Поздрави на всички, които погледнаха светлината. Ревюто ще се съсредоточи, както вероятно вече се досещате, върху два прости шала, предназначени да контролират сглобяването на Li-Ion батерии, наречени BMS. Прегледът ще включва тестване, както и няколко опции за преобразуване на отвертка в литий на базата на тези платки или подобни. На кого му пука, добре дошли сте под котката.
Актуализация 1, Добавен тест за работен ток на платката и кратко видеос червен картон
Актуализация 2, тъй като темата предизвика малък интерес, така че ще се опитам да допълня рецензията с още няколко начина да преработя Шурик, за да получа някои прости ЧЗВ
Обща форма:
Кратки експлоатационни характеристики на платките:
Забележка:
Искам веднага да ви предупредя - има само синя дъска с балансьор, червена без балансьор, т.е. Това е чисто платка за защита от презареждане/преразреждане/късо/висок ток на натоварване. И също така, противно на някои вярвания, никой от тях няма контролер за зареждане (CC / CV), така че те се нуждаят от специален шал с фиксирано напрежение и ограничение на тока, за да работят.
Размери на дъската:
Размерите на дъските са доста малки, само 56 мм * 21 мм за синята и 50 мм * 22 мм за червената: 
Ето сравнение с батерии AA и 18650: 
Външен вид:
Да започнем с: 
При по-внимателно разглеждане можете да видите контролера за защита - S8254AA и балансиращи компоненти за монтажа 3S: 
За съжаление, според продавача, работният ток е само 8A, но съдейки по таблиците с данни, един MOSFET AO4407A е оценен за 12A (пик 60A), а ние имаме два от тях: 
Също така отбелязвам, че балансиращият ток е доста малък (около 40mA) и балансирането се активира веднага щом всички клетки / банки преминат в режим CV (втора фаза на зареждане).
Връзка: 
по-просто, защото няма балансьор: 
Той също е базиран на защитния контролер - S8254AA, но е предназначен за по-висок работен ток от 15А (отново според производителя): 
Според таблиците с данни за използваните мощностни MOSFET, работният ток е обявен за 70A, а пиковият ток е 200A, дори един MOSFET е достатъчен, а ние имаме два от тях: 
Връзката е подобна: 
Общо, както виждаме, и на двете платки има защитен контролер с необходимото разединение, захранващи мосфети и шунтове за управление на преминаващия ток, но синята има и вграден балансьор. Не съм разглеждал много веригата, но изглежда, че силовите MOSFET са успоредни, така че работните токове могат да бъдат умножени по две. Важна забележка - максималните работни токове са ограничени от токови шунтове! Тези шалове не знаят за алгоритъма за зареждане (CC / CV). В потвърждение, че това са защитни платки, може да се съди по листа с данни за контролера S8254AA, в който няма нито дума за модула за зареждане: 
Самият контролер е проектиран за 4S връзка, така че с известно усъвършенстване (съдейки по листа с данни) - запояване на кондера и резистора, червеният шал може да работи: 
Не е толкова лесно да модифицирате синия шал на 4S, ще трябва да запоявате елементите на балансира.
Тестване на борда:
И така, нека да преминем към най-важното, а именно доколко те са подходящи за реално използване. За тестване ще ни помогнат следните устройства:
- сглобяем модул (три три / четири регистрови волтметра и държач за три батерии 18650), който мигаше в моя преглед на зарядното устройство, но вече без балансираща опашка: 
- двурегистров амперволтметър за контрол на тока (по-ниски показания на инструмента): 
- понижаващ DC / DC преобразувател с ограничение на тока и възможност за зареждане на литий: 
- зарядно устройство и балансьор iCharger 208B за разреждане на целия комплект
Стойката е проста - преобразувателната платка подава фиксирано постоянно напрежение от 12.6V и ограничава тока на зареждане. Използвайки волтметри, ние гледаме на какво напрежение работят платките и как са балансирани банките.
Като начало, нека разгледаме основната характеристика на синята дъска, а именно балансирането. На снимката има 3 кутии заредени на 4.15V / 4.18V / 4.08V. Както можете да видите, дисбаланс. Прилагаме напрежение, токът на зареждане постепенно пада (долно устройство): 
Тъй като кърпичката няма никакви индикатори, краят на балансирането може да се оцени само на око. Амперметърът повече от час преди края вече показваше нули. За тези, които се интересуват, ето кратко видео за това как работи балансьорът в тази дъска:
В резултат на това банките са балансирани на ниво 4.210V/4.212V/4.206V, което е доста добро:
Когато се приложи напрежение малко повече от 12,6 V, както разбирам, балансьорът е неактивен и веднага щом напрежението на една от кутиите достигне 4,25 V, защитният контролер S8254AA изключва заряда:
Ситуацията е същата с червената платка, контролерът за защита S8254AA също изключва заряда на ниво 4.25V:
Сега нека преминем през прекъсването под товар. Ще разреждам, както споменах по-горе, с устройство за зареждане и балансиране iCharger 208B в режим 3S с ток 0.5A (за по-точни измервания). Тъй като наистина не искам да чакам разреждането на цялата батерия, взех една разредена батерия (на снимката е зелен Samson INR18650-25R).
Синята платка изключва товара веднага щом напрежението на една от кутиите достигне 2,7V. На снимката (без натоварване->преди изключване->край):
Както можете да видите, платката изключва товара точно при 2.7V (продавачът посочи 2.8V). Струва ми се, че е малко високо, особено като се има предвид факта, че в същите отвертки натоварванията са огромни, следователно спадът на напрежението също е голям. Въпреки това е желателно в такива устройства да има прекъсване под 2.4-2.5V.
Червената дъска, напротив, изключва товара веднага щом напрежението на една от кутиите достигне 2,5 V. На снимката (без натоварване->преди изключване->край):
Тук като цяло всичко е наред, но няма балансьор.
Актуализация 1: Тест за натоварване:
Следната стойка ще ни помогне с тока на отката:
- все същият държач / държач за три батерии 18650
- 4-регистров волтметър (контрол на общото напрежение)
- автомобилни лампи с нажежаема жичка като товар (за съжаление имам само 4 лампи с нажежаема жичка по 65 W всяка, нямам повече)
- мултицет HoldPeak HP-890CN за измерване на токове (max 20A)
- висококачествени медни многожилни акустични проводници с голямо напречно сечение
Няколко думи за стойката: батериите се свързват с “жак”, т.е. сякаш един след друг, за да се намали дължината на свързващите проводници и следователно спадът на напрежението върху тях под товар ще бъде минимален: 
Свързване на кутии на държача ("валтом"): 
Висококачествените кабели с крокодили от устройството за зареждане и балансиране iCharger 208B действаха като сонди за мултиметъра, тъй като тези на HoldPeak не вдъхват доверие, а допълнителните връзки ще внесат допълнително изкривяване.
Първо, нека тестваме червената защитна платка, като най-интересна по отношение на текущото натоварване. Запоете захранващите и страничните проводници: 
Оказва се нещо подобно (товарните връзки се оказаха с минимална дължина): 
Вече споменах в раздела за промяната на Шурик, че такива държачи не са много подходящи за такива токове, но те ще направят за тестове.
