Gjennomgang av fabrikkladerkretser. Hjemmelagde ladere for bilbatterier: et enkelt diagram. Pulsladere

Artikkelen vil fortelle deg hvordan du lager en hjemmelaget med egne hender. Du kan bruke absolutt alle kretser, men det enkleste produksjonsalternativet er å lage en datamaskinstrømforsyning. Hvis du har en slik blokk, vil det være ganske enkelt å finne en bruk for den. For å drive hovedkort brukes spenninger på 5, 3,3, 12 volt. Som du forstår, er spenningen av interesse for deg 12 volt. Laderen lar deg lade batterier med kapasitet fra 55 til 65 amperetimer. Det er med andre ord nok til å lade batteriene til de fleste biler.

Generell oversikt over diagrammet

For å gjøre endringen, må du bruke diagrammet presentert i artikkelen. laget med egne hender fra strømforsyningen til en personlig datamaskin, lar deg kontrollere ladestrømmen og spenningen ved utgangen. Det er nødvendig å ta hensyn til det faktum at det er beskyttelse mot kortslutning - en 10 Ampere sikring. Men det er ikke nødvendig å installere det, siden de fleste strømforsyninger til personlige datamaskiner har beskyttelse som slår av enheten i tilfelle kortslutning. Derfor er laderkretser for batterier fra datamaskinstrømforsyninger i stand til å beskytte seg mot kortslutninger.

PSI-kontrolleren (betegnet DA1) brukes som regel i strømforsyningen av to typer - KA7500 eller TL494. Nå en liten teori. Kan en datamaskins strømforsyning lade batteriet ordentlig? Svaret er ja, siden blybatterier i de fleste biler har en kapasitet på 55-65 Ampere-timer. Og for normal lading trenger den en strøm tilsvarende 10 % av batterikapasiteten - ikke mer enn 6,5 Ampere. Hvis strømforsyningen har en effekt på over 150 W, er "+12 V"-kretsen i stand til å levere slik strøm.

Innledende fase av ombygging

For å replikere en enkel hjemmelaget batterilader, må du forbedre strømforsyningen litt:

1. Bli kvitt alle unødvendige ledninger. Bruk en loddebolt for å fjerne dem for ikke å forstyrre.
2. Bruk diagrammet gitt i artikkelen, finn en konstant motstand R1, som må være uloddet og installer en trimmer med en motstand på 27 kOhm i stedet. En konstant spenning på "+12 V" må deretter påføres den øvre kontakten til denne motstanden. Uten dette vil ikke enheten kunne fungere.
3. Den 16. stiften til mikrokretsen er koblet fra minus.
4. Deretter må du koble fra den 15. og 14. pinnene.

Det viser seg å være ganske enkelt og hjemmelaget Du kan bruke alle kretser, men det er lettere å lage det fra en datamaskinstrømforsyning - det er lettere, enklere å bruke og rimeligere. Sammenlignet med transformatorenheter, varierer massen til enhetene betydelig (det samme gjør dimensjonene).

Laderjusteringer

Bakveggen vil nå være fronten, det anbefales å lage den av et stykke materiale (tekstolitt er ideelt). På denne veggen er det nødvendig å installere en ladestrømregulator, angitt i diagrammet R10. Det er best å bruke en strømfølende motstand så kraftig som mulig - ta to med en effekt på 5 W og en motstand på 0,2 Ohm. Men alt avhenger av valg av batteriladerkrets. Noen design krever ikke bruk av høyeffektmotstander.

Når du kobler dem parallelt, dobles effekten, og motstanden blir lik 0,1 Ohm. På frontveggen er det også indikatorer - et voltmeter og et amperemeter, som lar deg overvåke de relevante parameterne til laderen. For å finjustere laderen brukes en trimmemotstand som tilføres spenning til 1. pinne på PHI-kontrolleren.

Enhetskrav

Sluttmontering

Flerkjernede tynne ledninger må loddes til pinnene 1, 14, 15 og 16. Isolasjonen deres må være pålitelig slik at oppvarming ikke oppstår under belastning, ellers vil den hjemmelagde billaderen mislykkes. Etter montering må du stille inn spenningen til ca. 14 Volt (+/-0,2 V) ved hjelp av en trimmermotstand. Dette er spenningen som anses som normal for lading av batterier. Dessuten bør denne verdien være i hvilemodus (uten tilkoblet last).

Du må installere to krokodilleklemmer på ledningene som kobles til batteriet. Den ene er rød, den andre er svart. Disse kan kjøpes i hvilken som helst maskinvare- eller bildelerbutikk. Slik får du en enkel hjemmelaget lader til et bilbatteri. Tilkoblingsskjemaer: svart er festet til minus, og rød til pluss. Ladeprosessen er helt automatisk, ingen menneskelig innblanding er nødvendig. Men det er verdt å vurdere hovedstadiene i denne prosessen.

Batteriladeprosess

I løpet av den første syklusen vil voltmeteret vise en spenning på omtrent 12,4-12,5 V. Hvis batteriet har en kapasitet på 55 Ah, må du rotere regulatoren til amperemeteret viser en verdi på 5,5 Ampere. Dette betyr at ladestrømmen er 5,5 A. Etter hvert som batteriet lades, synker strømmen og spenningen tenderer til et maksimum. Som et resultat, helt på slutten vil strømmen være 0 og spenningen vil være 14 V.

Uavhengig av valg av kretser og design av ladere som brukes til produksjon, er driftsprinsippet stort sett likt. Når batteriet er fulladet, begynner enheten å kompensere for selvutladingsstrømmen. Derfor risikerer du ikke at batteriet overlader. Derfor kan laderen kobles til batteriet i en dag, en uke eller til og med en måned.

Hvis du ikke har måleinstrumenter som du ikke har noe imot å installere i enheten, kan du nekte dem. Men for dette er det nødvendig å lage en skala for potensiometeret - for å indikere posisjonen for ladestrømverdiene på 5,5 A og 6,5 A. Selvfølgelig er det installerte amperemeteret mye mer praktisk - du kan visuelt observere prosessen med å lade batteriet. Men en batterilader, laget med egne hender uten bruk av utstyr, kan enkelt brukes.

