Pregled fabričkih krugova punjača. Domaći punjači za automobilske akumulatore: jednostavan dijagram. Impulsni punjači

Članak će vam reći kako napraviti domaći vlastitim rukama. Možete koristiti apsolutno bilo koje strujne krugove, ali najjednostavnija opcija proizvodnje je preinačiti napajanje računala. Ako imate takav blok, bit će vrlo lako pronaći upotrebu za njega. Za napajanje matičnih ploča koriste se naponi od 5, 3,3, 12 volti. Kao što razumijete, napon koji vas zanima je 12 volti. Punjač će vam omogućiti punjenje baterija čiji se kapacitet kreće od 55 do 65 Amper-sati. Drugim riječima, dovoljno je napuniti baterije većine automobila.

Opšti prikaz dijagrama

Da biste izvršili izmjenu, trebate koristiti dijagram predstavljen u članku. napravljen vlastitim rukama iz napajanja osobnog računala, omogućava vam kontrolu struje i napona punjenja na izlazu. Potrebno je obratiti pažnju na činjenicu da postoji zaštita od kratkog spoja - osigurač od 10 Ampera. Ali nije ga potrebno instalirati, jer većina izvora napajanja osobnih računala ima zaštitu koja isključuje uređaj u slučaju kratkog spoja. Dakle, krugovi punjača za baterije iz kompjuterskih izvora napajanja mogu se zaštititi od kratkih spojeva.

PSI kontroler (označen DA1), u pravilu se koristi u napajanju dva tipa - KA7500 ili TL494. Sada malo teorije. Može li napajanje računara pravilno napuniti bateriju? Odgovor je da, budući da olovne baterije u većini automobila imaju kapacitet od 55-65 Amper-sat. A za normalno punjenje potrebna mu je struja jednaka 10% kapaciteta baterije - ne više od 6,5 Ampera. Ako napajanje ima snagu od preko 150 W, tada je njegovo kolo "+12 V" sposobno isporučiti takvu struju.

Početna faza preuređenja

Da biste replicirali jednostavan domaći punjač baterija, morate malo poboljšati napajanje:

1. Riješite se svih nepotrebnih žica. Uklonite ih lemilom kako se ne bi ometali.
2. Koristeći dijagram dat u članku, pronađite konstantni otpornik R1, koji se mora odlemiti i na njegovo mjesto ugraditi trimer otpora od 27 kOhm. Konstantni napon od “+12 V” mora se naknadno primijeniti na gornji kontakt ovog otpornika. Bez toga, uređaj neće moći da radi.
3. 16. pin mikrokola je isključen iz minusa.
4. Zatim morate odspojiti 15. i 14. pinove.

Ispostavilo se da je prilično jednostavan i domaći. Možete koristiti bilo koje sklopove, ali ga je lakše napraviti iz napajanja računala - lakši je, lakši za korištenje i pristupačniji. U poređenju sa transformatorskim uređajima, masa uređaja se značajno razlikuje (kao i dimenzije).

Podešavanja punjača

Stražnji zid će sada biti prednji, preporučljivo je napraviti ga od komada materijala (tekstolit je idealan). Na ovaj zid potrebno je ugraditi regulator struje punjenja, prikazan na dijagramu R10. Najbolje je koristiti što jači otpornik koji osjeti struju - uzmite dva sa snagom od 5 W i otporom od 0,2 Ohma. Ali sve ovisi o izboru kruga punjača baterija. Neki dizajni ne zahtijevaju upotrebu otpornika velike snage.

Kada ih povežete paralelno, snaga se udvostručuje, a otpor postaje jednak 0,1 Ohm. Na prednjem zidu nalaze se i indikatori - voltmetar i ampermetar, koji vam omogućavaju praćenje relevantnih parametara punjača. Za fino podešavanje punjača koristi se trim-otpornik, s kojim se napon dovodi na 1. pin PHI kontrolera.

Zahtjevi uređaja

Završna montaža

Višežilne tanke žice moraju biti zalemljene na pinove 1, 14, 15 i 16. Njihova izolacija mora biti pouzdana kako do grijanja ne bi došlo pod opterećenjem, inače će domaći auto punjač pokvariti. Nakon sastavljanja, potrebno je podesiti napon na oko 14 volti (+/-0,2 V) pomoću trimer otpornika. Ovo je napon koji se smatra normalnim za punjenje baterija. Štaviše, ova vrijednost bi trebala biti u stanju mirovanja (bez priključenog opterećenja).

Morate instalirati dvije aligatorske kopče na žice koje se spajaju na bateriju. Jedna je crvena, druga crna. Mogu se kupiti u bilo kojoj prodavnici hardvera ili autodijelova. Ovako dobijate jednostavan kućni punjač za automobilski akumulator. Dijagrami povezivanja: crna je pričvršćena na minus, a crvena na plus. Proces punjenja je potpuno automatski, nije potrebna ljudska intervencija. Ali vrijedi razmotriti glavne faze ovog procesa.

Proces punjenja baterije

Tokom početnog ciklusa, voltmetar će pokazati napon od približno 12,4-12,5 V. Ako baterija ima kapacitet od 55 Ah, tada trebate rotirati regulator dok ampermetar ne pokaže vrijednost od 5,5 Ampera. To znači da je struja punjenja 5,5 A. Kako se baterija puni, struja se smanjuje i napon teži maksimalnom. Kao rezultat toga, na samom kraju struja će biti 0, a napon će biti 14 V.

Bez obzira na izbor sklopova i dizajna punjača koji se koriste za proizvodnju, princip rada je u velikoj mjeri sličan. Kada je baterija potpuno napunjena, uređaj počinje kompenzirati struju samopražnjenja. Stoga ne rizikujete da se baterija prepuni. Dakle, punjač se može priključiti na bateriju na dan, sedmicu ili čak mjesec dana.

Ako nemate mjerne instrumente koje vam ne bi smetalo da ih ugradite u uređaj, možete ih odbiti. Ali za to je potrebno napraviti skalu za potenciometar - označiti položaj za vrijednosti struje punjenja ​​​od 5,5 A i 6,5 A. Naravno, instalirani ampermetar je mnogo praktičniji - možete vizualno promatrati proces punjenja baterije. Ali punjač baterija, napravljen vlastitim rukama bez upotrebe opreme, može se lako koristiti.

Na internetu sam naišao na dijagram dvokanalnog punjača. Nisam ga napravio za dva kanala odjednom, jer nije bilo potrebe - sastavio sam jedan. Krug je potpuno funkcionalan i savršeno se puni.

Krug za punjenje za automobilske akumulatore

Specifikacije punjača

• Mrežni napon 220 V.
• Izlazni napon 2 x 16 V.
• Struja punjenja 1 - 10 A.
• Struja pražnjenja 0,1 - 1 A.
• Oblik struje punjenja je polutalasni ispravljač.
• Kapacitet baterije 10 - 100 A/h.
• Napon baterija koje se pune je 3,6 - 12 V.

Opis rada: ovo je dvokanalni uređaj za punjenje i pražnjenje s odvojenim podešavanjem struje punjenja i struje pražnjenja, što je vrlo zgodno i omogućava vam da odaberete optimalne načine oporavka za ploče akumulatora na osnovu njihovog tehničkog stanja. Upotreba cikličkog načina oporavka dovodi do značajnog smanjenja prinosa plinova vodikovog sulfida i kisika zbog njihove potpune upotrebe u kemijskoj reakciji, unutarnji otpor i kapacitet se brzo vraćaju u radno stanje, nema pregrijavanja kućišta i savijanje ploča.

Struja pražnjenja pri punjenju asimetričnom strujom ne smije biti veća od 1/5 struje punjenja. Uputstva proizvođača zahtijevaju pražnjenje baterije prije punjenja, odnosno formiranje ploča prije punjenja. Nema potrebe tražiti odgovarajuće opterećenje za pražnjenje, dovoljno je izvršiti odgovarajuće prebacivanje u uređaju. Preporučljivo je izvršiti kontrolno pražnjenje strujom od 0,05 C iz kapaciteta baterije 20 sati. Krug omogućava da se ploče dvije baterije formiraju istovremeno uz odvojenu instalaciju struje pražnjenja i punjenja.

Trenutni regulatori su ključni regulatori na moćnim tranzistorima sa efektom polja VT1, VT2.
U krugovima povratne sprege ugrađeni su optokapleri koji su neophodni za zaštitu tranzistora od preopterećenja. Pri visokim strujama punjenja, utjecaj kondenzatora C3, C4 je minimalan i skoro poluvalna struja u trajanju od 5 ms sa pauzom od 5 ms ubrzava oporavak ploča baterije, zbog pauze u ciklusu oporavka, pregrijavanja ploča a elektroliza ne dolazi, rekombinacija jona elektrolita je poboljšana uz punu upotrebu u hemijskim reakcijama atoma vodika i kiseonika.

Kondenzatori C2, C3, koji rade u režimu množenja napona, pri prebacivanju dioda VD1, VD2 stvaraju dodatni impuls za topljenje grubo-kristalne sulfatizacije i pretvaranje olovnog oksida u amorfno olovo. Regulatori struje oba kanala R2, R5 napajaju se parametarskim stabilizatorima napona na zener diodama VD3, VD4. Otpornici R7, R8 u krugovima gejta tranzistora sa efektom polja VT1, VT2 ograničavaju struju gejta na sigurnu vrijednost.

Optocoupler tranzistori U1, U2 su dizajnirani da sklone napon gejta tranzistora sa efektom polja kada su preopterećeni strujama punjenja ili pražnjenja. Upravljački napon se uklanja sa otpornika R13, R14 u odvodnim krugovima, preko trim otpornika R11, R12 i preko ograničavajućih otpornika R9, R10 do LED dioda optokaplera. Sa povećanim naponom na otpornicima R13, R14, tranzistori optokaplera se otvaraju i smanjuju upravljački napon na vratima tranzistora s efektom polja, struje u strujnom krugu drejn-izvora se smanjuju.

Razgovarajte o članku JEDNOSTAVAN PODEŠIV PUNJAČ ZA AUTO

Ovo je vrlo jednostavan sklop za pričvršćivanje za vaš postojeći punjač. Koji će kontrolirati napon punjenja baterije i, kada se dostigne postavljeni nivo, isključiti ga iz punjača, čime će se spriječiti prekomjerno punjenje baterije.
Ovaj uređaj nema apsolutno nikakvih oskudnih dijelova. Cijelo kolo je izgrađeno na samo jednom tranzistoru. Ima LED indikatore koji pokazuju status: punjenje je u toku ili je baterija napunjena.

Ko će imati koristi od ovog uređaja?

Krug automatskog punjača

Štampana ploča

Postavke

Procjena karakteristika određenog punjača je teška bez razumijevanja kako bi primjerno punjenje litijum-jonske baterije zapravo trebalo da se odvija. Stoga, prije nego što prijeđemo direktno na dijagrame, prisjetimo se malo teorije.

Šta su litijumske baterije?

U zavisnosti od materijala od kojeg je napravljena pozitivna elektroda litijumske baterije, postoji nekoliko varijanti:

• sa litijum-kobaltatnom katodom;
• sa katodom na bazi litijevog željeznog fosfata;
• na bazi nikl-kobalt-aluminijuma;
• na bazi nikl-kobalt-mangana.

Sve ove baterije imaju svoje karakteristike, ali budući da ove nijanse nisu od fundamentalnog značaja za općeg potrošača, neće se razmatrati u ovom članku.

Također, sve Li-ion baterije se proizvode u različitim veličinama i faktorima oblika. Mogu biti u kućištu (na primjer, danas popularni 18650) ili laminirani ili prizmatični (gel-polimer baterije). Potonje su hermetički zatvorene vrećice napravljene od posebnog filma, koje sadrže elektrode i elektrodnu masu.

Najčešće veličine litij-ionskih baterija prikazane su u donjoj tabeli (sve imaju nominalni napon od 3,7 volti):

Unutrašnji elektrohemijski procesi se odvijaju na isti način i ne ovise o faktoru forme i dizajnu baterije, tako da sve navedeno u nastavku važi podjednako za sve litijumske baterije.

Kako pravilno puniti litijum-jonske baterije

Najispravniji način punjenja litijumskih baterija je punjenje u dvije faze. Ovo je metod koji Sony koristi u svim svojim punjačima. Unatoč složenijem kontroleru punjenja, ovo osigurava potpunije punjenje litij-ionskih baterija bez smanjenja njihovog vijeka trajanja.

Ovdje je riječ o dvostepenom profilu punjenja za litijumske baterije, skraćeno CC/CV (konstantna struja, konstantni napon). Postoje i opcije s impulsnim i koraknim strujama, ali o njima se ne govori u ovom članku. Više o punjenju pulsnom strujom možete pročitati.

Dakle, pogledajmo detaljnije obje faze punjenja.

1. U prvoj fazi Mora se osigurati stalna struja punjenja. Trenutna vrijednost je 0,2-0,5C. Za ubrzano punjenje, dozvoljeno je povećati struju na 0,5-1,0C (gdje je C kapacitet baterije).

Na primjer, za bateriju kapaciteta 3000 mAh, nominalna struja punjenja u prvoj fazi je 600-1500 mA, a ubrzana struja punjenja može biti u rasponu od 1,5-3A.

Da bi se osigurala stalna struja punjenja određene vrijednosti, krug punjača mora biti u stanju povećati napon na terminalima baterije. Zapravo, u prvoj fazi punjač radi kao klasični stabilizator struje.

Bitan: Ako planirate puniti baterije s ugrađenom zaštitnom pločom (PCB), tada prilikom projektiranja kruga punjača morate osigurati da napon otvorenog kruga kruga nikada ne može prijeći 6-7 volti. U suprotnom, zaštitna ploča se može oštetiti.

U trenutku kada napon na bateriji poraste na 4,2 volta, baterija će dobiti otprilike 70-80% svog kapaciteta (konkretna vrijednost kapaciteta ovisit će o struji punjenja: s ubrzanim punjenjem bit će nešto manja, sa nominalna naplata - malo više). Ovaj trenutak označava kraj prve faze punjenja i služi kao signal za prelazak u drugu (i završnu) fazu.

2. Druga faza punjenja- ovo je punjenje baterije konstantnim naponom, ali postupno opadajućom (opadajućom) strujom.

U ovoj fazi, punjač održava napon od 4,15-4,25 volti na bateriji i kontrolira trenutnu vrijednost.

Kako se kapacitet povećava, struja punjenja će se smanjiti. Čim se njegova vrijednost smanji na 0,05-0,01C, proces punjenja se smatra završenim.

Važna nijansa ispravnog rada punjača je njegovo potpuno odvajanje od baterije nakon završetka punjenja. To je zbog činjenice da je za litijumske baterije krajnje nepoželjno da ostanu pod visokim naponom dugo vremena, što obično osigurava punjač (tj. 4,18-4,24 volta). To dovodi do ubrzane degradacije kemijskog sastava baterije i, kao posljedica, smanjenja njenog kapaciteta. Dugotrajan boravak znači desetine sati ili više.

Tokom druge faze punjenja, baterija uspeva da dobije otprilike 0,1-0,15 više od svog kapaciteta. Ukupna napunjenost baterije tako dostiže 90-95%, što je odličan pokazatelj.

Pogledali smo dvije glavne faze punjenja. Međutim, obrada pitanja punjenja litijumskih baterija bila bi nepotpuna da se ne spominje još jedna faza punjenja - tzv. precharge.

Faza preliminarnog punjenja (predpunjenje)- ova faza se koristi samo za duboko ispražnjene baterije (ispod 2,5 V) kako bi se dovele u normalan radni režim.

U ovoj fazi, punjenje je osigurano smanjenom konstantnom strujom sve dok napon baterije ne dostigne 2,8 V.

Preliminarna faza je neophodna kako bi se spriječilo bubrenje i smanjenje tlaka (ili čak eksplozija vatrom) oštećenih baterija koje imaju, na primjer, unutrašnji kratki spoj između elektroda. Ako se velika struja punjenja odmah prođe kroz takvu bateriju, to će neizbježno dovesti do njenog zagrijavanja, a onda ovisi.

Još jedna prednost prethodnog punjenja je prethodno zagrevanje baterije, što je važno kada se puni na niskim temperaturama okoline (u negrijanoj prostoriji tokom hladne sezone).

Inteligentno punjenje bi trebalo da bude u stanju da prati napon na bateriji tokom preliminarne faze punjenja i, ako napon ne raste duže vreme, zaključi da je baterija neispravna.

Sve faze punjenja litijum-jonske baterije (uključujući fazu pre punjenja) shematski su prikazane na ovom grafikonu:

Prekoračenje nazivnog napona punjenja za 0,15 V može smanjiti vijek trajanja baterije za polovicu. Smanjenje napona punjenja za 0,1 volt smanjuje kapacitet napunjene baterije za oko 10%, ali značajno produžava njen vijek trajanja. Napon potpuno napunjene baterije nakon vađenja iz punjača je 4,1-4,15 volti.

Dozvolite mi da sumiram gore navedeno i iznesem glavne tačke:

1. Koju struju trebam koristiti za punjenje li-jonske baterije (na primjer, 18650 ili bilo koje druge)?

Struja će ovisiti o tome koliko brzo želite da ga punite i može se kretati od 0,2C do 1C.

Na primjer, za bateriju veličine 18650 s kapacitetom od 3400 mAh, minimalna struja punjenja je 680 mA, a maksimalna je 3400 mA.

2. Koliko dugo je potrebno da se pune, na primjer, iste 18650 baterije?

Vrijeme punjenja direktno ovisi o struji punjenja i izračunava se pomoću formule:

T = C / I punjenje.

Na primjer, vrijeme punjenja naše baterije od 3400 mAh sa strujom od 1A bit će oko 3,5 sata.

3. Kako pravilno napuniti litijum-polimersku bateriju?

Sve litijumske baterije pune se na isti način. Nije bitno da li je litijum polimer ili litijum jonski. Za nas potrošače nema razlike.

Šta je zaštitna ploča?

Zaštitna ploča (ili PCB - ploča za kontrolu napajanja) je dizajnirana da zaštiti od kratkog spoja, prekomjernog punjenja i prekomjernog pražnjenja litijumske baterije. Zaštita od pregrijavanja je po pravilu ugrađena i u zaštitnim modulima.

Iz sigurnosnih razloga, zabranjeno je koristiti litijumske baterije u kućanskim aparatima osim ako nemaju ugrađenu zaštitnu ploču. Zato sve baterije mobilnih telefona uvijek imaju PCB ploču. Izlazni terminali baterije nalaze se direktno na ploči:

Ove ploče koriste šestokraki kontroler punjenja na specijalizovanom uređaju (JW01, JW11, K091, G2J, G3J, S8210, S8261, NE57600 i drugi analozi). Zadatak ovog kontrolera je da isključi bateriju iz opterećenja kada je baterija potpuno ispražnjena i isključi bateriju iz punjenja kada dostigne 4,25V.

Evo, na primjer, dijagrama ploče za zaštitu baterije BP-6M koja je bila isporučena sa starim Nokia telefonima:

Ako govorimo o 18650, mogu se proizvoditi sa ili bez zaštitne ploče. Zaštitni modul se nalazi u blizini negativnog terminala baterije.

Ploča povećava dužinu baterije za 2-3 mm.

Baterije bez PCB modula obično su uključene u baterije koje dolaze s vlastitim zaštitnim krugovima.

Svaka baterija sa zaštitom može se lako pretvoriti u bateriju bez zaštite;

Danas je maksimalni kapacitet baterije 18650 3400 mAh. Baterije sa zaštitom moraju imati odgovarajuću oznaku na kućištu ("Protected").

Nemojte brkati PCB ploču sa PCM modulom (PCM - modul napajanja). Ako prvi služe samo u svrhu zaštite baterije, onda su drugi dizajnirani za kontrolu procesa punjenja - ograničavaju struju punjenja na datom nivou, kontroliraju temperaturu i općenito osiguravaju cijeli proces. PCM ploča je ono što zovemo kontroler punjenja.

Nadam se da sada više nema pitanja, kako napuniti bateriju 18650 ili bilo koju drugu litijumsku bateriju? Zatim prelazimo na mali izbor gotovih rješenja sklopova za punjače (isti kontroleri punjenja).

Šeme punjenja litijum-jonskih baterija

Svi krugovi su prikladni za punjenje bilo koje litijumske baterije, ostaje samo odlučiti o struji punjenja i bazi elemenata.

LM317

Dijagram jednostavnog punjača na bazi LM317 čipa sa indikatorom napunjenosti:

Krug je najjednostavniji, cijela postavka se svodi na postavljanje izlaznog napona na 4,2 volta pomoću trim otpornika R8 (bez priključene baterije!) i podešavanje struje punjenja odabirom otpornika R4, R6. Snaga otpornika R1 je najmanje 1 W.

Čim se LED ugasi, proces punjenja se može smatrati završenim (struja punjenja se nikada neće smanjiti na nulu). Nije preporučljivo držati bateriju na ovom punjenju dugo vremena nakon što je potpuno napunjena.

Mikrokrug lm317 se široko koristi u raznim stabilizatorima napona i struje (ovisno o strujnom krugu). Prodaje se na svakom uglu i košta peni (možete uzeti 10 komada za samo 55 rubalja).

LM317 dolazi u različitim kućištima:

Dodjela pinova (pinout):

Analozi LM317 čipa su: GL317, SG31, SG317, UC317T, ECG1900, LM31MDT, SP900, KR142EN12, KR1157EN1 (posljednja dva su domaće proizvodnje).

Struja punjenja može se povećati na 3A ako uzmete LM350 umjesto LM317. To će, međutim, biti skuplje - 11 rubalja po komadu.

Štampana ploča i sklop kola su prikazani u nastavku:

Stari sovjetski tranzistor KT361 može se zamijeniti sličnim pnp tranzistorom (na primjer, KT3107, KT3108 ili buržujski 2N5086, 2SA733, BC308A). Može se potpuno ukloniti ako indikator punjenja nije potreban.

Nedostatak kola: napon napajanja mora biti u rasponu od 8-12V. To je zbog činjenice da za normalan rad LM317 čipa razlika između napona baterije i napona napajanja mora biti najmanje 4,25 volti. Stoga ga neće biti moguće napajati iz USB porta.

MAX1555 ili MAX1551

MAX1551/MAX1555 su specijalizovani punjači za Li+ baterije, koji mogu da rade sa USB-a ili sa zasebnog adaptera za napajanje (na primer, punjač za telefon).

Jedina razlika između ovih mikro krugova je u tome što MAX1555 proizvodi signal koji ukazuje na proces punjenja, a MAX1551 proizvodi signal da je napajanje uključeno. One. 1555 je i dalje poželjniji u većini slučajeva, tako da je 1551 sada teško naći u prodaji.

Detaljan opis ovih mikro krugova od proizvođača je.

Maksimalni ulazni napon iz DC adaptera je 7 V, kada se napaja preko USB-a - 6 V. Kada napon napajanja padne na 3,52 V, mikrokolo se isključuje i punjenje prestaje.

Mikrokrug sam detektuje na kom je ulazu prisutan napon napajanja i povezuje se na njega. Ako se napajanje napaja preko USB magistrale, tada je maksimalna struja punjenja ograničena na 100 mA - to vam omogućava da uključite punjač u USB priključak bilo kojeg računala bez straha od spaljivanja južnog mosta.

Kada se napaja odvojenim napajanjem, tipična struja punjenja je 280 mA.

Čipovi imaju ugrađenu zaštitu od pregrijavanja. Ali čak i u ovom slučaju, krug nastavlja raditi, smanjujući struju punjenja za 17 mA za svaki stupanj iznad 110 ° C.

Postoji funkcija prethodnog punjenja (vidi gore): sve dok je napon baterije ispod 3V, mikrokolo ograničava struju punjenja na 40 mA.

Mikrokolo ima 5 pinova. Evo tipičnog dijagrama povezivanja:

Ako postoji garancija da napon na izlazu vašeg adaptera ni pod kojim okolnostima ne može prijeći 7 volti, onda možete bez stabilizatora 7805.

Opcija USB punjenja se može sklopiti, na primjer, na ovom.

Mikrokrug ne zahtijeva ni vanjske diode ni eksterne tranzistori. Općenito, naravno, prekrasne male stvari! Samo što su premalene i nezgodne za lemljenje. A i skupi su ().

LP2951

Stabilizator LP2951 proizvodi National Semiconductors (). Pruža implementaciju ugrađene funkcije ograničavanja struje i omogućava vam da generišete stabilan nivo napona punjenja za litijum-jonsku bateriju na izlazu kola.

Napon punjenja je 4,08 - 4,26 volti i postavlja se otpornikom R3 kada je baterija isključena. Napon se održava veoma precizno.

Struja punjenja je 150 - 300mA, ova vrijednost je ograničena unutarnjim krugovima LP2951 čipa (ovisno o proizvođaču).

Koristite diodu s malom obrnutom strujom. Na primjer, to može biti bilo koja serija 1N400X koju možete kupiti. Dioda se koristi kao dioda za blokiranje kako bi se spriječila povratna struja iz baterije u LP2951 čip kada je ulazni napon isključen.

Ovaj punjač proizvodi prilično nisku struju punjenja, tako da se svaka 18650 baterija može puniti preko noći.

Mikrokrug se može kupiti i u DIP paketu iu SOIC paketu (košta oko 10 rubalja po komadu).

MCP73831

Čip vam omogućava da kreirate prave punjače, a takođe je jeftiniji od popularnog MAX1555.

Tipičan dijagram povezivanja je preuzet iz:

Važna prednost kruga je odsustvo snažnih otpornika niskog otpora koji ograničavaju struju punjenja. Ovdje se struja postavlja otpornikom spojenim na 5. pin mikrokola. Njegov otpor bi trebao biti u rasponu od 2-10 kOhm.

Sastavljeni punjač izgleda ovako:

Mikrokrug se prilično dobro zagrijava tokom rada, ali čini se da mu to ne smeta. Ispunjava svoju funkciju.

Evo još jedne verzije štampane ploče sa SMD LED i mikro-USB konektorom:

LTC4054 (STC4054)

Vrlo jednostavna shema, odlična opcija! Omogućava punjenje strujom do 800 mA (vidi). Istina, ima tendenciju da se jako zagrije, ali u ovom slučaju ugrađena zaštita od pregrijavanja smanjuje struju.

Krug se može značajno pojednostaviti izbacivanjem jedne ili čak obje LED diode s tranzistorom. Onda će to izgledati ovako (morate priznati, ne može biti jednostavnije: par otpornika i jedan kondenzator):

Jedna od opcija štampanih ploča dostupna je na . Ploča je dizajnirana za elemente standardne veličine 0805.

I=1000/R. Ne biste trebali odmah postaviti visoku struju; prvo vidite koliko će se mikrokolo zagrijati. Za svoje potrebe uzeo sam otpornik od 2,7 kOhm, a struja punjenja je bila oko 360 mA.

Malo je vjerovatno da će biti moguće prilagoditi radijator ovom mikrokrugu, a nije činjenica da će biti efikasan zbog visoke toplinske otpornosti spoja kristalnog kućišta. Proizvođač preporučuje da se hladnjak napravi “kroz provodnike” – da tragovi budu što deblji i da se folija ostavi ispod tijela čipa. Općenito, što je više "zemljane" folije ostalo, to bolje.

Inače, najveći dio topline se odvodi kroz 3. krak, tako da ovaj trag možete učiniti vrlo širokim i debelim (napunite ga viškom lema).

LTC4054 paket čipa može biti označen kao LTH7 ili LTADY.

LTH7 se razlikuje od LTADY-a po tome što prvi može podići vrlo praznu bateriju (na kojoj je napon manji od 2,9 volti), dok drugi ne može (treba ga ljuljati zasebno).

Čip se pokazao vrlo uspješnim, tako da ima gomilu analoga: STC4054, MCP73831, TB4054, QX4054, TP4054, SGM4054, ACE4054, LP4054, U4054, BL4054, WPM4080, YPM4054 1, 2, HX6001 , LC6000, LN5060, CX9058, EC49016, CYT5026, Q7051. Prije upotrebe bilo kojeg od analoga, provjerite tehničke listove.

TP4056

Mikrokolo je napravljeno u kućištu SOP-8 (vidi), na trbuhu ima metalni hladnjak koji nije spojen na kontakte, što omogućava efikasnije odvođenje topline. Omogućava punjenje baterije strujom do 1A (struja ovisi o otporniku za podešavanje struje).

Za dijagram povezivanja potreban je minimum visećih elemenata:

Kolo provodi klasični proces punjenja - prvo punjenje konstantnom strujom, zatim konstantnim naponom i opadajućom strujom. Sve je naučno. Ako pogledate punjenje korak po korak, možete razlikovati nekoliko faza:

1. Praćenje napona priključene baterije (ovo se stalno dešava).
2. Faza predpunjenja (ako je baterija prazna ispod 2,9 V). Napunite strujom od 1/10 od one koju je programirao otpornik R prog (100 mA na R prog = 1,2 kOhm) do nivoa od 2,9 V.
3. Punjenje maksimalnom konstantnom strujom (1000 mA pri R prog = 1,2 kOhm);
4. Kada baterija dostigne 4,2 V, napon na bateriji je fiksiran na ovom nivou. Počinje postepeno smanjenje struje punjenja.
5. Kada struja dostigne 1/10 one koju je programirao otpornik R prog (100 mA pri R prog = 1,2 kOhm), punjač se isključuje.
6. Nakon što je punjenje završeno, kontroler nastavlja pratiti napon baterije (vidi točku 1). Struja koju troši strujni krug je 2-3 µA. Nakon što napon padne na 4.0V, punjenje počinje ponovo. I tako u krug.

Struja punjenja (u amperima) se izračunava po formuli I=1200/R prog. Dozvoljeni maksimum je 1000 mA.

Pravi test punjenja sa baterijom od 3400 mAh 18650 prikazan je na grafikonu:

Prednost mikrokola je u tome što struju punjenja postavlja samo jedan otpornik. Snažni otpornici niskog otpora nisu potrebni. Plus tu je indikator procesa punjenja, kao i indikacija kraja punjenja. Kada baterija nije priključena, indikator treperi svakih nekoliko sekundi.

Napon napajanja kruga treba biti unutar 4,5...8 volti. Što je bliže 4,5V, to bolje (tako da se čip manje zagrijava).

Prva noga se koristi za povezivanje temperaturnog senzora ugrađenog u litijum-jonsku bateriju (obično srednji terminal baterije mobilnog telefona). Ako je napon na izlazu ispod 45% ili iznad 80% napona napajanja, punjenje se prekida. Ako vam nije potrebna kontrola temperature, samo stavite tu nogu na tlo.

Pažnja! Ovaj krug ima jedan značajan nedostatak: nepostojanje zaštitnog kruga od obrnutog polariteta baterije. U ovom slučaju, kontroler će zajamčeno izgorjeti zbog prekoračenja maksimalne struje. U ovom slučaju, napon napajanja kruga direktno ide na bateriju, što je vrlo opasno.

Pečat je jednostavan i može se napraviti za sat vremena na kolenu. Ako je vrijeme bitno, možete naručiti gotove module. Neki proizvođači gotovih modula dodaju zaštitu od prekomjerne struje i prekomjernog pražnjenja (na primjer, možete odabrati koju ploču trebate - sa ili bez zaštite i s kojim konektorom).

Možete pronaći i gotove ploče sa kontaktom za senzor temperature. Ili čak i modul za punjenje s nekoliko paralelnih TP4056 mikro krugova za povećanje struje punjenja i sa zaštitom od obrnutog polariteta (primjer).

LTC1734

Također vrlo jednostavna shema. Struja punjenja je podešena otpornikom R prog (na primjer, ako instalirate otpornik od 3 kOhm, struja će biti 500 mA).

Mikrokrugovi su obično označeni na kućištu: LTRG (često se mogu naći u starim Samsung telefonima).

Bilo koji pnp tranzistor je prikladan, glavna stvar je da je dizajniran za datu struju punjenja.

Na prikazanom dijagramu nema indikatora napunjenosti, ali na LTC1734 se kaže da pin “4” (Prog) ima dvije funkcije - podešavanje struje i praćenje kraja punjenja baterije. Kao primjer, prikazano je kolo s kontrolom kraja punjenja pomoću komparatora LT1716.

LT1716 komparator u ovom slučaju može se zamijeniti jeftinim LM358.

TL431 + tranzistor

Vjerojatno je teško smisliti sklop koristeći pristupačnije komponente. Najteže je ovdje pronaći izvor referentnog napona TL431. Ali oni su toliko česti da se nalaze gotovo posvuda (rijetko kada izvor napajanja radi bez ovog mikrokruga).

Pa, TIP41 tranzistor se može zamijeniti bilo kojim drugim s odgovarajućom strujom kolektora. Čak će i stari sovjetski KT819, KT805 (ili manje moćni KT815, KT817) moći.

Postavljanje kola se svodi na podešavanje izlaznog napona (bez baterije!!!) pomoću trim otpornika na 4,2 volta. Otpornik R1 postavlja maksimalnu vrijednost struje punjenja.

Ovaj sklop u potpunosti implementira dvostepeni proces punjenja litijumskih baterija - prvo punjenje jednosmjernom strujom, zatim prelazak na fazu stabilizacije napona i glatko smanjenje struje na gotovo nulu. Jedini nedostatak je loša ponovljivost kola (kapriciozna je u postavljanju i zahtjevna za komponente koje se koriste).

MCP73812

Postoji još jedno nezasluženo zanemareno mikrokolo od Microchipa - MCP73812 (vidi). Na osnovu toga dobija se vrlo jeftina opcija punjenja (i jeftina!). Cijeli body kit je samo jedan otpornik!

Inače, mikrokolo je napravljeno u paketu pogodnom za lemljenje - SOT23-5.

Jedini nedostatak je što se jako zagrije i nema indikacije napunjenosti. Također nekako ne radi vrlo pouzdano ako imate izvor napajanja male snage (što uzrokuje pad napona).

Općenito, ako vam indikacija punjenja nije važna, a struja od 500 mA vam odgovara, onda je MCP73812 vrlo dobra opcija.

NCP1835

Nudi se potpuno integrisano rešenje - NCP1835B, koje obezbeđuje visoku stabilnost napona punjenja (4,2 ± 0,05 V).

Možda je jedini nedostatak ovog mikrokola njegova suviše minijaturna veličina (futrola DFN-10, veličine 3x3 mm). Ne može svatko osigurati kvalitetno lemljenje takvih minijaturnih elemenata.

Među neospornim prednostima želim napomenuti sljedeće:

1. Minimalni broj dijelova tijela.
2. Mogućnost punjenja potpuno ispražnjene baterije (struja predpunjenja 30 mA);
3. Određivanje kraja punjenja.
4. Programabilna struja punjenja - do 1000 mA.
5. Indikacija punjenja i greške (može detektovati baterije koje se ne mogu puniti i to signalizirati).
6. Zaštita od dugotrajnog punjenja (promjenom kapacitivnosti kondenzatora C t možete podesiti maksimalno vrijeme punjenja od 6,6 do 784 minuta).

Cijena mikrokola nije baš jeftina, ali nije ni toliko visoka (~1$) da biste mogli odbiti da ga koristite. Ako vam odgovara lemilica, preporučio bih da odaberete ovu opciju.

Detaljniji opis je u.

Mogu li puniti litijum-jonsku bateriju bez kontrolera?

Da, možeš. Međutim, to će zahtijevati blisku kontrolu struje i napona punjenja.

Općenito, neće biti moguće napuniti bateriju, na primjer, naš 18650, bez punjača. Još uvijek morate nekako ograničiti maksimalnu struju punjenja, tako da će i dalje biti potrebna barem najprimitivnija memorija.

Najjednostavniji punjač za bilo koju litijumsku bateriju je otpornik povezan serijski sa baterijom:

Otpor i disipacija snage otpornika zavise od napona izvora napajanja koji će se koristiti za punjenje.

Kao primjer, izračunajmo otpornik za napajanje od 5 volti. Punićemo bateriju 18650 kapaciteta 2400 mAh.

Dakle, na samom početku punjenja, pad napona na otporniku će biti:

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

Recimo da je naše napajanje od 5V predviđeno za maksimalnu struju od 1A. Krug će potrošiti najveću struju na samom početku punjenja, kada je napon na bateriji minimalan i iznosi 2,7-2,8 volti.

Pažnja: ovi proračuni ne uzimaju u obzir mogućnost da baterija može biti jako duboko ispražnjena i da napon na njoj može biti mnogo niži, čak i na nulu.

Dakle, otpor otpornika potreban za ograničavanje struje na samom početku punjenja na 1 Amper bi trebao biti:

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

Rasipanje snage otpornika:

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

Na samom kraju punjenja baterije, kada se napon na njoj približi 4,2 V, struja punjenja će biti:

I punjenje = (U ip - 4,2) / R = (5 - 4,2) / 2,2 = 0,3 A

Odnosno, kao što vidimo, sve vrijednosti ne prelaze dozvoljene granice za datu bateriju: početna struja ne prelazi maksimalnu dozvoljenu struju punjenja za datu bateriju (2,4 A), a konačna struja premašuje struju kada baterija više ne dobija kapacitet (0,24 A).

Glavni nedostatak takvog punjenja je potreba za stalnim praćenjem napona na bateriji. I ručno isključite punjenje čim napon dostigne 4,2 volta. Činjenica je da litijumske baterije vrlo loše podnose čak i kratkotrajni prenapon - mase elektroda počinju brzo degradirati, što neizbježno dovodi do gubitka kapaciteta. Istovremeno se stvaraju svi preduslovi za pregrijavanje i smanjenje pritiska.

Ako vaša baterija ima ugrađenu zaštitnu ploču, o čemu je bilo riječi gore, onda sve postaje jednostavnije. Kada se dostigne određeni napon na bateriji, sama ploča će je odvojiti od punjača. Međutim, ovaj način punjenja ima značajne nedostatke, o kojima smo govorili u.

Zaštita ugrađena u bateriju neće dozvoliti njeno prepunjavanje ni pod kojim okolnostima. Sve što treba da uradite je da kontrolišete struju punjenja tako da ne prelazi dozvoljene vrednosti za datu bateriju (nažalost, zaštitne ploče ne mogu ograničiti struju punjenja).

Punjenje pomoću laboratorijskog napajanja

Ako imate napajanje sa strujnom zaštitom (ograničenjem), onda ste spašeni! Takav izvor napajanja je već punopravni punjač koji implementira ispravan profil punjenja, o čemu smo pisali gore (CC/CV).

Sve što treba da uradite da biste napunili li-ion je da podesite napajanje na 4,2 volta i podesite željeno ograničenje struje. I možete spojiti bateriju.

U početku, kada je baterija još uvijek prazna, laboratorijsko napajanje će raditi u režimu strujne zaštite (tj. stabiliziraće izlaznu struju na datom nivou). Zatim, kada napon na banci poraste na postavljenih 4,2V, napajanje će se prebaciti u režim stabilizacije napona, a struja će početi opadati.

Kada struja padne na 0,05-0,1C, baterija se može smatrati potpuno napunjenom.

Kao što vidite, laboratorijsko napajanje je gotovo idealan punjač! Jedina stvar koju ne može učiniti automatski je donijeti odluku da potpuno napuni bateriju i isključi se. Ali ovo je mala stvar na koju ne treba ni obraćati pažnju.

Kako napuniti litijumske baterije?

A ako govorimo o bateriji za jednokratnu upotrebu koja nije namijenjena za punjenje, onda je tačan (i jedini ispravan) odgovor na ovo pitanje NE.

Činjenica je da bilo koju litijumsku bateriju (na primjer, uobičajeni CR2032 u obliku ravne tablete) karakterizira prisutnost unutarnjeg pasivizirajućeg sloja koji pokriva litijsku anodu. Ovaj sloj sprječava kemijsku reakciju između anode i elektrolita. A dovod vanjske struje uništava gornji zaštitni sloj, što dovodi do oštećenja baterije.

Usput, ako govorimo o nepunjivoj CR2032 bateriji, onda je LIR2032, koja je vrlo slična njoj, već punopravna baterija. Može se i treba naplatiti. Samo njegov napon nije 3, već 3,6V.

Kako puniti litijumske baterije (bilo da se radi o bateriji telefona, 18650 ili bilo kojoj drugoj litij-ionskoj bateriji) raspravljalo se na početku članka.

Punjač za auto akumulatore.

Nikome nije novo ako kažem da bi svaki vozač trebao imati punjač u svojoj garaži. Naravno, možete ga kupiti u trgovini, ali kada sam se suočio s ovim pitanjem, došao sam do zaključka da ne želim kupiti očito ne baš dobar uređaj po pristupačnoj cijeni. Postoje oni kod kojih se struja punjenja reguliše snažnim prekidačem, koji dodaje ili smanjuje broj zavoja u sekundarnom namotu transformatora, čime se povećava ili smanjuje struja punjenja, dok u principu ne postoji uređaj za kontrolu struje. Ovo je vjerovatno najjeftinija opcija za fabrički napravljen punjač, ​​ali pametni uređaj nije tako jeftin, cijena je zaista previsoka, pa sam odlučio da pronađem sklop na internetu i sam ga sastavim. Kriterijumi za odabir su bili:

Jednostavna shema, bez nepotrebnih zvona i zviždaljki;
- dostupnost radio komponenti;
- glatko podešavanje struje punjenja od 1 do 10 ampera;
- poželjno je da se radi o dijagramu uređaja za punjenje i obuku;
- nije komplikovano podešavanje;
- stabilnost rada (prema recenzijama onih koji su već radili ovu šemu).

Nakon pretraživanja po internetu, naišao sam na industrijsko kolo za punjač sa regulacijskim tiristorima.

Sve je tipično: transformator, most (VD8, VD9, VD13, VD14), generator impulsa sa podesivim radnim ciklusom (VT1, VT2), tiristori kao prekidači (VD11, VD12), jedinica za kontrolu punjenja. Pojednostavljujući ovaj dizajn donekle, dobijamo jednostavniji dijagram:

Na ovom dijagramu nema jedinice za kontrolu punjenja, a ostalo je gotovo isto: trans, most, generator, jedan tiristor, mjerne glave i osigurač. Imajte na umu da krug sadrži tiristor KU202, malo je slab, tako da se mora ugraditi na radijator, kako bi se spriječio kvar zbog velikih strujnih impulsa. Transformator je 150 vati, ili možete koristiti TS-180 sa starog TV-a.

Podesivi punjač sa strujom punjenja od 10A na tiristoru KU202.

I još jedan uređaj koji ne sadrži oskudne dijelove, sa strujom punjenja do 10 ampera. To je jednostavan tiristorski regulator snage sa fazno-pulsnom kontrolom.

Tiristorska upravljačka jedinica sastavljena je na dva tranzistora. Vrijeme tokom kojeg će se kondenzator C1 puniti prije prebacivanja tranzistora postavlja promjenjivi otpornik R7, koji, u stvari, postavlja vrijednost struje punjenja baterije. Dioda VD1 služi za zaštitu tiristorskog upravljačkog kruga od obrnutog napona. Tiristor se, kao iu prethodnim shemama, postavlja na dobar radijator, ili na mali s ventilatorom za hlađenje. Štampana ploča kontrolne jedinice izgleda ovako:

Shema nije loša, ali ima neke nedostatke:
- fluktuacije napona napajanja dovode do fluktuacija struje punjenja;
- nema zaštite od kratkog spoja osim osigurača;
- uređaj ometa mrežu (može se tretirati LC filterom).

Uređaj za punjenje i obnavljanje punjivih baterija.

Ovaj pulsni uređaj može puniti i vraćati gotovo sve vrste baterija. Vrijeme punjenja ovisi o stanju baterije i kreće se od 4 do 6 sati. Zbog impulsne struje punjenja, ploče akumulatora su desulfirane. Pogledajte dijagram ispod.

U ovoj shemi, generator je sastavljen na mikrokolo, što osigurava stabilniji rad. Umjesto NE555 možete koristiti ruski analogni - tajmer 1006VI1. Ako se nekome ne sviđa KREN142 za napajanje tajmera, može se zamijeniti konvencionalnim parametarskim stabilizatorom, tj. otpornik i zener diodu sa potrebnim stabilizacijskim naponom, te smanjiti otpornik R5 na 200 Ohm. Tranzistor VT1- na radijatoru bez greške, postaje jako vruće. Krug koristi transformator sa sekundarnim namotom od 24 volta. Diodni most se može sastaviti od dioda kao što su D242. Za bolje hlađenje hladnjaka tranzistora VT1 Možete koristiti ventilator iz izvora napajanja računara ili hlađenja sistemske jedinice.

Obnavljanje i punjenje baterije.

Kao rezultat nepravilne upotrebe akumulatora za automobile, njihove ploče mogu postati sulfatirane i baterija pokvari.
Poznata je metoda za obnavljanje takvih baterija kada se pune "asimetričnom" strujom. U ovom slučaju, omjer struje punjenja i pražnjenja je odabran na 10:1 (optimalni način rada). Ovaj način vam omogućuje ne samo obnavljanje sulfatiranih baterija, već i provođenje preventivnog tretmana servisiranih.

Rice. 1. Električni krug punjača

Na sl. 1 prikazuje jednostavan punjač dizajniran za korištenje gore opisane metode. Krug osigurava impulsnu struju punjenja do 10 A (koristi se za ubrzano punjenje). Za obnavljanje i treniranje baterija, bolje je postaviti impulsnu struju punjenja na 5 A. U ovom slučaju, struja pražnjenja će biti 0,5 A. Struja pražnjenja određena je vrijednošću otpornika R4.
Kolo je projektovano na način da se baterija puni strujnim impulsima tokom jedne polovine perioda mrežnog napona, kada napon na izlazu kola prelazi napon na bateriji. Tokom drugog poluciklusa, diode VD1, VD2 se zatvaraju i baterija se prazni kroz otpor opterećenja R4.

Vrijednost struje punjenja postavlja regulator R2 pomoću ampermetra. S obzirom da pri punjenju baterije dio struje teče i kroz otpornik R4 (10%), očitanja ampermetra PA1 bi trebala odgovarati 1,8 A (za impulsnu struju punjenja od 5 A), budući da ampermetar pokazuje prosječnu vrijednost struja tokom određenog vremenskog perioda i naelektrisanje proizvedeno tokom polovine perioda.

Kolo pruža zaštitu baterije od nekontrolisanog pražnjenja u slučaju slučajnog gubitka mrežnog napona. U tom slučaju, relej K1 sa svojim kontaktima će otvoriti strujni krug baterije. Relej K1 se koristi tipa RPU-0 sa radnim naponom namotaja od 24 V ili nižim naponom, ali u ovom slučaju se ograničavajući otpornik povezuje serijski sa namotom.

Za uređaj možete koristiti transformator snage najmanje 150 W s naponom u sekundarnom namotu od 22...25 V.
PA1 mjerni uređaj je pogodan sa skalom od 0...5 A (0...3 A), na primjer M42100. Tranzistor VT1 je instaliran na radijator površine najmanje 200 kvadratnih metara. cm, za koje je prikladno koristiti metalno kućište dizajna punjača.

Krug koristi tranzistor sa visokim pojačanjem (1000...18000), koji se može zamijeniti KT825 pri promjeni polariteta dioda i zener diode, jer ima drugačiju vodljivost (vidi sliku 2). Posljednje slovo u oznaci tranzistora može biti bilo koje.

Rice. 2. Električni krug punjača

Za zaštitu kruga od slučajnog kratkog spoja, osigurač FU2 je instaliran na izlazu.
Korišteni otpornici su R1 tip C2-23, R2 - PPBE-15, R3 - C5-16MB, R4 - PEV-15, vrijednost R2 može biti od 3,3 do 15 kOhm. Prikladna je bilo koja VD3 zener dioda, sa stabilizacijskim naponom od 7,5 do 12 V.
obrnuti napon.

Koju žicu je bolje koristiti od punjača do baterije.

Naravno, bolje je uzeti fleksibilne bakrene žice, ali poprečni presjek treba odabrati na osnovu maksimalne struje koja će teći kroz ove žice, za to gledamo ploču:

Ako ste zainteresirani za sklopove impulsnih uređaja za obnavljanje punjenja koji koriste tajmer 1006VI1 u glavnom oscilatoru, pročitajte ovaj članak: