ЗАРЯДКА ЛИТИЕВЫХ АККУМУЛЯТОРОВ
Прикупил недавно себе не новый цифровой фотоаппарат. Так как родной АКБ почти полностью сел, к нему был куплен новый литиевый аккумулятор на стандартных 3,7 вольта. Но чем его заряжать? Как вариант, можно было прикупить и универсальное ЗУ для Li-Ion, типа «лягушка». Но интереснее сделать самому, например по такой популярной в сети схеме.
Электрическая схема ЗУ для литиевых АКБ
Схема довольно известная. На двух специальных микросхемах – стабилизаторах LM317 и TL431. Еще обвязка — пару диодов, резисторов и конденсаторов. Устройство легкое в настройке, просто подстроечным резистором R8 устанавливаем напряжение на выходе на уровне 4,2V без аккумулятора. Резисторами R4 и R6 выставляем зарядной ток. Для индикации служит светодиод «заряд», который при подключенном не заряженном аккумуляторе светит. По мере зарядки он гаснет.
Трансформатор взял из кассетного магнитофона.
Приступил к сборке зарядного. Прежде всего нашел подходящий корпус. Закрепил в нем трансформатор.
Сделал диодный мост из 4-х диодов 1N4007 и электролитического конденсатора. Разработал и вытравил плату, спаял и настроил. Её файл в формате Lay скачайте тут. Осталось придумать как закрепить сам Li-Ion аккумулятор. Возникла идея сделать что-то подобное, как на зарядном «лягушка». Для этого вырезал две латунные полоски и установил их на гнезда. Гайкой можно регулировать расстояние между контактами, которые подключаются к заряжаемому аккумулятору фотоаппарата.
Сделал подобие прищепки. Можно также поставить тумблер, для того чтоб переключать полярность на гнездах зарядного устройства — в некоторых случаях это бывает нужно. Удачной всем сборки. Зарядное собрал Бухарь.
Форум по обслуживанию Li-Ion АКБ
Зарядное устройство для литиевых аккумуляторов
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%.
Использование оригинальных зарядных устройств
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
Опасность перезаряда и полного разряда
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.
Отношение к перепадам температур
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.
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.
Как правильно заряжать полимерный аккумулятор
Полимерный аккумулятор от ионного отличается только внутренней консистенцией наполнителя. Правила зарядки и эксплуатации применимы к обоим видам этих литиевых батарей.
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.
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.
Видео
Схема зарядного устройства для литиевых Li-Ion аккумуляторов
В этом уроке, который выложил на своем канале блогер Ака Касьян, вы сможете ознакомиться со схемой зарядного устройства, которая отлично подойдет для литиевых Li-Ion аккумуляторов.
Сначала его автор хотел представить простой вариант на микросхеме lm317, но в этом случае зарядку нужно питать от более высокого напряжения, чем 5 вольт. Причина в том, что разница между входным и выходным напряжениями микросхемы lm317 должна быть не менее 2 Вольт. Напряжение заряженного литий-ионного аккумулятора составляет около 4,2 Вольт. Следовательно, разница напряжений меньше 1 вольта. А это это значит, что можно придумать другое решение.
На АлиЭкспресс можно купить специализированную плату для зарядки литиевых аккумуляторов, которая стоит около доллара. Да, это так, но зачем покупать то, что можно сделать за пару минут. Тем более нужно месяц пока заказ будет у вас. Но если решили приобрести готовый, чтобы сразу пользоваться им, купите в этом китайском магазине. В поиске по магазину впишите: TP4056 1A
Самая простая схема
Сегодня рассмотрим варианты UDB-зарядного устройства для литиевых аккумуляторов, которое сможет повторить каждый. Схема самая самая простая, которую можно только придумать.
РешениеЭто гибридная схема, где есть стабилизация напряжения и ограничение тока заряда аккумулятора.
Описание работы зарядки
Стабилизация напряжения построена на базе довольно популярной микросхемы регулируемого стабилитрона tl431. Транзистор в качестве усилительного элемента. Ток заряда задается резистором R1 и зависит только от параметров заряжаемого аккумулятора. Этот резистор советуется с мощностью 1 ватт. А все остальные резисторы 0,25 или 0,125 ватт.
Как мы знаем, напряжение одной банки полностью заряженного литий-ионного аккумулятора составляет около 4,2 Вольт. Следовательно, на выходе зарядного устройства мы должны установить именно это напряжение, которое задается подбором резисторов R2 и R3. Существует очень много онлайн программ по расчету напряжения стабилизации микросхемы tl431.
Для наиболее точной настройки выходного напряжения советуется резистор R2 заменить на многооборотное сопротивление около 10 килоом. Кстати, возможно и такое решение. Светодиод у нас в роли индикатора заряда, подойдет практически любой светодиод, цвет на ваш вкус.
Вся настройка сводится к установке на выходе напряжения 4,2 вольта.
Несколько слов о стабилитроне tl431. Это очень популярная микросхемах,не путайте с транзисторами в аналогичном корпусе. Эта микросхема встречается практически в любом импульсном блоке питания, например компьютернаом, где микросхема чаще всего стоит в обвязке.
Силовой транзистор не критичен, подойдет любой транзистор обратной проводимости средней или высокой мощности, например из советских подойдут КТ819, КТ805. Из менее мощных КТ815, КТ817 и любые другие транзисторы с аналогичными параметрами.
Для каких аккумуляторов подходит устройство?
Схема предназначена для зарядки только одной банки литиевого аккумулятора. Можно заряжать акб стандарта 18 650 и иные аккумуляторы, только нужно выставить соответствующее напряжения на выходе из зарядника.
Если вдруг по каким-то причинам схема не заработает, то проверьте наличие напряжения на управляющем выводе микросхемы. Оно должна быть не менее 2,5 Вольт. Это минимальное рабочее напряжение для внешнего источника опорного напряжения микросхемы. Хотя встречаются варианты исполнения, где минимальное рабочее напряжение составляет 3 Вольта.
Целесообразно также построить небольшой тестовый стенд для указанной микросхемы, чтобы проверить ее на работоспособность перед пайкой. А после сборки тщательно проверяем монтаж.
В ещё одной публикации материал об улучшении зарядки для шуруповертов.
Зарядное устройство для литиевых аккумуляторов своими руками
Многие могут сказать, что за небольшие деньги можно заказать специальную плату из Китая, посредством которой можно заряжать литиевые аккумуляторы через USB. Она будет стоить около 1 доллара.
Но нет смысла покупать то, что легко собирается за несколько минут. Не стоит забывать и о том, что заказанную плату придется ждать около месяца. Да и покупное устройство не приносит столько удовольствия, как сделанное своими руками.
Первоначально планировалось собрать зарядное устройство на базе микросхемы LM317.
