Огляд схем заводських зарядних пристроїв. Саморобні зарядні пристрої автомобільних акумуляторів: проста схема. Імпульсні зарядні пристрої

У статті буде розказано про те, як своїми руками виготовити саморобне Схеми ви можете використовувати абсолютно будь-які, але найпростішим варіантом виготовлення є переробка комп'ютерного БП. Якщо у вас такий блок, застосування йому знайти буде досить просто. Для живлення материнських плат використовується напруга завбільшки 5, 3.3, 12 Вольт. Як ви розумієте, інтерес для вас становить напругу 12 Вольт. Зарядний пристрій дозволить проводити зарядку акумуляторів, ємність яких лежить у діапазоні від 55 до 65 Ампер-годин. Іншими словами, його вистачить для заряджання акумуляторів більшості автомобілів.

Загальний вигляд схеми

Щоб зробити переробку, потрібно скористатися схемою, поданою у статті. своїми руками з БП персонального комп'ютера виготовлене, дозволяє контролювати на виході струм зарядки та напруга. Потрібно звернути увагу, що є захист від КЗ - запобіжник на 10 Ампер. Але його встановлювати необов'язково, оскільки у більшості БП персональних комп'ютерів є захист, що відключає пристрій у разі КЗ. Тому схеми зарядних пристроїв для акумуляторів із БП комп'ютерів здатні самі себе захистити від КЗ.

ШИ-контролер (позначений DA1), як правило, у БП використовується двох типів – KA7500 або TL494. Тепер трохи теорії. Чи може нормально зарядити акумулятор блок живлення комп'ютера? Відповідь - може, тому що свинцеві АКБ більшості автомобілів мають ємність 55-65 ампер-годину. Для нормальної зарядки йому необхідний струм, рівний 10 % від ємності АКБ - трохи більше 6,5 Ампер. Якщо блок живлення має потужність понад 150 Вт, його ланцюг «+12 В» здатна віддати такий струм.

Початковий етап ситуації

Щоб повторити простий саморобний зарядний пристрій акумулятора, необхідно злегка вдосконалити блок живлення:

1. Позбавляєтеся всіх непотрібних проводів. За допомогою паяльника їх забираєте, щоб не заважали.
2. За схемою, наведеною у статті, знаходите постійний резистор R1, який необхідно випаяти і на його місце встановити підстроювальний з опором 27 кОм. На верхній контакт цього резистора згодом потрібно подавати постійну напругу "+12". Без цього не зможе працювати пристрій.
3. 16-й висновок мікросхеми від'єднується від мінусу.
4. Далі, потрібно роз'єднати 15-й та 14-й висновки.

Схеми можна використовувати будь-які, але простіше зробити з комп'ютерного БП - він легший, простіше в експлуатації, доступніший. Якщо порівняти з трансформаторними пристроями, маса приладів істотно відрізняється (як і габарити).

Регулювання зарядного пристрою

Задня стінка тепер буде передньою, виготовити її бажано зі шматка матеріалу (текстоліт ідеально підійде). На цій стінці потрібно встановити регулятор зарядного струму, позначений на схемі R10. Струмовимірювальний резистор найкраще використовувати якомога потужніше - візьміть два з потужністю 5 Вт і опором 0,2 Ом. Але це залежить від вибору схеми зарядних пристроїв для акумуляторів. У деяких конструкціях не потрібно використовувати потужні резистори.

При з'єднанні їх паралельно виходить збільшення потужності вдвічі, а опір стає рівним 0,1 Ом. На передній стінці також розташовуються індикатори – вольтметр та амперметр, які дозволяють контролювати відповідні параметри зарядного пристрою. Для точного настроювання зарядника використовується резистор підлаштування, за допомогою якого подається напруга на 1-й висновок ШИ-контролера.

Вимоги до пристрою

Остаточне складання

До 1, 14, 15 і 16 висновків потрібно припаяти багатожильні тонкі дроти. Ізоляція у них має бути надійною, щоб під навантаженням не відбулося нагрівання, інакше саморобний зарядний пристрій для автомобіля вийде з ладу. Після складання потрібно встановити підстроювальним резистором напругу близько 14 Вольт (+/-0,2 В). Саме така напруга вважається нормальною для зарядки акумуляторних батарей. Причому це має бути в режимі холостого ходу (без підключеного навантаження).

На проводах, які підключаються до акумулятора, необхідно встановити два затискачі-крокодила. Один червоний, другий чорний. Такі можна купити у будь-якому магазині госптоварів чи автомобільних запчастин. Ось таке виходить нескладний саморобний зарядний пристрій автомобільного акумулятора. Схеми з'єднань: чорний кріпиться до мінусу, а червоний до плюса. Процес заряджання повністю автоматичний, втручання людини не потрібно. Але варто розглянути основні етапи цього процесу.

Процес заряджання акумулятора

При початковому циклі вольтметр показуватиме напругу приблизно 12,4-12,5 В. Якщо акумулятор має ємність 55 А*год, то потрібно обертати регулятор доти, доки амперметр не покаже значення 5,5 Ампер. Це означає, що струм заряджання дорівнює 5,5 А. У міру того, як заряджається акумулятор, струм зменшується, а напруга прагне максимуму. Через війну наприкінці струм дорівнюватиме 0, а напруга 14 У.

Незалежно від того, яка для виготовлення використовувалася добірка схем та конструкцій зарядних пристроїв, принцип роботи багато в чому схожий. Коли акумулятор повністю заряджено, пристрій починає компенсувати струм саморозряду. Тому ви не ризикуєте тим, що виявиться перезаряджання батареї. Тому зарядний пристрій може бути підключений до акумулятора і на добу, і тиждень, і навіть місяць.