Jeg kom over et diagram av en to-kanals lader på Internett. Jeg klarte det ikke for to kanaler samtidig, siden det ikke var behov - jeg satte sammen en. Kretsen er fullt funksjonell og lader perfekt.

Ladekrets for bilbatterier

Laderspesifikasjoner

• Nettspenning 220 V.
• Utgangsspenning 2 x 16 V.
• Ladestrøm 1 - 10 A.
• Utladningsstrøm 0,1 - 1 A.
• Formen til ladestrømmen er en halvbølge likeretter.
• Batterikapasitet 10 - 100 A/t.
• Spenningen til batteriene som lades er 3,6 - 12 V.

Beskrivelse av operasjonen: Dette er en to-kanals lader-utladningsenhet med separat justering av ladestrømmen og utladningsstrømmen, noe som er veldig praktisk og lar deg velge de optimale gjenopprettingsmodusene for batteriplatene basert på deres tekniske tilstand. Bruken av en syklisk utvinningsmodus fører til en betydelig reduksjon i utbyttet av hydrogensulfid og oksygengasser på grunn av deres fullstendige bruk i den kjemiske reaksjonen, den indre motstanden og kapasiteten gjenopprettes raskt til arbeidstilstand, det er ingen overoppheting av huset og vridning av platene.

Utladningsstrømmen ved lading med asymmetrisk strøm bør ikke være mer enn 1/5 av ladestrømmen. Produsentens instruksjoner krever utlading av batteriet før lading, det vil si å forme platene før lading. Det er ikke nødvendig å lete etter en passende utladningsbelastning, det er nok å utføre riktig veksling i enheten. Det er tilrådelig å utføre kontrollutlading med en strøm på 0,05 C fra batterikapasiteten i 20 timer. Kretsen gjør at platene til to batterier kan dannes samtidig med separat installasjon av utladnings- og ladestrømmen.

De nåværende regulatorene er nøkkelregulatorer på kraftige felteffekttransistorer VT1, VT2.
Optokoblere er installert i tilbakemeldingskretsene, som er nødvendige for å beskytte transistorene mot overbelastning. Ved høye ladestrømmer er påvirkningen av kondensatorene C3, C4 minimal og en nesten halvbølgestrøm som varer 5 ms med en pause på 5 ms akselererer gjenopprettingen av batteriplatene, på grunn av en pause i gjenopprettingssyklusen, overoppheting av platene og elektrolyse ikke forekommer, forbedres rekombinasjonen av elektrolytioner med full bruk i kjemiske reaksjoner av hydrogen- og oksygenatomer.

Kondensatorer C2, C3, som opererer i spenningsmultiplikasjonsmodus, når de bytter diodene VD1, VD2, skaper en ekstra impuls for å smelte grovkrystallinsk sulfatering og konvertere blyoksid til amorft bly. Strømregulatorene til begge kanalene R2, R5 drives av parametriske spenningsstabilisatorer på zenerdioder VD3, VD4. Motstander R7, R8 i portkretsene til felteffekttransistorene VT1, VT2 begrenser portstrømmen til en sikker verdi.

Optokoblertransistorer U1, U2 er designet for å shunte portspenningen til felteffekttransistorer når de er overbelastet med lade- eller utladningsstrømmer. Styrespenningen fjernes fra motstandene R13, R14 i dreneringskretsene, gjennom trimmemotstandene R11, R12 og gjennom grensemotstandene R9, R10 til optokobler-LEDene. Med økt spenning over motstandene R13, R14 åpnes optokoblertransistorene og reduserer styrespenningen ved portene til felteffekttransistorene, strømmene i drain-source-kretsen reduseres.

Diskuter artikkelen ENKEL JUSTERBAR BILLADER

Dette er en veldig enkel festekrets for din eksisterende lader. Som vil kontrollere batteriladespenningen og, når det innstilte nivået er nådd, koble den fra laderen, og dermed forhindre at batteriet overlades.
Denne enheten har absolutt ingen knappe deler. Hele kretsen er bygget på kun en transistor. Den har LED-indikatorer som indikerer status: lading pågår eller batteriet er ladet.

Hvem vil dra nytte av denne enheten?

Automatisk ladekrets

Trykt kretskort

Innstillinger

Å vurdere egenskapene til en bestemt lader er vanskelig uten å forstå hvordan en eksemplarisk ladning av et li-ion-batteri faktisk skal foregå. Derfor, før vi går direkte til diagrammene, la oss huske en liten teori.

Hva er litiumbatterier?

Avhengig av hvilket materiale den positive elektroden til et litiumbatteri er laget av, er det flere varianter:

• med litiumkoboltatkatode;
• med en katode basert på lithiert jernfosfat;
• basert på nikkel-kobolt-aluminium;
• basert på nikkel-kobolt-mangan.

Alle disse batteriene har sine egne egenskaper, men siden disse nyansene ikke er av grunnleggende betydning for den generelle forbrukeren, vil de ikke bli vurdert i denne artikkelen.

Dessuten produseres alle li-ion-batterier i forskjellige størrelser og formfaktorer. De kan enten være hylster (for eksempel den populære 18650 i dag) eller laminert eller prismatisk (gel-polymer-batterier). Sistnevnte er hermetisk forseglede poser laget av en spesiell film, som inneholder elektroder og elektrodemasse.

De vanligste størrelsene på li-ion-batterier er vist i tabellen nedenfor (alle har en nominell spenning på 3,7 volt):

Interne elektrokjemiske prosesser foregår på samme måte og er ikke avhengig av formfaktoren og utformingen av batteriet, så alt som er nevnt nedenfor gjelder likt for alle litiumbatterier.

Hvordan lade litium-ion-batterier riktig

Den mest korrekte måten å lade litiumbatterier på er å lade i to trinn. Dette er metoden Sony bruker i alle sine ladere. Til tross for en mer kompleks ladekontroller, sikrer dette en mer fullstendig lading av li-ion-batterier uten å redusere levetiden.

Her er det snakk om en to-trinns ladeprofil for litiumbatterier, forkortet CC/CV (konstant strøm, konstant spenning). Det er også alternativer med puls- og trinnstrømmer, men de er ikke diskutert i denne artikkelen. Du kan lese mer om lading med pulserende strøm.

Så la oss se på begge stadier av lading mer detaljert.

1. På det første stadiet En konstant ladestrøm må sikres. Gjeldende verdi er 0,2-0,5C. For akselerert lading er det tillatt å øke strømmen til 0,5-1,0C (der C er batterikapasiteten).

For eksempel, for et batteri med en kapasitet på 3000 mAh, er den nominelle ladestrømmen i det første trinnet 600-1500 mA, og den akselererte ladestrømmen kan være i området 1,5-3A.

For å sikre en konstant ladestrøm av en gitt verdi, må ladekretsen kunne øke spenningen ved batteripolene. Faktisk fungerer laderen i det første trinnet som en klassisk strømstabilisator.

Viktig: Hvis du planlegger å lade batterier med et innebygd beskyttelseskort (PCB), må du sørge for at den åpne kretsspenningen til kretsen aldri kan overstige 6-7 volt når du designer laderkretsen. Ellers kan beskyttelsesplaten bli skadet.

I øyeblikket når spenningen på batteriet stiger til 4,2 volt, vil batteriet få omtrent 70-80% av kapasiteten (den spesifikke kapasitetsverdien vil avhenge av ladestrømmen: med akselerert lading vil det være litt mindre, med en nominell ladning - litt mer). Dette øyeblikket markerer slutten på den første ladefasen og fungerer som et signal for overgangen til det andre (og siste) trinnet.

2. Andre ladestadium- dette er å lade batteriet med en konstant spenning, men en gradvis avtagende (fallende) strøm.

På dette stadiet opprettholder laderen en spenning på 4,15-4,25 volt på batteriet og kontrollerer gjeldende verdi.

Når kapasiteten øker, vil ladestrømmen avta. Så snart verdien synker til 0,05-0,01C, anses ladeprosessen som fullført.

En viktig nyanse av riktig laderdrift er dens fullstendige frakobling fra batteriet etter at ladingen er fullført. Dette skyldes det faktum at for litiumbatterier er det ekstremt uønsket at de forblir under høy spenning i lang tid, som vanligvis leveres av laderen (dvs. 4,18-4,24 volt). Dette fører til akselerert nedbrytning av den kjemiske sammensetningen til batteriet og som en konsekvens en reduksjon i kapasiteten. Langtidsopphold betyr titalls timer eller mer.

I løpet av den andre ladefasen klarer batteriet å få omtrent 0,1-0,15 mer av kapasiteten. Den totale batteriladingen når dermed 90-95 %, noe som er en utmerket indikator.

Vi så på to hovedstadier av lading. Dekningen av spørsmålet om lading av litiumbatterier ville imidlertid være ufullstendig dersom et annet ladetrinn ikke ble nevnt - det såkalte. forhåndslading.

Foreløpig ladestadium (precharge)- dette trinnet brukes kun for dypt utladede batterier (under 2,5 V) for å bringe dem til normal driftsmodus.

På dette stadiet forsynes ladningen med en redusert konstant strøm til batterispenningen når 2,8 V.

Det innledende trinnet er nødvendig for å forhindre hevelse og trykkavlastning (eller til og med eksplosjon med brann) av skadede batterier som for eksempel har en intern kortslutning mellom elektrodene. Hvis en stor ladestrøm umiddelbart føres gjennom et slikt batteri, vil dette uunngåelig føre til oppvarming, og da avhenger det.

En annen fordel med forhåndslading er å forvarme batteriet, noe som er viktig når du lader ved lave omgivelsestemperaturer (i et uoppvarmet rom i den kalde årstiden).

Intelligent lading skal kunne overvåke spenningen på batteriet under det foreløpige ladestadiet og, dersom spenningen ikke stiger over lang tid, trekke en konklusjon om at batteriet er defekt.

Alle stadier av lading av et litiumion-batteri (inkludert forhåndsladingsstadiet) er skjematisk avbildet i denne grafen:

Overskridelse av den nominelle ladespenningen med 0,15V kan halvere batteriets levetid. Senking av ladespenningen med 0,1 volt reduserer kapasiteten til et ladet batteri med ca. 10 %, men forlenger levetiden betydelig. Spenningen til et fulladet batteri etter å ha fjernet det fra laderen er 4,1-4,15 volt.

La meg oppsummere det ovenstående og skissere hovedpunktene:

1. Hvilken strøm skal jeg bruke for å lade et li-ion-batteri (for eksempel 18650 eller noe annet)?

Strømmen vil avhenge av hvor raskt du vil lade den og kan variere fra 0,2C til 1C.

For eksempel, for et batteristørrelse 18650 med en kapasitet på 3400 mAh, er minimum ladestrøm 680 mA, og maksimum er 3400 mA.

2. Hvor lang tid tar det å lade for eksempel de samme 18650-batteriene?

Ladetiden avhenger direkte av ladestrømmen og beregnes ved hjelp av formelen:

T = C / jeg lader.

For eksempel vil ladetiden til vårt 3400 mAh batteri med en strøm på 1A være ca 3,5 timer.

3. Hvordan lade et litiumpolymerbatteri riktig?

Alle litiumbatterier lader på samme måte. Det spiller ingen rolle om det er litiumpolymer eller litiumion. For oss forbrukere er det ingen forskjell.

Hva er en beskyttelsestavle?

Beskyttelseskortet (eller PCB - power control board) er designet for å beskytte mot kortslutning, overlading og overutlading av litiumbatteriet. Som regel er overopphetingsvern også innebygd i beskyttelsesmoduler.

Av sikkerhetsmessige årsaker er det forbudt å bruke litiumbatterier i husholdningsapparater med mindre de har innebygget beskyttelsestavle. Det er derfor alle mobiltelefonbatterier alltid har et PCB-kort. Batteriutgangsterminalene er plassert direkte på kortet:

Disse brettene bruker en seksbens ladekontroller på en spesialisert enhet (JW01, JW11, K091, G2J, G3J, S8210, S8261, NE57600 og andre analoger). Oppgaven til denne kontrolleren er å koble batteriet fra belastningen når batteriet er helt utladet og koble batteriet fra lading når det når 4,25V.