Но тогда для питания этой зарядки потребуется более высокое напряжение, чем 5 В. Микросхема должна иметь разницу в 2 В между входящим и выходящим напряжениями. Заряженный литиевый аккумулятор имеет напряжение 4,2 В. Это не соответствует описанным требованиям (5-4,2=0,8), поэтому необходимо поискать другое решение.
Зарядку, которая будет рассматриваться в этой статье, способен повторить практически каждый. Ее схема довольно проста для повторения.
Идея этой схемы состоит в том, что здесь присутствует и ограничение зарядного тока аккумулятора, и стабилизация напряжения. Последняя построена на основе стабилитрона TL431.
В роли усиливающего элемента выступает транзистор. А резистор R1 регулирует ток заряда, значение которого зависит лишь от параметров аккумулятора. Рекомендуется использовать 1-ваттный резистор. Оставшиеся резисторы могут иметь мощность 250 или 125 мВт.
На выходе зарядника необходимо установить напряжение 4,2 В, поскольку оно соответствует напряжению полностью заряженного литиевого аккумулятора. Оно задается резисторами R2 и R3.
В сети имеется большое количество софта для расчета напряжения стабилизации TL431.
Одну из таких программ можно скачать в конце статьи.
Чтобы осуществить более точную настройку напряжения на выходе, можно поменять резистор R2 на многооборотный. Его сопротивление должно составлять порядка 10 кОм.
Можно применить и такую схему:
В качестве индикатора используется светодиод. Годится любой. Его цвет не имеет значения.
Настройка заключается лишь в установке напряжения 4,2 В на выходе схемы. Микросхема TL431 встречается довольно часто, особенно в БП компьютеров. Транзисторы можно использовать типа КТ819 или КТ805.
Представленная схема предназначается для заряда только одного Li-ion аккумулятора стандарта 18650.
Но, в принципе, можно использовать и для иных видов аккумуляторов. Требуется лишь выставить необходимое для этого значение выходного напряжения зарядки.
Если устройство не работает, то необходимо проверить управляющий вывод TL431 на наличие напряжения. Его значение должно быть не меньше 2,5 В.
Это наименьшее допустимое значение опорного напряжения для этой микросхемы. Хотя иногда можно встретить и на 3 В.
Рекомендуется перед пайкой изготовить тестовый стенд для проверки работоспособности схемы, а по окончании сборки основательно проверить монтаж.
Прикрепленные файлы: АРХИВ 1: АРХИВ 2
Автор: Алексей Алексеевич.
Электрическая схема зарядного устройства
Неуклонная тенденция развития портативной электроники практически ежедневно заставляет рядового пользователя сталкиваться с зарядкой аккумуляторов своих мобильных устройств. Будь вы владельцем мобильного телефона, планшета, ноутбука или даже автомобиля, так или иначе вам неоднократно придётся столкнуться с зарядкой аккумуляторов этих устройств. На сегодняшний день рынок выбора зарядных устройств настолько обширен и велик, что в этом многообразии довольно тяжело сделать грамотный и правильный выбор зарядного устройства, подходящего к типу используемого аккумулятора. К тому же, сегодня существуют более 20-и типов аккумуляторов с различным химическим составом и основой. Каждый из них имеет свою специфику работы заряда и разряда. В силу экономической выгоды современное производство в этой сфере сейчас сконцентрировано преимущественно на выпуске свинцово-кислотных (гелевых) (Pb), никель – металл — гидридных (NiMH), никель – кадмиевых (NiCd) аккумуляторов и аккумуляторов на основе лития – литий-ионных (Li-ion) и литий-полимерных (Li-polymer). Последние из указанных, кстати, активно используются в питании портативных мобильных устройств. Главным образом литиевые аккумуляторы заслужили популярность за счёт применения относительно недорогих химических компонентов, большого количества циклов перезаряда (до 1000), высокой удельной энергии, низкой степени саморазряда, а так же способности удерживать ёмкость при отрицательных значениях температуры.
Электрическая схема зарядного устройства литиевых аккумуляторов, применяемых в мобильных гаджетах сводится к обеспечению их в процессе заряда постоянным напряжением, превышающим на 10 – 15 % номинальное. К примеру, если для питания мобильного телефона используется литий-ионная батарея на 3,7 В., то для её заряда необходим стабилизированный источник питания достаточной мощности для поддержания напряжения заряда не выше 4,2В – 5В. Именно поэтому большинство портативных зарядных устройств, идущих в комплекте с устройством, выпускают на номинальное напряжение 5В, обусловленное максимальным напряжением питания процессора и заряда батареи с учётом встроенного стабилизатора.
Конечно, не стоит забывать и о контроллере заряда, который берёт на себя основной алгоритм заряда батареи, а так же опрос её состояния. Современные литиевые аккумуляторы, выпускаемые для мобильных устройств с малыми токами потребления, уже идут со встроенным контроллером. Контроллер выполняет функцию ограничения тока заряда в зависимости от текущей ёмкости аккумулятора, отключает подачу напряжения устройству в случае критического разряда батареи, защищает батарею в случае короткого замыкания нагрузки (литиевые батареи очень чувствительны к большому току нагрузки и имеют свойство сильно нагреваться и даже взрываться). С целью унификации и взаимозаменяемости литий-ионных аккумуляторов ещё в 1997 году компании Duracell и Intel разработали управляющую шину опроса состояния контроллера, его работы и заряда с названием SMBus. Под эту шину были написаны драйвера и протоколы. Современные контроллеры и сейчас используют основы алгоритма заряда, прописанные этим протоколом. В плане технической реализации существует множество микросхем, способных реализовать контроль заряда литиевых аккумуляторов. Среди них выделяется серия MCP738xx, MAX1555 от MAXIM, STBC08 или STC4054 с уже встроенным защитным n-канальным MOSFET транзистором, резистором определения тока заряда и диапазоном напряжения питания контроллера от 4,25 до 6,5 Вольт. При этом у последних микросхем от STMicroelectronics значение напряжения заряда аккумулятора 4,2 В. имеет разброс всего +/- 1%, а зарядный ток может достигать 800 мА, что позволит реализовать зарядку аккумуляторов ёмкостью до 5000 мА/ч.
Рассматривая алгоритм заряда литий-ионных аккумуляторов стоит сказать, что это один из немногих типов, предусматривающих паспортную возможность зарядки током до 1С (100% ёмкости аккумулятора). Таким образом, аккумулятор ёмкостью в 3000 ма/ч может заряжаться током до 3А. Однако, частая зарядка большим «ударным» током хоть и существенно сократит её время, но в то же время довольно быстро снизит ёмкость аккумулятора и приведёт его в негодность. Из опыта проектирования электрических схем зарядных устройств скажем, что оптимальным значением зарядки литий-инного (полимерного) аккумулятора является значение 0,4С – 0,5С от его ёмкости.