И така, стойка на базата на червен шал (според измерванията не повече от 15A): 
Накратко ще обясня: платката държи 15A, но нямам подходящ товар, който да се побере в този ток, тъй като четвъртата лампа добавя още около 4,5-5A и това вече е извън кърпичката. При 12,6 A мощните MOSFET са топли, но не горещи, точно за непрекъсната работа. При токове над 15А платката преминава в защита. Измерих с резистори, добавиха няколко ампера, но стойката вече е демонтирана.
Голям плюс на червената дъска е, че няма защитно блокиране. Тези. когато защитата се задейства, не е необходимо тя да се активира чрез подаване на напрежение към изходните контакти. Ето кратко видео:
Ще обясня малко. Тъй като студените лампи с нажежаема жичка имат ниско съпротивление и освен това са свързани паралелно, шалът смята, че е възникнало късо съединение и защитата се задейства. Но поради факта, че платката няма блокиране, можете да загреете малко намотките, като направите „по-мек“ старт.
Синият шал издържа повече ток, но при токове над 10A силовите MOSFET се нагряват много. При 15А кърпичката издържа не повече от минута, защото след 10-15 секунди пръстът вече не задържа температурата. За щастие те бързо се охлаждат, така че за краткотрайно натоварване те са доста подходящи. Всичко би било наред, но когато защитата се задейства, платката е блокирана и за отключване е необходимо да се подаде напрежение към изходните контакти. Тази опция явно не е за отвертка. Като цяло поддържа ток от 16A, но MOSFET-ите стават много горещи: 
Заключение:моето лично мнение е, че обикновена защитна платка без балансьор (червена) е идеална за електроинструмент. Има високи работни токове, оптимално напрежение на прекъсване от 2,5 V и може лесно да се надстрои до 4S конфигурация (14,4 V / 16,8 V). Мисля, че това е най оптимален изборза преработка на бюджета Шурик за литий.
Сега за синия шал. От плюсовете - наличието на балансиране, но работните токове са все още малки, 12A (24A) е малко недостатъчно за Shurik с въртящ момент от 15-25Nm, особено когато касетата почти спира, когато винтът е затегнат. А напрежението на прекъсване е само 2,7 V, което означава, че при голямо натоварване част от капацитета на батерията ще остане непотърсен, тъй като при високи токове спадът на напрежението на банките е приличен и те също са проектирани за 2,5 V. И най-големият недостатък е, че платката се блокира при задействане на защитата, така че е нежелателно да се използва в отвертка. По-добре е да използвате син шал в някои домашни продукти, но това е моето лично мнение.
Възможни схеми на приложение или как да преобразувате силата на Шурик в литий:
И така, как можете да промените мощността на любимия си Shurik от NiCd на Li-Ion / Li-Pol? Тази тема вече е доста изтъркана и по принцип се намериха решения, но накратко ще се повторя.
Като начало ще кажа само едно нещо - в бюджетните шурики има само защитна платка за презареждане / преразреждане / късо съединение / ток на голямо натоварване (подобно на наблюдаваната червена дъска). Там няма баланс. Освен това дори в някои маркови електрически инструменти няма балансиране. Същото важи и за всички инструменти, където има горди надписи „Зареждане за 30 минути“. Да, зареждат се за половин час, но изключването става веднага щом напрежението на една от кутиите достигне номиналната стойност или защитната платка се задейства. Не е трудно да се досетите, че банките няма да бъдат заредени напълно, но разликата е само 5-10%, така че не е толкова важно. Основното нещо, което трябва да запомните е, че зареждането с балансиране отнема поне няколко часа. Така че въпросът е имате ли нужда от това?
И така, най-често срещаният вариант изглежда така:
Мрежово зарядно със стабилизиран изход 12.6V и ограничение на тока (1-2A) -> защитна платка ->
В резултат: евтино, бързо, приемливо, надеждно. Балансиращи разходки в зависимост от състоянието на кутиите (капацитет и вътрешно съпротивление). Доста работещ вариант, но след известно време дисбалансът ще се почувства по време на работа.
По-правилен вариант:
Мрежово зарядно със стабилизиран изход 12.6V, ограничение на тока (1-2A) -> защитна платка с балансиране -> 3 батерии свързани последователно
В резултат на това: скъпо, бързо / бавно, високо качество, надеждно. Балансът е нормален, капацитетът на батерията е максимален
Като цяло ще се опитаме да направим нещо подобно на втория вариант, ето как можете да го направите:
1) Li-Ion / Li-Pol батерии, защитни платки и специализирано устройство за зареждане и балансиране (iCharger, iMax). Освен това ще трябва да премахнете балансиращия конектор. Има само два минуса - моделните зарядни устройства не са евтини и не е много удобно за поддръжка. Плюсове – висок заряден ток, висок балансиращ ток на буркана
2) Li-Ion / Li-Pol батерии, защитна платка с балансиране, токоограничаващ DC преобразувател, PSU
3) Li-Ion/Li-Pol батерии, защитна платка без балансиране (червено), DC преобразувател с ограничение на тока, PSU. От минусите само това, че с течение на времето ще се появи дисбаланс на консервите. За да сведете до минимум дисбаланса, преди да промените Shurik, е необходимо да регулирате напрежението на същото ниво и е препоръчително да вземете кутии от същата партида
Първият вариант е подходящ само за тези, които имат моделна памет, но ми се струва, че ако са имали нужда от нея, тогава са преработили своя Шурик отдавна. Вторият и третият вариант са почти еднакви и имат право на живот. Просто трябва да изберете кое е по-важно - скорост или капацитет. Мисля, че най-много най-добър вариант- последният, но само веднъж на всеки няколко месеца трябва да балансирате банките.
И така, достатъчно бърборене, нека да преминем към промяната. Тъй като нямам Shurik на NiCd батерии, следователно за промяната само на думи. Ще ни трябва:
1) Захранване:
Първи вариант. Захранващ блок (PSU), поне 14V или повече. Токът на отката е желателно поне 1A (в идеалния случай около 2-3A). Можем да използваме захранване от лаптопи / нетбуци, от зарядни устройства (изход над 14V), захранвания LED ленти, оборудване за видеозапис (DIY PSU), например, или: 
- Понижаващ DC / DC преобразувател с ограничение на тока и възможност за зареждане на литий, например или: 
- Вторият вариант. Готови захранвания за шуриков с ограничение на тока и изход 12,6V. Не са евтини, като пример от моя преглед на отвертката MNT -: 
- Третият вариант. : 
2) Защитен борд с или без балансьор. Препоръчително е да вземете тока с марж: 
Ако се използва опцията без балансьор, тогава е необходимо да запоите балансиращия конектор. Това е необходимо, за да се контролира напрежението на бреговете, т.е. за оценка на дисбаланса. И както разбирате, ще е необходимо периодично да презареждате батерията от клетката с обикновен модул за зареждане TP4056, ако е започнал дисбаланс. Тези. веднъж на няколко месеца вземаме шал TP4056 и зареждаме всички банки на свой ред, които в края на зареждането имат напрежение под 4,18V. Този модул правилно прекъсва заряда при фиксирано напрежение от 4.2V. Тази процедура ще отнеме час и половина, но банките ще бъдат повече или по-малко балансирани.
Написано малко хаотично, но за тези, които са в резервоара:
След няколко месеца заредихме батерията на отвертката. В края на зареждането изваждаме балансиращата опашка и измерваме напрежението на банките. Ако се окаже нещо подобно - 4.20V / 4.18V / 4.19V, тогава балансирането по принцип не е необходимо. Но ако картината е следната - 4.20V / 4.06V / 4.14V, тогава вземаме модула TP4056 и презареждаме две банки на свой ред до 4.2V. Не виждам друга опция, освен специализирани балансиращи зарядни устройства.