Her er for eksempel et diagram over batteribeskyttelseskortet BP-6M som ble levert med gamle Nokia-telefoner:

Hvis vi snakker om 18650, kan de produseres enten med eller uten beskyttelsestavle. Beskyttelsesmodulen er plassert nær den negative polen på batteriet.

Brettet øker lengden på batteriet med 2-3 mm.

Batterier uten PCB-modul er vanligvis inkludert i batterier som kommer med egne beskyttelseskretser.

Ethvert batteri med beskyttelse kan lett bli et batteri uten beskyttelse, du trenger bare å sløye det.

I dag er den maksimale kapasiteten til 18650-batteriet 3400 mAh. Batterier med beskyttelse skal ha tilsvarende betegnelse på kassen ("Beskyttet").

Ikke forveksle PCB-kortet med PCM-modulen (PCM - strømlademodul). Hvis førstnevnte kun tjener formålet med å beskytte batteriet, er de sistnevnte designet for å kontrollere ladeprosessen - de begrenser ladestrømmen på et gitt nivå, kontrollerer temperaturen og sørger generelt for hele prosessen. PCM-kortet er det vi kaller en ladekontroller.

Jeg håper nå det ikke er noen spørsmål igjen, hvordan lade et 18650-batteri eller et annet litiumbatteri? Deretter går vi over til et lite utvalg av ferdige kretsløsninger for ladere (de samme ladekontrollerne).

Ladeordninger for li-ion-batterier

Alle kretser er egnet for å lade et hvilket som helst litiumbatteri, det gjenstår bare å bestemme ladestrømmen og elementbasen.

LM317

Diagram over en enkel lader basert på LM317-brikken med ladeindikator:

Kretsen er den enkleste, hele oppsettet går ut på å sette utgangsspenningen til 4,2 volt ved hjelp av trimmemotstand R8 (uten tilkoblet batteri!) og stille inn ladestrømmen ved å velge motstander R4, R6. Effekten til motstanden R1 er minst 1 watt.

Så snart LED-en slukker, kan ladeprosessen anses som fullført (ladestrømmen vil aldri synke til null). Det anbefales ikke å holde batteriet på denne ladingen i lang tid etter at det er fulladet.

Mikrokretsen lm317 er mye brukt i forskjellige spennings- og strømstabilisatorer (avhengig av tilkoblingskretsen). Det selges på hvert hjørne og koster pennies (du kan ta 10 stykker for bare 55 rubler).

LM317 kommer i forskjellige hus:

Pin-tilordning (pinout):

Analoger til LM317-brikken er: GL317, SG31, SG317, UC317T, ECG1900, LM31MDT, SP900, KR142EN12, KR1157EN1 (de to siste er innenlandsprodusert).

Ladestrømmen kan økes til 3A hvis du tar LM350 i stedet for LM317. Det vil imidlertid være dyrere - 11 rubler/stykke.

Det trykte kretskortet og kretsenheten er vist nedenfor:

Den gamle sovjetiske transistoren KT361 kan erstattes med en lignende pnp-transistor (for eksempel KT3107, KT3108 eller bourgeois 2N5086, 2SA733, BC308A). Den kan fjernes helt hvis ladeindikatoren ikke er nødvendig.

Ulempen med kretsen: forsyningsspenningen må være i området 8-12V. Dette skyldes det faktum at for normal drift av LM317-brikken må forskjellen mellom batterispenningen og forsyningsspenningen være minst 4,25 volt. Dermed vil det ikke være mulig å strømme den fra USB-porten.

MAX1555 eller MAX1551

MAX1551/MAX1555 er spesialiserte ladere for Li+-batterier, som kan drives fra USB eller fra en separat strømadapter (for eksempel en telefonlader).

Den eneste forskjellen mellom disse mikrokretsene er at MAX1555 produserer et signal for å indikere ladeprosessen, og MAX1551 produserer et signal om at strømmen er på. De. 1555 er fortsatt å foretrekke i de fleste tilfeller, så 1551 er nå vanskelig å finne på salg.

En detaljert beskrivelse av disse mikrokretsene fra produsenten er.

Maksimal inngangsspenning fra DC-adapteren er 7 V, når den drives av USB - 6 V. Når forsyningsspenningen synker til 3,52 V, slås mikrokretsen av og ladingen stopper.

Mikrokretsen selv oppdager ved hvilken inngang forsyningsspenningen er tilstede og kobles til den. Hvis strømmen tilføres via USB-bussen, er den maksimale ladestrømmen begrenset til 100 mA - dette lar deg koble laderen til USB-porten på hvilken som helst datamaskin uten frykt for å brenne sørbroen.

Når den drives av en separat strømforsyning, er den typiske ladestrømmen 280 mA.

Brikkene har innebygget overopphetingsbeskyttelse. Men selv i dette tilfellet fortsetter kretsen å fungere, og reduserer ladestrømmen med 17 mA for hver grad over 110 ° C.

Det er en forhåndsladefunksjon (se over): så lenge batterispenningen er under 3V, begrenser mikrokretsen ladestrømmen til 40 mA.

Mikrokretsen har 5 pinner. Her er et typisk koblingsskjema:

Hvis det er en garanti for at spenningen ved utgangen av adapteren ikke under noen omstendigheter kan overstige 7 volt, kan du klare deg uten 7805-stabilisatoren.

USB-ladealternativet kan monteres for eksempel på denne.

Mikrokretsen krever verken eksterne dioder eller eksterne transistorer. Generelt, selvfølgelig, lekre små ting! Bare de er for små og upraktiske å lodde. Og de er også dyre ().

LP2951

LP2951-stabilisatoren er produsert av National Semiconductors (). Den gir implementering av en innebygd strømbegrensningsfunksjon og lar deg generere et stabilt ladespenningsnivå for et litiumionbatteri ved utgangen av kretsen.

Ladespenningen er 4,08 - 4,26 volt og stilles inn av motstand R3 når batteriet er frakoblet. Spenningen holdes veldig nøyaktig.

Ladestrømmen er 150 - 300mA, denne verdien er begrenset av de interne kretsene til LP2951-brikken (avhengig av produsenten).

Bruk dioden med en liten reversstrøm. Det kan for eksempel være hvilken som helst av 1N400X-serien du kan kjøpe. Dioden brukes som en blokkeringsdiode for å hindre omvendt strøm fra batteriet inn i LP2951-brikken når inngangsspenningen er slått av.

Denne laderen produserer en ganske lav ladestrøm, så et hvilket som helst 18650-batteri kan lades over natten.

Mikrokretsen kan kjøpes både i en DIP-pakke og i en SOIC-pakke (koster ca. 10 rubler per stykke).

MCP73831

Brikken lar deg lage de riktige laderne, og den er også billigere enn den mye hypede MAX1555.

Et typisk koblingsskjema er hentet fra:

En viktig fordel med kretsen er fraværet av kraftige motstander med lav motstand som begrenser ladestrømmen. Her settes strømmen av en motstand koblet til den 5. pinne på mikrokretsen. Motstanden bør være i området 2-10 kOhm.

Den sammensatte laderen ser slik ut:

Mikrokretsen varmes opp ganske godt under drift, men dette ser ikke ut til å plage den. Den fyller sin funksjon.

Her er en annen versjon av et trykt kretskort med en SMD LED og en mikro-USB-kontakt:

LTC4054 (STC4054)

Veldig enkelt opplegg, flott alternativ! Tillater lading med strøm opptil 800 mA (se). Riktignok har det en tendens til å bli veldig varmt, men i dette tilfellet reduserer den innebygde overopphetingsbeskyttelsen strømmen.

Kretsen kan forenkles betydelig ved å kaste ut en eller til og med begge lysdioder med en transistor. Da vil det se slik ut (du må innrømme, det kunne ikke vært enklere: et par motstander og en kondensator):

Et av alternativene for trykte kretskort er tilgjengelig på . Brettet er designet for elementer av standardstørrelse 0805.

I=1000/R. Du bør ikke sette en høy strøm med en gang; se først hvor varm mikrokretsen blir. For mine formål tok jeg en 2,7 kOhm motstand, og ladestrømmen viste seg å være omtrent 360 mA.

Det er usannsynlig at det vil være mulig å tilpasse en radiator til denne mikrokretsen, og det er ikke et faktum at den vil være effektiv på grunn av den høye termiske motstanden til krystall-hus-krysset. Produsenten anbefaler å lage kjøleribben "gjennom ledningene" - å gjøre sporene så tykke som mulig og la folien ligge under sponkroppen. Generelt, jo mer "jord" folie som er igjen, jo bedre.

Forresten, det meste av varmen spres gjennom det tredje benet, slik at du kan gjøre dette sporet veldig bredt og tykt (fyll det med overflødig loddemetall).

LTC4054-brikkepakken kan være merket med LTH7 eller LTADY.

LTH7 skiller seg fra LTADY ved at den første kan løfte et veldig lavt batteri (der spenningen er mindre enn 2,9 volt), mens den andre ikke kan (du må svinge den separat).

Brikken viste seg å være svært vellykket, så den har en haug med analoger: STC4054, MCP73831, TB4054, QX4054, TP4054, SGM4054, ACE4054, LP4054, U4054, BL4054, IT4054, 8054, WPM4054, 8054, WPM4054, 6PT , 2, HX6001 , LC6000, LN5060, CX9058, EC49016, CYT5026, Q7051. Før du bruker noen av analogene, sjekk databladene.

TP4056

Mikrokretsen er laget i et SOP-8-hus (se), den har en metallkjøleribbe på magen som ikke er koblet til kontaktene, noe som muliggjør mer effektiv varmefjerning. Lar deg lade batteriet med en strøm på opptil 1A (strømmen avhenger av strøminnstillingsmotstanden).

Tilkoblingsskjemaet krever et minimum av hengende elementer:

Kretsen implementerer den klassiske ladeprosessen - først lading med konstant strøm, deretter med konstant spenning og fallende strøm. Alt er vitenskapelig. Hvis du ser på lading trinn for trinn, kan du skille mellom flere stadier:

1. Overvåking av spenningen til det tilkoblede batteriet (dette skjer hele tiden).
2. Forladefase (hvis batteriet er utladet under 2,9 V). Lad med en strøm på 1/10 fra den som er programmert av motstanden R prog (100 mA ved R prog = 1,2 kOhm) til et nivå på 2,9 V.
3. Lading med maksimal konstant strøm (1000 mA ved R prog = 1,2 kOhm);
4. Når batteriet når 4,2 V, er spenningen på batteriet fast på dette nivået. En gradvis nedgang i ladestrømmen begynner.
5. Når strømmen når 1/10 av den som er programmert av motstanden R prog (100 mA ved R prog = 1,2 kOhm), slår laderen seg av.
6. Etter at ladingen er fullført, fortsetter kontrolleren å overvåke batterispenningen (se punkt 1). Strømmen som forbrukes av overvåkingskretsen er 2-3 µA. Etter at spenningen synker til 4,0V starter ladingen igjen. Og så videre i en sirkel.

Ladestrømmen (i ampere) beregnes med formelen I=1200/R prog. Tillatt maksimum er 1000 mA.

En ekte ladetest med et 3400 mAh 18650 batteri er vist i grafen:

Fordelen med mikrokretsen er at ladestrømmen stilles inn av kun én motstand. Kraftige motstander med lav motstand er ikke nødvendig. I tillegg er det en indikator for ladeprosessen, samt en indikasjon på slutten av ladingen. Når batteriet ikke er tilkoblet, blinker indikatoren med noen sekunders mellomrom.

Tilførselsspenningen til kretsen skal være innenfor 4,5...8 volt. Jo nærmere 4,5V, jo bedre (slik at brikken varmes opp mindre).

Det første benet brukes til å koble til en temperatursensor innebygd i litium-ion-batteriet (vanligvis midtterminalen på et mobiltelefonbatteri). Hvis spenningen ved utgangen er under 45 % eller over 80 % av forsyningsspenningen, avbrytes ladingen. Hvis du ikke trenger temperaturkontroll, er det bare å plante foten på bakken.

Merk følgende! Denne kretsen har en betydelig ulempe: fraværet av en batteribeskyttelseskrets for omvendt polaritet. I dette tilfellet er kontrolleren garantert å brenne ut på grunn av overskridelse av maksimal strøm. I dette tilfellet går forsyningsspenningen til kretsen direkte til batteriet, noe som er veldig farlig.

Signet er enkelt og kan gjøres på en time på kneet. Hvis tiden er avgjørende, kan du bestille ferdige moduler. Noen produsenter av ferdige moduler legger til beskyttelse mot overstrøm og overutladning (du kan for eksempel velge hvilket kort du trenger - med eller uten beskyttelse, og med hvilken kontakt).

Du kan også finne ferdige tavler med kontakt for temperaturføler. Eller til og med en lademodul med flere parallelle TP4056 mikrokretser for å øke ladestrømmen og med omvendt polaritetsbeskyttelse (eksempel).

LTC1734

Også et veldig enkelt opplegg. Ladestrømmen stilles inn av motstand R prog (hvis du for eksempel installerer en 3 kOhm motstand, vil strømmen være 500 mA).

Mikrokretser er vanligvis merket på dekselet: LTRG (de finnes ofte i gamle Samsung-telefoner).

Enhver pnp-transistor er egnet, det viktigste er at den er designet for en gitt ladestrøm.

Det er ingen ladeindikator på det indikerte diagrammet, men på LTC1734 sies det at pin “4” (Prog) har to funksjoner - å stille inn strømmen og overvåke slutten av batteriladingen. Som et eksempel vises en krets med kontroll over ladeslutt ved hjelp av LT1716-komparatoren.

LT1716-komparatoren i dette tilfellet kan erstattes med en billig LM358.

TL431 + transistor

Det er sannsynligvis vanskelig å komme opp med en krets som bruker rimeligere komponenter. Det vanskeligste her er å finne TL431 referansespenningskilden. Men de er så vanlige at de finnes nesten overalt (sjelden klarer en strømkilde seg uten denne mikrokretsen).

Vel, TIP41-transistoren kan erstattes med en hvilken som helst annen med en passende kollektorstrøm. Selv den gamle sovjetiske KT819, KT805 (eller mindre kraftige KT815, KT817) vil gjøre det.

Å sette opp kretsen kommer ned til å stille inn utgangsspenningen (uten batteri!!!) ved hjelp av en trimmotstand på 4,2 volt. Motstand R1 setter maksimumsverdien for ladestrømmen.

Denne kretsen implementerer fullt to-trinns prosessen med å lade litiumbatterier - først lading med likestrøm, deretter flytte til spenningsstabiliseringsfasen og jevnt redusere strømmen til nesten null. Den eneste ulempen er den dårlige repeterbarheten til kretsen (den er lunefull i oppsett og krevende for komponentene som brukes).

MCP73812

Det er en annen ufortjent forsømt mikrokrets fra Microchip - MCP73812 (se). Basert på det oppnås et veldig budsjett ladealternativ (og billig!). Hele kroppssettet er bare én motstand!

Forresten er mikrokretsen laget i en loddevennlig pakke - SOT23-5.

Det eneste negative er at det blir veldig varmt og det er ingen ladeindikasjon. Det fungerer på en eller annen måte ikke veldig pålitelig hvis du har en strømkilde med lav effekt (som forårsaker et spenningsfall).

Generelt, hvis ladeindikasjonen ikke er viktig for deg, og en strøm på 500 mA passer deg, så er MCP73812 et veldig godt alternativ.

NCP1835

En fullt integrert løsning tilbys - NCP1835B, som gir høy stabilitet av ladespenningen (4,2 ± 0,05 V).

Den eneste ulempen med denne mikrokretsen er kanskje dens for miniatyrstørrelse (DFN-10-kasse, størrelse 3x3 mm). Ikke alle kan gi høykvalitets lodding av slike miniatyrelementer.

Blant de ubestridelige fordelene vil jeg nevne følgende:

1. Minimum antall kroppsdeler.
2. Mulighet for å lade et helt utladet batteri (forladestrøm 30 mA);
3. Bestemme slutten av ladingen.
4. Programmerbar ladestrøm - opptil 1000 mA.
5. Lading og feilindikasjon (i stand til å oppdage ikke-ladbare batterier og signalisere dette).
6. Beskyttelse mot langtidslading (ved å endre kapasitansen til kondensatoren C t kan du stille inn maksimal ladetid fra 6,6 til 784 minutter).

Kostnaden for mikrokretsen er ikke akkurat billig, men heller ikke så høy (~$1) at du kan nekte å bruke den. Hvis du er komfortabel med en loddebolt, vil jeg anbefale å velge dette alternativet.

En mer detaljert beskrivelse er i.

Kan jeg lade et litium-ion-batteri uten en kontroller?

Ja det kan du. Dette vil imidlertid kreve tett kontroll av ladestrømmen og spenningen.

Generelt vil det ikke være mulig å lade et batteri, for eksempel vår 18650, uten lader. Du må fortsatt begrense den maksimale ladestrømmen på en eller annen måte, så i det minste vil det mest primitive minnet fortsatt være nødvendig.

Den enkleste laderen for ethvert litiumbatteri er en motstand koblet i serie med batteriet:

Motstanden og effekttap av motstanden avhenger av spenningen til strømkilden som skal brukes til lading.

Som et eksempel, la oss beregne en motstand for en 5 Volt strømforsyning. Vi vil lade et 18650 batteri med en kapasitet på 2400 mAh.

Så helt i begynnelsen av ladingen vil spenningsfallet over motstanden være:

U r = 5 - 2,8 = 2,2 Volt

La oss si at vår 5V-strømforsyning er klassifisert for en maksimal strøm på 1A. Kretsen vil forbruke den høyeste strømmen helt i begynnelsen av ladingen, når spenningen på batteriet er minimal og utgjør 2,7-2,8 volt.

OBS: disse beregningene tar ikke hensyn til muligheten for at batteriet kan være veldig dypt utladet og spenningen på det kan være mye lavere, til og med til null.

Dermed bør motstandsmotstanden som kreves for å begrense strømmen helt i begynnelsen av ladningen ved 1 Ampere være:

R = U / I = 2,2 / 1 = 2,2 Ohm

Resistor effekttap:

P r = I 2 R = 1*1*2,2 = 2,2 W

Helt på slutten av batteriladingen, når spenningen på den nærmer seg 4,2 V, vil ladestrømmen være:

Jeg lader = (U ip - 4,2) / R = (5 - 4,2) / 2,2 = 0,3 A

Det vil si, som vi ser, alle verdier går ikke utover de tillatte grensene for et gitt batteri: startstrømmen overskrider ikke den maksimalt tillatte ladestrømmen for et gitt batteri (2,4 A), og sluttstrømmen overskrider strømmen hvor batteriet ikke lenger får kapasitet ( 0,24 A).

Den største ulempen med slik lading er behovet for konstant å overvåke spenningen på batteriet. Og slå av ladingen manuelt så snart spenningen når 4,2 volt. Faktum er at litiumbatterier tolererer selv kortvarig overspenning veldig dårlig - elektrodemassene begynner raskt å degraderes, noe som uunngåelig fører til tap av kapasitet. Samtidig skapes alle forutsetninger for overoppheting og trykkavlastning.

Hvis batteriet ditt har et innebygd beskyttelseskort, som ble diskutert rett ovenfor, blir alt enklere. Når en viss spenning er nådd på batteriet, vil styret selv koble det fra laderen. Imidlertid har denne lademetoden betydelige ulemper, som vi diskuterte i.

Beskyttelsen innebygd i batteriet vil ikke tillate at det overlades under noen omstendigheter. Alt du trenger å gjøre er å kontrollere ladestrømmen slik at den ikke overskrider de tillatte verdiene for et gitt batteri (beskyttelsestavler kan dessverre ikke begrense ladestrømmen).

Lading ved hjelp av en laboratoriestrømforsyning

Har du en strømforsyning med strømvern (begrensning), så er du reddet! En slik strømkilde er allerede en fullverdig lader som implementerer riktig ladeprofil, som vi skrev om ovenfor (CC/CV).

Alt du trenger å gjøre for å lade li-ion er å sette strømforsyningen til 4,2 volt og stille inn ønsket strømgrense. Og du kan koble til batteriet.

Til å begynne med, når batteriet fortsatt er utladet, vil laboratoriestrømforsyningen fungere i strømbeskyttelsesmodus (dvs. den vil stabilisere utgangsstrømmen på et gitt nivå). Deretter, når spenningen på banken stiger til den angitte 4,2V, vil strømforsyningen bytte til spenningsstabiliseringsmodus, og strømmen vil begynne å falle.

Når strømmen faller til 0,05-0,1C, kan batteriet anses som fulladet.

Som du kan se, er laboratoriestrømforsyningen en nesten ideell lader! Det eneste den ikke kan gjøre automatisk er å ta en beslutning om å lade batteriet helt og slå av. Men dette er en liten ting du ikke engang bør ta hensyn til.

Hvordan lade litiumbatterier?

Og hvis vi snakker om et engangsbatteri som ikke er beregnet for opplading, så er det riktige (og eneste riktige) svaret på dette spørsmålet NEI.

Faktum er at ethvert litiumbatteri (for eksempel den vanlige CR2032 i form av en flat nettbrett) er preget av tilstedeværelsen av et internt passiverende lag som dekker litiumanoden. Dette laget forhindrer en kjemisk reaksjon mellom anoden og elektrolytten. Og tilførselen av ekstern strøm ødelegger det ovennevnte beskyttelseslaget, noe som fører til skade på batteriet.

Forresten, hvis vi snakker om det ikke-oppladbare CR2032-batteriet, så er LIR2032, som er veldig lik det, allerede et fullverdig batteri. Den kan og bør lades. Bare spenningen er ikke 3, men 3,6V.

Hvordan lade litiumbatterier (det være seg et telefonbatteri, 18650 eller et annet li-ion-batteri) ble diskutert i begynnelsen av artikkelen.

Lader for bilbatterier.

Det er ikke nytt for noen hvis jeg sier at enhver bilist bør ha en batterilader i garasjen. Selvfølgelig kan du kjøpe det i en butikk, men da jeg ble møtt med dette spørsmålet, kom jeg til den konklusjon at jeg ikke vil kjøpe en åpenbart ikke veldig god enhet til en overkommelig pris. Det er de der ladestrømmen reguleres av en kraftig bryter, som legger til eller reduserer antall omdreininger i sekundærviklingen til transformatoren, og dermed øker eller reduserer ladestrømmen, mens det i prinsippet ikke er noen strømstyringsenhet. Dette er sannsynligvis det billigste alternativet for en fabrikklaget lader, men en smart enhet er ikke så billig, prisen er veldig høy, så jeg bestemte meg for å finne en krets på Internett og montere den selv. Utvelgelseskriteriene var som følger:

Et enkelt opplegg, uten unødvendige bjeller og fløyter;
- tilgjengeligheten av radiokomponenter;
- jevn justering av ladestrøm fra 1 til 10 ampere;
- det er ønskelig at dette er et diagram av en lade- og treningsenhet;
- ikke komplisert oppsett;
- driftsstabilitet (i henhold til vurderinger av de som allerede har gjort denne ordningen).

Etter å ha søkt på Internett, kom jeg over en industriell krets for en lader med regulerende tyristorer.

Alt er typisk: en transformator, en bro (VD8, VD9, VD13, VD14), en pulsgenerator med justerbar driftssyklus (VT1, VT2), tyristorer som brytere (VD11, VD12), en ladekontrollenhet. For å forenkle dette designet noe, får vi et enklere diagram:

Det er ingen ladekontrollenhet i dette diagrammet, og resten er nesten det samme: trans, bro, generator, en tyristor, målehoder og sikring. Vær oppmerksom på at kretsen inneholder en KU202-tyristor, den er litt svak, så for å forhindre sammenbrudd av høye strømpulser, må den installeres på en radiator. Transformatoren er på 150 watt, eller du kan bruke en TS-180 fra en gammel rør-TV.

Justerbar lader med ladestrøm på 10A på KU202 tyristoren.

Og en enhet til som ikke inneholder knappe deler, med en ladestrøm på opptil 10 ampere. Det er en enkel tyristoreffektregulator med fase-pulskontroll.

Styreenheten for tyristor er satt sammen på to transistorer. Tiden som kondensatoren C1 vil lade før transistoren skiftes, er satt av variabel motstand R7, som faktisk setter verdien på batteriets ladestrøm. Diode VD1 tjener til å beskytte tyristorkontrollkretsen mot omvendt spenning. Tyristoren, som i de tidligere ordningene, er plassert på en god radiator, eller på en liten med en kjølevifte. Det trykte kretskortet til kontrollenheten ser slik ut:

Ordningen er ikke dårlig, men den har noen ulemper:
- svingninger i forsyningsspenningen fører til svingninger i ladestrømmen;
- ingen kortslutningsbeskyttelse annet enn en sikring;
- enheten forstyrrer nettverket (kan behandles med et LC-filter).

Lade- og gjenopprettingsenhet for oppladbare batterier.

Denne pulsenheten kan lade og gjenopprette nesten alle typer batterier. Ladetiden avhenger av tilstanden til batteriet og varierer fra 4 til 6 timer. På grunn av den pulserende ladestrømmen er batteriplatene desulfatert. Se diagrammet nedenfor.

I denne ordningen er generatoren satt sammen på en mikrokrets, noe som sikrer mer stabil drift. I stedet for NE555 du kan bruke den russiske analoge timeren 1006VI1. Hvis noen ikke liker KREN142 for å drive timeren, kan den erstattes med en konvensjonell parametrisk stabilisator, dvs. motstand og zenerdiode med nødvendig stabiliseringsspenning, og reduser motstand R5 til 200 Ohm. Transistor VT1- på radiatoren uten feil blir det veldig varmt. Kretsen bruker en transformator med en sekundærvikling på 24 volt. En diodebro kan settes sammen av dioder som D242. For bedre kjøling av transistorens kjøleribbe VT1 Du kan bruke en vifte fra en datamaskinstrømforsyning eller systemenhetskjøling.

Gjenopprette og lade batteriet.

Som et resultat av feil bruk av bilbatterier kan platene deres bli sulfaterte og batteriet svikter.
Det er en kjent metode for å gjenopprette slike batterier når de lader dem med en "asymmetrisk" strøm. I dette tilfellet velges forholdet mellom lade- og utladningsstrøm til 10:1 (optimal modus). Denne modusen lar deg ikke bare gjenopprette sulfaterte batterier, men også utføre forebyggende behandling av brukbare.

Ris. 1. Elektrisk krets til laderen

I fig. 1 viser en enkel lader konstruert for å bruke fremgangsmåten beskrevet ovenfor. Kretsen gir en pulsladestrøm på opptil 10 A (brukes til akselerert lading). For å gjenopprette og trene batterier er det bedre å sette pulsladestrømmen til 5 A. I dette tilfellet vil utladningsstrømmen være 0,5 A. Utladningsstrømmen bestemmes av verdien til motstanden R4.
Kretsen er konstruert på en slik måte at batteriet lades av strømpulser i halvparten av nettspenningsperioden, når spenningen ved utgangen av kretsen overstiger spenningen ved batteriet. I løpet av den andre halvsyklusen lukkes diodene VD1, VD2 og batteriet utlades gjennom belastningsmotstanden R4.

Ladestrømverdien stilles inn av regulator R2 ved hjelp av et amperemeter. Tatt i betraktning at ved lading av batteriet flyter også en del av strømmen gjennom motstand R4 (10%), bør avlesningene til amperemeter PA1 tilsvare 1,8 A (for en pulsladestrøm på 5 A), siden amperemeteret viser gjennomsnittsverdien på strømmen over en periode, og ladningen produsert i halve perioden.

Kretsen gir beskyttelse for batteriet mot ukontrollert utlading ved utilsiktet tap av nettspenning. I dette tilfellet vil relé K1 med kontaktene åpne batterikoblingskretsen. Relé K1 brukes av typen RPU-0 med en driftsviklingsspenning på 24 V eller lavere spenning, men i dette tilfellet kobles en begrensningsmotstand i serie med viklingen.

For enheten kan du bruke en transformator med en effekt på minst 150 W med en spenning i sekundærviklingen på 22...25 V.
PA1-måleapparatet er egnet med en skala på 0...5 A (0...3 A), for eksempel M42100. Transistor VT1 er installert på en radiator med et areal på minst 200 kvadratmeter. cm, som det er praktisk å bruke metalldekselet til laderdesignet for.

Kretsen bruker en transistor med høy forsterkning (1000...18000), som kan erstattes med en KT825 ved endring av polariteten til diodene og zenerdioden, siden den har en annen ledningsevne (se fig. 2). Den siste bokstaven i transistorbetegnelsen kan være hva som helst.

Ris. 2. Elektrisk krets til laderen

For å beskytte kretsen mot utilsiktet kortslutning, er sikring FU2 installert på utgangen.
Motstandene som brukes er R1 type C2-23, R2 - PPBE-15, R3 - C5-16MB, R4 - PEV-15, verdien av R2 kan være fra 3,3 til 15 kOhm. Enhver VD3 zenerdiode er egnet, med en stabiliseringsspenning fra 7,5 til 12 V.
revers spenning.

Hvilken ledning er bedre å bruke fra laderen til batteriet.

Selvfølgelig er det bedre å ta fleksible kobbertråder, men tverrsnittet må velges basert på den maksimale strømmen som vil strømme gjennom disse ledningene, for dette ser vi på platen:

Hvis du er interessert i kretsløpet til pulsede ladningsgjenopprettingsenheter som bruker 1006VI1-timeren i masteroscillatoren, les denne artikkelen: