подойдет для аккумуляторов емкостью 2000-3000 мАч. По сути можно будет заряжать модели и большей емкости. Единственное, время на это понадобится несколько больше.

LTC4054 (STC4054)

Есть еще одна отличная и несложная в реализации схема. Она позволит заряжать током до 800 мА. Единственный ее минус – она имеет свойство сильно нагреваться. Но волноваться из-за этого не стоит. Так как у нее есть встроенная защита от перегрева.

При желании схему можно существенно упростить. Для этого нужно исключить один или оба светодиода и транзистор. Тогда она будет выглядеть совсем элементарно и состоять из пары резисторов и одного кондера.

Ток заряда считается в амперах и по формуле l=1000/R. Выставлять сразу большой ток не стоит. Сначала лучше проверить, насколько сильно будет греться микросхема.

Радиатор использовать у вас вряд ли получится. Возможно, что и к лучшему, так как далеко не факт, что он будет эффективным из-за высокого теплового сопротивления.

Еще важный момент – микросхема LTC4054 может иметь разную маркировку: LTH7 или LTADY. Их отличие в том, что LTH7 справится с зарядкой даже сильно севшего аккумулятора. А вот LTADY эта задача будет не под силу.

Модули защиты 2s,3S,4s,5s 10-100A (с AliExpress)

Нельзя оставлять без внимания и модули защиты 2s,3S,4s,5s 10-100A. Заказать их можно с AliExpress. Выглядят они вот так:

У данного устройства есть несколько особенностей.

  1. Высокоточное обнаружение напряжения.
  2. Зарядное устройство использует высокое напряжение
  3. Встроенная защита от перегрузки и коротких замыкании
  4. Транзистор MOS позволяет управлять зарядкой и разрядкой аккумулятора
  5. Низкое напряжение в режиме ожидания

Поэтому для тех, кто находится в поисках недорого и удобного варианта эта модель подойдет просто идеально.

Еще одно устройство, которое всегда придет на помощь IMAXRC B4 DC IMAX-B4 . Использовать его совсем не сложно. Просто подключаете его и наблюдаете за индикатором. Как только он начнет светится зеленым, устройство заряжено и готово к использованию.

К особенностям данной модели можно отнести:

  1. Автоматическую зарядку и балансировку
  2. Автоматическое определение оптимального тока
  3. Понятную и простую индикацию световым сигналом

Flight Power V Balancer

И последнее устройство, которое мы сегодня рассмотрим, называется Flight Power V Balancer. Это очень мощный балансир, который можно использовать со всеми типами зарядных устройств. Его использование самое безопасное и позволяет продлить срок службы аккумуляторов. Он также оснащен светодиодным индикатором, который отображает степень зарядки.

Видео к просмотру: Как и чем зарядить Li-ion и Li-po аккумуляторы 18650, от мобильного и др. Tp4056

Существуют универсальные зарядные устройства, которые подходят для подключения и к бытовой технике 220В, и к бортовой сети 12В. Все они оснащены корпусом, кабелем с вилкой, преобразователем в виде трансформатора, стабилизатором напряжения, контролем зарядки и светодиодным индикатором.

Кроме этого, в некоторых моделях есть и другие элементы – например, вольтметр или амперметр, дополнительный дисплей и так далее. Пользоваться ими удобно и совершенно несложно.

К таким моделям можно отнести зарядное устройство mh12210, есть и ряд других вариантов, которые при необходимости вы без труда найдете в любом магазине электроники.

Как определить с защитой от перезаряда аккумулятор или нет

Как правильно заряжать li-ion аккумуляторы и разберемся с аббревиатурами PCB, BMS и PCM, PCB

В данном виде аккумуляторов нельзя допускать глубокой разрядки и перезаряда. Так как для них это опасно и из-за несоблюдения этих факторов они могут намного быстрее выйти из строя.

Именно поэтому, для контроля за состоянием батареи, некоторые производители встраивают в нее PCB модуль. Его задача как раз-таки не допустить глубокой разрядки или, наоборот, перезаряда.

Поэтому перед покупкой аккумулятора важно выяснить, оснащен он модулем PCB или нет. Потому что если данный элемент отсутствует, вам придется следить за состоянием батареи самостоятельно.

Модуль PCM работает несколько по-иному. Во-первых, он встраивается не в элемент, а в устройство. К примеру, в смартфон. То есть, если плата PCB следит только за уровнем зарядки, то PCM занимается полностью управлением процесса – обеспечивает ток, контролирует температуру и напряжение.

По факту выступает узлом, который называется контроллером зарядки и который ее отключает, когда прибор зарядился. Либо делает это принудительно, если возникли проблемы с напряжением или другие неисправности.

Блок BMS

Его можно найти в аккумуляторах, составленных из батарей, включенных последовательно. Например, так устроены АКБ любого ноутбука. Как правило, при эксплуатации аккумуляторы теряют ёмкость по-разному. Один элемент всегда разряжается быстрее, чем другой. В результате один блок может быть полностью разряжен, тогда как остальные «тянут» и благодаря этому напряжение в целом будет в норме. И как раз задача модуля BMS – контролировать состояние каждого элемента и не допустить, чтобы напряжение в какой-то части стало критическим. Именно поэтому BMS часто называют балансиром.

Эффект памяти, старение аккумуляторов, калибровка

Вообще эффекта памяти у литий-ионного аккумулятора нет. Ни специальной “тренировки”, ни “калибровки” нового устройства не требуется.

Каким образом измерить емкость аккумулятора

Вполне естественно, что в процессе эксплуатации емкость уменьшается и перестает соответствовать значениям, которые указаны на корпусе. Но если возникнет необходимость узнать реальную емкость аккумулятора, это вполне возможно сделать. Вариантов, как это сделать – два.

Один из них – использовать специальный прибор, который называется “Аймак”. Это устройство включает в себя тестер, вольтметр, амперметр и многое другое. Единственный его минус – дорогая стоимость. Поэтому намного проще для большинства пользователей будет воспользоваться USB-тестером. По ценовой политике он намного приемлемее, а точность измерения при этом на очень приличном уровне.

Чтобы узнать реальную емкость батарей, сперва ее нужно полностью зарядить, а после разрядить через ту или иную нагрузку, включив между элементом и нагрузкой тестер. Вход прибора нужно подключить к элементу питания, а выход – к нагрузке. В качестве нее можно использовать полуваттный резистор сопротивлением 8-16 Ом.

Читайте также:  Клемма или клема аккумулятора

Возможные риски при неправильном заряде

Вполне естественно, что существует определенные риски, которые могут возникнуть при неправильном заряде. Поэтому, чтобы аккумуляторы прослужили как можно дольше, перед их использованием нужно внимательно изучить инструкцию. Не менее важно и зарядное устройство подобрать правильно. Нельзя заряжать батарей при температуре ниже 5 градусов и выше 50 градусов по Цельсию. Нагревание АКБ в процессе зарядки вполне естественно. Главное, чтобы они были комфортны на ощупь. Если нагрев более сильный, устройство нужно вытащить из розетки.

Что такое многоступенчатая зарядка?

Данный метод состоит из трех этапов. Сразу же после подключения зарядного устройства контроллер измеряет напряжение на батарее. При показателях ниже 2,5 В производится зарядка малым (около 0,02-0,1 С) током до тех пор, пока напряжение не поднимется до 2,8 В. В случае, если изначально оно выше, этот этап просто пропускается.

Далее зарядный ток увеличивается до значения 0,5 С (нормальный заряд) или 1 С (ускоренный заряд). И данный этап заканчивается тогда, когда напряжение на элементе повышается до 4.1-4.2 В

Когда на элементе устанавливается стабильное напряжение 4.14-4.25 В, производится подзарядка небольшим током. И заканчивается этап тогда, как только значение тока уменьшается до 0,05 С.

Тут важно знать, что третий этап занимает довольно много времени. Но при этом обязательным не является. Если нет возможности и желания ждать, можно ограничиться вторым этапом. Потому что в этот период батарея набирает практически всю емкость (90-95%)

Аккумуляторы подделки из Китая хуже или лучше?

Лучше всего использовать родной, оригинальный аккумулятор. Только так вы можете быть уверены, что с устройством при зарядке все будет в порядке и никаких проблем не возникнет.

Хотя, конечно, есть и неоригинальные зарядные устройства вполне достойного качества.

Рекомендации при эксплуатации для долговечной работы АКБ

Ни в коем случае нельзя допускать перегрева при длительной работе батарей. Потому что литии – активный щелочной металл. И вполне естественно, что при его нагреве может начаться реакция, которая приведет к воспламенению. Строго запрещается держать литий-ионные батарей вблизи открытого огня и нужно избегать прямых солнечных лучей. Особенно это касается смартфонов и ноутбуков.