Значение тока в 1С допускается лишь в момент начального заряда батареи, когда ёмкость аккумулятора достигает приблизительно 70% своей максимальной величины. Примером может стать работа зарядки смартфона или планшета, когда первоначальное восстановление ёмкости происходит за короткое время, а оставшиеся проценты набираются медленно.
На практике довольно часто случается эффект глубокого разряда литиевого аккумулятора, когда его напряжение опускается ниже 5% его ёмкости. В этом случае контроллер не в состоянии обеспечить достаточный пусковой ток для набора начальной ёмкости заряда. (Именно поэтому не рекомендуется разряжать такие аккумуляторы ниже 10%). Для решения таких ситуаций необходимо аккуратно разобрать аккумулятор и отключить встроенный контроллер заряда. Далее необходимо к выводам аккумулятора подсоединить внешний источник заряда, способный выдать ток не менее 0,4С ёмкости аккумулятора и напряжение не выше 4,3В (для аккумуляторов на 3,7В.). Электрическая схема зарядного устройства для начальной стадии зарядки таких аккумуляторов может примениться из примера ниже.
Данная схема состоит из стабилизатора тока в 1А. (задаётся резистором R5) на параметрическом стабилизаторе LM317D2T и импульсном регуляторе напряжения LM2576S-adj. Напряжение стабилизации, определяется обратной связью на 4-ю ногу стабилизатора напряжения, то есть соотношением сопротивлений R6 и R7, которыми на холостом ходу выставляется максимальное напряжение зарядки аккумулятора. Трансформатор должен на вторичной обмотке выдавать 4,2 – 5,2 В переменного напряжения. Тогда после стабилизации мы получим 4,2 – 5В постоянного напряжения, достаточного для заряда вышеупомянутого аккумулятора.
Никель – металл — гидридные аккумуляторы (NiMH) чаще всего можно встретить в исполнении корпусов стандартных батареек – это формфактор ААА (R03), АА (R6), D, С, 6F22 9В. Электрическая схема зарядного устройства для NiMH и NiCd аккумуляторов должна в себя включать нижеперечисленные функциональные возможности, связанные со спецификой алгоритма заряда этого типа аккумуляторов.
У различных аккумуляторов (даже с одинаковыми параметрами) со временем меняются химические и емкостные характеристики. В итоге возникает необходимость организовывать алгоритм заряда каждого экземпляра индивидуально, поскольку в процессе зарядки (особенно большими токами, что допускают никелевые аккумуляторы) избыточный перезаряд влияет на быстрый перегрев аккумулятора. Температура в процессе заряда выше 50 градусов из-за химически необратимых процессов распада никеля полностью погубит аккумулятор. Таким образом, электрическая схема зарядного устройства должна иметь функцию контроля температуры аккумулятора. Для увеличения срока службы и количества циклов перезаряда никелевого аккумулятора желательно каждую его банку разрядить до напряжения не ниже 0,9В. током порядка 0,3С от его ёмкости. К примеру, аккумулятор с 2500 – 2700 мА/ч. разрядить на активную нагрузку током в 1А. Так же зарядное устройство должно поддерживать зарядку с «тренировкой», когда в течении нескольких часов происходит циклический разряд до 0,9В с последующим зарядом током 0,3 – 0,4С. Исходя из практики таким образом можно оживить до 30% убитых никелевых аккумуляторов, причём никель-кадмиевые аккумуляторы «реанимации» поддаются гораздо охотнее. По времени заряда электрические схемы зарядных устройств могут делиться на «ускоренные» (ток заряда до 0,7С с временем полного заряда 2 – 2,5ч.), «средней длительности» (0,3 – 0,4С – заряд за 5 – 6ч.) и «классические» (ток 0,1С – время заряда 12 – 15ч.). Конструируя зарядное устройство для NiMH или NiCd аккумулятора, так же можно воспользоваться общепринятой формулой расчёта времени заряда в часах:
T = (E/I) ∙ 1.5
где Е – ёмкость аккумулятора, мА/ч.,
I – ток заряда, мА,
1,5 – коэффициент для компенсации КПД во момент зарядки.
К примеру, время заряда аккумулятора ёмкостью 1200 мА/ч. током 120 мА (0,1С) будет:
(1200/120)*1,5 = 15 часов.
Из опыта эксплуатации зарядных устройств для никелевых аккумуляторов стоит отметить, что чем ниже зарядный ток, тем больше циклов перезаряда перенесёт элемент. Паспортные циклы, как правило, производитель указывает при зарядке аккумулятора током 0,1С с наиболее длительным временем заряда. Степень заряженности банок зарядное устройство может определять через измерение внутреннего сопротивления за счёт разницы падения напряжения в момент заряда и разряда определённым током (метод ∆U).
Итак, учитывая всё вышеизложенное, одним из наиболее простых решений для самостоятельной сборки электрической схемы зарядного устройства и в то же время обладающей высокой эффективностью является схема Виталия Спорыша, описание которой без труда можно найти в сети.
Основными преимуществами данной схемы является возможность зарядки как одного, так и двух последовательно соединённых аккумуляторов, термоконтроль заряда цифровым термометром DS18B20, контроль и измерение тока в процессе заряда и разряда, автоотключение по завершению зарядки, возможность зарядки аккумулятора в «ускоренном» режиме. Кроме того, с помощью специально написанного программного обеспечения и дополнительной платы на микросхеме — преобразователе TTL уровней MAX232 возможен вариант контроля зарядки на ПК и дальнейшей её визуализации в виде графика. К недостаткам стоит отнести необходимость наличия независимого двухуровневого питания.
Аккумуляторы на основе свинца (Pb) довольно часто можно встретить в устройствах с большим потреблением тока: автомобилях, электромобилях, бесперебойниках, в качестве источников питания различного электроинструмента. Нет смысла перечислять их достоинства и недостатки, которые можно разыскать на многих сайтах на просторах сети. В процессе реализации электрической схемы зарядного устройства для таких аккумуляторов следует различать два режима зарядки: буферный и циклический.
Буферный режим зарядки предусматривает одновременное подключение к аккумулятору и зарядного устройства, и нагрузки. Такое подключение можно наблюдать в блоках бесперебойного питания, автомобилях, ветряных и солнечных энергосистемах. При этом, во время подзаряда устройство является ограничителем тока, а когда аккумулятор набирает свою ёмкость – переходит в режим ограничения напряжения для компенсации саморазряда. В этом режиме аккумулятор выступает в роли суперконденсатора. Циклический режим предусматривает отключение зарядного устройства по завершению зарядки и его повторное подключение в случае разряда батареи.