Якщо ви не маєте вимірювальних приладів, які не шкода було б встановити в пристрій, можна від них відмовитися. Але для цього необхідно зробити шкалу для потенціометра – позначити положення для значень струму зарядки, рівних 5,5 А та 6,5 А. Звичайно, встановлений амперметр набагато зручніший – можна візуально спостерігати процес протікання зарядки акумуляторної батареї. Але й зарядний пристрій для акумулятора, власноруч виготовлений без використання приладів, може легко експлуатуватися.

Потрапила в інтернет схема двоканального зарядного пристрою. Я не став робити відразу на два канали, бо не було потреби – зібрав один. Схема цілком робоча і заряджає чудово.

Схема ЗУ для автоакумуляторів

Характеристики зарядного пристрою

• Напруга мережі 220 Ст.
• Вихідна напруга 2 х 16 ст.
• Струм заряду 1 - 10 А.
• Струм розряду 0,1 - 1 А.
• Форма струму заряду - однонапівперіодний випрямляч.
• Місткість акумуляторів 10 - 100 А/год.
• Напруга акумуляторів 3,6 - 12 В.

Опис роботи: це зарядно-розрядний пристрій на два канали з роздільним регулюванням струму заряду і розряду, що дуже зручно і дозволяє підібрати оптимальні режими відновлення пластин акумулятора виходячи з їх технічного стану. Використання циклічного режиму відновлення призводить до значного зниження виходу газів сірководню і кисню через їхнє повне використання в хімічній реакції, прискорено відновлюється внутрішній опір і ємність до робочого стану, відсутній перегрів корпусу і короблення пластин.

Струм розряду при зарядженні асиметричним струмом повинен становити не більше 1/5 струму заряду. В інструкціях заводів виробників перед заряджанням акумулятора потрібно зробити розрядку, тобто провести формування пластин перед зарядом. Шукати відповідне розрядне навантаження немає необхідності, достатньо виконати відповідне перемикання у пристрої. Контрольну розрядку бажано проводити струмом 0,05С від ємності акумулятора протягом 20 годин. Схема дозволяє провести формування пластин двох акумуляторів одночасно з роздільною установкою розрядного та зарядного струму.

Регулятори струму представляють ключові регулятори потужних польових транзисторах VT1,VT2.
У ланцюгах зворотного зв'язку встановлені оптопари, необхідні захисту транзисторів від навантаження. При великих струмах заряду вплив конденсаторів C3,C4 мінімальний і майже однонапівперіодний струм тривалістю 5 мс з паузою в 5 мс прискорює відновлення пластин акумуляторів, за рахунок паузи в циклі відновлення, не виникає перегріву пластин і електролізу, покращується рекомбінація іонів електроліту з повним реакції атомів водню та кисню.

Конденсатори С2,С3 працюючи в режимі множення напруги, при перемиканні діодів VD1,VD2, створюють додатковий імпульс для розплавлення великокристалічної сульфатації та переведення оксиду свинцю в аморфний свинець. Регулятори струму обох каналів R2, R5 живляться параметричних стабілізаторів напруги на стабілітронах VD3, VD4. Резистори R7, R8 у ланцюгах затворів польових транзисторів VT1, VT2 обмежують струм затвора до безпечної величини.

Транзистори оптопар U1, U2 призначені для шунтування напруги затвора польових транзистори при перевантаженні зарядним або розрядним струмами. Напруга управління знімається з резисторів R13, R14 у ланцюгах стоку, через підстроювальні резистори R11, R12 та через обмежувальні резистори R9, R10 на світлодіоди оптопар. При підвищеній напрузі на резисторах R13, R14 транзистори оптопар відкриваються і знижують напругу управління на затворах польових транзисторів, струми в ланцюзі сток-витік знижуються.

Обговорити статтю ПРОСТО РЕГУЛЮЄМО АВТОМОБІЛЬНЕ ЗАРЯДНЕ

Це дуже проста схема приставки до вашого вже наявного зарядного пристрою. Яка буде контролювати напругу заряду акумуляторної батареї і при досягненні виставленого рівня - відключати його від зарядника, тим самим запобігаючи перезарядженню акумулятора.
Цей пристрій не має жодних дефіцитних деталей. Уся схема побудована лише на одному транзисторі. Має світлодіодні індикатори, що відображають стан: заряджається або батарея заряджена.

Кому знадобляться цей пристрій?

Схема автоматичного зарядного пристрою

Друкована плата

Налаштування

Оцінка характеристик того чи іншого зарядного пристрою важко без розуміння того, як власне повинен протікати зразковий заряд li-ion акумулятора. Тому перш ніж перейти безпосередньо до схем, давайте трохи згадаємо теорію.

Якими бувають літієві акумулятори

Залежно від того, з якого матеріалу виготовлений позитивний електрод літієвого акумулятора, існує кілька різновидів:

• з катодом із кобальтату літію;
• з катодом на основі літованого фосфату заліза;
• на основі нікель-кобальт-алюмінію;
• на основі нікель-кобальт-марганцю.

У всіх цих акумуляторів є свої особливості, але так як для широкого споживача ці нюанси не мають принципового значення, у цій статті вони не розглядатимуться.

Також всі li-ion акумулятори виробляють у різних типорозмірах та форм-факторах. Вони можуть бути як у корпусному виконанні (наприклад, популярні сьогодні 18650), так і в ламінованому або призматичному виконанні (гель-полімерні акумулятори). Останні є герметично запаяні пакети з особливої ​​плівки, в яких знаходяться електроди і електродна маса.

Найбільш поширені типорозміри li-ion акумуляторів наведені в таблиці нижче (всі вони мають номінальну напругу 3.7 вольта):

Внутрішні електрохімічні процеси протікають однаково і не залежать від форм-фактора та виконання АКБ, тому все, сказане нижче, однаково відноситься до всіх літієвих акумуляторів.

Як правильно заряджати літій-іонні акумулятори

Найбільш правильним способом заряду літієвих акумуляторів є заряд у два етапи. Саме цей спосіб використовує компанія Sony у всіх своїх зарядниках. Незважаючи на більш складний контролер заряду, це забезпечує повніший заряд li-ion акумуляторів, не знижуючи термін їхньої служби.

Тут йдеться про двоетапний профіль заряду літієвих акумуляторів, скорочено іменованим CC/CV (constant current, constant voltage). Є ще варіанти з іпульсним та ступінчастим струмами, але в цій статті вони не розглядаються. Докладніше про зарядку імпульсним струмом можна прочитати.

Отже, розглянемо обидва етапи заряду докладніше.

1. На першому етапіповинен забезпечуватись постійний струм заряду. Розмір струму становить 0.2-0.5С. Для прискореного заряду допускається збільшення струму до 0.5-1.0С (де - це ємність акумулятора).

Наприклад, для акумулятора ємністю 3000 мА/год, номінальний струм заряду першому етапі дорівнює 600-1500 мА, а струм прискореного заряду може лежати не більше 1.5-3А.

Для забезпечення постійного зарядного струму заданої величини схема зарядного пристрою (ЗП) повинна вміти піднімати напругу на клемах акумулятора. На першому етапі ЗУ працює як класичний стабілізатор струму.

Важливо:якщо планується заряд акумуляторів із вбудованою платою захисту (PCB), то при конструюванні схеми ЗУ необхідно переконатися, що напруга холостого ходу схеми ніколи не зможе перевищити 6-7 вольт. В іншому випадку плата захисту може вийти з ладу.

У момент, коли напруга на акумуляторі підніметься до значення 4.2 вольта, акумулятор набере приблизно 70-80% своєї ємності (конкретне значення ємності залежить від струму заряду: при прискореному заряді трохи менше, при номінальному - трохи більше). Цей момент є закінченням першого етапу заряду і є сигналом для переходу до другого (і останнього) етапу.

2. Другий етап заряду- це заряд акумулятора постійною напругою, але струмом, що поступово знижується (падаючим).

На цьому етапі ЗП підтримує на акумуляторі напругу 4.15-4.25 вольта та контролює значення струму.

У міру набору ємності зарядний струм буде знижуватися. Як його значення зменшиться до 0.05-0.01С, процес заряду вважається закінченим.

Важливим нюансом роботи правильного зарядного пристрою є повне відключення від акумулятора після закінчення зарядки. Це пов'язано з тим, що для літієвих акумуляторів є вкрай небажаним їхнє тривале перебування під підвищеною напругою, що зазвичай забезпечує ЗП (тобто 4.18-4.24 вольта). Це призводить до прискореної деградації хімічного складу акумулятора і, як наслідок, зниження його ємності. Під тривалим перебуванням мається на увазі десятки годин і більше.

За час другого етапу заряду акумулятор встигає набрати ще приблизно 0.1-0.15 своєї ємності. Загальний заряд акумулятора у такий спосіб досягає 90-95%, що є відмінним показником.

Ми розглянули два основні етапи заряду. Однак, висвітлення питання заряджання літієвих акумуляторів було б неповним, якби не було згадано ще один етап заряду - т.зв. передзаряд.

Попередній етап заряду (передзаряд)- цей етап використовується лише для глибоко розряджених акумуляторів (нижче 2.5 В) для виведення їх на нормальний експлуатаційний режим.

На цьому етапі заряд забезпечується постійним струмом зниженої величини доти, доки напруга на акумуляторі не досягне значення 2.8 Ст.

Попередній етап необхідний для запобігання спучування та розгерметизації (або навіть вибуху з займанням) пошкоджених акумуляторів, що мають, наприклад, внутрішнє коротке замикання між електродами. Якщо через такий акумулятор відразу пропустити великий струм заряду, це неминуче призведе до його розігріву, а як пощастить.

Ще одна користь передзаряду - це попередній прогрів акумулятора, що актуально при заряді при низьких температурах навколишнього середовища (у приміщенні, що не опалюється, в холодну пору року).

Інтелектуальна зарядка повинна вміти контролювати напругу на акумуляторі під час попереднього етапу заряду і, якщо напруга тривалий час не піднімається, робити висновок про несправність акумулятора.

Усі етапи заряду літій-іонного акумулятора (включаючи етап передзаряду) схематично зображені на цьому графіку:

Перевищення номінальної зарядної напруги на 0,15В може скоротити термін служби акумулятора вдвічі. Зниження напруги заряду на 0,1 вольт зменшує ємність зарядженої батареї приблизно на 10%, але значно продовжує термін служби. Напруга повністю зарядженого акумулятора після вилучення його із зарядного пристрою становить 4.1-4.15 вольта.

Резюмую сказане вище, позначимо основні тези:

1. Яким струмом заряджати акумулятор li-ion (наприклад, 18650 або будь-який інший)?

Струм буде залежати від того, як швидко ви хотіли б його зарядити і може лежати в межах від 0.2С до 1С.

Наприклад, для акумулятора типорозміру 18650 ємністю 3400 мА/год мінімальний струм заряду становить 680 мА, а максимальний - 3400 мА.

2. Скільки часу потрібно заряджати, наприклад, акумуляторні батареї 18650?

Час заряду залежить від струму заряду і розраховується за формулою:

T = З/I зар.

Наприклад, час заряду акумулятора ємністю 3400 мА/год струмом в 1А складе близько 3.5 годин.

3. Як правильно зарядити літій-полімерний акумулятор?

Будь-які літієві акумулятори заряджаються однаково. Не важливо, літій-полімерний він чи літій-іонний. Для нас, споживачів, жодної різниці немає.

Що таке захист захисту?

Плата захисту (або PCB - power control board) призначена для захисту від короткого замикання, перезаряджання та перерозряджання літієвої батареї. Як правило, в модулі захисту також вбудована і захист від перегріву.

З метою дотримання техніки безпеки заборонено використання літієвих акумуляторів у побутових приладах, якщо в них не вбудована плата захисту. Тому у всіх акумуляторах від мобільних телефонів завжди є PCB-плата. Вихідні клеми АКБ розміщені прямо на платі:

У цих платах використовується шестиногий контролер заряду на спеціалізованій мікрохвілі (JW01, JW11, K091, G2J, G3J, S8210, S8261, NE57600 та ін. аналоги). Завданням цього контролера є відключення батареї від навантаження при повному розряді батареї та відключення акумулятора від зарядки при досягненні 4,25В.

Ось, наприклад, схема плати захисту від акумулятора BP-6M, якими постачалися старі нокіївські телефони:

Якщо говорити про 18650, то вони можуть випускатися як із платою захисту так і без неї. Модуль захисту знаходиться в районі мінусової клеми акумулятора.

Плата підвищує довжину акумулятора на 2-3 мм.

Акумулятори без PCB-модуля зазвичай входять до складу батарей, що комплектуються власними схемами захисту.

Будь-який акумулятор із захистом легко перетворюється на акумулятор без захисту, досить просто розпотрошити його.

Сьогодні максимальна ємність акумулятора 18650 становить 3400 мА/ч. Акумулятори із захистом обов'язково мають відповідне позначення на корпусі (“Protected”).

Не слід плутати PCB-плату з PCM-модулем (PCM - power charge module). Якщо перші служать лише цілям захисту акумулятора, то другі призначені для управління процесом заряду - обмежують струм заряду на заданому рівні, контролюють температуру і забезпечують весь процес. PCM-плата - це те, що ми називаємо контролером заряду.

Сподіваюся, тепер не залишилося питань, як зарядити акумулятор 18650 чи будь-який інший літієвий? Тоді переходимо до невеликої добірки готових схемотехнічних рішень зарядних пристроїв (тих контролерів заряду).

Схеми заряджання li-ion акумуляторів

Всі схеми підходять для заряджання будь-якого літієвого акумулятора, залишається тільки визначитися із зарядним струмом та елементною базою.

LM317

Схема простого зарядного пристрою на основі мікросхеми LM317 з індикатором заряду:

Схема найпростіша, все налаштування зводиться до встановлення вихідної напруги 4.2 вольта за допомогою підстроювального резистора R8 (без підключеного акумулятора!) та встановлення струму заряду шляхом підбору резисторів R4, R6. Потужність резистора R1 – не менше 1 Ватт.

Як тільки згасне світлодіод, процес заряду можна вважати закінченим (зарядний струм до нуля ніколи не зменшиться). Не рекомендується довго тримати акумулятор у цій зарядці після того, як він повністю зарядиться.

Мікросхема lm317 широко застосовується у різних стабілізаторах напруги та струму (залежно від схеми включення). Продається на кожному кутку і коштує взагалі копійки (можна взяти 10 шт. За 55 рублів).

LM317 буває в різних корпусах:

Призначення висновків (цоколівка):

Аналогами мікросхеми LM317 є: GL317, SG31, SG317, UC317T, ECG1900, LM31MDT, SP900, КР142ЕН12, КР1157ЕН1 (останні два – вітчизняного виробництва).

Зарядний струм можна збільшити до 3А, якщо замість LM317 взяти LM350. Вона, правда, дорожче буде – 11 руб/шт.

Друкована плата та схема у зборі наведені нижче:

Старий радянський транзистор КТ361 можна замінити на аналогічний p-n-p транзистор (наприклад, КТ3107, КТ3108 або буржуазні 2N5086, 2SA733, BC308A). Його можна взагалі забрати, якщо індикатор заряду не потрібен.

Недолік схеми: напруга живлення має бути в межах 8-12В. Це пов'язано з тим, що для нормальної роботи мікросхеми LM317 різниця між напругою на акумуляторі та напругою живлення має бути не менше 4.25 Вольт. Таким чином, від USB-порту запитати не вдасться.

MAX1555 або MAX1551

MAX1551/MAX1555 - спеціалізовані зарядні пристрої для Li+ акумуляторів, здатні працювати від USB або окремого адаптера живлення (наприклад, зарядника від телефону).

Єдина відмінність цих мікросхем – МАХ1555 видає сигнал для індикатора процесу заряду, а МАХ1551 – сигнал того, що живлення включене. Тобто. 1555 в більшості випадків все-таки краще, тому 1551 зараз вже важко знайти у продажу.

Детальний опис цих мікросхем від виробника.

Максимальна вхідна напруга від DC-адаптера – 7 В, при живленні від USB – 6 В. При зниженні напруги живлення до 3.52 В мікросхема відключається і заряд припиняється.

Мікросхема сама детектує на якому вході є напруга живлення і підключається до нього. Якщо живлення йде по ЮСБ-шині, то максимальний струм заряду обмежується 100 мА - це дозволяє встромити зарядник в USB-порт будь-якого комп'ютера, не побоюючись спалити південний міст.

При живленні від окремого блоку живлення типове значення зарядного струму становить 280 мА.

У мікросхеми вбудовано захист від перегріву. Але навіть у цьому випадку схема продовжує працювати, зменшуючи струм заряду на 17 мА на кожний градус вище за 110°C.

Є функція попереднього заряду (див. вище): доки напруга на акумуляторі знаходиться нижче 3В, мікросхема обмежує струм заряду на рівні 40 мА.

Мікросхема має 5 висновків. Ось типова схема включення:

Якщо є гарантія, що на виході вашого адаптера напруга за жодних обставин не зможе перевищити 7 вольт, можна обійтися без стабілізатора 7805.

Варіант зарядки від USB можна зібрати, наприклад, на .

Мікросхеми не потребує ні зовнішніх діодів, ні зовнішніх транзисторів. Взагалі, звісно, ​​шикарні мікрохи! Тільки вони маленькі надто, паяти незручно. І ще коштують дорого().

LP2951

Стабілізатор LP2951 виробляється фірмою National Semiconductors(). Він забезпечує реалізацію вбудованої функції обмеження струму та дозволяє формувати на виході схеми стабільний рівень напруги заряду літій-іонного акумулятора.

Розмір напруги заряду становить 4,08 - 4,26 вольта і виставляється резистором R3 при відключеному акумуляторі. Напруга тримається дуже точно.

Струм заряду становить 150 - 300мА, це значення обмежено внутрішніми ланцюгами мікросхеми LP2951 (залежить від виробника).

Діод застосовувати з невеликим зворотним струмом. Наприклад, він може бути будь-яким із серії 1N400X, який вдасться придбати. Діод використовується як блокувальний для запобігання зворотного струму від акумулятора в мікросхему LP2951 при відключенні вхідної напруги.

Ця зарядка видає досить низький зарядний струм, тому який-небудь акумулятор 18650 може заряджатися всю ніч.

Мікросхему можна купити як у DIP-корпусі, так і в корпусі SOIC (вартість близько 10 рублів за штучку).

MCP73831

Мікросхема дозволяє створювати правильні зарядні пристрої, до того ж вона дешевша, ніж розкручена MAX1555.

Типова схема включення взята з:

Важливою перевагою схеми є відсутність низькоомних потужних резисторів, що обмежують струм заряду. Тут струм задається резистором, підключеним до 5-го виведення мікросхеми. Його опір має лежати у діапазоні 2-10 кОм.

Зарядка у зборі виглядає так:

Мікросхема в процесі роботи непогано так нагрівається, але це їй не заважає. Свою функцію виконує.

Ось ще один варіант друкованої плати із smd світлодіодом та роз'ємом мікро-USB:

LTC4054 (STC4054)

Дуже проста схема, чудовий варіант! Дозволяє заряджати струмом до 800 мА (див. ). Щоправда, вона має властивість сильно нагріватися, але в цьому випадку вбудований захист від перегріву знижує струм.

Схему можна суттєво спростити, викинувши один або навіть обидва світлодіоди з транзистором. Тоді вона виглядатиме ось так (погодьтеся, простіше нікуди: пара резисторів і один кондер):

Один з варіантів друкованої плати доступний . Плата розрахована під елементи типорозміру 0805.

I=1000/R. Відразу великий струм виставляти не варто, спочатку подивіться, наскільки сильно грітиметься мікросхема. Я для своїх цілей взяв резистор на 2.7 ком, при цьому струм заряду вийшов близько 360 мА.

Радіатор до цієї мікросхеми навряд чи вдасться пристосувати, та й не факт, що він буде ефективним через високий тепловий опір переходу кристал-корпус. Виробник рекомендує робити тепловідведення "через висновки" - робити якомога товстіші доріжки та залишати фольгу під корпусом мікросхеми. І взагалі чим більше буде залишено "земляної" фольги, тим краще.

До речі кажучи, більша частина тепла відводиться через 3 ногу, так що можна зробити цю доріжку дуже широкою і товстою (залити її надмірною кількістю припою).

Корпус мікросхеми LTC4054 може мати маркування LTH7 чи LTADY.

LTH7 від LTADY відрізняються тим, що перша може підняти акумулятор, що сильно сів (на якому напруга менше 2.9 вольт), а друга - ні (потрібно окремо розгойдувати).

Мікросхема вийшла дуже вдалою, тому має купу аналогів: STC4054, MCP73831, TB4054, QX4054, TP4054, SGM4054, ACE4054, LP4054, U4054, BL4054, WPM4054 , VS6102, HX6001, LC6000, LN5060, CX9058, EC49016, CYT5026, Q7051. Перш, ніж використовувати будь-який з аналогів, звіряйтеся по датацит.

TP4056

Мікросхема виконана в корпусі SOP-8 (див. ), має на череві металевий теплознімач не з'єднаний з контактами, що дозволяє ефективніше відводити тепло. Дозволяє заряджати акумулятор струмом до 1А (струм залежить від резистора, що струмозадає).

Схема підключення вимагає мінімум навісних елементів:

Схема реалізує класичний процес заряду - спочатку заряд постійним струмом, потім постійною напругою і струмом, що падає. Все по-науковому. Якщо розібрати зарядку по кроках, можна виділити кілька етапів:

1. Контролює напругу підключеного акумулятора (це відбувається постійно).
2. Етап передзаряду (якщо акумулятор розряджено нижче 2.9 В). Заряд струмом 1/10 від запрограмованого резистором R prog (100мА при R prog = 1.2 кОм) рівня 2.9 В.
3. Заряджання максимальним струмом постійної величини (1000мА при R prog = 1.2 кОм);
4. При досягненні на батареї 4.2 В напруга на батареї фіксується на цьому рівні. Починається плавне зниження зарядного струму.
5. При досягненні струму 1/10 від запрограмованого резистором R prog (100мА при R prog = 1.2кОм) зарядний пристрій вимикається.
6. Після закінчення заряджання контролер продовжує моніторинг напруги акумулятора (див. п.1). Струм, що споживається схемою моніторингу 2-3 мкА. Після падіння напруги до 4.0В, заряджання вмикається знову. І так по колу.

Струм заряду (в амперах) розраховується за формулою I=1200/R prog. Допустимий максимум - 1000 мА.

Реальний тест зарядки з акумулятором 18650 на 3400 мА/год показано на графіку:

Гідність мікросхеми в тому, що струм заряду задається лише одним резистором. Не потрібні потужні низькоомні резистори. Плюс є індикатор процесу заряджання, а також індикація закінчення заряджання. При непідключеному акумуляторі індикатор блимає з періодичністю раз на кілька секунд.

Напруга живлення схеми має лежати не більше 4.5...8 вольт. Чим ближче до 4.5В – тим краще (так чіп менше гріється).

Перша нога використовується для підключення датчика температури, вбудованого в літій-іонну батарею (зазвичай це середнє виведення акумулятора стільникового телефону). Якщо на виводі напруга буде нижчою за 45% або вище 80% від напруги живлення, то зарядка припиняється. Якщо контроль температури вам не потрібний, просто посадіть цю ногу на землю.

Увага! Ця схема має один істотний недолік: відсутність схеми захисту від переполюсування батареї. У цьому випадку контролер гарантовано вигоряє з ладу через перевищення максимального струму. У цьому напруга живлення схеми безпосередньо потрапляє на акумулятор, що дуже небезпечно.

Печатка проста, робиться за годину на коліні. Якщо час терпить, можна замовити готові модулі. Деякі виробники готових модулів додають захист від перевантаження по струму і перерозряду (наприклад, можна вибрати яка плата вам потрібна - із захистом або без, і з яким роз'ємом).

Також можна знайти готові плати з виведеним контактом під температурний датчик. Або навіть модуль зарядки з кількома запаралеленими мікросхемами TP4056 для збільшення зарядного струму та із захистом від переполюсування (приклад).

LTC1734

Теж дуже проста схема. Струм заряду задається резистором R prog (наприклад, якщо поставити резистор на 3 ком, струм дорівнюватиме 500 мА).

Мікросхеми зазвичай мають маркування на корпусі: LTRG (їх можна часто зустріти у старих телефонах від самсунгів).

Транзистор підійде взагалі будь-який p-n-p, головне щоб він був розрахований на заданий струм зарядки.

Індикатора заряду на зазначеній схемі немає, але на LTC1734 сказано, що висновок "4" (Prog) має дві функції - установку струму і контроль закінчення заряду батареї. Для прикладу наведено схему з контролем закінчення заряду за допомогою компаратора LT1716.

Компаратор LT1716 у цьому випадку можна замінити дешевим LM358.

TL431 + транзистор

Напевно, складно вигадати схему з більш доступних компонентів. Тут найскладніше - це знайти джерело опорної напруги TL431. Але вони настільки поширені, що зустрічаються практично всюди (рідко яке джерело живлення обходиться без цієї мікросхеми).

Ну а транзистор TIP41 можна замінити будь-яким іншим з відповідним струмом колектора. Підійдуть навіть старі радянські КТ819, КТ805 (чи менш потужні КТ815, КТ817).

Налаштування схеми зводиться до встановлення вихідної напруги (без акумулятора!!!) за допомогою підстроювального резистора на рівні 4.2 вольта. Резистор R1 визначає максимальне значення зарядного струму.

Дана схема повноцінно реалізує двоетапний процес заряду літієвих акумуляторів - спочатку заряджання постійним струмом, потім перехід до фази стабілізації напруги і плавне зниження струму практично до нуля. Єдиний недолік - погана повторюваність схеми (примхлива в налаштуванні і вимоглива до компонентів, що використовуються).

MCP73812

Є ще одна незаслужено обділена увагою мікросхема компанії Microchip - MCP73812 (див. ). На її базі виходить дуже бюджетний варіант зарядки (і недорогий!). Весь обвіс - всього один резистор!

До речі, мікросхема виконана у зручному для паяння корпусі – SOT23-5.

Єдиний мінус сильно гріється і немає індикації заряду. Ще вона якось не дуже надійно працює, якщо у вас малопотужне джерело живлення (яке дає просідання напруги).

Загалом, якщо вам індикація заряду не важлива, і струм в 500 мА вас влаштовує, то МСР73812 - дуже непоганий варіант.

NCP1835

Пропонується повністю інтегроване рішення - NCP1835B, що забезпечує високу стабільність зарядної напруги (4.2±0.05).

Мабуть, єдиним недоліком даної мікросхеми є її мініатюрний розмір (корпус DFN-10, розмір 3х3 мм). Не кожному під силу забезпечити якісне паяння таких мініатюрних елементів.

З незаперечних переваг хотілося б відзначити таке:

1. Мінімальна кількість деталей обважування.
2. Можливість заряджання повністю розрядженої батареї (передзаряд струмом 30мА);
3. Визначення закінчення заряджання.
4. Програмований зарядний струм – до 1000 мА.
5. Індикація заряду та помилок (здатна детектувати незаряджувані батареї та сигналізувати про це).
6. Захист від тривалого заряду (змінюючи ємність конденсатора С, можна задати максимальний час заряду від 6,6 до 784 хвилин).

Вартість мікросхеми не те щоб копійчана, а й не настільки велика (~1$), щоб відмовитися від її застосування. Якщо ви товаришуєте з паяльником, я б порадив зупинити свій вибір на цьому варіанті.

Більш детальний опис знаходиться в .

Чи можна заряджати літій-іонний акумулятор без контролера?

Так можна. Однак це вимагатиме щільного контролю за зарядним струмом та напругою.

Взагалі, зарядити АКБ, наприклад, наш 18650 без зарядного пристрою не вийде. Все одно потрібно якось обмежувати максимальний струм заряду, так що хоча б найпримітивніше ЗУ, але все ж таки буде потрібно.

Найпростіший зарядний пристрій для будь-якого літієвого акумулятора - це резистор, послідовно включений з акумулятором:

Опір та потужність розсіювання резистора залежать від напруги джерела живлення, яке використовуватиметься для заряджання.

Давайте як приклад, розрахуємо резистор для блоку живлення напругою 5 Вольт. Заряджатимемо акумулятор 18650, ємністю 2400 мА/год.

Отже, на початку зарядки падіння напруга на резисторі становитиме:

U r = 5 - 2.8 = 2.2 Вольта

Припустимо, що наш 5-вольтовий блок живлення розрахований на максимальний струм 1А. Найбільший струм схема буде споживати на початку заряду, коли напруга на акумуляторі мінімальна і становить 2.7-2.8 Вольта.

Увага: у цих розрахунках не враховується ймовірність того, що акумулятор може бути дуже глибоко розрядженим і напруга на ньому може бути набагато нижчою, аж до нуля.

Таким чином, опір резистора, необхідне обмеження струму на початку заряду лише на рівні 1 Ампера, має становити:

R = U / I = 2.2 / 1 = 2.2 Ом

Потужність розсіювання резистора:

P r = I 2 R = 1 * 1 * 2.2 = 2.2 Вт

В самому кінці заряду акумулятора, коли напруга на ньому наблизиться до 4.2, струм заряду становитиме:

I зар = (U іп – 4.2) / R = (5 – 4.2) / 2.2 = 0.3 А

Тобто, як ми бачимо, всі значення не виходять за рамки допустимих для даного акумулятора: початковий струм не перевищує максимально допустимий струм заряду для даного акумулятора (2.4 А), а кінцевий струм перевищує струм, при якому акумулятор перестає набирати ємність ( 0.24 А).

Найголовнішим недоліком такої зарядки є необхідність постійно контролювати напругу на акумуляторі. І вручну вимкнути заряд, як тільки напруга досягне 4.2 Вольта. Справа в тому, що літієві акумулятори дуже погано переносять навіть короткочасну перенапругу - електродні маси починають швидко деградувати, що неминуче призводить до втрати ємності. Поруч із створюються всі передумови для перегріву і розгерметизації.

Якщо у ваш акумулятор вбудована плата захисту, про які йшлося трохи вище, все спрощується. Після досягнення певної напруги на акумуляторі, плата сама відключить його від зарядного пристрою. Однак такий спосіб зарядки має суттєві мінуси, про які ми розповідали у .

Захист, вбудований в акумулятор, не дозволить його перезарядити за жодних обставин. Все, що вам залишається зробити, це проконтролювати струм заряду, щоб він не перевищив допустимі значення для акумулятора (плати захисту не вміють обмежувати струм заряду, на жаль).

Заряджання за допомогою лабораторного блоку живлення

Якщо у вашому розпорядженні є блок живлення із захистом (обмеженням) по струму, то ви врятовані! Таке джерело живлення є повноцінним зарядним пристроєм, що реалізує правильний профіль заряду, про який ми писали вище (СС/СV).

Все, що потрібно зробити для заряджання li-ion - це виставити на блоці живлення 4.2 вольта і встановити бажане обмеження струму. Можна підключати акумулятор.

Спочатку, коли акумулятор ще розряджений, лабораторний блок живлення працюватиме в режимі захисту струму (тобто стабілізуватиме вихідний струм на заданому рівні). Потім, коли напруга на банку підніметься до 4.2В, блок живлення перейде в режим стабілізації напруги, а струм при цьому почне падати.

Коли струм впаде до 0.05-0.1С, акумулятор можна вважати повністю зарядженим.

Як бачите, лабораторний БП – практично ідеальний зарядний пристрій! Єдине, що він не вміє робити автоматично, це приймати рішення про повну зарядку акумулятора та відключатися. Але це дрібниця, яку навіть не варто звертати уваги.

Як заряджати літієві батареї?

І якщо ми говоримо про одноразову батарейку, не призначену для перезарядки, то правильна (і єдино правильна) відповідь на це питання - НІЯК.

Справа в тому, що будь-яка літієва батарейка (наприклад, поширена CR2032 у вигляді плоскої таблетки) характеризується наявністю внутрішнього шару, що пасивує, яким покритий літієвий анод. Цей шар запобігає хімічній реакції анода з електролітом. А подача стороннього струму руйнує вищезгаданий захисний шар, приводячи до псування елемента живлення.

До речі, якщо говорити про батарею CR2032, що незаряджається, тобто дуже схожа на неї LIR2032 - це вже повноцінний акумулятор. Її можна і потрібно заряджати. Тільки в неї напруга не 3, а 3.6В.

Про те ж, як заряджати літієві акумулятори (чи то акумулятор телефону, 18650 або будь-який інший li-ion акумулятор) йшлося на початку статті.

Зарядний пристрій автомобільних акумуляторів.

Ні для кого не нове, якщо скажу, що у будь-якого автомобіліста в гаражі має бути зарядний пристрій акумуляторної батареї. Звичайно, його можна купити в магазині, але, зіткнувшись із цим питанням, дійшов висновку, свідомо не дуже гарний пристрій за прийнятною ціною брати не хочеться. Зустрічаються такі, у яких струм заряду регулюється потужним перемикачем, який додає або зменшує кількість витків у вторинній обмотці трансформатора, тим самим збільшуючи або зменшуючи зарядний струм, при цьому контроль контролю струму в принципі відсутня. Це найдешевший варіант зарядника заводського виконання, ну а тямущий девайс коштує не так вже й дешево, ціна прямо-таки кусається, тому вирішив знайти схему в інтернеті, і зібрати її самому. Критерії вибору були такі:

Проста схема без зайвих наворотів;
- Доступність радіодеталей;
- плавне регулювання зарядного струму від 1 до 10 ампер;
- бажано, щоб це була схема зарядно-тренувального пристрою;
- не складне налагодження;
- стабільність роботи (за відгуками тих, хто вже робив цю схему).

Пошукавши в інтернеті, натрапив на промислову схему зарядного пристрою з регулювальними тиристорами.

Все типово: трансформатор, міст (VD8, VD9, VD13, VD14), генератор імпульсів з регульованою шпаруватістю (VT1, VT2), тиристори як ключі (VD11, VD12), вузол контролю заряду. Дещо спростивши цю конструкцію, отримаємо простішу схему:

На цій схемі немає вузла контролю заряду, а решта – майже те саме: транс, міст, генератор, один тиристор, вимірювальні голівки та запобіжник. Зверніть увагу, що у схемі стоїть тиристор КУ202, він трохи слабенький, тому щоб не допустити пробою імпульсами великого струму його необхідно встановити на радіатор. Трансформатор – ват на 150, а можна використовувати ТС-180 від старого лампового телевізора.

Регульований зарядний пристрій зі струмом заряду 10А на тиристорі КУ202.

І ще один пристрій, який не містить дефіцитних деталей, зі струмом заряду до 10 ампер. Воно є простим тиристорним регулятором потужності з фазоімпульсним управлінням.

Вузол керування тиристором зібраний на двох транзисторах. Час, за який конденсатор С1 заряджатиметься до перемикання транзистора, виставляється змінним резистором R7, яким, власне, і виставляється величина зарядного струму акумулятора. Діод VD1 служить для захисту керуючого ланцюга тиристора від зворотної напруги. Тиристор, також як і в попередніх схемах, ставиться на хороший радіатор, або на невеликий з вентилятором, що охолоджує. Друкована плата вузла управління виглядає так:

Схема непогана, але в ній є деякі недоліки:
- коливання напруги живлення призводять до коливання зарядного струму;
- немає захисту від короткого замикання крім запобіжника;
- пристрій дає перешкоди в мережу (лікується LC-фільтром).

Зарядний пристрій для акумуляторних батарей.

Цей імпульсний пристрій може заряджати та відновлювати практично будь-які типи акумуляторів. Час заряду залежить від стану батареї і коливається в межах від 4 до 6 годин. За рахунок імпульсного зарядного струму відбувається десульфатація пластин акумулятора. Дивимося схему нижче.

У цій схемі генератор зібраний на мікросхемі, що забезпечує стабільну його роботу. Замість NE555можна використовувати російський аналог - таймер 1006ВІ1. Якщо комусь не подобається КРЕН142 з харчування таймера, її можна замінити звичайним параметричним стабілізатором, тобто. резистором і стабілітроном з потрібною напругою стабілізації, а резистор R5 зменшити до 200 Ом. Транзистор VT1- на радіатор обов'язково, гріється сильно. У схемі застосований трансформатор із вторинною обмоткою на 24 вольти. Діодний міст можна зібрати з діодів типу Д242. Для кращого охолодження радіатора транзистора VT1вентилятор можна застосувати від комп'ютерного блока живлення або охолодження системного блоку.

Відновлення та заряджання акумулятора.

Внаслідок неправильної експлуатації автомобільних акумуляторів пластини їх можуть сульфатуватися, і він виходить з ладу.
Відомий спосіб відновлення таких батарей при заряді їх асиметричним струмом. При цьому співвідношення зарядного та розрядного струму вибрано 10:1 (оптимальний режим). Цей режим дозволяє не лише відновлювати засульфатовані батареї акумуляторів, а й проводити профілактичну обробку справних.

Мал. 1. Електрична схема зарядного пристрою

На рис. 1 наведено простий зарядний пристрій, розрахований використання вищеописаного способу. Схема забезпечує зарядний імпульсний струм до 10 А (використовується для прискореного заряду). Для відновлення та тренування акумуляторів краще встановлювати імпульсний зарядний струм 5 А. При цьому струм розряду буде 0,5 А. Розрядний струм визначається за величиною номіналу резистора R4.
Схема виконана так, що заряд акумулятора виробляється імпульсами струму протягом однієї половини періоду напруги, коли напруга на виході схеми перевищить напругу на акумуляторі. Протягом другого напівперіоду діоди VD1, VD2 закриті і акумулятор розряджається через опір навантаження R4.

Значення зарядного струму встановлюється регулятором R2 за амперметром. Враховуючи, що при зарядці батареї частина струму протікає через резистор R4 (10%), то показання амперметра РА1 повинні відповідати 1,8 А (для імпульсного зарядного струму 5 А), так як амперметр показує усереднене значення струму за період часу, а заряд провадиться протягом половини періоду.

У схемі передбачено захист акумулятора від неконтрольованого розряду у разі випадкового зникнення напруги. У цьому випадку реле К1 своїми контактами розімкне ланцюг підключення акумулятора. Реле К1 застосовано типу РПУ-0 з робочою напругою обмотки 24 або менше напруга, але при цьому послідовно з обмоткою включається обмежувальний резистор.

Для пристрою можна використовувати трансформатор потужністю не менше 150 Вт із напругою у вторинній обмотці 22...25 В.
Вимірювальний прилад РА1 підійде зі шкалою 0...5 А (0...3 А), наприклад, М42100. Транзистор VT1 встановлюється на радіатор площею не менше 200 кв. см, як зручно використовувати металевий корпус конструкції зарядного пристрою.

У схемі застосовується транзистор з великим коефіцієнтом посилення (1000...18000), який можна замінити на КТ825 при зміні полярності включення діодів та стабілітрона, оскільки він інший провідності (див. рис. 2). Остання літера в позначенні транзистора може бути будь-якою.

Мал. 2. Електрична схема зарядного пристрою

Для захисту схеми від випадкового короткого замикання на виході встановлено запобіжник FU2.
Резистори застосовані такі R1 типу С2-23, R2 – ППБЕ-15, R3 – С5-16MB, R4 – ПЕВ-15, номінал R2 може бути від 3,3 до 15 кОм. Стабілітрон VD3 підійде будь-який, з напругою стабілізації від 7,5 до 12 Ст.
зворотної напруги.

Який провід краще використовувати від зарядного пристрою до акумулятора.

Звичайно, краще брати гнучкий мідний багатожильний, ну а перетин потрібно вибрати з розрахунку який максимальний струм проходитиме цими проводами, для цього дивимося табличку:

Якщо вас цікавить схемотехніка імпульсних зарядно-відновлювальних пристроїв із застосуванням таймера 1006ВІ1 в генераторі - прочитайте цю статтю: