Преглед на вериги на фабричните зарядни устройства. Домашни зарядни устройства за автомобилни батерии: проста схема. Импулсни зарядни устройства

Статията ще ви разкаже как да направите домашно със собствените си ръце. Можете да използвате абсолютно всякакви схеми, но най-простият вариант за производство е да преработите компютърно захранване. Ако имате такъв блок, ще бъде доста лесно да му намерите приложение. За захранване на дънни платки се използват напрежения от 5, 3,3, 12 волта. Както разбирате, напрежението, което ви интересува, е 12 волта. Зарядното устройство ще ви позволи да зареждате батерии с капацитет от 55 до 65 амперчаса. С други думи, достатъчно е да презаредите батериите на повечето автомобили.

Общ изглед на диаграмата

За да направите промяната, трябва да използвате диаграмата, представена в статията. направен със собствените си ръце от захранващия блок на персонален компютър, ви позволява да контролирате тока на зареждане и напрежението на изхода. Необходимо е да се обърне внимание на факта, че има защита срещу късо съединение - предпазител от 10 ампера. Но не е необходимо да го инсталирате, тъй като повечето захранвания на персонални компютри имат защита, която изключва устройството в случай на късо съединение. Следователно зарядните вериги за батерии от компютърни захранвания са в състояние да се предпазят от късо съединение.

PSI контролерът (обозначен като DA1) като правило се използва в захранването от два типа - KA7500 или TL494. Сега малко теория. Може ли захранването на компютъра да зарежда правилно батерия? Отговорът е да, тъй като оловните батерии в повечето автомобили са с капацитет 55-65 амперчаса. А за нормално зареждане се нуждае от ток, равен на 10% от капацитета на батерията - не повече от 6,5 ампера. Ако захранването е с мощност над 150 W, тогава неговата верига "+12 V" е в състояние да достави такъв ток.

Начален етап на ремоделиране

За да копирате просто домашно зарядно устройство за батерии, трябва леко да подобрите захранването:

1. Отървете се от всички ненужни кабели. Използвайте поялник, за да ги премахнете, за да не пречат.
2. Използвайки диаграмата, дадена в статията, намерете постоянен резистор R1, който трябва да бъде незапоен и на негово място да инсталирате тример със съпротивление 27 kOhm. След това към горния контакт на този резистор трябва да се приложи постоянно напрежение от "+12 V". Без това устройството няма да може да работи.
3. 16-ият щифт на микросхемата е изключен от минуса.
4. След това трябва да изключите 15-ия и 14-ия щифт.

Оказва се, че е доста просто и домашно. Можете да използвате всякакви схеми, но е по-лесно да го направите от компютърно захранване - по-леко е, по-лесно за използване и по-достъпно. В сравнение с трансформаторните устройства, масата на устройствата се различава значително (както и размерите).

Настройки на зарядното устройство

Задната стена сега ще бъде предната; препоръчително е да я направите от парче материал (текстолитът е идеален). На тази стена е необходимо да се монтира регулатор на зарядния ток, посочен на схемата R10. Най-добре е да използвате възможно най-мощен резистор за измерване на ток - вземете два с мощност 5 W и съпротивление 0,2 Ohm. Но всичко зависи от избора на веригата за зареждане на батерията. Някои конструкции не изискват използването на резистори с висока мощност.

При паралелното им свързване мощността се удвоява и съпротивлението става равно на 0,1 Ohm. На предната стена има и индикатори - волтметър и амперметър, които ви позволяват да следите съответните параметри на зарядното устройство. За фина настройка на зарядното устройство се използва подстригващ резистор, с който се подава напрежение към 1-вия щифт на PHI контролера.

Изисквания към устройството

Окончателно сглобяване

Многожилните тънки проводници трябва да бъдат запоени към щифтове 1, 14, 15 и 16. Тяхната изолация трябва да е надеждна, така че да не се нагрява при натоварване, в противен случай домашното зарядно за кола ще се провали. След сглобяването трябва да настроите напрежението с подстригващ резистор на около 14 волта (+/-0,2 V). Това е напрежението, което се счита за нормално за зареждане на батерии. Освен това тази стойност трябва да е в режим на неактивност (без свързан товар).

Трябва да инсталирате две скоби тип "крокодил" на проводниците, които се свързват с батерията. Едната е червена, другата е черна. Те могат да бъдат закупени във всеки магазин за хардуер или авточасти. Ето как получавате просто домашно зарядно за автомобилен акумулатор. Диаграми на свързване: черното е прикрепено към минуса, а червеното към плюса. Процесът на зареждане е напълно автоматичен, не е необходима човешка намеса. Но си струва да разгледаме основните етапи на този процес.

Процес на зареждане на батерията

По време на първоначалния цикъл волтметърът ще покаже напрежение от приблизително 12,4-12,5 V. Ако батерията има капацитет от 55 Ah, тогава трябва да завъртите регулатора, докато амперметърът покаже стойност от 5,5 ампера. Това означава, че зарядният ток е 5,5 A. Докато батерията се зарежда, токът намалява и напрежението се стреми към максимум. В резултат на това в самия край токът ще бъде 0 и напрежението ще бъде 14 V.

Независимо от избора на схеми и дизайн на зарядните устройства, използвани за производство, принципът на работа е до голяма степен сходен. Когато батерията е напълно заредена, устройството започва да компенсира тока на саморазреждане. Следователно не рискувате батерията да се презареди. Следователно зарядното устройство може да бъде свързано към батерията за ден, седмица или дори месец.