Схемных решений по зарядке данных аккумуляторов в Интернете достаточно много, поэтому рассмотрим некоторые из них. Для начинающего радиолюбителя для реализации простого зарядного устройства «на коленках» отлично подойдёт электрическая схема зарядного устройства на микросхеме L200C от STMicroelectronics. Микросхема представляет собой АНАЛОГОВЫЙ регулятор тока с возможностью стабилизации напряжения. Из всех преимуществ, которые имеет эта микросхема – это простота схемотехники. Пожалуй, на этом все плюсы и заканчиваются. Согласно даташиту на эту микросхему, максимальный ток заряда может достигать 2А, что теоретически позволит зарядить аккумулятор ёмкостью до 20 А/ч напряжением (регулируемым) от 8 до 18В. Однако, как оказалось на практике, минусов у этой микросхемы гораздо больше, чем плюсов. Уже при зарядке 12 амперного cвинцово-гелевого SLA аккумулятора током 1,2А микросхема требует радиатор площадью не менее 600 кв. мм. Хорошо подходит радиатор с вентилятором от старого процессора. Согласно документации к микросхеме, к ней можно прикладывать напряжение до 40В. На самом деле, если подать по входу напряжение более 33В. – микросхема сгорает. Данное зарядное требует довольно мощный источник питания, способный выдать ток не менее 2А. Согласно приведённой схеме вторичная обмотка трансформатора должна выдавать не более 15 – 17В. переменного напряжения. Значение выходного напряжения, при котором зарядное устройство определяет, что аккумулятор набрал свою ёмкость, определяется значением Uref на 4-й ножке микросхемы и задаётся резистивным делителем R7 и R1. Сопротивления R2 – R6 создают обратную связь, определяя граничное значение зарядного тока аккумулятора. Резистор R2 в то же время определяет его минимальное значение. При реализации устройства не стоит пренебрегать значением мощности сопротивлений обратной связи и лучше применять такие номиналы, какие указаны в схеме. Для реализации переключения зарядного тока лучшим вариантом станет применение релейного переключателя, к которому подключаются сопротивления R3 – R6. От использования низкоомного реостата лучше отказаться. Данное зарядное устройство способно заряжать аккумуляторы на свинцовой основе ёмкостью до 15 А/ч. при условии хорошего охлаждения микросхемы.
Существенно уменьшить габариты зарядки свинцовых аккумуляторов небольшой ёмкости (до 20 А/ч.) поможет электрическая схема зарядного устройства на импульсном 3А. стабилизаторе тока с регулировкой напряжения LM2576-ADJ.
Для зарядки свинцово-кислотных или гелевых аккумуляторных батарей ёмкостью до 80А/ч. (к примеру, автомобильных). Отлично подойдёт импульсная электрическая схема зарядного устройства универсального типа представленная ниже.
Схема была успешно реализована автором этой статьи в корпусе от компьютерного блока питания ATX. В основе её элементной базы лежат радиоэлементы, большей частью взятые из разобранного компьютерного блока питания. Зарядное устройство работает как стабилизатор тока до 8А. с регулируемым напряжением отсечки заряда. Переменное сопротивление R5 устанавливает значение максимального тока заряда, а резистор R31 устанавливает его граничное напряжение. В качестве датчика тока используется шунт на R33. Реле K1 необходимо для защиты устройства от изменения полярности подключения к клеммам аккумулятора. Импульсные трансформаторы T1 и Т21 в готовом виде были так же взяты из компьютерного блока питания. Работает электрическая схема зарядного устройства следующим образом:
1. включаем зарядное устройство с отключённой батареей (клеммы зарядки откинуты)
2. выставляем переменным сопротивлением R31(на фото верхнее) напряжение заряда. Для свинцового 12В. аккумулятора оно не должно превышать 13,8 – 14,0 В.
3. При правильном подключении зарядных клемм слышим, как щёлкает реле, и на нижнем индикаторе видим значение тока заряда, которое выставляем нижним переменным сопротивлением (R5 по схеме).
4. Алгоритм заряда спроектирован таким образом, что устройство заряжает аккумулятор постоянным заданным током. По мере накопления ёмкости значение зарядного тока стремится к минимальному значению, а «дозаряд» происходит за счёт выставленного ранее напряжения.
Полностью посаженый свинцовый аккумулятор не включит реле, как и собственно саму зарядку. Поэтому важно предусмотреть принудительную кнопку подачи мгновенного напряжения от внутреннего источника питания зарядного устройства на управляющую обмотку реле К1. При этом следует помнить, что в момент нажатой кнопки защита от переполюсовки будет отключена, поэтому нужно перед принудительным пуском обратить особое внимание на правильность подключения клемм зарядного устройства к аккумулятору. Как вариант, возможен запуск зарядки от заряженного аккумулятора, а уж потом перебрасываем клеммы зарядки на требуемый посаженный аккумулятор. Разработчика схемы можно найти под ником Falconist на различных радиоэлектронных форумах.
Для реализации индикатора напряжения и тока была применена схема на pic-контроллере PIC16F690 и «супердоступных деталях», прошивку и описание работы которой можно найти в сети.
Данная электрическая схема зарядного устройства, конечно же, не претендует на звание «эталонной», но она в полной мере способна заменить дорогостоящие зарядные устройства промышленного производства, а по функциональности может даже значительно превзойти многие из них. В окончании стоит сказать, что последняя схема универсального зарядного устройства рассчитана главным образом на человека, подготовленного в радиоконструировании. Если же вы только начинаете, то лучше в мощном зарядном устройстве применить гораздо более простые схемы на обычном мощном трансформаторе, тиристоре и системе его управления на нескольких транзисторах. Пример электрической схемы такого зарядного устройства приведён на фото ниже.
Смотрите также схемы:
Схема зарядного устройства для литиевых li-ion аккумуляторов
15.05.2014 Электронная техника
В этом видеоуроке, что выложил на своем канале блогер Ака Касьян, вы сможете ознакомиться со схемой зарядного устройства, которая превосходно подойдет для литиевых Li-Ion аккумуляторная батарей. Сперва его создатель желал дать несложный вариант на микросхеме lm317, но в этом случае зарядку необходимо будет питать от более большого напряжения, чем 5 вольт. Обстоятельство в том, что отличие между входным и выходным напряжениями микросхемы lm317 должна быть не меньше 2 Вольт.
Напряжение заряженного литий-ионного аккумулятора образовывает около 4,2 Вольт. Следовательно, отличие напряжений меньше 1 вольта. А это это значит, что возможно придумать второе ответ.
На АлиЭкспресс возможно приобрести специальную плату для зарядки литиевых аккумуляторная батарей, которая стоит около американского доллара. Да, это так, но для чего брать то, что возможно сделать за несколько мин.. Тем более необходимо месяц до тех пор пока заказ будет у вас.
Но в случае если решили купить готовый, дабы сходу пользоваться им, купите в этом китайском магазине. Плагин на Google Хром для экономии в нём: 7% с приобретений возвращается вам. В поиске по магазину впишите: TP4056 1A
Сейчас разглядим варианты UDB-зарядного устройства для литиевых аккумуляторная батарей, которое сможет повторить любой. Схема самая самая несложная, которую возможно лишь придумать.
Ответ
Это гибридная схема, где имеется ограничение тока и стабилизация напряжения заряда аккумулятора. Стабилизация напряжения выстроена на базе достаточно популярной микросхемы регулируемого стабилитрона tl431. Транзистор в качестве усилительного элемента. Ток заряда задается резистором R1 и зависит лишь от параметров заряжаемого аккумулятора. Данный резистор советуется с мощностью 1 ватт.
А все остальные резисторы 0,25 либо 0,125 ватт.
Как мы знаем, напряжение одной банки всецело заряженного литий-ионного аккумулятора образовывает около 4,2 Вольт. Следовательно, на выходе зарядного устройства мы должны установить именно это напряжение, которое задается подбором резисторов R2 и R3. Существует довольно много онлайн программ по расчету напряжения стабилизации микросхемы tl431.
Для самая точной настройки выходного напряжения советуется резистор R2 заменить на многооборотное сопротивление около 10 килоом. Кстати, вероятно и такое ответ. Светодиод у нас в роли индикатора заряда, подойдет фактически любой светодиод, цвет на ваш вкус.
Вся настройка сводится к установке на выходе напряжения 4,2 вольта.
Пара слов о стабилитроне tl431. Это весьма популярная микросхемах,не путайте с транзисторами в подобном корпусе. Эта микросхема видится фактически в любом импульсном блоке питания, к примеру компьютернаом, где микросхема значительно чаще стоит в обвязке.
Силовой транзистор не критичен, подойдет любой транзистор обратной проводимости средней либо высокой мощности, к примеру из советских подойдут КТ819, КТ805. Из менее замечательных КТ815, КТ817 и каждые другие транзисторы с подобными параметрами.
Схема предназначена для зарядки лишь одной банки литиевого аккумулятора. Возможно заряжать акб стандарта 18 650 и иные аккумуляторная батареи, лишь необходимо выставить соответствующее напряжения на выходе из зарядника.
В случае если внезапно не известно почему схема не получит, то удостоверьтесь в надежности наличие напряжения на управляющем выводе микросхемы. Оно должна быть не меньше 2,5 Вольт. Это минимальное рабочее напряжение для внешнего источника опорного напряжения микросхемы.
Не смотря на то, что видятся варианты выполнения, где минимальное рабочее напряжение образовывает 3 Вольта.
Целесообразно кроме этого выстроить маленький тестовый стенд для указанной микросхемы, дабы проверить ее на работоспособность перед пайкой. А по окончании сборки шепетильно контролируем монтаж.
В ещё одной публикации материал об улучшении зарядки для шуруповертов.
Случайные записи:
Зарядка Li-ion аккумуляторов на ТР4056
Похожие статьи, которые вам понравятся:
Простой зарядник для литиевых аккумуляторов
Обнаружил, что у меня валяется некоторое количество вполне исправных литиевых аккумуляторов от дохлых мобилок, ноутов и т.д, которые можно использовать в разных поделках. Чем-то их надо заряжать. В залежах были найдены подходящие детальки, и понеслось…
Содержание / Contents
Рисуем схемку, с оглядкой на наличие деталей в ящике стола. Ради такого простого изделия лень лишний раз бежать в магазин.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.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.Исключён фрагмент. Полный вариант статьи доступен меценатам и полноправным членам сообщества. Читай условия доступа.
Плата делалась достаточно компактной, чтобы вместить её в имеющийся пластиковый корпус.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.
Осталось поместить девайс в корпус. ▼ plata.zip 3,12 Kb ⇣ 101
Спасибо за внимание!
Камрад, рассмотри датагорские рекомендации
🌼 Полезные и проверенные железяки, можно брать
Куплено и опробовано читателями или в лаборатории редакции.
Схема зарядного устройства литий-ионного аккумулятора
с использованием схемы зарядного устройства литий-ионного аккумулятора 4056
с использованием 4056
Литий-ионные батареиобычно используются в портативных электронных устройствах. Эти батареи доступны с разным напряжением, номинальным током, а также размером. В зависимости от приложений мы можем выбрать одно из них. Здесь используется схема зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов с использованием 4056, предназначенная для зарядки аккумуляторных элементов со временем окончания.
IC LTC4056 от аналога работает как одноэлементный контроллер зарядного устройства постоянного тока / постоянного напряжения Li Ion с программируемым таймером прерывания.Он использует только несколько внешних компонентов. LTC4056 представляет собой очень маленькое автономное зарядное устройство для одноэлементных литий-ионных батарей.
Принципиальная схема
Требуемые компоненты (спецификация)
| 1 | C1, C2 | 1 мкФ | C_0805_2012 Метрический | 2 | ||
| 2 | R1 | 500 Ом | R_0805_2012 Метрический | 1 | R2 | 1.3кОм | R_0805_2012 Metric | 1 |
| 4 | D1 | LED | LED_0805_2012 Metric | 1 | ||
| 5 | U1 | LTC4056 | ||||
| 6 | Q1 | BC557 | SOT-23 | 1 | ||
| 7 | J1, J2 | Screw_Terminal_01x02 | JWT_A3963_1x02_P3.96mm_Vertical | 2 |
Строительство и работа
Эта схема зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов, использующая 4056, принимает входное напряжение от 4,5 В до 6,5 В и выдает 4,2 В с максимальным выходным током 700 мА.
Транзистор PNP обеспечивает подачу тока на выход батареи. Резистор R2 и конденсатор C2 действуют как таймер и элементы программирования. Конденсатор C1 фильтрует входное питание.
Здесь светодиод показывает продолжительность зарядки, когда таймер истек, что завершает цикл зарядки, LTC4056 отключается.Вывод CHARG ’принудительно переводится в состояние высокого импеданса при отсутствии входного питания. Обратитесь к таблице данных для получения более подробной информации.
Печатная плата (PCB)
Схема зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторовс использованием файлов 4056 Gerber.
Интерактивная программа для просмотра досок
Зарядка 2-х литий-ионных аккумуляторов с помощью одного зарядного устройства
При последовательной зарядке литиевых батарей вам понадобится так называемое балансировочное зарядное устройство, чтобы поддерживать на элементах одинаковое напряжение.Один из способов сделать это в некоторых зарядных устройствах — остановить заряд обоих, когда одно из них заполнено, разрядить полное до тех пор, пока они не выровняются, а затем снова зарядить их обоих. Существуют полнофункциональные зарядные устройства, предназначенные для хобби с дистанционным управлением, но они требуют настройки параметров зарядки на экране перед каждой зарядкой. Кажется, я не могу найти никаких плат зарядных устройств для балансировки «включай и работай», подобных TP4056. Я почти уверен, что существуют микросхемы, которые будут обрабатывать понижающий / повышающий источник питания и балансировку, но я не могу найти их, и вам нужно будет изготовить свою собственную печатную плату, а микросхема почти наверняка предназначена для поверхностного монтажа.
При этом есть несколько обходных путей. Один из них состоит в том, чтобы батареи были включены последовательно для работы и параллельно для зарядки, а также использовать одно или два одноэлементных зарядных устройства. Это можно сделать с помощью переключателя 3PDT, и здесь есть хорошее объяснение. Обратите внимание, что вам не нужно использовать одно и то же зарядное устройство, ваш TP4056 может быть заменен.
Более простой и элегантный способ сделать это — использовать источник питания в режиме ускорения и не соединять элементы последовательно. Вы можете подключить несколько ваших текущих ячеек параллельно, так что если у вас есть две ячейки и вы потребляете 5 Вт, это будет 2.5 Вт на ячейку или ~ 0,67 А. Существует множество зарядных устройств, предназначенных для этого приложения, которые обрабатывают как зарядку CC-CV, так и регулятор наддува для выхода, например Lipo Rider Pro от Seeed Studio, который будет выдавать выходной ток 1 А. Это то, что я бы порекомендовал.
В качестве альтернативы, вы можете купить более мощные батареи, которые будут выдавать более 1 А, вместо того, чтобы подключать несколько параллельно.
Или, если вы хотите получить от этого проекта все удовольствие и просто купить что-нибудь в этом роде, в Китае доступны USB-аккумуляторы, которые позаботятся о всей зарядке и разрядке LiPo-аккумуляторов 18650.Я видел банки, которые могут принимать от одной до шести ячеек 18650 параллельно, а некоторые из более крупных могут выдавать до 3А. Вот несколько примеров и видео-обзор. Их качество сборки и пользовательский интерфейс выглядят довольно плохо, но, видимо, они работают.
батарей — Зарядное устройство для литиевых батарей с использованием LM317
Влияет ли R3 на выходное напряжение LM317, поскольку он включен последовательно с R2?
Если аккумулятор не подключен (или, что то же самое, если ток через аккумулятор пренебрежимо мал), схема работает как источник постоянного напряжения с выходным напряжением \ $ V_ {0} = V_ {ref} \ cdot \ left (1 + \ frac {R_2 + R_3} {R_1} \ right) + I_ {Adj} \ cdot (R_2 + R_3) \ $.Поскольку \ $ R_3 \ $ обычно намного меньше, чем \ $ R_2 \ $, \ $ R_3 \ $ имеет лишь незначительное влияние на \ $ V_0 \ $. С другой стороны, если батарея подключена, пока напряжение батареи ниже, чем \ $ V_0 \ $, схема работает как источник постоянного тока, и ток через батарею будет примерно \ $ \ frac {0,6 В } {R_3} \ $. В этом случае напряжение на батарее будет автоматически отрегулировано таким образом, чтобы ток оставался постоянным. Как только напряжение батареи достигает \ $ V_0 \ $, ток больше не может поддерживаться постоянным.В этом случае напряжение на батарее будет постоянным, а именно \ $ V_0 \ $, независимо от тока, протекающего через батарею.
Каким образом BJT и резистор точно работают в этой установке? Не будет ли батарея изначально пытаться потреблять столько тока, сколько может, что означает, что 0,6 В разовьется на R3, прежде чем батарея будет достаточно заряжена для перехода в стадию CV?
Да, батарея будет пытаться потреблять столько тока, сколько может, но это не удастся, потому что чем выше ток через батарею, тем выше напряжение на \ $ R_3 \ $.Когда это напряжение достигает 0,6 В, транзистор начинает проводить, и выходное напряжение регулятора уменьшается. Следовательно, ток через батарею автоматически ограничивается примерно до \ $ \ frac {0,6 В} {R_3} \ $.
Разве 0,6 В, развиваемое на R3, не означает, что потенциал, «видимый» батареей, составляет примерно 6,3 В? (6,9 В на выходе LM317 вычесть 0,6 В). Разве этого не будет недостаточно для полной зарядки аккумулятора?
Обратите внимание, что батарея подключена между выходом регулятора напряжения и базой транзистора, поэтому напряжение на \ $ R_3 \ $ не влияет на напряжение батареи.Регулятор напряжения следит за тем, чтобы напряжение на батарее не превышало \ $ V_0 \ $.
Когда BJT включается, выходное напряжение LM317 упадет до 1,25 В, поскольку регулировочный штырь закорочен (в обход резисторов). Конечно, это не подходит для стадии зарядки CV, поскольку потенциал падает ниже напряжения зарядки аккумулятора? Как во время этого падения напряжения влияет выходной ток на батарею?
Транзистор не проводит полностью.Контур управления гарантирует, что ток через транзистор будет достаточно большим, чтобы поддерживать постоянный ток. Во время зарядки постоянным током напряжение аккумулятора будет медленно увеличиваться. Как только он достигнет \ $ V_ {0} \ $, ток больше не может быть постоянным, и напряжение останется на уровне \ $ V_ {0} \ $.
Однако При зарядке литиевых батарей переключение с CC на CV должно происходить при точно определенном напряжении. Следовательно, \ $ R_2 \ $ нужно сделать настраиваемым, чтобы установить \ $ V_0 \ $ на требуемый уровень.Эту схему интересно анализировать, и это может быть дешевое решение, но есть интегральные схемы, которые работают лучше.
Симуляция (с использованием довольно грубой модели батареи) показывает взаимосвязь между напряжением батареи (зеленый) и током через батарею (синий). Источник постоянного тока не показывает идеального поведения.
A Зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов с питанием от USB
% PDF-1.4 % 1 0 obj> поток application / pdfA Зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов с питанием от USB
Цепь зарядного устройства LiFePO4 — Инженерные проекты
Литий-железо-фосфатный аккумулятор LiFePO4 или Li-Fe— это литий-ионный аккумулятор последнего поколения, популярный среди любителей электроники благодаря своим характеристикам, таким как высокая скорость разряда, безопасность и наименее токсичный из всех типов аккумуляторов.Кроме того, эти батареи более безопасны из-за химического состава. Он содержит очень стабильный фосфатный состав, что позволяет продлить срок службы аккумулятора. Тем не менее, литиевые батареи последнего поколения негорючие по своей природе и способны выдерживать экстремальные условия, например, холода или жгучего тепла. В этой статье мы собираемся обсудить схему зарядного устройства DIY LiFePO4, то есть можно сделать эту простую схему зарядного устройства с легкодоступными электронными компонентами.
В Best Engineering Projects доступны различные другие типы схем зарядного устройства, некоторые из них перечислены ниже:
- Зарядное устройство для свинцово-кислотных аккумуляторов 12 В
- Зарядное устройство для никель-кадмиевых аккумуляторов
- Схема зарядного устройства на базе Arduino
Описание схемы цепи зарядного устройства LiFePO4
Схема зарядного устройства LiFePO4 (рис. 1) разработана на основе операционного усилителя LM358, PNP-транзистора S8550, диода (1N4007) и нескольких других пассивных компонентов, таких как резистор, конденсатор и т. Д.
Здесь используется операционный усилительLM358, поскольку он известен большим коэффициентом усиления постоянного напряжения, большим логическим размахом выходного напряжения (VLS) и имеет широкий диапазон источников питания как для одиночного, так и для двойного источника питания. Операционный усилитель используется здесь в режиме компаратора, он сравнивает выходное напряжение от батареи с напряжением питания. PNP-транзистор T1 действует как переключатель, который включается только тогда, когда напряжение заряжаемой батареи ниже заданного напряжения. Коммутационное действие транзистора T1 контролируется операционным усилителем.Выходное напряжение транзистора проходит через диод D1. Диод D1 выполняет две функции: одна для остановки протекания тока от батареи к цепи, а другая — для понижения напряжения до определенного уровня.
Эта схема состоит из трех светодиодов, двух светодиодов красного цвета и одного светодиода зеленого цвета. Свечение светодиода LED1 (красный цвет) указывает на то, что батарея заряжается, а горящий светодиод 2 (зеленый цвет) означает, что батарея полностью заряжена. Свечение светодиода LED3 (красный цвет) указывает на то, что в цепи имеется питание.
Резисторы R7 в сочетании с резистором R8 для подачи опорного напряжения от батареи на неинвертирующий вход (вывод 3) схемы компаратора, построенной с использованием операционного усилителя LM358.Резистор R6 в сочетании с LED3 (индикатор питания) обеспечивает фиксированное опорное напряжение на инвертирующем входе (вывод 2) операционного усилителя LM358.
Эта схема разработана как одноэлементное зарядное устройство LiFePO4 (3,2 В), которое обеспечивает ожидаемую выходную мощность 3,6 В.
Работа схемы
Когда заряжаемая батарея подключена к BUC, операционный усилитель получает напряжение от батареи на ее неинвертирующий вывод. Фиксированное опорное напряжение доступно на инвертирующем входе (контакт 2), а сигнальное напряжение от батареи доступно на неинвертирующем входе (контакт 3).Напряжение на неинвертирующей клемме переменное и зависит от напряжения батареи
Случай 1: Когда аккумулятор не полностью заряжен:
Когда напряжение на неинвертирующем входе меньше опорного напряжения, выход операционного усилителя становится низким, что дополнительно переводит транзисторный транзистор T1 в состояние «включено». В результате аккумулятор начинает заряжаться и LED1 загорается.
Случай 2: Когда аккумулятор полностью заряжен:
Когда напряжение на неинвертирующем выводе превышает опорное напряжение, выход операционного усилителя становится высоким, что дополнительно переводит транзистор T1 в состояние ВЫКЛ. В результате светодиод индикатора полного заряда (LED2) начинает светиться.Никакое напряжение не будет следовать за батареей, потому что напряжение на аноде ниже, чем напряжение на катоде диода.
При разработке этой схемы мы должны убедиться, что значения компонентов должны быть равны списку компонентов. Для настройки выхода можно изменить значения резисторов (R2, R7 и R8).
Таким образом, эта схема обеспечивает выходное напряжение 3,6 В при 250 мА, что подходит для батареи до 3,2 В при 2500 мАч.
Мы можем отметить это, LED1, светодиод, указывающий на зарядку, может мигать, что может быть связано с компаратором, и это абсолютно нормально.Таким образом, для устранения таких проблем можно использовать микросхему компаратора с гистерезисом.
Схема печатной платы
СхемаPCB схемы зарядного устройства LiFePO4 разработана с использованием Altium Designer. На рисунке 3 показана сторона пайки, а на рисунке 4 — компонентная сторона схемы печатной платы. Фактический размер печатной платы со стороны пайки и со стороны компонентов можно скачать по ссылке ниже.
Щелкните здесь, чтобы загрузить печатную плату со стороны пайки и со стороны компонентов.
Для безопасного размещения аккумулятора рекомендуется использовать держатель хорошего качества, а для длительного использования также рекомендуется подходящий корпус для зарядного устройства LiFeO4.
После завершения строительства мы обеспечиваем источник питания стабильным 5 В постоянного тока, подаваемый через порт USB, или регулируемый источник питания, или адаптер питания USB. Если наша схема изготовлена правильно, то загораются LED2 и LED3. Теперь, когда вольтметр подключен к держателю батареи CON2, значение постоянного напряжения близко к 3.Видно 6 В. Затем, после того, как мы поместим разряженную батарею LiFeO4 в ее держатель, мы увидим, что LED1 будет светиться, указывая на то, что батарея начала заряжаться.
Нравится:
Нравится Загрузка …
Схема зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов 3,7 в с использованием lm358
Схема зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов 3,7 В с использованием lm358. это простая схема, которая будет эффективно заряжать ваши литий-ионные аккумуляторы.
содержит 3 светодиода, которые будут указывать на выключение питания, индикатор зарядки и индикатор полной зарядки.
Схема зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов 3,7 В Схема
Схема зарядного устройства литий-ионного аккумулятора с использованием LM358 печатная плата в сборесъемка видео
Работа литий-ионных аккумуляторов
Концепция литий-ионной батареи была первоначально задумана в 1970 году и начала получать широкое распространение к 1990 году.
Старые литий-ионные элементы имеют глубокий цикл, что означает, что они могут полностью заряжаться и разряжаться.
Срок службы батареи значительно увеличится, если глубина каждого разряда ограничена до 80 процентов от номинальной емкости.
Жизненный цикл и производительность
Литий-ионные батареиимеют значительно более длительный срок службы, чем свинцово-кислотные. в случае применения с глубоким разрядом несоответствие еще больше увеличивается при повышении температуры окружающей среды.
Срок службы циклов каждого химического соединения может быть увеличен за счет ограничения глубины разряда и температуры, но свинцово-кислотная кислота обычно гораздо более чувствительна к каждому из факторов.
В жарком климате, где средняя температура составляет 83 градуса Цельсия.несоответствие между ионами лития и свинцовой кислотой еще больше усугубляется.
Срок службы свинцово-кислотных циклов упадет до 50 процентов в умеренном климатическом режиме в офисе, в то время как литий-ионные останутся стабильными. Температура ручки обычно превышает 49 градусов Цельсия.
Преимущества и недостатки свинцово-кислотных аккумуляторов
Преимущества
- Недорогой и простой в изготовлении по стоимости ватт-часа. SLA — это наименее дорогая
- зрелая, надежная и хорошо изученная технология.при правильном использовании SLA долговечен и обеспечивает надежную работу.
- низкий саморазряд, скорость саморазряда — одна из самых низких в системе аккумуляторных батарей.
- Низкие требования к техническому обслуживанию. нет памяти, нет электролита для заполнения, способного к высокой скорости разряда.
Ограничения
- Аккумулятор Нельзя хранить в разряженном состоянии.
- низкая плотность энергии для веса до пределов плотности энергии, используемая для стационарного и колесного применения.
- Позволяет выполнять только ограниченное количество полных циклов разряда, что хорошо подходит для резервных приложений, требующих лишь периодической глубокой разряда.
- Термический выход из строя может вылечить неправильной зарядкой.
(PDF) Зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов с плавной схемой управления и встроенным компенсатором сопротивления для обеспечения стабильной и быстрой зарядки
516 ОПЕРАЦИЙ IEEE НА ЦЕПЯХ И СИСТЕМАХ — I: ОБЫЧНАЯ БУМАГА, ТОМ. 57, НЕТ. 2, ФЕВРАЛЬ 2010
Рис. 18. Форма кривой напряжения во время периода обнаружения.
Рис. 19. Сравнение опорного напряжения сдвига между результатами моделирования и экспериментальными результатами
.
Рис. 20. Сравнение зарядного тока и напряжения аккумулятора
зарядного устройства с техникой BRC и без нее.
сокращено примерно на 20 мин. Другими словами, производительность быстрой зарядки
достигается с помощью технологии BRC.
В. ВКЛЮЧЕНИЕ
В этой статье предложен метод плавного перехода от
CC к каскаду CV для литий-ионного зарядного устройства.Из-за внешнего паразитного сопротивления
литий-ионной аккумуляторной системы, обычная схема зарядного устройства con-
переключается с CC на ступень CV
без полной зарядки элемента до номинального значения напряжения. Уменьшение тока
на этапе CV тратит много времени на полную зарядку аккумулятора
. Следовательно, концепция технологии BRC
может обеспечить почти полную зарядку на стадии CC, но не на стадии
CV из-за большего зарядного тока.То есть предложенная схема
предназначена для перераспределения периодов работы каскадов CC
,и CV в процессе зарядки. На срок службы батареи
метод BRC не влияет. Новая технология BRC ap-
, подключенная к зарядному устройству, может ускорить время зарядки литий-ионной батареи
. Он может динамически оценивать внешнее сопротивление
системы батарейного блока, чтобы продлить период стадии CC до
и добиться быстрой зарядки.Результаты экспериментов
показывают, что период стадии CC может быть увеличен примерно до 40%
от периода первоначальной конструкции. То есть зарядное устройство с технологией BRC
может плавно переходить от стадии CC к стадии CV, а
имеет характеристики быстрой зарядки.
БЛАГОДАРНОСТЬ
Авторы хотели бы поблагодарить Исследовательский институт Industrial Technology
и Chunghwa Picture Tubes, Ltd. за их помощь
.
СПРАВОЧНАЯ ИНФОРМАЦИЯ
[1] М. Чен и Г. А. Ринкон-Мора, «Точная, компактная и энергоэффективная схема зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов», IEEE Trans. Circuits Syst. II, Exp.
Трусы, т. 53, нет. 11, pp. 1180–1184, ноябрь 2006 г.
[2] MJ Isaacson, RP Hollandsorth, PJ Giampaoli, FA Linkowaky,
A. Salim и VL Teo flo, «Улучшенное зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов», в
Proc. 15-й год. Батарея конф. Прил. Adv., Январь 2000 г., стр.193–198.
[3] C.-C. Цай, Ч.-Й. Линь, Ю.-С. Hwang, W.-T. Ли и Т.-Й. Ли, «Зарядное устройство для многорежимных литий-ионных аккумуляторов на основе LDO
, технология CMOS 0,35 м, технология
», Proc. IEEE Asia-Pacific Conf. Circuits Syst., Декабрь 2004 г., стр.
49–52.
[4] Ю.-С. Хван, С.-К. Ван, Ф.-К. Янг, Ж.-Дж. Чен, «Новое зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов CMOS com-
pact, использующее технологию накачки заряда для портативных приложений
», IEEE Trans. Circuits Syst. Я, рег.Статьи, т.
54, нет. 4, pp. 705–712, Apr. 2007.
[5] Дж. Бакстон, «Зарядка литий-ионных аккумуляторов требует точного измерения напряжения»,
Anal. Устройства Анал. Диалог., Т. 31, нет. 2, pp. 3–4, 1997.
[6] Х. Вайдьянатан и Г. Рао, «Электрические и тепловые характеристики литий-ионных элементов
», в Proc. 14-й год. Батарея конф. Прил. Adv., 1999,
, с. 79–84.
[7] J. Lopez, M. Gonzalez, J. C. Viera и C. Blanco, «Быстрая зарядка литий-ионных аккумуляторов
для портативных приложений», в Proc.26-го Анну. IN-
TELEC, сентябрь 2004 г., стр. 19–24.
[8] А. М. Рахими, «Зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов для зарядки до восьми
ячеек», в Proc. IEEE Conf., Vehicle Power Propulsion, 2005, стр.
131–136.
[9] С. Дирборн, «Зарядка литий-ионных аккумуляторов для максимального времени работы»,
Power Electron. Technol. Mag., Т. 31, нет. 4, pp. 40–49, Apr. 2005.
[10] F. Lima, J. N. Ramalho, D. Tavares, J. Duarte, C. Albuquerque, T.
Marques, A.Geraldes, A. P. Casimiro, G. Renkema, J. Been и
W. Groeneveld, «Новое универсальное зарядное устройство для NiCd, NiMH,
литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов», в Proc. Евро. Конференция по твердотельным схемам, 2003,
с. 209–212.
[11] «LTC1733: монолитное линейное зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов с температурным регулированием
», Linear Technol., Милпитас, Калифорния, 2001 [онлайн].
Доступно: http://www.linear.com/
[12] Р. Сен-Пьер, «Метод динамической компенсации напряжения для уменьшения времени заряда литий-ионных аккумуляторов
», в Proc.15-й год. Bat-
тери конф. Прил. Adv., Январь 2000 г., стр. 179–184.
[13] Дж. Рамирес-Ангуло, Р.Г. Карвахаль, А. Торральба, Дж. Галан, А. П. Вега-
Леал и Дж. Томбс, «Повторитель напряжения со сдвигом: полезный элемент для
низкого напряжения. -система питания », IEEE Trans. Circuits Syst. I,
Рег. Статьи, т. 52, нет. 7, pp. 1276–1291, Jul. 2005.
[14] I. Padilla, J. Ramirez-Angulo, RG Carvajal, A. Lopez-Martin,
«Высоколинейный преобразователь напряжения / тока с программируемыми токовыми зеркалами. , ”В
Proc.IEEE ISCAS, май 2007 г., стр. 941–944.
[15] H.-W. Хуанг, К.-Х. Чен, С.-Й. Куо, «Модуляция пропуска дизеринга,
ширины и контроллеров мертвого времени в высокоэффективных преобразователях постоянного тока
для приложений системы на кристалле», IEEE J.