Внимательно стоит относиться и к переохлаждению. Низкие температуры не так опасны и никаких страшных последствий они не вызовут. Зато снизят емкость батареи. Хранить литий ионные батареи лучше в заряженном состоянии, не допускать нарушения полярности при установке, замыкания контактов

Не нужно также разбирать аккумуляторный элемент. Это также небезопасно.

Источник

Блок питания с литиевым аккумулятором для портативных устройств

Питание портативных электронных устройств от батареек — обычное явление. В таких устройствах уже давно применяются литий-ионные или литий-полимерные перезаряжаемые элементы. Они обязаны своей популярностью очень высокой плотности накопленной энергии (

300 Втч / л) и небольшому весу, что является результатом очень благоприятного соотношения веса и энергоэффективности (200 Втч / кг в зависимости от формы). Благодаря этим параметрам получаем небольшой объем, и как следствие легкий и простой в использовании источник питания с высоким КПД. Литий-полимерные батареи также не обладают эффектом памяти, который так усложнял жизнь при использовании никель-кадмиевых или никель-металлгидридных аккумуляторов.

Недостатком этих элементов является довольно сложный процесс зарядки, за которым необходимо тщательно следить, чтобы сохранить долговечность и параметры элемента в течение более длительного периода времени. Зарядка многоэлементных батарей также затруднена, для чего необходимо сбалансировать процесс зарядки отдельных составляющих ячеек.

По этим причинам решения с использованием только одного литий-полимерного элемента очень популярны (например в мобильных телефонах). Некоторые производители полупроводников, включая ADI, ST, TI, MAXIM, LT, производят специальные интегральные схемы для зарядки литий-полимерных аккумуляторов для таких решений.

Но использовать литий-полимерные батареи просто так не получится. Требуется интеграция в схему питания всех элементов зарядки и проверки состояния батареи, а также преобразования постоянного напряжения до нужного уровня.

Выбранные элементы были под номинальное напряжение 3,7 В, полностью заряженное напряжение 4,2 В, емкость 2200 мАч и максимальный ток нагрузки 2 С.

Расчетные были следующими:

  1. Схема должна безопасно поддерживать полный цикл зарядки одного литий-полимерного элемента в последовательности CC / CV.
  2. Источником питания в процессе зарядки будет порт USB (5 В / 500 мА) или блок питания мобильного телефона (5,7 В / 800 мА).
  3. Встроенное зарядное устройство должно гарантировать что источник питания подключен и идет процесс зарядки. Он также должен позволять безопасно оставлять схему подключенной в течение любого времени после окончания зарядки.
  4. Система зарядки должна по желанию позволять выбирать такие параметры, как максимальный ток зарядки и максимальное время; предварительно выбранные параметры: 500 мА и 4 ч.
  5. Аккумулятор должен быть защищен от чрезмерного тока разряда (> 2 A).
  6. Влияние зарядного устройства на саморазряд элемента должно быть незначительным.
  7. Схема должна позволять отключать нагрузку с помощью логического (цифрового) сигнала.
  8. Преобразователь (регулятор) напряжения должен обеспечивать выходное напряжение 5,0 В ± 5% при максимальном токе нагрузки 1000 мА.
  9. Должна быть предусмотрена возможность измерения напряжения батареи и выходного напряжения с помощью внешней системы контроля.

Схема принципиальная БП на ADP2291

После анализа потребностей и доступности элементов для проекта, выбор пал на интегральные микросхемы от Analog Devices Inc: ADP2291 зарядное устройство и ADP1610 импульсный преобразователь. Они относительно дешевы и доступны в продаже. Схема разработанного решения представлена на рисунке ниже.

Выходной каскад включает в себя удвоитель, который позволяет получить дополнительное напряжение 9 В / 50 мА. Решение было протестировано и результаты подтвердили, что все проектные предположения выполнены.

Печатная плата разработанная для использования двухстороннего монтажа SMD, имеет размеры 52×28 мм.

Благодаря работе на частоте 700 кГц, система отличается компактной конструкцией — индуктивные элементы и фильтрующие конденсаторы имеют небольшие размеры, несмотря на большой допустимый выходной ток. Достигнутый КПД был выше 80% (в зависимости от величины тока нагрузки).

Разъединитель преобразователя напряжения на основе MOSFET-транзисторов настолько эффективно отделяет выходную цепь от аккумулятора, что даже после года хранения устройства от зарядки аккумулятора его напряжение упало всего примерно на 0,4 В (3,8 В), и схема сразу была готова к работе после включения.

Была успешно использована схема этого зарядного устройства с блоком питания 5 В / 1 А в нескольких различных проектах. А в одном из проектов возникла необходимость в питании цифровых схем на 3,3 В от аккумуляторов.

Самым простым и очевидным решением в такой ситуации было бы использование дополнительного стабилизатора, который снизил бы напряжение с 5 В до 3,3 В. Проблема в том, что такое решение снижает эффективность источника питания почти на 35%, что в случае питания от батареи является очевидным расточительством ёмкости.

Можно предположить, что изменяя значения элементов в цепи обратной связи управления напряжением, получим желаемое выходное напряжение 3,3 В. Но тут есть недостаток: преобразователь ADP1610 обычно работает в конфигурации «повышающий преобразователь», поэтому его выходное напряжение должно быть равно или превышать напряжение питания. Заряженная литий-полимерная батарея имеет напряжение 4,2–3,7 В и требует понижающего преобразователя для формирования 3,3 В.

Решением проблемы было использование конфигурации SEPIC (несимметричный первичный преобразователь индуктивности). Схема представлена на рисунке ниже.

Источник питания 3,3 В с литий-полимерным аккумулятором

В преобразователе этого типа вход и выход разделены для постоянного тока конденсатором C9. На этом этапе нужно использовать керамический конденсатор с очень низким значением ESR (паразитная индуктивность и последовательное сопротивление). Конденсатор должен иметь емкость 10 мкФ и быть неполярным — танталовые и электролитические алюминиевые конденсаторы не подходят для использования в этом месте. Этот блок питания представляется в двух конфигурациях.

Блок питания 5 В с литий-полимерным аккумулятором

Первый — это немного упрощенная версия с батареей 3,7 В / 1000 мАч. Ток зарядки в схеме был ограничен до 250 мА, схема включалась и выключалась с помощью микровыключателей (ВКЛ и ВЫКЛ) и сигнализации состояния переключения (светодиод «Power»). Схема также позволяет измерять напряжение аккумулятора.

Второе решение также обеспечивает возможность контроля напряжения батареи микроконтроллером семейства Atmel 89Cx051 и логического отключения схемы.

Схема питания с литий-полимерным аккумулятором

Подбор элементов в измерительных делителях обеспечивает возможность определения полного разряда аккумулятора путем сравнения напряжений на входах аналогового компаратора (AIN0 и AIN1) и отключения питания установкой низкого состояния на выходе P3.7.

Преобразователь формирует стабильное постоянное напряжение 5,0 В при потреблении тока в диапазоне 30-600 мА. В таком виде и использовалась схема: зарядное устройство — блок питания — нагрузка, надёжно отработав уже несколько лет.

Умный аварийный резервный светодиодный источник света — простая схема автоматически включающейся LED подсветки.

Подключение и испытание усилительного модуля на транзисторах КТ835 от электрофона «Россия 321 Стерео».

Микроконтроллер ATtiny13 и MOSFet транзисторы будут управлять светодиодными лентами в этой схеме ЦМУ.

Источник

Блоки питания для литиевы аккумуляторов

Блоки питания для литиевы аккумуляторов

Содержание / Contents

  • 1 Схема зарядного устройства
  • 2 О литиевых аккумуляторах. Перезаряд недопустим!
  • 3 Чертёж печатной платы
  • 4 Сборка, испытания
  • 5 Готовое устройство
  • 6 Файлы

↑ Схема зарядного устройства

LM317 ограничивает ток, TL431+IRF ограничивает напряжение. Ничего особенного, наверняка таких же точно схем уже нарисовали не один десяток. Ограничение тока настроено на 125 мА исходя из возможностей применённого трансформатора и из ограничения на тепловыделение в маленьком пластиковом корпусе. Вообще-то, даже маленькие аккумуляторы от мобилок держат гораздо больший зарядный ток без перегрева.

↑ О литиевых аккумуляторах. Перезаряд недопустим!

Особенность литиевых аккумуляторов в том, что у них очень строгие требования по части режима зарядки и эксплуатации. В частности, совершенно недопустимо их заряжать до напряжения более 4.2 В. Вернее, следует руководствоваться даташитом на конкретную банку, там может быть указан даже меньший безопасный порог.

Поэтому, если вы не уверены в происхождении вашего экземпляра TL431, в точности вашего вольтметра, предельном напряжении аккумулятора т.д., лучше выставить немного меньше, 4.1 — 4.15 В, на всякий случай. Это позволит безопасно заряжать банки, не имеющие встроенной платы защиты.

Кто не видел последствия перезаряда литиевых аккумуляторов, на YouTube можете глянуть, довольно поучительно. Наиболее нестабильными были банки первого поколения, они взрывались особенно зрелищно.

↑ Чертёж печатной платы

Плата делалась достаточно компактной, чтобы вместить её в имеющийся пластиковый корпус.

↑ Сборка, испытания

Травим платку, впаиваем детальки. Включаем… и слышим крик розовой птицы обломинго Нет напряжения питания. Знакомая проблема, в китайском трансформаторе сдох термопредохранитель. Пытаюсь доковыряться до него … и повреждаю провод первичной обмотки
Так, спокойно! Можно, конечно, раздербанить сердечник, отмотать витки, спаять, заизолировать… Да ну его, поищу чего-нибудь другое. Удачно попал в руки старый, ещё трансформаторный, зарядник от Nokia. Если верить надписи на корпусе, он выдаёт 3.7 В 355 мА, на самом деле после выпрямителя и конденсатора получается 12 В без нагрузки и 9 В под нагрузкой 130 мА. С этим трансформатором всё заработало как надо, и по габаритам он не больше предыдущего.

↑ Готовое устройство

Осталось поместить девайс в корпус.

↑ Файлы

▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

Спасибо за внимание!

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

🌻 Купон до 1000₽ для новичка на Aliexpress

Никогда не затаривался у китайцев? Пришло время начать!
Камрад, регистрируйся на Али по нашей ссылке. Ты получишь скидочный купон на первый заказ. Не тяни, условия акции меняются.

🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать

Куплено и опробовано читателями или в лаборатории редакции.

Источник



Самодельное зарядное устройство для литий ионных аккумуляторов шуруповерта

В предыдущей статье я рассматривал вопрос о замене никель-кадмиевых (никель-марганцевых) NiСd(NiMn) аккумуляторов шуруповерта на литиевые. Надо рассмотреть несколько правил по зарядке аккумуляторов.

Литий ионные аккумуляторы размера 18650 в основном могут заряжаться до напряжения 4,20В на ячейку с допустимым отклонением не больше 50 мВ потому, что увеличение напряжения может привести повреждению структуры батареи. Ток заряда аккумулятора может составлять 0,1хС до 1хС (здесь С-емкость). Лучше выбрать эти значение по даташиту. Я применил в переделке шуруповерта аккумуляторы марки Samsung INR18650-30Q 3000mAh 15A . Смотрим даташит-ток зарядки -1,5А.

Наиболее правильным будет провести заряд литиевых аккумуляторов в два приема по методике CCCV (ток постоянный, постоянное напряжение).

Первый этап- должен обеспечить постоянный ток заряда. Величина тока равна 0.2-0.5С. Я применил аккумулятор емкостью 3000 мА/ч, значит номинальный ток заряда будет 600-1500мА. После зарядка банки идет на неизменном напряжении, ток постоянно уменьшается.

Поддерживается напряжение на аккумуляторе в пределах 4.15-4.25В. Аккумулятор зарядился если ток уменьшится до 0.05-0.01С. Принимая во внимание вышесказанное используем электронные платы с Алиэкспресс. Понижающая плата CC/CV с ограничением по току на микросхеме XL4015E1 или на LM2596. Предпочтительней плата на XL4015E1 так, как она более удобна в настройках.


Характеристики XL4015E1.
Максимальный выходной ток до 5 А.
Напряжение на выходе: 0.8 В-30 В.
Напряжение на входе 5 В-32 В.
Плата на LM2596 имеет аналогичные параметры, только ток до 3 А.

Перечень инструментов и материалов.

-адаптер 220\12 В, 3 А -1шт;
-штатное зарядное устройство шуруповерта (или источник питания);
-плата заряда CC/CV на XL4015E1 или на LM2596 -1шт;
-соединительные провода -паяльник;
-тестер;
-пластмассовая коробка для плата заряда -1шт;
-минивольтметр -1шт;
-переменный резистор (потенциометр) на 10-20 кОм -1шт;
-разъем питания для аккумуляторного отсека шуруповерта -1шт.

Читайте также:  Блок питания для смартфона без аккумулятора

Шаг первый. Сборка ЗУ аккумуляторов шуруповерта на адаптере.

Плату cccv мы уже выбрали выше. В качестве источника питания можно применить любой с такими параметрами-выходное напряжение не ниже 18 В (для схемы 4S),ток 3 А. В первом примере изготовления зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов шуруповерта я использовал адаптер 12 В, 3 А.

Предварительно я проверил какой ток он может выдать пир номинальной нагрузке. Подключил к выходу автолампу и выждал полчаса. Выдает свободно без перегруза 1,9 А. Также измерил температуру на радиаторе транзистора-40°C. Вполне нормальный режим.

Но в этом случае не хватает напряжения. Это легко исправимо, с помощью всего одной копеечной радиодетали-переменного резистора (потенциометр) на 10-20 кОм. Рассмотрим типовую схему адаптера.

На схеме есть управляемый стабилитрон TL431, он находится в цепи обратной связи. Его задача поддерживать стабильное выходное напряжение в соответствие с нагрузкой. Через делитель из двух резисторов он подключен к плюсовому выходу адаптера. Нам нужно припаять к резистору(или выпаять его совсем и на его место припаять, тогда напряжение будет регулироваться и в меньшую сторону) который подключен к выводу 1 стабилитрона TL431 и к минусовой шине переменный резистор. Вращаем ось потенциометра и выставляем нужное напряжение. В моем случае я задал 18 В (небольшой запас от 16,8 В для падения на плате CC/CV). Если у вас напряжение указанное на корпусах электролитических конденсаторах стоящих на выходе схемы будет больше нового напряжения они могут взорваться. Тогда надо заменить их с запасом 30% по напряжению.

Далее подключаем к адаптеру плату для управление зарядом. Выставляем подстроечным резистором на плате напряжение 16,8 В. Другим подстроечным резистором выставляем ток 1,5 А, предварительно подключаем тестер в режиме амперметра к выходу платы. Теперь можно подсоединить литий-ионной сборку шуруповерта. Зарядка прошла нормально, ток к концу заряда упал до минимума, батарея зарядилась. Температура на адаптере была в пределах 40-43°C, что вполне нормально. В перспективе можно в корпусе адаптера для улучшения вентиляции (особенно в летнее время) насверлить отверстия.

Окончание заряда батареи можно увидеть по включению светодиода на плате на XL4015E1. В данном примере я использовал другую плату на LM2596 так, как случайно в ходе экспериментов сжег XL4015E1. Советую делать зарядку лучше на плате XL4015E1.

Шаг второй. Сборка схемы зарядного устройства аккумуляторов шуруповерта на штатном зарядном.

У меня было штатное зарядное от другого шуруповерта. Оно рассчитано на зарядку никель-марганцевых аккумуляторов. Задача стояла в том чтобы заряжать и никель-марганцевые аккумуляторы и литий-ионные.


Это решилось просто- припаял к выходным проводам (красный плюс, черный минус) провода к плате CC/CV.
Напряжение холостого хода на выходе штатное зарядного было 27 В, это вполне подходит для нашей зарядной платы. Далее все то же как и варианте с адаптером.

Окончание зарядки здесь мы видим по изменению цвета свечения светодиода(переключился с красного на зеленый).

Саму плату CC/CV я поместил в подходящую пластмассовую коробку, выведя провода наружу.

Если у вас штатное зарядное на трансформаторе то можно подключить плату CC/CV после диодного мостика выпрямителя.

Способ переделки адаптера под силу начинающим и может пригодиться в других целях, в результате получим бюджетный блок для питания различных устройств.

Подробнее в ролике:

Всем желаю здоровья и успехов в жизни и творчестве!

Источник

Блок питания с литиевым аккумулятором для портативных устройств

Питание портативных электронных устройств от батареек — обычное явление. В таких устройствах уже давно применяются литий-ионные или литий-полимерные перезаряжаемые элементы. Они обязаны своей популярностью очень высокой плотности накопленной энергии (

300 Втч / л) и небольшому весу, что является результатом очень благоприятного соотношения веса и энергоэффективности (200 Втч / кг в зависимости от формы). Благодаря этим параметрам получаем небольшой объем, и как следствие легкий и простой в использовании источник питания с высоким КПД. Литий-полимерные батареи также не обладают эффектом памяти, который так усложнял жизнь при использовании никель-кадмиевых или никель-металлгидридных аккумуляторов.

Недостатком этих элементов является довольно сложный процесс зарядки, за которым необходимо тщательно следить, чтобы сохранить долговечность и параметры элемента в течение более длительного периода времени. Зарядка многоэлементных батарей также затруднена, для чего необходимо сбалансировать процесс зарядки отдельных составляющих ячеек.

По этим причинам решения с использованием только одного литий-полимерного элемента очень популярны (например в мобильных телефонах). Некоторые производители полупроводников, включая ADI, ST, TI, MAXIM, LT, производят специальные интегральные схемы для зарядки литий-полимерных аккумуляторов для таких решений.

Читайте также:  Зарядное устройство для автомобильного аккумулятора автоэлектрика 1001

Но использовать литий-полимерные батареи просто так не получится. Требуется интеграция в схему питания всех элементов зарядки и проверки состояния батареи, а также преобразования постоянного напряжения до нужного уровня.

Выбранные элементы были под номинальное напряжение 3,7 В, полностью заряженное напряжение 4,2 В, емкость 2200 мАч и максимальный ток нагрузки 2 С.

Расчетные были следующими:

  1. Схема должна безопасно поддерживать полный цикл зарядки одного литий-полимерного элемента в последовательности CC / CV.
  2. Источником питания в процессе зарядки будет порт USB (5 В / 500 мА) или блок питания мобильного телефона (5,7 В / 800 мА).
  3. Встроенное зарядное устройство должно гарантировать что источник питания подключен и идет процесс зарядки. Он также должен позволять безопасно оставлять схему подключенной в течение любого времени после окончания зарядки.
  4. Система зарядки должна по желанию позволять выбирать такие параметры, как максимальный ток зарядки и максимальное время; предварительно выбранные параметры: 500 мА и 4 ч.
  5. Аккумулятор должен быть защищен от чрезмерного тока разряда (> 2 A).
  6. Влияние зарядного устройства на саморазряд элемента должно быть незначительным.
  7. Схема должна позволять отключать нагрузку с помощью логического (цифрового) сигнала.
  8. Преобразователь (регулятор) напряжения должен обеспечивать выходное напряжение 5,0 В ± 5% при максимальном токе нагрузки 1000 мА.
  9. Должна быть предусмотрена возможность измерения напряжения батареи и выходного напряжения с помощью внешней системы контроля.

Схема принципиальная БП на ADP2291

После анализа потребностей и доступности элементов для проекта, выбор пал на интегральные микросхемы от Analog Devices Inc: ADP2291 зарядное устройство и ADP1610 импульсный преобразователь. Они относительно дешевы и доступны в продаже. Схема разработанного решения представлена на рисунке ниже.

Выходной каскад включает в себя удвоитель, который позволяет получить дополнительное напряжение 9 В / 50 мА. Решение было протестировано и результаты подтвердили, что все проектные предположения выполнены.

Печатная плата разработанная для использования двухстороннего монтажа SMD, имеет размеры 52×28 мм.

Благодаря работе на частоте 700 кГц, система отличается компактной конструкцией — индуктивные элементы и фильтрующие конденсаторы имеют небольшие размеры, несмотря на большой допустимый выходной ток. Достигнутый КПД был выше 80% (в зависимости от величины тока нагрузки).

Разъединитель преобразователя напряжения на основе MOSFET-транзисторов настолько эффективно отделяет выходную цепь от аккумулятора, что даже после года хранения устройства от зарядки аккумулятора его напряжение упало всего примерно на 0,4 В (3,8 В), и схема сразу была готова к работе после включения.

Была успешно использована схема этого зарядного устройства с блоком питания 5 В / 1 А в нескольких различных проектах. А в одном из проектов возникла необходимость в питании цифровых схем на 3,3 В от аккумуляторов.

Самым простым и очевидным решением в такой ситуации было бы использование дополнительного стабилизатора, который снизил бы напряжение с 5 В до 3,3 В. Проблема в том, что такое решение снижает эффективность источника питания почти на 35%, что в случае питания от батареи является очевидным расточительством ёмкости.

Можно предположить, что изменяя значения элементов в цепи обратной связи управления напряжением, получим желаемое выходное напряжение 3,3 В. Но тут есть недостаток: преобразователь ADP1610 обычно работает в конфигурации «повышающий преобразователь», поэтому его выходное напряжение должно быть равно или превышать напряжение питания. Заряженная литий-полимерная батарея имеет напряжение 4,2–3,7 В и требует понижающего преобразователя для формирования 3,3 В.

Решением проблемы было использование конфигурации SEPIC (несимметричный первичный преобразователь индуктивности). Схема представлена на рисунке ниже.

Источник питания 3,3 В с литий-полимерным аккумулятором

В преобразователе этого типа вход и выход разделены для постоянного тока конденсатором C9. На этом этапе нужно использовать керамический конденсатор с очень низким значением ESR (паразитная индуктивность и последовательное сопротивление). Конденсатор должен иметь емкость 10 мкФ и быть неполярным — танталовые и электролитические алюминиевые конденсаторы не подходят для использования в этом месте. Этот блок питания представляется в двух конфигурациях.

Читайте также:  Клемма или клема аккумулятора

Блок питания 5 В с литий-полимерным аккумулятором

Первый — это немного упрощенная версия с батареей 3,7 В / 1000 мАч. Ток зарядки в схеме был ограничен до 250 мА, схема включалась и выключалась с помощью микровыключателей (ВКЛ и ВЫКЛ) и сигнализации состояния переключения (светодиод «Power»). Схема также позволяет измерять напряжение аккумулятора.

Второе решение также обеспечивает возможность контроля напряжения батареи микроконтроллером семейства Atmel 89Cx051 и логического отключения схемы.

Схема питания с литий-полимерным аккумулятором

Подбор элементов в измерительных делителях обеспечивает возможность определения полного разряда аккумулятора путем сравнения напряжений на входах аналогового компаратора (AIN0 и AIN1) и отключения питания установкой низкого состояния на выходе P3.7.

Преобразователь формирует стабильное постоянное напряжение 5,0 В при потреблении тока в диапазоне 30-600 мА. В таком виде и использовалась схема: зарядное устройство — блок питания — нагрузка, надёжно отработав уже несколько лет.

Простая транзисторная схема робота следующего по нарисованной линии. Без микроконтроллеров и дорогих деталей.

В нескольких схемах рассмотрим, можно ли параллельно включать стабилизаторы напряжения, микросхемы типа LM317 и аналогичные.

Схема гитарного комбо-усилителя с блоком эффектов на базе микросхем TDA2052, PT2399 и TL072.

Источник

Простой зарядник для литиевых аккумуляторов

Содержание / Contents

  • 1 Схема зарядного устройства
  • 2 О литиевых аккумуляторах. Перезаряд недопустим!
  • 3 Чертёж печатной платы
  • 4 Сборка, испытания
  • 5 Готовое устройство
  • 6 Файлы

↑ Схема зарядного устройства

LM317 ограничивает ток, TL431+IRF ограничивает напряжение. Ничего особенного, наверняка таких же точно схем уже нарисовали не один десяток. Ограничение тока настроено на 125 мА исходя из возможностей применённого трансформатора и из ограничения на тепловыделение в маленьком пластиковом корпусе. Вообще-то, даже маленькие аккумуляторы от мобилок держат гораздо больший зарядный ток без перегрева.

↑ О литиевых аккумуляторах. Перезаряд недопустим!

Особенность литиевых аккумуляторов в том, что у них очень строгие требования по части режима зарядки и эксплуатации. В частности, совершенно недопустимо их заряжать до напряжения более 4.2 В. Вернее, следует руководствоваться даташитом на конкретную банку, там может быть указан даже меньший безопасный порог.

Поэтому, если вы не уверены в происхождении вашего экземпляра TL431, в точности вашего вольтметра, предельном напряжении аккумулятора т.д., лучше выставить немного меньше, 4.1 — 4.15 В, на всякий случай. Это позволит безопасно заряжать банки, не имеющие встроенной платы защиты.

Кто не видел последствия перезаряда литиевых аккумуляторов, на YouTube можете глянуть, довольно поучительно. Наиболее нестабильными были банки первого поколения, они взрывались особенно зрелищно.

↑ Чертёж печатной платы

Плата делалась достаточно компактной, чтобы вместить её в имеющийся пластиковый корпус.

↑ Сборка, испытания

Травим платку, впаиваем детальки. Включаем… и слышим крик розовой птицы обломинго Нет напряжения питания. Знакомая проблема, в китайском трансформаторе сдох термопредохранитель. Пытаюсь доковыряться до него … и повреждаю провод первичной обмотки
Так, спокойно! Можно, конечно, раздербанить сердечник, отмотать витки, спаять, заизолировать… Да ну его, поищу чего-нибудь другое. Удачно попал в руки старый, ещё трансформаторный, зарядник от Nokia. Если верить надписи на корпусе, он выдаёт 3.7 В 355 мА, на самом деле после выпрямителя и конденсатора получается 12 В без нагрузки и 9 В под нагрузкой 130 мА. С этим трансформатором всё заработало как надо, и по габаритам он не больше предыдущего.

↑ Готовое устройство

Осталось поместить девайс в корпус.

↑ Файлы

▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

Спасибо за внимание!

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

🌻 Купон до 1000₽ для новичка на Aliexpress

Никогда не затаривался у китайцев? Пришло время начать!
Камрад, регистрируйся на Али по нашей ссылке. Ты получишь скидочный купон на первый заказ. Не тяни, условия акции меняются.

🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать

Куплено и опробовано читателями или в лаборатории редакции.

Источник