Ако нямате измервателни уреди, които нямате нищо против да инсталирате в устройството, можете да ги откажете. Но за това е необходимо да се направи скала за потенциометъра - да се посочи позицията за стойностите на зарядния ток от 5,5 A и 6,5 A. Разбира се, инсталираният амперметър е много по-удобен - можете да наблюдавате визуално процес на зареждане на батерията. Но зарядно устройство за батерии, направено със собствените си ръце без използване на оборудване, може лесно да се използва.

В интернет попаднах на схема на двуканално зарядно. Не го направих за два канала наведнъж, тъй като нямаше нужда - сглобих един. Веригата е напълно функционална и зарежда перфектно.

Схема за зареждане на автомобилни акумулатори

Спецификации на зарядното устройство

• Мрежово напрежение 220 V.
• Изходно напрежение 2 x 16 V.
• Заряден ток 1 - 10 A.
• Ток на разреждане 0,1 - 1 A.
• Формата на зарядния ток е полувълнов токоизправител.
• Капацитет на батерията 10 - 100 A/h.
• Напрежението на зарежданите батерии е 3,6 - 12 V.

Описание на работата: това е двуканално зарядно-разрядно устройство с отделна настройка на тока на зареждане и тока на разреждане, което е много удобно и ви позволява да изберете оптималните режими на възстановяване на пластините на батерията въз основа на тяхното техническо състояние. Използването на режим на циклично възстановяване води до значително намаляване на добива на сероводород и кислородни газове поради пълното им използване в химическата реакция, вътрешното съпротивление и капацитет бързо се възстановяват до работно състояние, няма прегряване на корпуса и изкривяване на плочите.

Токът на разреждане при зареждане с асиметричен ток трябва да бъде не повече от 1/5 от тока на зареждане. Инструкциите на производителите изискват разреждане на батерията преди зареждане, тоест оформяне на плочите преди зареждане. Няма нужда да търсите подходящ разряден товар, достатъчно е да извършите подходящото превключване в устройството. Препоръчително е да се извърши контролно разреждане с ток 0,05 C от капацитета на батерията за 20 часа. Схемата позволява плочите на две батерии да се формират едновременно с отделна инсталация на разрядния и зарядния ток.

Регулаторите на тока представляват ключови регулатори на мощни полеви транзистори VT1, VT2.
Във веригите за обратна връзка са монтирани оптрони, които са необходими за защита на транзисторите от претоварване. При високи токове на зареждане влиянието на кондензаторите C3, C4 е минимално и почти полувълнов ток с продължителност 5 ms с пауза от 5 ms ускорява възстановяването на пластините на батерията, поради пауза в цикъла на възстановяване, прегряване на пластините и не настъпва електролиза, рекомбинацията на електролитни йони се подобрява с пълно използване в химични реакции на водородни и кислородни атоми.

Кондензаторите C2, C3, работещи в режим на умножаване на напрежението, при превключване на диоди VD1, VD2 създават допълнителен импулс за стопяване на едрокристален сулфат и превръщане на оловния оксид в аморфно олово. Стабилизаторите на тока на двата канала R2, R5 се захранват от параметрични стабилизатори на напрежение на ценерови диоди VD3, VD4. Резисторите R7, R8 във веригите на затвора на полеви транзистори VT1, VT2 ограничават тока на затвора до безопасна стойност.

Оптронните транзистори U1, U2 са проектирани да шунтират напрежението на затвора на полеви транзистори, когато са претоварени с токове на зареждане или разреждане. Управляващото напрежение се отстранява от резистори R13, R14 в дренажните вериги, през подстригващи резистори R11, R12 и през ограничителни резистори R9, R10 към светодиодите на оптрона. С повишено напрежение на резисторите R13, R14, транзисторите на оптрона се отварят и намаляват управляващото напрежение на портите на транзисторите с полеви ефекти, токовете във веригата дрейн-източник намаляват.

Обсъдете статията ПРОСТО РЕГУЛИРУЕМО ЗАРЯДНО ЗА КОЛА

Това е много проста верига за закрепване за вашето съществуващо зарядно устройство. Което ще следи зарядното напрежение на батерията и при достигане на зададеното ниво ще я изключи от зарядното устройство, като по този начин ще предотврати презареждане на батерията.
Това устройство няма абсолютно никакви дефицитни части. Цялата верига е изградена само на един транзистор. Има LED индикатори, които показват състоянието: зареждане в ход или батерията е заредена.

Кой ще се възползва от това устройство?

Верига на автоматично зарядно устройство

Печатна електронна платка

Настройки

Оценяването на характеристиките на конкретно зарядно устройство е трудно, без да се разбере как всъщност трябва да протича едно примерно зареждане на литиево-йонна батерия. Ето защо, преди да преминем директно към диаграмите, нека си припомним малко теория.

Какво представляват литиевите батерии?

В зависимост от материала, от който е направен положителният електрод на литиевата батерия, има няколко разновидности:

• с литиево-кобалтатен катод;
• с катод на базата на литиран железен фосфат;
• на базата на никел-кобалт-алуминий;
• на базата на никел-кобалт-манган.

Всички тези батерии имат свои собствени характеристики, но тъй като тези нюанси не са от основно значение за обикновения потребител, те няма да бъдат разгледани в тази статия.

Освен това всички литиево-йонни батерии се произвеждат в различни размери и форм фактори. Те могат да бъдат или в кутия (например популярните днес 18650), или ламинирани или призматични (гел-полимерни батерии). Последните представляват херметически затворени торби от специално фолио, които съдържат електроди и електродна маса.

Най-често срещаните размери на литиево-йонни батерии са показани в таблицата по-долу (всички имат номинално напрежение от 3,7 волта):

Вътрешните електрохимични процеси протичат по същия начин и не зависят от форм-фактора и дизайна на батерията, така че всичко казано по-долу се отнася еднакво за всички литиеви батерии.

Как правилно да зареждате литиево-йонни батерии

Най-правилният начин за зареждане на литиеви батерии е зареждането на два етапа. Това е методът, който Sony използва във всички свои зарядни устройства. Въпреки по-сложния контролер на зареждането, това осигурява по-пълно зареждане на литиево-йонните батерии, без да намалява експлоатационния им живот.

Тук говорим за двустепенен заряден профил за литиеви батерии, съкратено CC/CV (постоянен ток, постоянно напрежение). Има и опции с импулсни и стъпкови токове, но те не се обсъждат в тази статия. Можете да прочетете повече за зареждането с импулсен ток.

Така че, нека разгледаме по-подробно двата етапа на зареждане.

1. На първия етапТрябва да се осигури постоянен заряден ток. Текущата стойност е 0,2-0,5C. За ускорено зареждане е позволено да се увеличи токът до 0,5-1,0C (където C е капацитетът на батерията).

Например, за батерия с капацитет 3000 mAh, номиналният ток на зареждане на първия етап е 600-1500 mA, а токът на ускорено зареждане може да бъде в диапазона 1,5-3A.

За да се осигури постоянен ток на зареждане с дадена стойност, веригата на зарядното устройство трябва да може да повишава напрежението на клемите на батерията. Всъщност на първия етап зарядното устройство работи като класически стабилизатор на ток.

Важно:Ако планирате да зареждате батерии с вградена защитна платка (PCB), тогава когато проектирате веригата на зарядното устройство, трябва да сте сигурни, че напрежението на отворена верига на веригата никога не може да надвишава 6-7 волта. В противен случай защитната платка може да се повреди.

В момента, когато напрежението на батерията се повиши до 4,2 волта, батерията ще спечели приблизително 70-80% от капацитета си (конкретната стойност на капацитета ще зависи от тока на зареждане: при ускорено зареждане ще бъде малко по-малко, при номинален заряд - малко повече). Този момент бележи края на първия етап на зареждане и служи като сигнал за преминаване към втория (и последен) етап.

2. Втори етап на зареждане- това е зареждане на батерията с постоянно напрежение, но постепенно намаляващ (падащ) ток.

На този етап зарядното устройство поддържа напрежение от 4,15-4,25 волта на батерията и контролира текущата стойност.

С увеличаване на капацитета, зарядният ток ще намалее. Веднага щом стойността му намалее до 0,05-0,01C, процесът на зареждане се счита за завършен.

Важен нюанс на правилната работа на зарядното устройство е пълното му изключване от батерията след завършване на зареждането. Това се дължи на факта, че за литиевите батерии е изключително нежелателно да остават дълго време под високо напрежение, което обикновено се осигурява от зарядното устройство (т.е. 4,18-4,24 волта). Това води до ускорено влошаване на химическия състав на батерията и като следствие до намаляване на нейния капацитет. Дългосрочният престой означава десетки или повече часове.

По време на втория етап на зареждане, батерията успява да спечели около 0,1-0,15 повече от капацитета си. По този начин общият заряд на батерията достига 90-95%, което е отличен показател.

Разгледахме два основни етапа на зареждане. Отразяването на проблема със зареждането на литиевите батерии обаче би било непълно, ако не беше споменат още един етап на зареждане – т.нар. предварително зареждане.

Етап на предварително зареждане (предварително зареждане)- тази степен се използва само за дълбоко разредени батерии (под 2,5 V) за привеждане в нормален работен режим.

На този етап зарядът се осигурява с намален постоянен ток, докато напрежението на батерията достигне 2,8 V.

Предварителният етап е необходим, за да се предотврати подуване и намаляване на налягането (или дори експлозия с пожар) на повредени батерии, които имат например вътрешно късо съединение между електродите. Ако през такава батерия веднага се прекара голям заряден ток, това неминуемо ще доведе до нейното нагряване, а след това зависи.

Друго предимство на предварителното зареждане е предварителното загряване на батерията, което е важно при зареждане при ниски температури на околната среда (в неотопляема стая през студения сезон).

Интелигентното зареждане трябва да може да следи напрежението на батерията по време на етапа на предварително зареждане и, ако напрежението не се повиши дълго време, да направи заключение, че батерията е дефектна.

Всички етапи на зареждане на литиево-йонна батерия (включително етапа на предварително зареждане) са схематично изобразени на тази графика:

Превишаването на номиналното напрежение на зареждане с 0,15 V може да намали живота на батерията наполовина. Намаляването на зарядното напрежение с 0,1 волта намалява капацитета на заредена батерия с около 10%, но значително удължава експлоатационния й живот. Напрежението на напълно заредена батерия след изваждането й от зарядното е 4,1-4,15 волта.

Позволете ми да обобщя горното и да очертая основните точки:

1. Какъв ток трябва да използвам за зареждане на литиево-йонна батерия (например 18650 или друга)?

Токът ще зависи от това колко бързо искате да го заредите и може да варира от 0,2C до 1C.

Например, за батерия с размер 18650 с капацитет 3400 mAh, минималният ток на зареждане е 680 mA, а максималният е 3400 mA.

2. За колко време се зареждат например същите батерии 18650?

Времето за зареждане директно зависи от тока на зареждане и се изчислява по формулата:

T = C / I зареждане.

Например, времето за зареждане на нашата батерия от 3400 mAh с ток от 1A ще бъде около 3,5 часа.

3. Как правилно да заредите литиево-полимерна батерия?

Всички литиеви батерии се зареждат по един и същи начин. Няма значение дали е литиево-полимерен или литиево-йонен. За нас, потребителите, няма разлика.

Какво е защитна дъска?

Защитната платка (или PCB - power control board) е предназначена да предпазва от късо съединение, презареждане и презареждане на литиевата батерия. По правило защитата от прегряване също е вградена в защитните модули.

От съображения за безопасност е забранено използването на литиеви батерии в домакински уреди, освен ако нямат вградена защитна платка. Ето защо всички батерии за мобилни телефони винаги имат печатна платка. Изходните клеми на батерията са разположени директно на платката:

Тези платки използват контролер за зареждане с шест крака на специализирано устройство (JW01, JW11, K091, G2J, G3J, S8210, S8261, NE57600 и други аналози). Задачата на този контролер е да изключи батерията от товара, когато батерията е напълно разредена и да изключи батерията от зареждане, когато достигне 4,25 V.

Ето, например, диаграма на платката за защита на батерията BP-6M, която се доставяше със стари телефони Nokia:

Ако говорим за 18650, те могат да бъдат произведени със или без защитна платка. Защитният модул се намира близо до отрицателния извод на батерията.

Платката увеличава дължината на батерията с 2-3 мм.

Батериите без PCB модул обикновено са включени в батерии, които се доставят със собствени вериги за защита.

Всяка батерия със защита може лесно да се превърне в батерия без защита, просто трябва да я изкормите.

Днес максималният капацитет на батерията 18650 е 3400 mAh. Батериите със защита трябва да имат съответното обозначение на кутията ("Защитени").

Не бъркайте PCB платката с PCM модула (PCM - модул за захранване). Ако първите служат само за защита на батерията, то вторите са предназначени да контролират процеса на зареждане - те ограничават зарядния ток на дадено ниво, контролират температурата и като цяло осигуряват целия процес. PCM платката е това, което наричаме контролер на заряда.

Надявам се, че сега няма останали въпроси, как да зареждам батерия 18650 или друга литиева батерия? След това преминаваме към малка селекция от готови схемни решения за зарядни устройства (същите контролери за зареждане).

Схеми за зареждане на литиево-йонни батерии

Всички вериги са подходящи за зареждане на всяка литиева батерия; остава само да се вземе решение за зарядния ток и елементната база.

LM317

Диаграма на просто зарядно устройство, базирано на чипа LM317 с индикатор за зареждане:

Веригата е най-простата, цялата настройка се свежда до настройка на изходното напрежение на 4,2 волта с помощта на подстригващ резистор R8 (без свързана батерия!) И настройка на тока на зареждане чрез избор на резистори R4, R6. Мощността на резистора R1 е най-малко 1 Watt.

Веднага след като светодиодът изгасне, процесът на зареждане може да се счита за завършен (токът на зареждане никога няма да намалее до нула). Не се препоръчва да държите батерията на този заряд дълго време, след като е напълно заредена.

Микросхемата lm317 се използва широко в различни стабилизатори на напрежение и ток (в зависимост от схемата на свързване). Продава се на всеки ъгъл и струва стотинки (можете да вземете 10 броя само за 55 рубли).

LM317 се предлага в различни корпуси:

Присвояване на щифта (pinout):

Аналози на чипа LM317 са: GL317, SG31, SG317, UC317T, ECG1900, LM31MDT, SP900, KR142EN12, KR1157EN1 (последните два са местно производство).

Токът на зареждане може да се увеличи до 3А, ако вземете LM350 вместо LM317. Но ще бъде по-скъпо - 11 рубли / бройка.

Печатната платка и модулът на веригата са показани по-долу:

Старият съветски транзистор KT361 може да бъде заменен с подобен pnp транзистор (например KT3107, KT3108 или буржоа 2N5086, 2SA733, BC308A). Може да се премахне напълно, ако индикаторът за зареждане не е необходим.

Недостатък на схемата: захранващото напрежение трябва да бъде в диапазона 8-12V. Това се дължи на факта, че за нормална работа на чипа LM317 разликата между напрежението на батерията и захранващото напрежение трябва да бъде най-малко 4,25 волта. Така няма да може да се захранва от USB порта.

MAX1555 или MAX1551

MAX1551/MAX1555 са специализирани зарядни устройства за Li+ батерии, които могат да работят от USB или от отделен захранващ адаптер (например зарядно за телефон).

Единствената разлика между тези микросхеми е, че MAX1555 издава сигнал, който показва процеса на зареждане, а MAX1551 издава сигнал, че захранването е включено. Тези. 1555 все още е за предпочитане в повечето случаи, така че 1551 вече е трудно да се намери в продажба.

Подробно описание на тези микросхеми от производителя е.

Максималното входно напрежение от DC адаптера е 7 V, когато се захранва от USB - 6 V. Когато захранващото напрежение падне до 3,52 V, микросхемата се изключва и зареждането спира.

Самата микросхема открива на кой вход има захранващо напрежение и се свързва към него. Ако захранването се подава през USB шината, тогава максималният ток на зареждане е ограничен до 100 mA - това ви позволява да включите зарядното устройство в USB порта на всеки компютър, без да се страхувате от изгаряне на южния мост.

Когато се захранва от отделно захранване, типичният ток на зареждане е 280 mA.

Чиповете имат вградена защита от прегряване. Но дори и в този случай веригата продължава да работи, намалявайки зарядния ток с 17 mA за всеки градус над 110 ° C.

Има функция за предварително зареждане (вижте по-горе): докато напрежението на батерията е под 3V, микросхемата ограничава зарядния ток до 40 mA.

Микросхемата има 5 пина. Ето типична схема на свързване:

Ако има гаранция, че напрежението на изхода на вашия адаптер не може при никакви обстоятелства да надвишава 7 волта, тогава можете да направите без стабилизатора 7805.

Опцията за USB зареждане може да се монтира например на този.

Микросхемата не изисква нито външни диоди, нито външни транзистори. Като цяло, разбира се, прекрасни малки неща! Само те са твърде малки и неудобни за запояване. И те също са скъпи ().

LP2951

Стабилизаторът LP2951 се произвежда от National Semiconductors (). Той осигурява внедряването на вградена функция за ограничаване на тока и ви позволява да генерирате стабилно ниво на зарядно напрежение за литиево-йонна батерия на изхода на веригата.

Напрежението на заряда е 4,08 - 4,26 волта и се задава от резистор R3, когато батерията е изключена. Напрежението се поддържа много прецизно.

Токът на зареждане е 150 - 300mA, тази стойност е ограничена от вътрешните вериги на чипа LP2951 (в зависимост от производителя).

Използвайте диода с малък обратен ток. Например, може да бъде всяка от серията 1N400X, която можете да закупите. Диодът се използва като блокиращ диод за предотвратяване на обратния ток от батерията към чипа LP2951, когато входното напрежение е изключено.

Това зарядно устройство произвежда доста нисък ток на зареждане, така че всяка батерия 18650 може да се зарежда през нощта.

Микросхемата може да бъде закупена както в пакет DIP, така и в пакет SOIC (струва около 10 рубли на парче).

MCP73831

Чипът ви позволява да създавате правилните зарядни устройства и освен това е по-евтин от нашумелия MAX1555.

Типична схема на свързване е взета от:

Важно предимство на веригата е липсата на мощни резистори с ниско съпротивление, които ограничават зарядния ток. Тук токът се задава от резистор, свързан към 5-ия щифт на микросхемата. Неговото съпротивление трябва да бъде в диапазона 2-10 kOhm.

Сглобеното зарядно устройство изглежда така:

Микросхемата се нагрява доста добре по време на работа, но това не изглежда да я притеснява. Изпълнява своята функция.

Ето още една версия на печатна платка със SMD LED и micro-USB конектор:

LTC4054 (STC4054)

Много проста схема, страхотен вариант! Позволява зареждане с ток до 800 mA (виж). Вярно, има склонност да се нагрява много, но в този случай вградената защита от прегряване намалява тока.

Веригата може да бъде значително опростена чрез изхвърляне на един или дори двата светодиода с транзистор. Тогава ще изглежда така (трябва да признаете, че не може да бъде по-просто: двойка резистори и един кондензатор):

Една от опциите за печатна платка е достъпна на . Платката е предназначена за елементи със стандартен размер 0805.

I=1000/R. Не трябва да задавате висок ток веднага; първо вижте колко се нагрява микросхемата. За моите цели взех резистор от 2,7 kOhm и токът на зареждане се оказа около 360 mA.

Малко вероятно е да бъде възможно да се адаптира радиатор към тази микросхема и не е факт, че ще бъде ефективен поради високата термична устойчивост на кръстовището на кристалния корпус. Производителят препоръчва да направите радиатора „през проводниците“ - следите да бъдат възможно най-дебели и да се остави фолиото под тялото на чипа. Като цяло, колкото повече „земно“ фолио остава, толкова по-добре.

Между другото, по-голямата част от топлината се разсейва през 3-то краче, така че можете да направите тази следа много широка и дебела (запълнете я с излишна спойка).

Пакетът на чипа LTC4054 може да бъде обозначен като LTH7 или LTADY.

LTH7 се различава от LTADY по това, че първият може да вдигне много слаба батерия (на която напрежението е по-малко от 2,9 волта), докато вторият не може (трябва да го завъртите отделно).

Чипът се оказа много успешен, така че има куп аналози: STC4054, MCP73831, TB4054, QX4054, TP4054, SGM4054, ACE4054, LP4054, U4054, BL4054, WPM4054, IT4504, Y1880, PT6102, PT618 1, 2, HX6001 , LC6000, LN5060, CX9058, EC49016, CYT5026, Q7051. Преди да използвате някой от аналозите, проверете спецификациите.

TP4056

Микросхемата е направена в корпус SOP-8 (виж), има метален радиатор на корема, който не е свързан с контактите, което позволява по-ефективно отвеждане на топлината. Позволява ви да зареждате батерията с ток до 1A (токът зависи от резистора за настройка на тока).

Схемата на свързване изисква минимален брой окачващи елементи:

Схемата реализира класическия процес на зареждане - първо зареждане с постоянен ток, след това с постоянно напрежение и спадащ ток. Всичко е научно. Ако разгледате зареждането стъпка по стъпка, можете да различите няколко етапа:

1. Следене на напрежението на свързаната батерия (това се случва през цялото време).
2. Фаза на предварително зареждане (ако батерията е разредена под 2,9 V). Заредете с ток 1/10 от програмирания от резистора R prog (100 mA при R prog = 1,2 kOhm) до ниво от 2,9 V.
3. Зареждане с максимален постоянен ток (1000 mA при R prog = 1.2 kOhm);
4. Когато батерията достигне 4,2 V, напрежението на батерията се фиксира на това ниво. Започва постепенно намаляване на тока на зареждане.
5. Когато токът достигне 1/10 от програмирания от резистора R prog (100 mA при R prog = 1,2 kOhm), зарядното устройство се изключва.
6. След като зареждането приключи, контролерът продължава да следи напрежението на батерията (виж точка 1). Токът, консумиран от веригата за наблюдение, е 2-3 µA. След като напрежението падне до 4.0V, зареждането започва отново. И така в кръг.

Зарядният ток (в ампери) се изчислява по формулата I=1200/R прогноз. Допустимият максимум е 1000 mA.

Реален тест за зареждане с батерия 3400 mAh 18650 е показан на графиката:

Предимството на микросхемата е, че токът на зареждане се задава само от един резистор. Не са необходими мощни резистори с ниско съпротивление. Освен това има индикатор за процеса на зареждане, както и индикация за края на зареждането. Когато батерията не е свързана, индикаторът мига на всеки няколко секунди.

Захранващото напрежение на веригата трябва да бъде в рамките на 4,5...8 волта. Колкото по-близо до 4.5V, толкова по-добре (така че чипът се нагрява по-малко).

Първият крак се използва за свързване на температурен сензор, вграден в литиево-йонната батерия (обикновено средният извод на батерията на мобилен телефон). Ако изходното напрежение е под 45% или над 80% от захранващото напрежение, зареждането спира. Ако нямате нужда от контрол на температурата, просто поставете този крак на земята.

внимание! Тази схема има един съществен недостатък: липсата на верига за защита срещу обратна полярност на батерията. В този случай контролерът гарантирано ще изгори поради превишаване на максималния ток. В този случай захранващото напрежение на веригата отива директно към батерията, което е много опасно.

Печатът е прост и може да бъде направен за час на коляно. Ако времето е от решаващо значение, можете да поръчате готови модули. Някои производители на готови модули добавят защита срещу свръхток и преразреждане (например можете да изберете коя платка ви трябва - със или без защита и с какъв конектор).

Може да намерите и готови платки с контакт за датчик за температура. Или дори модул за зареждане с няколко паралелни микросхеми TP4056 за увеличаване на тока на зареждане и със защита срещу обратна полярност (пример).

LTC1734

Също много проста схема. Токът на зареждане се задава от резистор R prog (например, ако инсталирате резистор 3 kOhm, токът ще бъде 500 mA).

Микросхемите обикновено са маркирани на кутията: LTRG (те често могат да бъдат намерени в стари телефони на Samsung).

Всеки pnp транзистор е подходящ, основното е, че е проектиран за даден ток на зареждане.

На посочената диаграма няма индикатор за заряд, но на LTC1734 се казва, че пин “4” (Prog) има две функции - настройка на тока и следене на края на заряда на батерията. Например, показана е схема с контрол на края на заряда с помощта на компаратора LT1716.

Сравнителят LT1716 в този случай може да бъде заменен с евтин LM358.

TL431 + транзистор

Вероятно е трудно да се измисли схема, използваща по-достъпни компоненти. Най-трудната част тук е намирането на референтния източник на напрежение TL431. Но те са толкова често срещани, че се намират почти навсякъде (рядко източник на захранване прави без тази микросхема).

Е, транзисторът TIP41 може да бъде заменен с всеки друг с подходящ колекторен ток. Дори старите съветски KT819, KT805 (или по-малко мощни KT815, KT817) ще направят.

Настройката на схемата се свежда до настройка на изходното напрежение (без батерия!!!) с помощта на трим резистор на 4,2 волта. Резисторът R1 задава максималната стойност на зарядния ток.

Тази схема напълно реализира двуетапния процес на зареждане на литиеви батерии - първо зареждане с постоянен ток, след това преминаване към фазата на стабилизиране на напрежението и плавно намаляване на тока почти до нула. Единственият недостатък е лошата повторяемост на веригата (тя е капризна в настройката и взискателна към използваните компоненти).

MCP73812

Има още една незаслужено пренебрегвана микросхема от Microchip - MCP73812 (вижте). Въз основа на него получаваме много бюджетна опция за зареждане (и евтина!). Целият бодикит е само един резистор!

Между другото, микросхемата е направена в удобна за запояване опаковка - SOT23-5.

Единственият минус е, че много се нагрява и няма индикация за зареждане. Освен това по някакъв начин не работи много надеждно, ако имате източник на захранване с ниска мощност (което причинява спад на напрежението).

Като цяло, ако индикацията за зареждане не е важна за вас и ток от 500 mA ви подхожда, тогава MCP73812 е много добър вариант.

NCP1835

Предлага се напълно интегрирано решение - NCP1835B, осигуряващо висока стабилност на зарядното напрежение (4.2 ±0.05 V).

Може би единственият недостатък на тази микросхема е нейният твърде миниатюрен размер (корпус DFN-10, размер 3x3 mm). Не всеки може да осигури висококачествено запояване на такива миниатюрни елементи.

Сред неоспоримите предимства бих искал да отбележа следното:

1. Минимален брой части на тялото.
2. Възможност за зареждане на напълно разредена батерия (ток на предварителен заряд 30 mA);
3. Определяне на края на зареждането.
4. Програмируем ток на зареждане - до 1000 mA.
5. Индикация за зареждане и грешка (с възможност за откриване на незареждаеми батерии и сигнализиране за това).
6. Защита срещу дългосрочно зареждане (чрез промяна на капацитета на кондензатора C t можете да зададете максимално време за зареждане от 6,6 до 784 минути).

Цената на микросхемата не е съвсем евтина, но също така не е толкова висока (~ $1), че можете да откажете да я използвате. Ако сте удобни с поялник, бих препоръчал да изберете тази опция.

По-подробно описание е в.

Мога ли да зареждам литиево-йонна батерия без контролер?

Да, можеш. Това обаче ще изисква строг контрол на тока и напрежението на зареждане.

По принцип няма да е възможно да заредите батерия, например нашия 18650, без зарядно устройство. Все още трябва по някакъв начин да ограничите максималния ток на зареждане, така че поне най-примитивната памет все още ще е необходима.

Най-простото зарядно устройство за всяка литиева батерия е резистор, свързан последователно с батерията:

Съпротивлението и разсейването на мощността на резистора зависят от напрежението на захранващия източник, който ще се използва за зареждане.

Като пример, нека изчислим резистор за 5-волтово захранване. Ще зареждаме батерия 18650 с капацитет 2400 mAh.

Така че в самото начало на зареждането спадът на напрежението през резистора ще бъде:

U r = 5 - 2,8 = 2,2 волта

Да кажем, че нашето 5V захранване е разчетено за максимален ток от 1A. Веригата ще консумира най-висок ток в самото начало на зареждането, когато напрежението на батерията е минимално и възлиза на 2,7-2,8 волта.

Внимание: тези изчисления не отчитат възможността батерията да е много дълбоко разредена и напрежението върху нея да е много по-ниско, дори до нула.

По този начин съпротивлението на резистора, необходимо за ограничаване на тока в самото начало на заряда при 1 ампер, трябва да бъде:

R = U / I = 2,2 / 1 = 2,2 ома

Разсейване на мощността на резистора:

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

В самия край на зареждането на батерията, когато напрежението върху нея достигне 4,2 V, зарядният ток ще бъде:

Зареждам = (U ip - 4.2) / R = (5 - 4.2) / 2.2 = 0.3 A

Тоест, както виждаме, всички стойности не надхвърлят допустимите граници за дадена батерия: първоначалният ток не надвишава максимално допустимия ток на зареждане за дадена батерия (2,4 A), а крайният ток надвишава тока при което батерията вече не набира капацитет (0,24 A).

Основният недостатък на такова зареждане е необходимостта от постоянно наблюдение на напрежението на батерията. И ръчно изключете заряда веднага щом напрежението достигне 4,2 волта. Факт е, че литиевите батерии понасят много лошо дори краткотрайно пренапрежение - електродните маси започват бързо да се разграждат, което неизбежно води до загуба на капацитет. В същото време се създават всички предпоставки за прегряване и разхерметизиране.

Ако вашата батерия има вградена защитна платка, която беше обсъдена малко по-горе, тогава всичко става по-просто. При достигане на определено напрежение на батерията платката сама ще я изключи от зарядното. Този метод на зареждане обаче има значителни недостатъци, които обсъдихме в.

Вградената в батерията защита няма да позволи тя да бъде презаредена при никакви обстоятелства. Всичко, което трябва да направите, е да контролирате зарядния ток, така че да не надвишава допустимите стойности за дадена батерия (защитните платки не могат да ограничат зарядния ток, за съжаление).

Зареждане с помощта на лабораторно захранване

Ако имате захранване с токова защита (ограничение), значи сте спасени! Такъв източник на захранване вече е пълноценно зарядно устройство, което изпълнява правилния профил на зареждане, за който писахме по-горе (CC/CV).

Всичко, което трябва да направите, за да заредите li-ion, е да настроите захранването на 4,2 волта и да зададете желаното ограничение на тока. И можете да свържете батерията.

Първоначално, когато батерията все още е разредена, лабораторното захранване ще работи в режим на токова защита (т.е. ще стабилизира изходния ток на дадено ниво). След това, когато напрежението на банката се повиши до зададените 4,2 V, захранването ще премине в режим на стабилизиране на напрежението и токът ще започне да пада.

Когато токът падне до 0,05-0,1C, батерията може да се счита за напълно заредена.

Както можете да видите, лабораторното захранване е почти идеално зарядно! Единственото нещо, което не може да направи автоматично, е да вземе решение да зареди напълно батерията и да се изключи. Но това е малко нещо, на което дори не трябва да обръщате внимание.

Как се зареждат литиеви батерии?

И ако говорим за батерия за еднократна употреба, която не е предназначена за презареждане, тогава правилният (и единствено правилният) отговор на този въпрос е НЕ.

Факт е, че всяка литиева батерия (например обикновената CR2032 под формата на плоска таблетка) се характеризира с наличието на вътрешен пасивиращ слой, който покрива литиевия анод. Този слой предотвратява химическа реакция между анода и електролита. И подаването на външен ток разрушава горния защитен слой, което води до повреда на батерията.

Между другото, ако говорим за непрезареждаема батерия CR2032, тогава LIR2032, който е много подобен на нея, вече е пълноценна батерия. Може и трябва да се зарежда. Само напрежението му не е 3, а 3.6V.

Как да зареждате литиеви батерии (било то телефонна батерия, 18650 или друга литиево-йонна батерия) беше обсъдено в началото на статията.

Зарядно за автомобилни акумулатори.

Не е ново за никого, ако кажа, че всеки шофьор трябва да има зарядно устройство за батерии в гаража си. Разбира се, можете да го купите в магазин, но когато се сблъсках с този въпрос, стигнах до извода, че не искам да купувам очевидно не много добро устройство на достъпна цена. Има такива, при които токът на зареждане се регулира от мощен превключвател, който добавя или намалява броя на навивките във вторичната намотка на трансформатора, като по този начин увеличава или намалява тока на зареждане, докато по принцип няма устройство за контрол на тока. Това е може би най-евтиният вариант за фабрично произведено зарядно устройство, но умното устройство не е толкова евтино, цената е наистина висока, така че реших да намеря схема в интернет и да я сглобя сам. Критериите за подбор бяха следните:

Проста схема, без ненужни звънци и свирки;
- наличие на радио компоненти;
- плавно регулиране на зарядния ток от 1 до 10 ампера;
- желателно е това да е схема на устройство за зареждане и обучение;
- не е сложна настройка;
- стабилност на работа (според прегледите на тези, които вече са направили тази схема).

След търсене в интернет попаднах на индустриална схема за зарядно устройство с регулиращи тиристори.

Всичко е типично: трансформатор, мост (VD8, VD9, VD13, VD14), импулсен генератор с регулируем работен цикъл (VT1, VT2), тиристори като ключове (VD11, VD12), блок за управление на заряда. Опростявайки донякъде този дизайн, получаваме по-проста диаграма:

В тази схема няма блок за контрол на заряда, а останалото е почти същото: транс, мост, генератор, един тиристор, измервателни глави и предпазител. Моля, обърнете внимание, че веригата съдържа тиристор KU202, той е малко слаб, така че за да се предотврати повреда от импулси с висок ток, той трябва да бъде инсталиран на радиатор. Трансформаторът е 150 вата или можете да използвате TS-180 от стар лампов телевизор.

Регулируемо зарядно устройство със заряден ток 10А на тиристора KU202.

И още едно устройство, което не съдържа дефицитни части, със заряден ток до 10 ампера. Това е прост тиристорен регулатор на мощността с фазово-импулсно управление.

Тиристорният контролен блок е сглобен на два транзистора. Времето, през което кондензаторът C1 ще се зарежда преди превключване на транзистора, се задава от променлив резистор R7, който всъщност задава стойността на тока на зареждане на батерията. Диод VD1 служи за защита на управляващата верига на тиристора от обратно напрежение. Тиристорът, както в предишните схеми, се поставя на добър радиатор или на малък с охлаждащ вентилатор. Печатната платка на контролния блок изглежда така:

Схемата не е лоша, но има някои недостатъци:
- колебанията в захранващото напрежение водят до колебания в зарядния ток;
- няма защита от късо съединение, освен предпазител;
- устройството пречи на мрежата (може да се третира с LC филтър).

Устройство за зареждане и възстановяване на акумулаторни батерии.

Това импулсно устройство може да зарежда и възстановява почти всеки тип батерия. Времето за зареждане зависи от състоянието на батерията и варира от 4 до 6 часа. Благодарение на импулсния заряден ток пластините на батерията са десулфатизирани. Вижте диаграмата по-долу.

В тази схема генераторът е сглобен на микросхема, което осигурява по-стабилна работа. Вместо NE555можете да използвате руския аналог - таймер 1006VI1. Ако някой не харесва KREN142 за захранване на таймера, той може да бъде заменен с конвенционален параметричен стабилизатор, т.е. резистор и ценеров диод с необходимото стабилизиращо напрежение и намалете резистора R5 до 200 ома. Транзистор VT1- на радиатора без грешка, става много горещо. Веригата използва трансформатор с вторична намотка от 24 волта. Диоден мост може да бъде сглобен от диоди като D242. За по-добро охлаждане на радиатора на транзистора VT1Можете да използвате вентилатор от компютърно захранване или охлаждане на системния модул.

Възстановяване и зареждане на батерията.

В резултат на неправилно използване на автомобилните акумулатори, техните плочи могат да се сулфатират и батерията да се повреди.
Известен е метод за възстановяване на такива батерии, когато се зареждат с „асиметричен“ ток. В този случай съотношението на тока на зареждане и разреждане е избрано 10:1 (оптимален режим). Този режим ви позволява не само да възстановявате сулфатирани батерии, но и да извършвате превантивно третиране на обслужваеми.

Ориз. 1. Електрическа верига на зарядното устройство

На фиг. 1 показва просто зарядно устройство, проектирано да използва метода, описан по-горе. Веригата осигурява импулсен заряден ток до 10 A (използва се за ускорено зареждане). За да възстановите и обучите батериите, по-добре е да настроите импулсния ток на зареждане на 5 A. В този случай токът на разреждане ще бъде 0,5 A. Токът на разреждане се определя от стойността на резистора R4.
Веригата е проектирана по такъв начин, че батерията се зарежда от токови импулси през половината от периода на мрежовото напрежение, когато напрежението на изхода на веригата надвишава напрежението на батерията. По време на втория полупериод диодите VD1, VD2 са затворени и батерията се разрежда чрез съпротивление на натоварване R4.

Стойността на тока на зареждане се задава от регулатора R2 с помощта на амперметър. Като се има предвид, че при зареждане на батерията част от тока протича и през резистора R4 (10%), показанията на амперметър PA1 трябва да съответстват на 1,8 A (за импулсен ток на зареждане от 5 A), тъй като амперметърът показва средната стойност на тока за определен период от време и заряда, произведен през половината от периода.

Схемата осигурява защита на батерията от неконтролирано разреждане в случай на случайна загуба на мрежово напрежение. В този случай реле K1 със своите контакти ще отвори веригата за свързване на батерията. Реле K1 се използва от типа RPU-0 с работно напрежение на намотката 24 V или по-ниско напрежение, но в този случай ограничителен резистор е свързан последователно с намотката.

За устройството можете да използвате трансформатор с мощност най-малко 150 W с напрежение във вторичната намотка 22...25 V.
Измервателното устройство PA1 е подходящо със скала от 0...5 A (0...3 A), например M42100. Транзисторът VT1 е инсталиран на радиатор с площ най-малко 200 квадратни метра. cm, за което е удобно да използвате металния корпус на дизайна на зарядното устройство.

Схемата използва транзистор с голямо усилване (1000...18000), който може да бъде заменен с KT825 при промяна на полярността на диодите и ценерови диод, тъй като има различна проводимост (виж фиг. 2). Последната буква в обозначението на транзистора може да бъде всичко.

Ориз. 2. Електрическа верига на зарядното устройство

За защита на веригата от случайно късо съединение на изхода е монтиран предпазител FU2.
Използваните резистори са R1 тип C2-23, R2 - PPBE-15, R3 - C5-16MB, R4 - PEV-15, стойността на R2 може да бъде от 3,3 до 15 kOhm. Подходящ е всеки ценерови диод VD3 със стабилизиращо напрежение от 7,5 до 12 V.
обратно напрежение.

Кой проводник е по-добре да използвате от зарядното устройство към батерията.

Разбира се, по-добре е да вземете гъвкава медна жила, но напречното сечение трябва да бъде избрано въз основа на максималния ток, който ще тече през тези проводници, за това гледаме табелата:

Ако се интересувате от схемата на импулсни устройства за възстановяване на заряда, използващи таймера 1006VI1 в главния осцилатор, прочетете тази статия: