Po zapnutí zariadenia v sieti sa na rezistore R2 objaví určité napätie, ktoré sa prenáša na tranzistor VT2. Potom prúd tečie ďalej, v dôsledku čoho LED VD7 začne intenzívne horieť.

Príbeh o domácom zariadení

USB nabíjanie

Môžete si vyrobiť nabíjačku pre nikel-kadmiové batérie založené na bežnom USB porte. Zároveň sa budú nabíjať prúdom s kapacitou približne 100 mA. Schéma bude v tomto prípade nasledovná:

V súčasnosti sa v obchodoch predáva pomerne veľa rôznych nabíjačiek, ale ich cena môže byť dosť vysoká. Vzhľadom na to, že hlavným bodom rôznych domácich výrobkov je práve úspora peňazí, potom je v tomto prípade ešte vhodnejšia vlastná montáž.

Tento obvod je možné vylepšiť pridaním dodatočného obvodu na nabíjanie dvojice AA batérií. Tu je to, čo sa nakoniec stalo:

Aby to bolo jasnejšie, tu sú komponenty, ktoré boli použité v procese montáže:

Je jasné, že sa nezaobídeme bez základných nástrojov, takže pred začatím montáže sa musíte uistiť, že máte všetko, čo potrebujete:

• spájkovačka;
• spájka;
• tok;
• tester;
• pinzety;
• rôzne skrutkovače a nôž.

Prečítajte si tiež: Zvážte, ktorý stabilizátor napätia zvoliť?

Zaujímavý materiál o výrobe vlastných rúk, odporúčame pozrieť

Na kontrolu výkonu našich rádiových komponentov je potrebný tester. Aby ste to dosiahli, musíte porovnať ich odpor a potom skontrolovať s nominálnou hodnotou.

Na montáž potrebujeme aj puzdro a priehradku na batérie. Ten je možné prevziať z detského simulátora Tetris a puzdro môže byť vyrobené z bežného plastového puzdra (6,5 cm/4,5 cm/2 cm).

Priestor pre batérie upevňujeme na puzdro pomocou skrutiek. Ako základ pre obvod je perfektná doska z predpony Dandy, ktorú je potrebné vyrezať. Odstránime všetky nepotrebné komponenty a ponecháme len napájaciu zásuvku. Ďalším krokom je spájkovanie všetkých častí podľa našej schémy.

Napájací kábel pre zariadenie Môžete si vziať bežný kábel z počítačová myš, ktorý má USB vstup, ako aj časť napájacieho kábla so zástrčkou. Pri spájkovaní treba dôsledne dodržiavať polaritu, t.j. spájka plus na plus atď. Kábel pripájame k USB a kontrolujeme napätie, ktoré sa dodáva do zástrčky. Tester by mal ukazovať 5V.

Vyhodnotenie charakteristík konkrétnej nabíjačky je ťažké bez toho, aby sme pochopili, ako by mala vzorová nálož vlastne prúdiť. li-ion batéria A. Preto predtým, ako pristúpime priamo k obvodom, pripomeňme si trochu teórie.

Čo sú to lítiové batérie

V závislosti od materiálu, z ktorého je kladná elektróda lítiovej batérie vyrobená, existuje niekoľko druhov:

• s lítium-kobaltátovou katódou;
• s katódou na báze lítiovaného fosforečnanu železitého;
• na báze nikel-kobalt-hliník;
• na báze nikel-kobalt-mangán.

Všetky tieto batérie majú svoje vlastné charakteristiky, ale keďže tieto nuansy nemajú zásadný význam pre bežného spotrebiteľa, nebudú sa v tomto článku brať do úvahy.

Všetky lítium-iónové batérie sa tiež vyrábajú v rôznych veľkostiach a tvarových faktoroch. Môžu byť buď v kufríkovej verzii (napríklad dnes obľúbené batérie 18650), alebo v laminovanej či prizmatickej verzii (gél-polymérové ​​batérie). Posledne menované sú hermeticky uzavreté vrecká vyrobené zo špeciálnej fólie, v ktorej sú umiestnené elektródy a elektródová hmota.

Najbežnejšie veľkosti lítium-iónových batérií sú uvedené v tabuľke nižšie (všetky majú menovité napätie 3,7 voltu):

Vnútorné elektrochemické procesy prebiehajú rovnakým spôsobom a nezávisia od tvarového faktora a výkonu batérie, takže všetko uvedené nižšie platí rovnako pre všetky lítiové batérie.

Ako správne nabíjať lítium-iónové batérie

Najsprávnejší spôsob nabíjania lítiových batérií je nabíjanie v dvoch fázach. Práve tento spôsob využíva Sony vo všetkých svojich nabíjačkách. Napriek zložitejšiemu regulátoru nabíjania to poskytuje úplnejšie nabitie lítium-iónových batérií bez zníženia ich životnosti.

Tu hovoríme o dvojstupňovom profile nabíjania lítiových batérií, skrátene CC / CV (konštantný prúd, konštantné napätie). Existujú aj možnosti s impulznými a stupňovitými prúdmi, ale v tomto článku sa nezohľadňujú. Viac o nabíjaní pulzným prúdom si môžete prečítať.

Pozrime sa teda na obe fázy nabíjania podrobnejšie.

1. V prvej fáze musí byť zabezpečený konštantný nabíjací prúd. Aktuálna hodnota je 0,2-0,5C. Pre zrýchlené nabíjanie je povolené zvýšiť prúd až na 0,5-1,0C (kde C je kapacita batérie).

Napríklad pre batériu s kapacitou 3000 mAh je nominálny nabíjací prúd v prvom stupni 600-1500 mA a zrýchlený nabíjací prúd môže byť v rozsahu 1,5-3A.

Na zabezpečenie konštantného nabíjacieho prúdu danej hodnoty musí byť obvod nabíjačky (nabíjačka) schopný zvýšiť napätie na svorkách batérie. V skutočnosti v prvej fáze pamäť funguje ako klasický stabilizátor prúdu.

Dôležité: ak plánujete nabíjať batérie so zabudovanou ochrannou doskou (PCB), potom sa pri navrhovaní obvodu nabíjačky musíte uistiť, že napätie naprázdno obvodu nikdy nemôže prekročiť 6-7 voltov. V opačnom prípade môže ochranná doska zlyhať.

V momente, keď napätie na batérii stúpne na hodnotu 4,2 V, batéria získa približne 70-80% svojej kapacity (hodnota špecifickej kapacity bude závisieť od nabíjacieho prúdu: pri zrýchlenom nabíjaní bude o niečo nižšia , s nominálnym poplatkom - trochu viac). Tento moment je koncom prvého stupňa nabíjania a slúži ako signál pre prechod do druhého (a posledného) stupňa.

2. Druhá fáza nabíjania- ide o nabíjanie batérie konštantným napätím, ale postupne klesajúcim (klesajúcim) prúdom.

V tejto fáze nabíjačka udržiava na batérii napätie 4,15-4,25 voltov a riadi aktuálnu hodnotu.

Keď sa kapacita zvýši, nabíjací prúd sa zníži. Akonáhle jeho hodnota klesne na 0,05-0,01С, proces nabíjania sa považuje za dokončený.

Dôležitou nuansou pri prevádzke správnej nabíjačky je jej úplné vypnutie z batérie po dokončení nabíjania. Je to spôsobené tým, že je krajne nežiaduce, aby lítiové batérie boli dlhodobo pod vysokým napätím, ktoré zvyčajne zabezpečuje nabíjačka (t.j. 4,18-4,24 voltov). To vedie k zrýchlenej degradácii chemického zloženia batérie a v dôsledku toho k zníženiu jej kapacity. Dlhý pobyt znamená desiatky hodín a viac.

Počas druhej fázy nabíjania sa batérii podarí získať o 0,1-0,15 viac svojej kapacity. Celkové nabitie batérie tak dosahuje 90-95%, čo je výborný ukazovateľ.

Zvažovali sme dve hlavné fázy nabíjania. Pokrytie problematiky nabíjania lítiových batérií by však bolo neúplné, keby sa nespomenula ešte jedna etapa nabíjania – tzv. prednabitie.

Fáza predbežného nabíjania (prednabíjanie)- tento stupeň sa používa iba pri hlboko vybitých batériách (pod 2,5 V), aby sa dostali do normálneho prevádzkového režimu.

V tejto fáze sa poskytuje poplatok priamy prúd znížená hodnota, kým napätie batérie nedosiahne 2,8 V.

Predbežná fáza je potrebná na zabránenie napučiavania a odtlakovania (alebo dokonca výbuchu ohňom) poškodených batérií, ktoré majú napríklad vnútorný skrat medzi elektródami. Ak cez takúto batériu okamžite prejde veľký nabíjací prúd, nevyhnutne to povedie k jej zahrievaniu a potom aké šťastie.

Ďalšou výhodou prednabíjania je predohrev batérie, ktorý je dôležitý pri nabíjaní pri nízkych okolitých teplotách (v nevykurovanej miestnosti v chladnom období).

Inteligentné nabíjanie by malo byť schopné monitorovať napätie na batérii počas prípravnej fázy nabíjania a ak napätie dlho nestúpa, dospieť k záveru, že batéria je chybná.

Všetky fázy nabíjania lítium-iónovej batérie (vrátane fázy predbežného nabíjania) sú schematicky znázornené v tomto grafe:

Prekročenie menovitého nabíjacieho napätia o 0,15 V môže skrátiť životnosť batérie na polovicu. Zníženie nabíjacieho napätia o 0,1 voltu znižuje kapacitu nabitej batérie asi o 10 %, ale výrazne predlžuje jej životnosť. Napätie plne nabitej batérie po vybratí z nabíjačky je 4,1-4,15 voltov.

Aby sme zhrnuli vyššie uvedené, načrtneme hlavné tézy:

1. Akým prúdom nabíjať lítium-iónovú batériu (napríklad 18650 alebo akúkoľvek inú)?

Prúd bude závisieť od toho, ako rýchlo ho chcete nabíjať, a môže sa pohybovať od 0,2 C do 1 C.

Napríklad pre batériu 18650 s kapacitou 3400 mAh je minimálny nabíjací prúd 680 mA a maximálny 3400 mA.

2. Ako dlho trvá nabitie napríklad rovnakých dobíjacích batérií 18650?

Čas nabíjania priamo závisí od nabíjacieho prúdu a vypočíta sa podľa vzorca:

Nabíjam T \u003d C / I.

Napríklad doba nabíjania našej batérie s kapacitou 3400 mAh s prúdom 1A bude približne 3,5 hodiny.

3. Ako správne nabíjať lítium-polymérovú batériu?

akýkoľvek lítiové batérieúčtované rovnakým spôsobom. Nezáleží na tom, či ide o lítiový polymér alebo lítium ión. Pre nás spotrebiteľov v tom nie je žiadny rozdiel.

Čo je ochranná doska?

Ochranná doska (alebo PCB - power control board) je určená na ochranu proti skratu, prebitiu a nadmernému vybitiu lítiovej batérie. Do ochranných modulov je spravidla zabudovaná aj ochrana proti prehriatiu.

Z bezpečnostných dôvodov je zakázané používať lítiové batérie v domácich spotrebičoch, ak nemajú zabudovanú ochrannú dosku. Preto všetky batérie mobilných telefónov majú vždy dosku plošných spojov. Výstupné svorky batérie sú umiestnené priamo na doske:

Tieto dosky používajú šesťnohý regulátor nabíjania na špecializovanom mikrukh (JW01, JW11, K091, G2J, G3J, S8210, S8261, NE57600 atď. analógy). Úlohou tohto ovládača je odpojiť batériu od záťaže pri úplnom vybití batérie a odpojiť batériu od nabíjania pri dosiahnutí 4,25V.

Tu je napríklad schéma dosky ochrany batérie BP-6M, ktorá bola dodávaná so starými telefónmi Nokia:

Ak hovoríme o 18650, potom môžu byť vyrobené s ochrannou doskou aj bez nej. Ochranný modul je umiestnený v oblasti záporného pólu batérie.

Doska zväčšuje dĺžku batérie o 2-3 mm.

Batérie bez modulu PCB sa zvyčajne dodávajú s batériami, ktoré sa dodávajú s vlastnými ochrannými obvodmi.

Akákoľvek batéria s ochranou sa dá jednoducho premeniť na nechránenú batériu jednoduchým vypitvaním.

Randiť maximálna kapacita Batéria 18650 má kapacitu 3400 mAh. Batérie s ochranou musia mať na obale zodpovedajúce označenie („Chránené“).

Nezamieňajte si dosku plošných spojov s modulom PCM (PCM - power charge module). Ak prvé slúžia len na ochranu batérie, tak tie druhé sú určené na riadenie procesu nabíjania – obmedzujú nabíjací prúd na danej úrovni, kontrolujú teplotu a vo všeobecnosti zabezpečujú celý proces. Doska PCM je to, čo nazývame regulátor nabíjania.

Dúfam, že teraz nezostali žiadne otázky, ako nabíjať batériu 18650 alebo inú lítiovú batériu? Potom sa obraciame na malý výber hotových obvodových riešení pre nabíjačky (tie isté regulátory nabíjania).

Schémy nabíjania lítium-iónových batérií

Všetky obvody sú vhodné na nabíjanie akejkoľvek lítiovej batérie, zostáva len rozhodnúť o nabíjacom prúde a základni prvkov.

LM317

Schéma jednoduchej nabíjačky založenej na čipe LM317 s indikátorom nabitia:

Zapojenie je jednoduché, celé nastavenie spočíva v nastavení výstupného napätia na 4,2 V pomocou trimovacieho rezistora R8 (bez pripojenej batérie!) a nastavení nabíjacieho prúdu pomocou rezistorov R4, R6. Výkon odporu R1 je najmenej 1 watt.

Akonáhle LED zhasne, proces nabíjania možno považovať za ukončený (nabíjací prúd nikdy neklesne na nulu). Neodporúča sa nechávať batériu v tomto nabití dlhší čas po úplnom nabití.

Čip lm317 je široko používaný v rôznych stabilizátoroch napätia a prúdu (v závislosti od spínacieho obvodu). Predáva sa na každom rohu a vo všeobecnosti stojí cent (môžete si vziať 10 kusov len za 55 rubľov).

LM317 prichádza v rôznych prípadoch:

Priradenie pinu (pinout):

Analógy čipu LM317 sú: GL317, SG31, SG317, UC317T, ECG1900, LM31MDT, SP900, KR142EN12, KR1157EN1 (posledné dva sú domáca výroba).

Nabíjací prúd je možné zvýšiť až na 3A, ak namiesto LM317 použijete LM350. Je pravda, že to bude drahšie - 11 rubľov / kus.

Doska s plošnými spojmi a zostava obvodov sú zobrazené nižšie:

Starý sovietsky tranzistor KT361 je možné nahradiť podobným pnp tranzistor(napríklad KT3107, KT3108 alebo buržoázne 2N5086, 2SA733, BC308A). Ak indikátor nabitia nie je potrebný, dá sa úplne odstrániť.

Nevýhoda obvodu: napájacie napätie musí byť v rozmedzí 8-12V. Je to spôsobené tým, že pre normálnu prevádzku mikroobvodu LM317 musí byť rozdiel medzi napätím batérie a napájacím napätím najmenej 4,25 voltov. Nebude ho teda možné napájať z USB portu.

MAX1555 alebo MAX1551

MAX1551/MAX1555 sú špecializované nabíjačky pre Li+ batérie, ktoré môžu pracovať z USB alebo zo samostatného napájacieho adaptéra (napríklad nabíjačky telefónu).

Jediný rozdiel medzi týmito mikroobvodmi je v tom, že MAX1555 dáva signál pre indikátor priebehu nabíjania a MAX1551 - signál, že je napájanie zapnuté. Tie. 1555 je stále preferovaný vo väčšine prípadov, takže 1551 je teraz ťažké nájsť na predaj.

Podrobný popis týchto čipov od výrobcu -.

Maximálne vstupné napätie z adaptéra DC - 7 V, pri napájaní z USB - 6 V. Keď napájacie napätie klesne na 3,52 V, mikroobvod sa vypne a nabíjanie sa zastaví.

Mikroobvod sám rozpozná, na ktorom vstupe je prítomné napájacie napätie a je k nemu pripojený. Ak je napájanie dodávané cez USB zbernicu, potom je maximálny nabíjací prúd obmedzený na 100 mA - to vám umožní zapojiť nabíjačku do USB portu akéhokoľvek počítača bez obáv zo spálenia južného mostíka.

Pri napájaní zo samostatného zdroja je typický nabíjací prúd 280 mA.

Čipy majú zabudovanú ochranu proti prehriatiu. Ale aj v tomto prípade obvod naďalej funguje a znižuje nabíjací prúd o 17 mA na každý stupeň nad 110 °C.

K dispozícii je funkcia predbežného nabíjania (pozri vyššie): pokiaľ je napätie batérie nižšie ako 3 V, mikroobvod obmedzí nabíjací prúd na 40 mA.

Mikroobvod má 5 kolíkov. Tu je typická schéma zapojenia:

Ak existuje záruka, že napätie na výstupe vášho adaptéra nemôže za žiadnych okolností presiahnuť 7 voltov, potom sa môžete zaobísť bez stabilizátora 7805.

Na tento sa dá namontovať napríklad možnosť USB nabíjania.

Mikroobvod nepotrebuje žiadne externé diódy ani externé tranzistory. Vo všeobecnosti, samozrejme, šik mikruhi! Len sú príliš malé, je nepohodlné spájkovať. A stále sú drahé ().

LP2951

Stabilizátor LP2951 vyrába spoločnosť National Semiconductors (). Poskytuje implementáciu vstavanej funkcie obmedzenia prúdu a umožňuje generovať stabilnú úroveň nabíjacieho napätia pre lítium-iónovú batériu na výstupe obvodu.

Hodnota nabíjacieho napätia je 4,08 - 4,26 voltov a nastavuje sa odporom R3 pri odpojení batérie. Napätie je veľmi presné.

Nabíjací prúd je 150 - 300mA, táto hodnota je limitovaná vnútornými obvodmi čipu LP2951 (v závislosti od výrobcu).

Použite diódu s malým spätným prúdom. Môže to byť napríklad ktorýkoľvek zo série 1N400X, ktorý môžete získať. Dióda sa používa ako blokovacia dióda na zabránenie spätného prúdu z batérie do čipu LP2951 pri vypnutí vstupného napätia.

Táto nabíjačka produkuje pomerne nízky nabíjací prúd, takže akúkoľvek batériu 18650 je možné nabíjať celú noc.

Mikroobvod je možné zakúpiť v balení DIP aj v balení SOIC (cena je asi 10 rubľov za kus).

MCP73831

Čip vám umožňuje vytvoriť správne nabíjačky, okrem toho je lacnejší ako medializovaný MAX1555.

Typický spínací obvod je prevzatý z:

Dôležitou výhodou obvodu je absencia výkonných odporov s nízkym odporom, ktoré obmedzujú nabíjací prúd. Tu je prúd nastavený odporom pripojeným k 5. výstupu mikroobvodu. Jeho odpor by mal byť v rozmedzí 2-10 kOhm.

Zostava nabíjačky vyzerá takto:

Mikroobvod sa počas prevádzky celkom dobre zahrieva, ale nezdá sa, že by mu to prekážalo. Plní svoju funkciu.

Tu je ďalšia možnosť vytlačená obvodová doska s smd led a micro usb konektorom:

LTC4054 (STC4054)

Veľmi jednoduchý obvod, skvelá možnosť! Umožňuje nabíjanie prúdom až 800 mA (pozri). Je pravda, že má tendenciu sa veľmi zahrievať, ale v tomto prípade vstavaná ochrana proti prehriatiu znižuje prúd.

Obvod sa dá výrazne zjednodušiť vyhodením jednej alebo aj oboch LED diód s tranzistorom. Potom to bude vyzerať takto (súhlasím, nie je nikde jednoduchšie: pár rezistorov a jeden konder):

Jedna z možností PCB je dostupná na . Doska je určená pre prvky veľkosti 0805.

I = 1000/R. Nemali by ste hneď nastaviť veľký prúd, najprv zistite, koľko sa mikroobvod zahreje. Pre moje účely som vzal odpor 2,7 kOhm, zatiaľ čo nabíjací prúd sa ukázal byť asi 360 mA.

Je nepravdepodobné, že by sa radiátor mohol prispôsobiť tomuto mikroobvodu, a nie je pravda, že bude účinný kvôli vysokému tepelnému odporu prechodu kryštál-puzdro. Výrobca odporúča urobiť chladič "cez vývody" - urobiť dráhy čo najhrubšie a nechať fóliu pod puzdrom mikroobvodu. A vo všeobecnosti platí, že čím viac "zemnej" fólie zostane, tým lepšie.

Mimochodom, väčšina tepla sa odvádza cez 3. nohu, takže túto dráhu môžete urobiť veľmi širokou a hrubú (naplňte ju prebytočnou spájkou).

Balík čipu LTC4054 môže byť označený ako LTH7 alebo LTADY.

LTH7 sa líši od LTADY v tom, že prvý dokáže zdvihnúť veľmi vybitú batériu (na ktorej je napätie nižšie ako 2,9 voltu), zatiaľ čo druhý nie (treba ju kývať samostatne).

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. Pred použitím ktoréhokoľvek z analógov si prečítajte technické listy.

TP4056

Mikroobvod je vyrobený v balení SOP-8 (pozri), na bruchu má kovový chladič, ktorý nie je spojený s kontaktmi, čo umožňuje efektívnejšie odvádzať teplo. Umožňuje nabíjanie batérie prúdom až 1A (prúd závisí od odporu nastavenia prúdu).

Schéma zapojenia vyžaduje minimum príloh:

Obvod realizuje klasický proces nabíjania - najprv nabite konštantným prúdom, potom konštantným napätím a klesajúcim prúdom. Všetko je vedecké. Ak nabíjanie rozoberiete krok za krokom, môžete rozlíšiť niekoľko fáz:

1. Monitorovanie napätia pripojenej batérie (toto sa deje neustále).
2. Prednabíjacia fáza (ak je batéria vybitá pod 2,9 V). Nabíjací prúd 1/10 z naprogramovaného odporu R prog (100 mA pri R prog = 1,2 kOhm) na úroveň 2,9 V.
3. Nabíjanie maximálnym konštantným prúdom (1000 mA pri R prog = 1,2 kOhm);
4. Keď batéria dosiahne 4,2 V, napätie batérie sa nastaví na tejto úrovni. Začína sa postupné znižovanie nabíjacieho prúdu.
5. Keď prúd dosiahne 1/10 R prog naprogramovaného rezistorom (100 mA pri R prog = 1,2 kOhm), nabíjačka sa vypne.
6. Po ukončení nabíjania regulátor naďalej monitoruje napätie batérie (pozri bod 1). Prúd spotrebovaný monitorovacím obvodom je 2-3 μA. Po poklese napätia na 4,0 V sa nabíjanie opäť zapne. A tak v kruhu.

Nabíjací prúd (v ampéroch) sa vypočíta podľa vzorca I = 1200/R prog. Povolené maximum je 1000 mA.

Reálny test nabíjania s batériou 18650 pri 3400 mAh je znázornený v grafe:

Výhodou mikroobvodu je, že nabíjací prúd je nastavený iba jedným rezistorom. Nie sú potrebné výkonné odpory s nízkym odporom. Navyše je tu indikátor priebehu nabíjania, ako aj indikácia konca nabíjania. Keď nie je pripojená batéria, indikátor zabliká raz za niekoľko sekúnd.

Napájacie napätie obvodu musí byť v rozmedzí 4,5 ... 8 voltov. Čím bližšie k 4,5V - tým lepšie (čip sa teda menej zahrieva).

Prvá noha sa používa na pripojenie snímača teploty zabudovaného do lítium-iónová batéria(zvyčajne ide o priemerný výkon batérie mobilný telefón). Ak je výstupné napätie pod 45 % alebo nad 80 % napájacieho napätia, nabíjanie sa preruší. Ak nepotrebujete reguláciu teploty, jednoducho položte tú nohu na zem.

Pozor! Tento obvod má jednu významnú nevýhodu: absenciu obvodu ochrany batérie proti spätnému chodu. V tomto prípade je zaručené, že regulátor vyhorí v dôsledku prekročenia maximálneho prúdu. V tomto prípade napájacie napätie obvodu priamo padá na batériu, čo je veľmi nebezpečné.

Tesnenie je jednoduché, hotové za hodinu na kolene. Ak čas trpí, môžete si objednať hotové moduly. Niektorí výrobcovia hotových modulov pridávajú ochranu proti nadprúdu a nadmernému vybitiu (napríklad si môžete vybrať, ktorú dosku potrebujete - s ochranou alebo bez nej a s akým konektorom).

Môžete tiež nájsť hotové dosky s kontaktom na snímač teploty. Alebo dokonca nabíjací modul s viacerými čipmi TP4056 paralelne na zvýšenie nabíjacieho prúdu a s ochranou proti prepólovaniu (príklad).

LTC1734

Je to tiež veľmi jednoduchý dizajn. Nabíjací prúd je nastavený odporom R prog (ak napríklad vložíte odpor 3 kΩ, prúd bude 500 mA).

Mikroobvody sú zvyčajne označené na puzdre: LTRG (často ich možno nájsť v starých telefónoch od spoločnosti Samsung).

Tranzistor sa zmestí akékoľvek p-n-p, hlavná vec je, že je navrhnutý pre daný nabíjací prúd.

Na tomto diagrame nie je indikátor nabitia, ale na LTC1734 sa hovorí, že pin "4" (Prog) má dve funkcie - nastavenie prúdu a sledovanie konca nabitia batérie. Napríklad je znázornený obvod s riadením konca nabíjania pomocou komparátora LT1716.

Komparátor LT1716 v tomto prípade možno nahradiť lacným LM358.

TL431 + tranzistor

Z dostupnejších komponentov asi ťažko vymyslíte obvod. Tu je najťažšie nájsť zdroj referenčného napätia TL431. Ale sú také bežné, že sa nachádzajú takmer všade (zriedka to, čo zdroj energie robí bez tohto mikroobvodu).

No a tranzistor TIP41 je možné nahradiť akýmkoľvek iným s vhodným kolektorovým prúdom. Poslúži aj starý sovietsky KT819, KT805 (alebo menej výkonný KT815, KT817).

Nastavenie obvodu spočíva v nastavení výstupného napätia (bez batérie !!!) pomocou trimra na úrovni 4,2 voltov. Rezistor R1 nastavuje maximálnu hodnotu nabíjacieho prúdu.

Táto schéma plne implementuje dvojstupňový proces nabíjania lítiových batérií - najprv nabíjanie jednosmerným prúdom, potom prechod do fázy stabilizácie napätia a plynulý pokles prúdu takmer na nulu. Jedinou nevýhodou je slabá opakovateľnosť obvodu (vrtošivá v nastavení a náročná na použité komponenty).

MCP73812

Existuje ďalší nezaslúžene zanedbaný mikročip od spoločnosti Microchip - MCP73812 (pozri). Na jej základe sa ukazuje veľmi možnosť rozpočtu nabíjanie (a lacné!). Celá súprava je len jeden odpor!

Mimochodom, mikroobvod je vyrobený v puzdre vhodnom na spájkovanie - SOT23-5.

Jediným negatívom je, že sa veľmi zahrieva a nie je tam žiadna indikácia nabitia. Tiež to nejako nefunguje veľmi spoľahlivo, ak máte zdroj s nízkym výkonom (ktorý dáva úbytok napätia).

Vo všeobecnosti, ak pre vás nie je dôležitá indikácia nabitia a vyhovuje vám prúd 500 mA, potom je MCP73812 veľmi dobrou voľbou.

NCP1835

Ponúka sa plne integrované riešenie - NCP1835B, poskytujúce vysokú stabilitu nabíjacieho napätia (4,2 ± 0,05 V).

Snáď jedinou nevýhodou tohto mikroobvodu je jeho príliš malá veľkosť (balenie DFN-10, veľkosť 3x3 mm). Nie každý je schopný zabezpečiť kvalitné spájkovanie takýchto miniatúrnych prvkov.

Z nesporných výhod by som rád poznamenal nasledovné:

1. Minimálny počet častí súpravy karosérie.
2. Schopnosť nabíjať úplne vybitú batériu (prednabíjací prúd 30 mA);
3. Definícia konca nabíjania.
4. Programovateľný nabíjací prúd - až 1000 mA.
5. Indikácia nabitia a chyby (schopná rozpoznať nenabíjateľné batérie a signalizovať to).
6. Dlhodobá ochrana nabíjania (zmenou kapacity kondenzátora C t môžete nastaviť maximálnu dobu nabíjania od 6,6 do 784 minút).

Náklady na mikroobvod nie sú také lacné, ale nie také veľké (~ 1 $), aby ste ho odmietli používať. Ak ste priatelia s spájkovačkou, odporučil by som sa rozhodnúť pre túto možnosť.

Viac Detailný popis je v .

Je možné nabíjať lítium-iónovú batériu bez ovládača?

Áno môžeš. To si však bude vyžadovať prísnu kontrolu nad nabíjacím prúdom a napätím.

Vo všeobecnosti nebude fungovať nabíjanie batérie, napríklad našej 18650 bez nabíjačky. Stále je potrebné nejako obmedziť maximálny nabíjací prúd, teda aspoň najprimitívnejšiu pamäť, ale stále potrebnú.

Najjednoduchšou nabíjačkou pre akúkoľvek lítiovú batériu je odpor v sérii s batériou:

Odpor a strata výkonu rezistora závisia od napätia napájacieho zdroja, ktorý sa použije na nabíjanie.

Poďme ako príklad vypočítať odpor pre 5 voltový zdroj. Nabíjať budeme batériu 18650 s kapacitou 2400 mAh.

Takže na samom začiatku nabíjania bude pokles napätia na rezistore:

U r \u003d 5 – 2,8 \u003d 2,2 V

Predpokladajme, že náš 5V napájací zdroj je dimenzovaný na maximálny prúd 1A. Obvod spotrebuje najväčší prúd na samom začiatku nabíjania, keď je napätie na batérii minimálne a je 2,7-2,8 V.

Pozor: tieto výpočty neberú do úvahy možnosť, že batéria môže byť veľmi hlboko vybitá a napätie na nej môže byť oveľa nižšie, až na nulu.

Odpor odporu potrebný na obmedzenie prúdu na samom začiatku nabíjania na úrovni 1 ampér by teda mal byť:

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

Disipačný výkon odporu:

P r \u003d I 2 R \u003d 1 * 1 * 2,2 \u003d 2,2 W

Na samom konci nabíjania batérie, keď sa napätie na nej blíži 4,2 V, bude nabíjací prúd:

Nabíjam \u003d (U un - 4,2) / R \u003d (5 - 4,2) / 2,2 \u003d 0,3 A

To znamená, ako vidíme, všetky hodnoty neprekračujú povolené limity pre danú batériu: počiatočný prúd nepresahuje maximálny povolený nabíjací prúd pre danú batériu (2,4 A) a konečný prúd prekračuje prúd, pri ktorom už batéria nenaberá kapacitu ( 0,24 A).

Hlavnou nevýhodou takéhoto nabíjania je nutnosť neustáleho sledovania napätia na batérii. A manuálne vypnite nabíjanie, akonáhle napätie dosiahne 4,2 V. Lítiové batérie totiž veľmi dobre neznášajú ani krátkodobé prepätie – hmoty elektród začnú rýchlo degradovať, čo nevyhnutne vedie k strate kapacity. Zároveň sú vytvorené všetky predpoklady na prehriatie a odtlakovanie.

Ak má vaša batéria zabudovanú ochrannú dosku, o ktorej sa diskutovalo o niečo vyššie, potom je všetko zjednodušené. Po dosiahnutí určitého napätia na batérii ju samotná doska odpojí od nabíjačky. Tento spôsob nabíjania má však značné nevýhody, o ktorých sme hovorili v r.

Ochrana zabudovaná v batérii neumožní jej dobíjanie za žiadnych okolností. Jediné, čo musíte urobiť, je kontrolovať nabíjací prúd tak, aby neprekračoval povolené hodnoty pre túto batériu (ochranné dosky, bohužiaľ, nemôžu obmedziť nabíjací prúd).

Nabíjanie pomocou laboratórneho zdroja

Ak máte k dispozícii napájací zdroj s prúdovou ochranou (obmedzením), ste zachránení! Takýto zdroj je už plnohodnotnou nabíjačkou, ktorá implementuje správny profil nabíjania, o ktorom sme písali vyššie (CC / CV).

Na nabíjanie li-ion stačí nastaviť napájanie na 4,2 V a nastaviť požadovaný prúdový limit. A môžete pripojiť batériu.

Najprv, keď je batéria stále vybitá, laboratórny blok napájací zdroj bude pracovať v režime prúdovej ochrany (t.j. bude stabilizovať výstupný prúd na danej úrovni). Potom, keď napätie na banke stúpne na nastavených 4,2V, zdroj sa prepne do režimu stabilizácie napätia a prúd začne klesať.

Keď prúd klesne na 0,05-0,1C, batériu možno považovať za plne nabitú.

Ako vidíte, laboratórna PSU je takmer dokonalá nabíjačka! Jediná vec, ktorú nedokáže urobiť automaticky, je rozhodnúť o úplnom nabití batérie a vypnutí. To je ale maličkosť, ktorá ani nestojí za pozornosť.

Ako nabíjať lítiové batérie?

A ak sa bavíme o jednorazovej batérii, ktorá nie je určená na dobíjanie, tak správna (a jediná správna) odpoveď na túto otázku je NIE.

Faktom je, že akákoľvek lítiová batéria (napríklad bežná CR2032 vo forme plochej tablety) sa vyznačuje prítomnosťou vnútornej pasivačnej vrstvy, ktorá pokrýva lítiovú anódu. Táto vrstva zabraňuje chemickej reakcii anódy s elektrolytom. A prívod vonkajšieho prúdu ničí vyššie uvedenú ochrannú vrstvu, čo vedie k poškodeniu batérie.

Mimochodom, ak hovoríme o nenabíjateľnej batérii CR2032, to znamená, že LIR2032, ktorá je jej veľmi podobná, je už plnohodnotnou batériou. Môže a mala by sa nabíjať. Len jej napätie nie je 3, ale 3,6V.

Ako nabíjať lítiové batérie (či už ide o batériu telefónu, 18650 alebo akúkoľvek inú lítium-iónovú batériu) sme diskutovali na začiatku článku.