3) Високотокови батерии: 
Преди това написах няколко малки рецензии за някои от тях - и. Ето основните модели високотокови литиево-йонни батерии 18650:
- Sanyo UR18650W2 1500mah (20A макс.)
- Sanyo UR18650RX 2000mah (20A макс.)
- Sanyo UR18650NSX 2500mah (20A макс.)
- Samsung INR18650-15L 1500mah (18A макс.)
- Samsung INR18650-20R 2000mah (22A макс.)
- Samsung INR18650-25R 2500mah (20A макс.)
- Samsung INR18650-30Q 3000mah (15A макс.)
- LG INR18650HB6 1500mah (30A макс.)
- LG INR18650HD2 2000mah (25A макс.)
- LG INR18650HD2C 2100mah (20A макс.)
- LG INR18650HE2 2500mah (20A макс.)
- LG INR18650HE4 2500mah (20A макс.)
- LG INR18650HG2 3000mah (20A макс.)
- SONY US18650VTC3 1600mah (30A макс.)
- SONY US18650VTC4 2100mah (30A макс.)
- SONY US18650VTC5 2600mah (30A макс.)
Препоръчвам изпитания във времето евтин Samsung INR18650-25R 2500mah (20A макс.), Samsung INR18650-30Q 3000mah (15A макс.) или LG INR18650HG2 3000mah (20A макс.). Не съм попадал особено на други буркани, но моят личен избор е Samsung INR18650-30Q 3000mah. Ските имаха малък технологичен дефект и започнаха да се появяват фалшификати с нисък ток. Мога да изхвърля статия за това как да различим фалшив от оригинала, но малко по-късно трябва да го потърсите.
Как да свържете цялата тази икономика:
Е, няколко думи за връзката. Използваме висококачествени медни многожилни проводници с прилично сечение. Това са висококачествени акустични или конвенционални ShVVP / PVS със сечение от 0,5 или 0,75 mm2 от домашен магазин (ние разкъсваме изолацията и получаваме висококачествени проводници с различни цветове). Дължината на свързващите проводници трябва да бъде минимална. Батерии, за предпочитане от същата партида. Преди да ги свържете е препоръчително да ги заредите на едно напрежение, за да няма дисбаланс възможно най-дълго. Запояването на батерии не е трудно. Основното нещо е да имате мощен поялник (60-80W) и активен поток (киселина за запояване, например). Запоени с гръм и трясък. Основното нещо тогава е да избършете мястото на запояване с алкохол или ацетон. Самите батерии се поставят в отделението за батерии от стари кутии NiCd. По-добре е да има триъгълник, минус към плюс, или, както хората казват, "валт", по аналогия с това (една батерия ще бъде разположена обратно) или малко по-високо добро обяснение (при тестването раздел): 
Така че проводниците, свързващи батериите, ще се окажат къси, следователно спадът на ценното напрежение в тях при натоварване ще бъде минимален. Не препоръчвам да използвате държачи за 3-4 батерии, те не са предназначени за такива токове. Страничните и балансиращите проводници не са толкова важни и могат да бъдат с по-малко напречно сечение. В идеалния случай е по-добре да поставите батериите и защитната платка в отделението за батерии, а преобразувателят за понижаване на постоянен ток отделно в докинг станцията. LED индикаторизареждане / заредено може да бъде заменено със собствено и донесено до кутията на докинг станцията. Ако желаете, можете да добавите миниволтметър към модула на батерията, но това са допълнителни пари, тъй като общото напрежение на батерията само индиректно ще каже за остатъчния капацитет. Но ако има желание, защо не. Тук : 
Сега да разгледаме цените:
1) BP - от 5 до 7 долара
2) DC / DC конвертор - от 2 до 4 долара
3) Защитни табла - от 5 до 6 долара
4) Батерии - от 9 до 12 долара ($ 3-4 нещо)
Общо, средно $15-20 на римейк (с отстъпки / купони) или $25 без тях.
Актуализация 2, още няколко начина за римейк на Шурик:
Следващата опция (предложена от коментарите, благодаря I_R_OИ cartmannn):
Използвайте евтини зарядни устройства тип 2S-3S (това е производителят на същия iMax B6) или всички видове копия на B3 / B3 AC / imax RC B3 () или ()
Оригиналният SkyRC e3 има ток на зареждане на клетка от 1,2 A срещу 0,8 A за копия, трябва да бъде точен и надежден, но два пъти по-висок от цената на копията. Можете да закупите доста евтино от същото. Както разбрах от описанието, има 3 независими модула за зареждане, нещо като 3 модула TP4056. Тези. SkyRC e3 и неговите копия нямат балансиране като такова, а просто зареждат банките до една стойност на напрежението (4,2 V) едновременно, тъй като нямат захранващи конектори. В асортимента на SkyRC наистина има устройства за зареждане и балансиране, но балансиращият ток е само 200 mA и вече струва около $ 15-20, но може да зарежда подложки за живот (LiFeP04) и да зарежда токове до 3A. Който се интересува може да разгледа моделна гама.
Общо за тази опция ви трябва някое от горните 2S-3S зарядни устройства, червена или подобна (без балансиране) защитна платка и батерии с голям ток: 
За мен много добър и икономичен вариант, сигурно бих се спрял на него.
Друг вариант, предложен от другаря Волосати:
Използвайте така наречения "чешки балансьор": 
Къде се продава по-добре него да го питаш, за първи път чувам за него :-). Няма да ви кажа нищо за токовете, но съдейки по описанието, той се нуждае от източник на захранване, така че опцията не е толкова бюджетна, но изглежда интересна по отношение на тока на зареждане. Ето връзка към. Общо за тази опция са необходими: източник на захранване, червена или подобна (без балансиране) защитна платка, "чешки балансьор" и силнотокови батерии.
Предимства:
По-рано споменах предимствата на литиевите захранвания (Li-Ion / Li-Pol) пред никелови (NiCd). В нашия случай сравнението лице в лице е типична батерия Shurik от NiCd батерии срещу литиеви:
+ висока енергийна плътност. Типична никелова батерия 12S 14.4V 1300mah има съхранена енергия от 14.4*1.3=18.72Wh, докато литиева батерия 4S 18650 14.4V 3000mah има 14.4*3=43.2Wh
+ без мемори ефект, т.е. можете да ги зареждате по всяко време, без да чакате пълно разреждане
+ по-малки размери и тегло със същите параметри като NiCd
+ бързо време за зареждане (не се страхува от високи зарядни токове) и ясна индикация
+ нисък саморазряд
От минусите на Li-Ion само:
- ниска устойчивост на замръзване на батериите (те се страхуват от отрицателни температури)
- необходимо е балансиране на кутиите по време на зареждане и защита срещу преразреждане
Както можете да видите, предимствата на лития са очевидни, така че често има смисъл да се преработи захранването ...
Заключение:прегледаните шалове не са лоши, трябва да са подходящи за всяка задача. Ако имах Шурик върху кутии NiCd, бих избрал червен шал за преработка, :-) ...
Продуктът е предоставен за написване на ревю от магазина. Прегледът се публикува в съответствие с клауза 18 от Правилата на сайта.
Е, какво да кажем за тези, които имат стар инструмент? Да, всичко е много просто: изхвърлете Ni-Cd кутиите и ги заменете с Li-Ion от популярния формат 18650 (маркировката показва диаметър 18 mm и дължина 65 mm).
Каква платка е необходима и какви елементи са необходими за преобразуване на отвертка в литиево-йонна
И така, ето моята 9,6 V батерия с капацитет 1,3 Ah. При максимално ниво на зареждане има напрежение от 10,8 волта. Литиево-йонните клетки имат номинално напрежение от 3,6 волта, максималното е 4,2. Следователно, за да заменя старите никел-кадмиеви клетки с литиево-йонни, имам нужда от 3 клетки, работното им напрежение ще бъде 10,8 волта, максимумът е 12,6 волта. Превишаването на номиналното напрежение няма да повреди по никакъв начин двигателя, няма да изгори, а при по-голяма разлика няма място за притеснение.
Литиево-йонните клетки, както всички отдавна знаят, категорично не обичат презареждането (напрежение над 4,2 V) и прекомерното разреждане (под 2,5 V). При такива превишения на работния диапазон елементът се разгражда много бързо. Следователно литиево-йонните клетки винаги работят в тандем с електронна платка (BMS - Battery Management System), контролен елементи контролиране както на горната, така и на долната граница на напрежението. Това е защитна платка, която просто изключва буркана от електрическа веригакогато напрежението излезе извън работния диапазон. Затова освен самите елементи е необходима и такава BMS платка.
Сега две важни точки, с които експериментирах неуспешно няколко пъти, докато се опомня правилен избор. Това е максимално допустимият работен ток на самите Li-Ion елементи и максималният работен ток на BMS платката.
В отвертка работните токове при голямо натоварване достигат 10-20 A. Следователно трябва да закупите елементи, които могат да доставят високи токове. Лично аз успешно използвах 30-амперни клетки 18650, произведени от Sony VTC4 (капацитет 2100 mAh) и 20-ампера Sanyo UR18650NSX (капацитет 2600 mAh). Работят добре в моите отвертки. Но например китайският TrustFire 2500 mAh и японският светлозелен Panasonic NCR18650B 3400 mAh не са подходящи, те не са предназначени за такива токове. Следователно няма нужда да преследвате капацитета на елементите - дори 2100 mAh е повече от достатъчно; основното при избора е да не се изчислява погрешно максималния допустим ток на разреждане.
И точно така, BMS платката трябва да е проектирана за високи работни токове. Видях в Youtube как хората събират батерии на 5 или 10-амперни дъски - не знам, лично, когато включих отвертката, такива дъски веднага преминаха в защита. Мисля, че е загуба на пари. Ще кажа, че самата Макита поставя 30-амперни платки в батериите си. Затова използвам 25-amp BMS, закупен от Aliexpress. Струват около 6-7 долара и се търсят за "BMS 25A". Тъй като имате нужда от платка за монтаж от 3 елемента, трябва да потърсите такава платка, в името на която ще има „3S“.
Друг важен момент: за някои платки зареждането (обозначението „C“) и натоварването (обозначението „P“) могат да преминат различни контакти. Например, платката може да има три контакта: "P-", "P +" и "C-", както на родната литиево-йонна платка Makitov. Тази такса не е подходяща за нас. Зареждането и разреждането (зареждане / разреждане) трябва да се извършват чрез един контакт! Това означава, че платката трябва да има 2 работни контакта: само „плюс“ и само „минус“. Защото нашите стари зарядно устройствосъщо има само два контакта.
Като цяло, както може би вече се досещате, с моите експерименти хвърлих много пари както за грешните елементи, така и за грешните платки, като направих всички възможни грешки. Но получих безценен опит.
Как да разглобите батерията на отвертката
Как да разглобите стара батерия? Има батерии, при които половинките на тялото са закрепени с винтове, но има и залепени. Моите батерии са най-новите и дълго време си мислех, че не могат да бъдат разглобени. Оказа се, че е възможно, ако имате чук.
Като цяло, с помощта на интензивни удари по периметъра на ръба на долната част на кутията (чук с найлонова глава, батерията трябва да се държи в ръка в тежест), мястото на залепване е успешно изключено. Корпусът не е повреден по никакъв начин, вече съм демонтирал 4 броя така.
Частта, която ни интересува.
От старата верига са необходими само контактни пластини. Те са здраво заварени към горните два елемента чрез точкова заварка. Можете да разглобите заварката с отвертка или клещи, но трябва да я вземете възможно най-внимателно, за да не счупите пластмасата.
Всичко е почти готово за по-нататъшна работа. Между другото, оставих обикновения температурен датчик и прекъсвача, въпреки че те вече не са особено подходящи.
Но е много вероятно наличието на тези елементи да е необходимо за нормална операциястандартно зарядно устройство. Така че силно препоръчвам да ги запазите.
Сглобяване на литиево-йонна батерия
Ето новите клетки Sanyo UR18650NSX (можете да ги намерите в Aliexpress под тази статия) с капацитет 2600 mAh. За сравнение, старата батерия имаше капацитет от само 1300 mAh, половината от това.
Трябва да запоите проводниците към елементите. Проводниците трябва да се вземат със сечение най-малко 0,75 кв. мм, защото ще имаме значителни токове. Проводник с такова напречно сечение обикновено работи с токове над 20 A при напрежение 12 V. Литиево-йонните банки могат да бъдат запоени, краткотрайното прегряване няма да им навреди по никакъв начин, това е проверено. Но имате нужда от добър бързодействащ поток. Използвам глицеринов поток TAGS. Половин секунда и сте готови.
Запоете другите краища на проводниците към платката според схемата.
На контактните конектори на акумулатора винаги пускам още по-дебели проводници от 1,5 кв. мм - защото мястото позволява. Преди да ги запоя към обратните контакти, сложих парче термосвиваема тръба на платката. Необходимо е допълнително изолиране на платката от клетките на батерията. В противен случай острите ръбове на спойката могат лесно да протрият или пробият тънкия филм на литиево-йонната клетка и да причинят късо съединение. Не можете да използвате термосвиване, но поне нещо изолиращо, което да поставите между плоскостта и елементите, е абсолютно необходимо.
Сега всичко е изолирано както трябва.
Контактната част може да се укрепи в кутията на батерията с няколко капки супер лепило.
Батерията е готова за монтаж.
Добре е, когато кутията е на винтове, но това не е моят случай, така че просто залепвам половинките отново с "Момента".
Батерията се зарежда със стандартно зарядно. Вярно, алгоритъмът на работа се променя.
Имам две зарядни: DC9710 и DC1414 T. И сега работят по различен начин, така че ще ви кажа как точно.
Зарядно и литиево-йонна батерия Makita DC9710
Преди зареждането на батерията се контролираше от самото устройство. При достигане на пълното ниво, той спира процеса и сигнализира завършването на зареждането със зелен индикатор. Но сега BMS веригата, която инсталирахме, отговаря за контрола на нивото и изключването на захранването. Следователно, когато зареждането приключи, червеният светодиод на зарядното устройство просто ще изгасне.
Ако имате точно толкова старо устройство, имате късмет. Защото с него е лесно. Диодът свети - зареждането е в ход. Изключен - зареждането е завършено, батерията е напълно заредена.
Зарядно устройство Makita DC1414 T и литиево-йонна батерия
Тук има малък нюанс, който трябва да знаете. Това зарядно устройство е по-ново и е предназначено за зареждане на по-широка гама батерии от 7,2 до 14,4 V. Процесът на зареждане на него протича както обикновено, червеният светодиод свети:
Но когато батерията (която в случай на NiMH клетки трябва да има максимално напрежение от 10,8 V) достигне 12 волта (имаме Li-Ion клетки, чието максимално общо напрежение може да бъде 12,6 V), зарядното устройство ще взриви покрива. Защото той няма да разбере каква батерия зарежда: или 9,6 волта, или 14,4 волта. И в този момент Makita DC1414 ще влезе в режим на грешка, като мига последователно червен и зелен светодиод.
Това е добре! Вашата нова батерия все още ще се зарежда, но не напълно. Напрежението ще бъде приблизително 12 волта.
Тоест ще пропуснете част от капацитета с това зарядно, но ми се струва, че можете да го преживеете.
Общата актуализация на батерията струва около 1000 рубли. Новата Makita Makita PA09 струва двойно повече. Освен това получихме двойно по-голям капацитет и по-нататъшните ремонти (в случай на кратка повреда) ще се състоят само в подмяна на литиево-йонни клетки.
От естествени никел-кадмиеви NI-CD до литиево-йонни Li-йони в размер 18650.
Малко теория.
В мощни сили преносими устройстваизползват се специални батерии с висок ток. В отвертка с повишено натоварване се създава висок ток и за справяне с него се използват подсилени Ni-CD и NiMH батерии (обикновено опаковани в хартия). Средният работен ток на дванадесетволтова отвертка е 3-7 ампера, под товар може да достигне до 15А, а при импулс до 30А.
Оттук следва първа препоръка- необходимо е да се използват само силнотокови литиево-йонни батерии при замяна на кадмий с литий. Сега тези батерии се произвеждат от Samsung, LG, SONY и редица други производители.
Използване на 4 литиево-йонни батерии в 12V отвертка катастрофалноза ключа за захранване PWM регулатор на скоростта, разположен в бутона. Напрежението на напълно зареден Li йонна батерия 4,2 волта, напрежението на напълно зареден комплект от четири батерии ще бъде 16,8 волта, което е една трета по-високо от препоръчителното напрежение, съгласно закона на Ом - "токът е право пропорционален на напрежението във веригата", ни казва, че токът също ще се увеличи с една трета и в импулс може да достигне 40А, нито един ключ не може да издържи на такова претоварване и ще се провали. Препоръчваме да използвате само 3 литиево-йонни батерии за 12V батерия, 4 батерии ще работят добре с 14,4V батерия, а 18V батерии ще изискват 5 батерии.
По време на работа на литиево-йонна батерия е необходимо да се контролира нейното напрежение на зареждане и разреждане, тъй като поради своите физични и химични характеристики напрежението трябва да се поддържа в строго определени граници от 2,5-4,2 волта. Само при тези условия може да се гарантира максимален живот на батерията и безопасна работа.
Използването на контролер за зареждане и разреждане е задължително и въз основа на първата препоръка контролерът трябва да поддържа работа при токове от 12 до 30 ампера, в противен случай при повишено натоварване контролерът ще „влезе в защита“ и устройството няма да работят нормално.
За зареждане можете да използвате собственото си зарядно устройство, не забравяйте да оставите сензора за температура и прегряване на място, в противен случай няма да се зарежда. Ако по някаква причина зареждането „не иска“ да работи, тогава следните две опции са за вас.
Можете да вземете готови за работа, изчислени на броя на елементите във вашия монтаж и да изберете оптималния ток на зареждане. В този случай в блока се пробива дупка за гнездо 5,5 * 2,1 mm и през него ще се извърши по-нататъшно зареждане. Това решение е особено полезно, когато има много малко място в батерията. В нашия случай направихме точно това, но оставихме всички сензори на местата им, в случай че ви е полезно.
Отлично решение за зареждане е използването на универсален DC-DC модул за преобразуване на напрежение с възможност за настройка на ток и напрежение, т. нар. CC CV. Понижаващите модули на чипове XL4015 и LM2596 са много популярни. Задавате зарядно напрежение от 12.6-13.6 V и заряден ток в диапазона 500-900mAh на изхода на модула, а останалото модулът ще направи сам. Използването на тези модули дава възможност за зареждане на винтоверт от всеки източник на захранване с напрежение над 13 волта. Особено оправдано е, ако вашият винтоверт има отделно захранване блок за зареждане, тогава старото захранване ще върши отлична работа за зареждане на нови батерии.
Е, общи препоръки - препоръчително е да използвате напречно сечение на проводника от най-малко 4 mm2, бъдете внимателни по време на монтажа, всяко късо съединение води до незабавно нагряване на проводниците и можете да се изгорите, всички връзки и места за запояване трябва да бъдат толкова надеждни и издръжлив, тъй като е възможно, тъй като високи токове, Е, има вибрации.
Решихме да използваме батерии за нашия винтоверт, те отговарят на всички необходими параметри. Той също беше използван - това е миниатюрен 50 * 22 мм високотоков контролер със защита от късо съединение и претоварване. Всички връзки направихме със силиконов проводник 6 мм.kv (препоръчваме да използвате по-малко сечение, трудно се работи с такова сечение).
От самото начало дълго мислихме как да разположим батериите с платката, след което се замислихме къде да поставим конектора за зареждане. Е, както решиха, започнаха бавно да запояват всичко. Най-удобно се оказа да поставите две батерии в основното тяло, а BMS платката и третата батерия да поставите в щифта на тялото.
По време на процеса на сглобяване възникна идеята да доставим нашата батерия, казано-сторено. Има къде да го завинтиш, а не са забравили и копчето, за да можеш да натиснеш и да видиш колко капацитет остава. Модулът може да се персонализира, така че всъщност можете да го завинтите към всяка батерия.
Като заключение.
Всички останаха доволни от процеса и резултата. Теглото на батерията е намалено наполовина. Батерията е преминала всички тестове без забележки.
Пожелания за бъдещето.
Отвертка AEG също лежи наоколо с 12 волтова батерия, надяваме се, че ръцете ще стигнат до нея и ще има повече място в нея и мислим да инсталираме батерии.
Преобразуване на батерия за винтоверт в литиеви клетки
Много собственици на отвертки искат да преобразуват батериите от тях в клетки от литиеви батерии. По тази тема са написани много статии и в тази статия бих искал да обобщя информацията по този въпрос. Първо, помислете за аргументите в полза на превръщането на отвертка в литиеви батерии и против. И също така помислете за отделните точки на процеса на смяна на батериите.
Като начало трябва да помислите дали имам нужда от тази промяна? В края на краищата това ще бъде откровено „домашно“ и в някои случаи може да доведе до повреда както на батерията, така и на самата отвертка. Така че нека да разгледаме плюсовете и минусите на тази процедура. Възможно е след това някои от вас да решат да се откажат от превръщането на Ni─Cd в литиеви клетки.
Аргументи за
Да започнем с предимствата:
- Енергийната плътност на литиево-йонните клетки е много по-висока от тази на никел-кадмиевите клетки, които се използват по подразбиране в отвертките. Това означава, че батерията на литиевите банки ще има по-малко тегло, отколкото на кадмиевите клетки със същия капацитет и изходно напрежение;
- Клетките на литиевата батерия се зареждат много по-бързо от Ni─Cd. Безопасното им зареждане ще отнеме около час;
- Литиево-йонните батерии нямат "ефект на паметта". Това означава, че не е необходимо те да бъдат напълно разредени преди зареждане..
Сега за недостатъците и сложностите.
Аргументи против
- Клетките на литиевата батерия не трябва да се зареждат над 4,2 волта и да се разреждат под 2,7 волта. В реални условия този интервал е още по-тесен. Ако надхвърлите тези ограничения, батерията може да се повреди. Следователно, в допълнение към себе си литиеви кутиище трябва да свържете и инсталирате контролер за зареждане и разреждане в отвертката;
- Напрежението на един Li─Ion елемент е 3,6─3,7 волта, а за Ni─Cd и Ni─MH тази стойност е 1,2 волта. Тоест има проблеми с монтажа батерияза винтоверти с номинално напрежение 12 волта. От три литиеви кутии, свързани последователно, можете да сглобите батерия с номинална стойност 11,1 волта. От четири - 14,8, от пет - 18,5 волта и т.н. Естествено границите на напрежението по време на зареждане-разреждане също ще бъдат различни. Тоест може да има проблеми със съвместимостта с преобразувана батерия с отвертка;
- В повечето случаи като литиеви клетки за преобразуване се използват стандартни кутии 18650. Те се различават по размер от кутиите Ni─Cd и Ni─MH. Освен това ще ви трябва място за контролера за зареждане и разреждане и проводници. Всичко това ще трябва да се побере в стандартна кутия за батерии за отвертка. В противен случай ще бъде изключително неудобно да работят;
- Зарядното устройство за кадмиеви батерии може да не е подходящо за презареждане на батерия, след като е било модифицирано. Може да се наложи да промените паметта или да използвате универсални зарядни устройства;
- Литиевите батерии губят производителността си при ниски температури. Това е критично за тези, които използват отвертка на улицата;
- Литиевите батерии са по-скъпи от кадмиевите.
Смяна на батерии в винтоверт с литиеви
Какво трябва да се има предвид преди започване на работа?
Необходимо е да се определи броят на клетките в батерията, което в крайна сметка определя големината на напрежението. За три елемента таванът ще бъде 12,6, а за четири ─ 16,8 волта. Говорим за промяна на широко използвани батерии с номинална стойност 14,4 волта. По-добре е да изберете 4 елемента, тъй като по време на работа напрежението бързо ще падне до 14,8. Разлика от няколко волта няма да повлияе на работата на отвертката.
В допълнение, повече литиеви клетки ще дадат повече капацитет. Това означава повече време за работа на отвертката.
След това трябва да изберете самите правилни литиеви клетки. Форм-факторът без опции е 18650. Основното, което трябва да се гледа, е разрядният ток и капацитетът. Според статистиката, при нормална работа на отвертка, консумираният ток е в диапазона 5-10 ампера. Ако натиснете рязко бутона за стартиране, токът може да скочи до 25 ампера за няколко секунди. Това означава, че трябва да изберете литиеви батерии с максимален ток на разреждане от 20-30 ампера. След това, с краткотрайно увеличаване на тока до тези стойности, батерията няма да се повреди.
Номиналното напрежение на литиевите клетки е 3,6-3,7 волта, а капацитетът в повечето случаи е 2000-3000 mAh. Ако кутията на батерията позволява, можете да вземете не 4, а 8 елемента. Свържете ги две по две в 4 успоредни сглобки и след това ги свържете последователно. В резултат на това можете да увеличите капацитета на батерията. Но не всеки калъф ще може да опакова 8 кутии от 18650.
И последният подготвителен етап е изборът на контролера. Според характеристиките си той трябва да отговаря на номиналното напрежение и разряден ток. Тоест, ако решите да сглобите батерия от 14,4 волта, изберете контролер с това напрежение. Работният ток на разряда обикновено се избира два пъти по-малък от максимално допустимия ток.
По-горе установихме, че максималният допустим ток на краткотраен разряд за литиеви клетки е 25-30 ампера. Това означава, че контролерът за зареждане и разреждане трябва да бъде проектиран за 12-15 ампера. Тогава защитата ще работи, когато токът се увеличи до 25-30 ампера. Не забравяйте и за размерите на защитната дъска. Той, заедно с елементите, ще трябва да се побере в кутията на батерията на отвертката.
Трудно е да се оценят характеристиките на конкретно зарядно устройство, без да се разбере как всъщност трябва да протича примерният заряд на литиево-йонна батерия. Ето защо, преди да преминем директно към веригите, 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 както във версия с кутия (например популярните днес батерии 18650), така и в ламинирана или призматична версия (гел-полимерни батерии). Последните представляват херметически затворени торбички от специално фолио, в което са разположени електродите и електродната маса.
Най-често срещаните размери на литиево-йонни батерии са показани в таблицата по-долу (всички те имат номинално напрежение от 3,7 волта):
| Обозначаване | Размер | Подобен размер |
|---|---|---|
| XXYY0, Където XX- индикация на диаметъра в mm, YY- стойност на дължината в mm, 0 - отразява изпълнението под формата на цилиндър |
10180 | 2/5 AAA |
| 10220 | 1/2 AAA (Ø съответства на AAA, но половината от дължината) | |
| 10280 | ||
| 10430 | AAA | |
| 10440 | AAA | |
| 14250 | 1/2AA | |
| 14270 | Ø AA, дължина CR2 | |
| 14430 | Ø 14 mm (като AA), но по-къс | |
| 14500 | АА | |
| 14670 | ||
| 15266, 15270 | CR2 | |
| 16340 | CR123 | |
| 17500 | 150S/300S | |
| 17670 | 2xCR123 (или 168S/600S) | |
| 18350 | ||
| 18490 | ||
| 18500 | 2xCR123 (или 150A/300P) | |
| 18650 | 2xCR123 (или 168A/600P) | |
| 18700 | ||
| 22650 | ||
| 25500 | ||
| 26500 | СЪС | |
| 26650 | ||
| 32650 | ||
| 33600 | д | |
| 42120 |
Вътрешните електрохимични процеси протичат по същия начин и не зависят от форм-фактора и производителността 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. Именно този метод използва Sony 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 профил на зареждане на литиеви батерии, съкратено CC / CV (постоянен ток, постоянно напрежение). Има и опции с импулсни и стъпаловидни токове, но те не се разглеждат в тази статия. Можете да прочетете повече за зареждането с импулсен ток.
Така че, нека разгледаме по-подробно и двата етапа на зареждането.
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 в 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 (зарядното устройство) трябва да може да повиши напрежението на клемите на акумулатора. Всъщност на първия етап паметта работи като класически токов стабилизатор.
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 стойност от 4,2 волта, батерията ще спечели приблизително 70-80% от капацитета си (специфичната стойност на капацитета ще зависи от тока на зареждане: при ускорено зареждане ще бъде малко по-малко , с номинален заряд - малко повече). Този момент е краят на първия етап от заряда и служи като сигнал за преминаване към втория (и последен) етап.
2. Втори етап на зареждане- това е зарядът 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 0,05-0,01С, процесът на зареждане се счита за завършен.
Важен нюанс в работата на правилното зарядно устройство е неговият пълно изключванеот батерията след приключване на зареждането. Това се дължи на факта, че е изключително нежелателно литиевите батерии да бъдат 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 в резултат на това до намаляване на нейния капацитет. Дългият престой означава десетки или повече часове.
По време на втория етап на зареждане батерията успява да натрупа 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)- този етап се използва само за дълбоко разредени батерии (под 2,5 V) за привеждането им в нормален работен режим.
На този етап се осигурява таксата постоянен токнамалена стойност, 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 например имат вътрешно късо съединение между електродите. Ако през такава батерия незабавно премине голям заряден ток, това неизбежно ще доведе до нейното нагряване и тогава какъв късмет.
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 предварителния етап на зареждане и, ако напрежението не се повишава дълго време, да заключи, че батерията е дефектна.
Всички етапи на зареждане на литиево-йонна батерия (включително етапа на предварително зареждане) са показани схематично 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 нейния живот. Напрежението на напълно заредена батерия след изваждането й от зарядното е 4,1-4,15 волта.
За да обобщим горното, очертаваме основните тези:
1. С какъв ток да заредите литиево-йонна батерия (например 18650 или друга)?
Токът ще зависи от това колко бързо искате да го зареждате и може да варира от 0,2C до 1C.
Например за батерия 18650 с капацитет 3400 mAh минималният ток на зареждане е 680 mA, а максималният е 3400 mA.
2. Колко време се зареждат например същите акумулаторни батерии 18650?
Времето за зареждане директно зависи от зарядния ток и се изчислява по формулата:
T \u003d C / I зареждане.
Например, времето за зареждане на нашата батерия с капацитет 3400 mAh с ток 1A ще бъде около 3,5 часа.
3. Как правилно да заредите литиево-полимерна батерия?
Всички литиеви батерии се зареждат по същия начин. Няма значение дали е литиев полимер или литиев йон. 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 в защитните модули е вградена и защита от прегряване.
От съображения за безопасност е забранено използването на литиеви батерии в домакински уреди, ако те нямат вградена защитна платка. Следователно 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 специализиран mikrukh (JW01, JW11, K091, G2J, G3J, S8210, S8261, NE57600 и др. 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, тогава те могат да бъдат произведени както със защитна платка, така и без нея. Защитният модул се намира в областта на отрицателната клема на акумулатора. 
Платката увеличава дължината на батерията с 2-3 мм. 
Батериите без PCB модул обикновено се доставят с батерии, които се доставят със собствени вериги за защита.
Всяка батерия със защита може лесно да се превърне в незащитена батерия, като просто я изкормите. 
Към днешна дата максимален капацитетБатерията на 18650 е 3400 mAh. Батериите със защита трябва да имат съответното обозначение на кутията ("Защитени"). 
Не бъркайте PCB-платка с PCM-модул (PCM - захранващ заряден модул). 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. Платката PCM 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 се обръщаме към малка селекция от готови схемни решения за зарядни устройства (същите тези контролери за зареждане).
Схеми за зареждане на литиево-йонни батерии
Всички схеми са подходящи за зареждане на всяка литиева батерия, остава само да се вземе решение за тока на зареждане и елементната база.
LM317
Схема на просто зарядно устройство, базирано на чипа LM317 с индикатор за зареждане: 
Веригата е проста, цялата настройка се свежда до настройка на изходното напрежение на 4,2 волта с помощта на тримерния резистор R8 (без свързана батерия!) И настройка на зарядния ток чрез избор на резистори R4, R6. Мощността на резистора R1 е най-малко 1 ват.
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 в този заряд дълго време, след като е напълно заредена.
Чипът lm317 се използва широко в различни стабилизатори на напрежение и ток (в зависимост от схемата на превключване). Продава се на всеки ъгъл и струва стотинка като цяло (можете да вземете 10 броя само за 55 рубли).
LM317 се предлага в различни кутии: 
Присвояване на щифта (pinout): 
Аналозите 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. Вярно е, че ще бъде по-скъпо - 11 рубли / парче.
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.
Недостатъкът на схемата: захранващото напрежение трябва да бъде в диапазона 8-12V. Това се дължи на факта, че за нормалната работа на микросхемата 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 дава сигнал за индикатора за напредъка на зареждането, а MAX1551 - сигнал, че захранването е включено. Тези. 1555 все още е за предпочитане в повечето случаи, така че 1551 сега е трудно да се намери в продажба.
Подробно описание на тези чипове от производителя -.
Максимум входен волтажот DC адаптера - 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 със 17mA 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 електрическа схема: 
Ако има гаранция, че напрежението на изхода на вашия адаптер не може да надвишава 7 волта при никакви обстоятелства, тогава можете да направите без стабилизатора 7805.
Опцията за USB зареждане може да се монтира например на този. 
Микросхемата не се нуждае от външни диоди или външни транзистори. Като цяло, разбира се, шик mikruhi! Само те са твърде малки, неудобно е да се запояват. И те все още са скъпи ().
LP2951
Стабилизаторът LP2951 се произвежда от National Semiconductors (). Той осигурява внедряването на вградената функция за ограничаване на тока и ви позволява да генерирате стабилно ниво на зарядно напрежение за литиево-йонна батерия на изхода на веригата.
Стойността на зарядното напрежение е 4,08 - 4,26 волта и се задава от резистор R3, когато батерията е изключена. Напрежението е много точно.
Токът на зареждане е 150 - 300mA, тази стойност е ограничена от вътрешните вериги на чипа LP2951 (в зависимост от производителя).
Използвайте диод с малък обратен ток. Например, това може да бъде всяка от серията 1N400X, която можете да получите. 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 цяла нощ.
Микросхемата може да бъде закупена както в пакет DIP, така и в пакет SOIC (цената е около 10 рубли на брой).
MCP73831
Чипът ви позволява да създавате правилните зарядни устройства, освен това е по-евтин от рекламирания MAX1555. 
Типична превключваща схема 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 изход на микросхемата. Неговото съпротивление трябва да бъде в диапазона 2-10 kOhm.
Сглобката на зарядното устройство изглежда така: 
Микросхемата се нагрява доста добре по време на работа, но това не изглежда да й пречи. Изпълнява своята функция.
Ето още един вариант печатна електронна платкас 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 (съгласете се, няма къде по-лесно: чифт резистори и един кондер): 
Една от опциите за PCB е налична на . Платката е предназначена за елементи с размер 0805.
I=1000/R. Не трябва да задавате голям ток веднага, първо вижте колко ще се нагрее микросхемата. За моите цели взех резистор от 2,7 kOhm, докато токът на зареждане се оказа около 360 mA.
Малко вероятно е радиаторът да може да бъде адаптиран към тази микросхема и не е факт, че ще бъде ефективен поради високата термична устойчивост на прехода кристален корпус. Производителят препоръчва да направите радиатора "през проводниците" - да направите пистите възможно най-дебели и да оставите фолиото под корпуса на микросхемата. И като цяло колкото повече "земно" фолио остане, толкова по-добре.
Между другото, по-голямата част от топлината се отстранява през 3-тия крак, така че можете да направите тази писта много широка и дебела (напълнете 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 изтощена батерия (на която напрежението е по-малко от 2,9 волта), докато вторият не може (трябва да го завъртите отделно).
Микросхема вышла очень удачной, поэтому имеет кучу аналогов: STC4054, MCP73831, TB4054, QX4054, TP4054, SGM4054, ACE4054, LP4054, U4054, BL4054, WPM4054, IT4504, Y1880, PT6102, PT6181, VS6102, HX6001, LC6000, LN5060, CX9058, EC49016, CYT5026, Q7051. Преди да използвате някой от аналозите, проверете спецификациите.
TP4056
Микросхемата е направена в пакета SOP-8 (виж), има метален радиатор на корема, който не е свързан с контактите, което прави възможно по-ефективното отстраняване на топлината. Позволява ви да зареждате батерията с ток до 1A (токът зависи от резистора за настройка на тока). 
Диаграмата на свързване изисква много минимални прикачени файлове: 
Схемата реализира класическия процес на зареждане - първо зареждане с постоянен ток, след това с постоянно напрежение и падащ ток. Всичко е научно. Ако разглобите зареждането стъпка по стъпка, тогава можете да различите няколко етапа:
- Следене на напрежението на свързаната батерия (това се случва през цялото време).
- Етап на предварително зареждане (ако батерията е разредена под 2,9 V). Заряден ток 1/10 от програмирания R prog резистор (100 mA при R prog = 1,2 kOhm) до ниво от 2,9 V.
- Зареждане с максимален постоянен ток (1000mA при R prog = 1.2 kOhm);
- Когато батерията достигне 4,2 V, напрежението на батерията се фиксира на това ниво. Започва постепенно намаляване на тока на зареждане.
- Когато токът достигне 1/10 от R prog, програмиран от резистора (100mA при R prog = 1,2 kOhm), зарядното устройство се изключва.
- След приключване на зареждането 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 се включва 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 18650 при 3400 mAh е показан на графиката: 
Предимството на микросхемата е, че зарядният ток 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 веднъж 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 температурния сензор, вграден в литиево-йонна батерия(обикновено това е средната мощност на батерията мобилен телефон). Ако изходното напрежение е под 45% или над 80% от захранващото напрежение, зареждането се 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 от обратен ход на батерията. В този случай контролерът гарантирано ще изгори поради превишаване на максималния ток. В този случай захранващото напрежение на веригата пада директно върху батерията, което е много опасно.
Печатът е прост, направен за час на коляното. Ако времето страда, 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 кой конектор). 
Може да намерите и готови платки с контакт за датчик за температура. Или дори модул за зареждане с множество TP4056 чипове в паралел за увеличаване на тока на зареждане и със защита срещу обратна полярност (пример).
LTC1734
Това също е много прост дизайн. Токът на зареждане се задава от резистора R prog (например, ако поставите резистор 3 kΩ, токът ще бъде 500 mA).
Микросхемите обикновено са маркирани на кутията: LTRG (те често могат да бъдат намерени в стари телефони от Samsung). 
Транзисторът ще пасне всякакви p-n-p, основното е, че е проектиран за даден ток на зареждане.
На тази 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, използващ компаратор LT1716. 
Сравнителят LT1716 в този случай може да бъде заменен с евтин LM358.
TL431 + транзистор
Вероятно е трудно да се измисли схема от по-достъпни компоненти. Тук най-трудното е да се намери източникът на референтното напрежение TL431. Но те са толкова често срещани, че се срещат почти навсякъде (рядко какъв 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 веригата се свежда до настройка на изходното напрежение (без батерия !!!) с помощта на тример на ниво от 4,2 волта. Резисторът R1 задава максималната стойност на зарядния ток.
Тази схема напълно изпълнява двуетапния процес на зареждане на литиеви батерии - първо зареждане с постоянен ток, след това преход към фазата на стабилизиране на напрежението и плавно намаляване на тока до почти нула. Единственият недостатък е лошата повторяемост на веригата (капризна в настройката и взискателна към използваните компоненти).
MCP73812
Има още един незаслужено пренебрегван микрочип от Microchip - MCP73812 (виж). На негова основа се оказва много бюджетен вариантзареждане (и евтино!). Целият комплект е само един резистор!
Между другото, микросхемата е направена в удобна за запояване кутия - 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 захранване с ниска мощност (което дава 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 твърде малкият й размер (пакет DFN-10, размер 3x3 mm). Не всеки е в състояние да осигури висококачествено запояване на такива миниатюрни елементи. 
От безспорните предимства бих искал да отбележа следното:
- Минималният брой части на комплекта за тяло.
- Възможност за зареждане на напълно разредена батерия (ток на предварителен заряд 30mA);
- Дефиниция на края на зареждането.
- Програмируем ток на зареждане - до 1000 mA.
- Индикация за зареждане и грешка (с възможност за откриване на незареждаеми батерии и сигнализиране за това).
- Дългосрочна защита от 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 толкова евтина, но не толкова голяма (~ $ 1), за да откажете да я използвате. Ако сте приятели с поялник, бих препоръчал да изберете тази опция.
| Повече ▼ Подробно описаниее в .
Възможно ли е зареждане на литиево-йонна батерия без контролер?
Да, можеш. Това обаче ще изисква строг контрол върху тока и напрежението на зареждане.
Като цяло няма да работи за зареждане на батерията, например нашия 18650 без зарядно устройство изобщо. Все още трябва по някакъв начин да ограничите максималния ток на зареждане, така че поне най-примитивната памет, но все пак е необходима.
Най-простото зарядно устройство за всяка литиева батерия е резистор в серия с батерията: 
Съпротивлението и разсейването на мощността на резистора зависят от напрежението на захранването, което ще се използва за зареждане.
Нека, като пример, 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 \u003d 5 - 2,8 \u003d 2,2 волта
Да предположим, че нашето захранване от 5 V е проектирано за максимален ток от 1 A. Веригата ще консумира най-голям ток в самото начало на зареждането, когато напрежението на батерията е минимално и е 2,7-2,8 волта.
Внимание: тези изчисления не вземат предвид възможността батерията да бъде много дълбоко разредена и напрежението върху нея да бъде много по-ниско, до нула.
По този начин съпротивлението на резистора, необходимо за ограничаване на тока в самото начало на зареждането на ниво 1 ампер, трябва да бъде:
R = U / I = 2,2 / 1 = 2,2 ома
Мощност на разсейване на резистора:
P r \u003d I 2 R \u003d 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 \u003d (U un - 4.2) / R \u003d (5 - 4.2) / 2.2 \u003d 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 ток, при който батерията вече не придобива 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 не понасят много добре 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 е опростено. При достигане на определено напрежение на батерията платката сама ще я изключи от зарядното. Този метод на зареждане обаче има значителни недостатъци, за които говорихме в.
Защитата, вградена в батерията, 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 тази батерия (защитните платки не могат да ограничат зарядния ток, за съжаление).
Зареждане с лабораторно захранване
Ако разполагате със захранване с токова защита (ограничение), значи сте спасени! Такова 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.
В началото, когато батерията все още е разредена, лабораторен блокзахранването 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 перфектно зарядно! Единственото нещо, което не може да направи автоматично, е да вземе решение да зареди напълно батерията и да се изключи. Но това е дреболия, на която дори не си струва да се обръща 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 химическата реакция на анода с електролита. И подаването на външен ток разрушава горния защитен слой, което води до повреда на батерията.
Между другото, ако говорим за неакумулаторната батерия CR2032, т.е. LIR2032, която е много подобна на нея, вече е пълноценна батерия. Може и трябва да се презарежда. Само нейното напрежение не е 3, а 3.6V.
Как да зареждате литиеви батерии (независимо дали става дума за телефонна батерия, 18650 или друга литиево-йонна батерия) беше обсъдено в началото на статията.
Зареждане...