Как сделать зарядное устройство для аккумуляторов 18650 своими руками. Какие компоненты понадобятся для сборки. На что обратить внимание при изготовлении зарядного устройства в домашних условиях. Каковы преимущества самодельного зарядного устройства перед покупным.
Преимущества самодельного зарядного устройства для аккумуляторов 18650
Изготовление зарядного устройства своими руками имеет ряд существенных преимуществ перед покупкой готового устройства:
- Низкая стоимость. Самостоятельная сборка обойдется дешевле, чем покупка готового зарядного устройства.
- Высокая производительность. Вы можете использовать компоненты более высокого качества, чем в бюджетных моделях.
- Гибкость настройки. Самодельное устройство можно настроить под конкретные типы аккумуляторов.
- Многофункциональность. Зарядное устройство можно использовать и как регулируемый источник питания.
- Возможность ремонта. Зная устройство, вы сможете легко его починить при необходимости.
- Приобретение нового навыка. Вы научитесь собирать электронные устройства.
Необходимые компоненты для сборки зарядного устройства
Для изготовления зарядного устройства для аккумуляторов 18650 потребуются следующие компоненты:
- Блок питания. Можно использовать компьютерный БП, специализированный AC/DC преобразователь или компактный блок питания USB PD.
- Регулятор напряжения. Понижающий DC-DC преобразователь для снижения входного напряжения до необходимого уровня.
- Провода для соединения компонентов. Подойдет провод сечением 0.75-1 мм2.
- Мультиметр для настройки и проверки параметров.
- Амперметр для контроля тока зарядки.
- Корпус для размещения компонентов.
Пошаговая инструкция по сборке зарядного устройства
Процесс изготовления зарядного устройства для аккумуляторов 18650 состоит из следующих основных этапов:
- Подготовка компонентов и инструментов.
- Соединение блока питания с понижающим преобразователем.
- Настройка выходного напряжения преобразователя на 4.2В.
- Подключение амперметра для контроля тока.
- Монтаж разъема для подключения аккумулятора.
- Размещение компонентов в корпусе.
- Проверка работоспособности и калибровка.
Настройка параметров зарядного устройства
Правильная настройка параметров критически важна для безопасной и эффективной зарядки аккумуляторов 18650. Необходимо установить:
- Выходное напряжение 4.2В для полного заряда литий-ионных аккумуляторов.
- Максимальный ток заряда не более 1С от емкости аккумулятора (например, 2А для аккумулятора 2000 мАч).
- Порог отключения при достижении тока 0.1С от номинального.
Меры предосторожности при изготовлении и использовании
При самостоятельном изготовлении зарядного устройства необходимо соблюдать следующие меры безопасности:
- Использовать качественные компоненты от проверенных производителей.
- Тщательно изолировать все электрические соединения.
- Не превышать максимально допустимые токи и напряжения.
- Обеспечить хорошую вентиляцию устройства.
- Не оставлять процесс зарядки без присмотра.
- Периодически проверять параметры с помощью мультиметра.
Тестирование и калибровка самодельного зарядного устройства
После сборки необходимо провести тщательное тестирование устройства:
- Проверить выходное напряжение без нагрузки.
- Измерить ток короткого замыкания.
- Протестировать работу с эквивалентом нагрузки.
- Провести пробную зарядку аккумулятора под контролем.
- Откалибровать показания встроенных измерительных приборов.
Сравнение самодельного и покупного зарядного устройства
Самодельное зарядное устройство для аккумуляторов 18650 имеет как преимущества, так и недостатки по сравнению с готовыми решениями:
| Параметр | Самодельное | Покупное |
|---|---|---|
| Стоимость | Ниже | Выше |
| Функциональность | Настраиваемая | Фиксированная |
| Надежность | Зависит от сборки | Гарантированная |
| Гарантия | Отсутствует | Есть |
| Ремонтопригодность | Высокая | Низкая |
Часто задаваемые вопросы
Насколько безопасно самодельное зарядное устройство?
При правильном изготовлении и соблюдении мер предосторожности самодельное устройство может быть не менее безопасным, чем покупное. Однако необходимо тщательно контролировать процесс зарядки.
Какой максимальный ток можно использовать для зарядки 18650?
Рекомендуемый максимальный ток зарядки для большинства аккумуляторов 18650 составляет 1С, то есть равен емкости аккумулятора в амперах. Например, для аккумулятора емкостью 3000 мАч максимальный ток зарядки составит 3А.
Можно ли использовать самодельное устройство для зарядки других типов аккумуляторов?
При соответствующей настройке параметров самодельное зарядное устройство можно использовать для различных типов литий-ионных аккумуляторов. Однако необходимо учитывать особенности каждого типа.
Аккумулятор 18650 Как заряжать — 5 простых сборок
Если вы ищете правильный метод зарядки аккумулятора 18650, то вы попали на нужную статью. В этом посте мы объяснили различные способы зарядки аккумулятора 18650 с помощью различных модулей, прямой зарядки и без зарядного устройства.
Вы найдете эти батареи повсюду в большинстве устройств, которые мы используем дома для домашнего использования, использования в офисе, промышленного использования, и чаще всего в проектах DIY инженерами-электронщиками и электриками и энтузиастами. Иногда мы покупаем литий-ионный аккумулятор 18650, не покупая зарядное устройство для его зарядки, потому что в то время мы не хотим покупать зарядное устройство. Что делать, если вы полностью разрядили аккумулятор и хотите снова использовать его в другом проекте? надо зарядить!!
Как зарядить аккумулятор 18650?
Как вы все знаете, 18650 — это перезаряжаемые литий-ионные аккумуляторы, которые вы просто не выбросите в мусорное ведро при разрядке.
Поэтому просто зарядите его с помощью зарядного устройства 18650, которое можно приобрести в интернет-магазине, или купите его в местных магазинах электрических и электронных компонентов.
Другой способ — сделать это самостоятельно у себя дома, используя уже имеющиеся устройства и компоненты, такие как старое зарядное устройство для мобильного телефона или настольный блок питания постоянного тока и т. д., которые подробно обсуждаются шаг за шагом в разделах ниже.
Прежде чем перейти к практическим методам зарядки, давайте обсудим некоторые теории зарядки литий-ионных аккумуляторов. См. также мы только подробно обсудим, как зарядить аккумулятор 18650, не углубляясь в работу зарядных устройств/аккумуляторов. 9почти постоянно от 20% до 90% уровня заряда, для получения дополнительной информации проверьте уровень заряда литиевой батареи
Напряжение зарядки:
Стандартное постоянное напряжение зарядки варьируется от производителя к производителю, но не сильно различаются, так как он изменяется как 4,2 В, 4,3 В и 4,4 В.
Это безопасные значения, вы можете заряжать даже немного более высоким напряжением.
(Вы также можете использовать 5 В для зарядки элементов 18650. Это не повредит элемент, если вы не позволите ему перезарядиться, прекратив зарядку и предотвратив повреждение элемента после того, как литий-ионный элемент достигнет 4,2 В.)
Стандартное значение заряда в типичном техническом паспорте обычно указывается как 0,5 C, где C означает емкость. Таким образом, практическое значение зарядного тока должно быть равно или меньше половины указанной емкости аккумулятора.
Например, для элемента емкостью 1700 мА·ч стандартный ток заряда будет составлять 850 мА, а для элемента емкостью 2400 мА·ч стандартный ток заряда составит 1200 мА.
Рекомендуется поддерживать зарядный ток на уровне или ниже предела, указанного в техпаспорте.
(ознакомьтесь со спецификацией и техническим описанием батареи 18650 здесь)
Когда напряжение батареи достигает 4,1 В или 4,2 В, элемент батареи 18650 почти полностью заряжен.
Это можно назвать напряжением зарядки аккумулятора 18650. С этого момента ток, потребляемый батареей, начинает плавно уменьшаться, достигая определенного значения*.
Прекращение зарядки:
Когда ток падает ниже определенного значения или остается на нем*, зарядка должна быть прекращена. Наиболее часто применяемые пределы тока зарядки находятся в диапазоне от C/10 до C/30.
Например, для элемента емкостью 1700 мА·ч стандартный зарядный ток будет составлять 850 мА. Таким образом, ток завершения зарядки будет около 85 мА и
. Для элемента емкостью 2400 мА·ч стандартный ток зарядки будет равен 1200 мА, поэтому ток завершения зарядки будет около 120 мА.
Важно перед зарядкой методами, указанными на этой странице:
- Когда батарея полностью заряжена, это означает, что достигнуто значение тока зарядки, батарею следует немедленно отключить от источника питания. Если батарея остается подключенной к источник питания постоянного тока приведет к перезарядке аккумулятора и, в конечном итоге, к его вздутию, что приведет к повреждению аккумулятора.
*проверьте техническое описание, щелкните здесь, чтобы просмотреть образец технического описания 18650. - Во избежание повреждения элемента используйте зарядные устройства 18650 с функциями защиты от перезарядки, перегрузки по току и перенапряжения. Таким образом, вы можете быть уверены в сохранности аккумулятора.
- Зарядка аккумулятора 18650 без контроллера заряда (например, tp4056, tp5100 и т. д.) не рекомендуется из-за риска перезарядки и повреждения.
- Зарядка аккумулятора 18650 без зарядного устройства возможна при наличии надлежащих знаний, мер предосторожности и метода, который мы показали ниже.
- Если вы заряжаете аккумулятор 18650 без зарядного устройства, заряжайте по 1 элементу за раз, используя информацию, приведенную выше в теоретической части.
Зарядка с помощью зарядного устройства 18650:
Используйте зарядное устройство, показанное на изображении выше, которое можно приобрести в Интернете на Amazon или eBay.
Это самый простой и лучший способ зарядить аккумулятор 18650, не беспокоясь об извлечении аккумулятора из зарядного устройства, чтобы защитить его от перезарядки, перенапряжения или короткого замыкания.
Эти зарядные устройства имеют встроенную схему защиты от перезарядки и схему отключения, которая отключает батарею, когда она полностью заряжена, что обеспечивает длительный срок службы батареи и производительность.
Он также поставляется с дисплеем/индикаторами состояния зарядки аккумулятора, их функции могут различаться от зарядного устройства к зарядному устройству.
На рынке доступны два типа зарядных устройств для литий-ионных аккумуляторов 18650:
- Зарядные устройства для аккумуляторов 18650 с питанием от USB: С помощью этих зарядных устройств вы можете заряжать аккумулятор от любого USB-порта/разъема питания, который вы найдете поблизости. Для зарядки аккумуляторов этого устройства рекомендуется использовать мобильное зарядное устройство с высоким током.
Иначе будет медленно заряжать аккумуляторы или можно сказать медленная зарядка. Преимущество этого устройства в том, что оно очень портативное, вы можете брать его с собой в путешествие и использовать с любым типом USB-порта. - Питание от сети Зарядные устройства 18650: В этом зарядном устройстве вы можете напрямую подключить зарядное устройство к электросети, имеющейся в вашем доме. Они могли заряжаться быстрее, чем зарядные устройства с питанием от USB.
Как зарядить аккумулятор 18650 с помощью tp4056?
Требуемый компонент: соединительные провода , держатель батареи 18650, модуль tp4056, мобильное зарядное устройство 5 В, 1,0 А или более.
Модуль tp4056 очень прост в использовании. На плате необходимо определить 2 клеммы, а именно. Только BAT+, BAT-.
Просто подключите положительную клемму батареи к BAT+ на плате, а отрицательную клемму батареи к BAT- на плате, как показано на рисунке ниже.
Теперь подключите зарядное устройство micro USB к порту зарядки на модуле.
Link (Также проверьте схему блока питания для получения более подробной информации.)
Требуемые компоненты: зарядное устройство для мобильного телефона 5 В (1 А или более), соединительные провода, держатель батареи 18650, модуль tp4056 (обязательно).
Выполнив подключение, показанное на изображении выше, вы можете безопасно заряжать аккумулятор 18650. Если вы используете зарядное устройство для мобильного телефона с низким током, заряжайте с его помощью только один литиевый элемент 18650. Поскольку большее количество ячеек будет потреблять больше тока, который может возрасти более чем на 1 ампер, есть вероятность, что ваше зарядное устройство очень быстро нагреется и получит необратимое повреждение.
На этом изображении выше показаны клеммы tp4056 и окончательная настройка схемы зарядки 18650 без держателя ячейки.
Как зарядить аккумулятор 18650 без зарядного устройства?
18650 зарядное устройство для аккумулятора с использованием старого зарядного устройства для телефона или порта USB
Требуемые компоненты: зарядное устройство для мобильного телефона 5 В (мощность 500 мА или более), соединительные провода, держатель аккумулятора 18650, модуль tp4056 (дополнительно).
- Подключите цепь, как показано на приведенной выше схеме, продолжайте проверять выходное напряжение батареи с помощью мультиметра (зарядное устройство отключено), чтобы считать напряжение 4,2 вольта. Извлеките батарею при 4,1 вольта, это рекомендуется, если вы не используете какой-либо контроллер заряда. . (ознакомьтесь с теорией выше для безопасной эксплуатации)
- Вы также можете заряжать аккумулятор 18650, используя USB, т.е. выход USB-порта для зарядки. Используйте только один элемент за раз (подключите модуль контроллера заряда к «pt.1», если это возможно для безопасной работы)
Как зарядить аккумулятор 18650 без зарядного устройства?
Прямая зарядка с использованием полностью заряженной батареи 18650:
Этот метод можно редко использовать для целей зарядки, поскольку он просто распределяет энергию между «полностью заряженной батареей» и «разряженной батареей».
Что делать, если у вас нет устройства или источника питания для зарядки аккумулятора 18650? то вы можете использовать этот метод для зарядки полностью разряженного аккумулятора.
Требуемый компонент: Полностью заряженные батареи/соединительные провода, модуль tp4056 (дополнительно)
Подсоедините цепь, как показано на схеме выше, примерно на 30–60 минут. Полностью разряженная батарея получит некоторый заряд от полностью заряженной батареи.
(подключите модуль контроллера заряда к «X», если это возможно для безопасной работы)
Зарядное устройство 18650 с использованием настольного источника питания постоянного тока (без зарядного устройства)
Вы можете заряжать аккумулятор 18650 без зарядного устройства, если у вас есть настольный источник питания постоянного тока, но это довольно нетрадиционный метод. Его следует использовать с осторожностью при зарядке аккумуляторов с помощью настольного источника питания постоянного тока.
Учтите, что если вы не разбираетесь в электрических схемах ядра электроники и ее правилах, не пытайтесь это сделать!! если вы перезарядите или подключите литиевые батареи в обратной полярности, они могут вздуться или загореться.
(рекомендуется заряжать по одной батарее за раз, следуя шагам и расчетным значениям для одной батареи 18650 за раз)
Шаг 1: Перед подключением к батарее убедитесь, что выходное напряжение источника питания составляет 4,3 В. .
Шаг 2: Перед подключением проводов отключите питание стенда от сети и от стенда.
Шаг 3: Правильно подключите положительную клемму батареи к положительной клемме источника питания постоянного тока, а отрицательную клемму батареи подключите к клемме источника постоянного тока. Убедитесь, что соединения затянуты (не ослаблены).
Шаг 3: Включите переключатель и убедитесь, что на выходе 4,3 В.
Теперь проконтролируйте показания стендового источника питания согласно уже рассмотренным пунктам в теоретической части.
Здесь (для одного элемента) начальный ток во время зарядки будет более 400 мА. Отсоединяйте аккумуляторы, когда ток потребления составляет от 25 до 100 мА (зависит от емкости аккумуляторов).
Это означает, что ваша батарея почти заряжена.
Если вы не хотите контролировать и отключать батарею вручную, вы можете использовать модуль контроллера заряда, такой как TP 4056. Контроллер заряда будет автоматически контролировать ток в батареях и отключаться при полной зарядке. К тому же это безопасно!!
Руководство по сборке зарядного устройства для литиевых аккумуляторов
Литий-ионные аккумуляторы — это прекрасно. Они дешевы и могут хранить много энергии. Создание литий-ионного аккумулятора — это весело и полезно, и создание зарядного устройства — не исключение. Когда вы можете создать собственное зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов, экспериментировать со всевозможными конфигурациями элементов становится намного практичнее. В некоторых случаях создание зарядного устройства часто дешевле, чем его покупка, и может обеспечить гораздо большую производительность.
Сборка зарядного устройства своими руками дает множество преимуществ.
Во-первых, общая стоимость часто ниже, чем покупка одного. Кроме того, самодельные зарядные устройства обычно имеют более высокую производительность на доллар, чем готовые. Самодельное зарядное устройство можно настроить на любое напряжение в пределах возможностей преобразователя. Это означает, что с помощью самодельного зарядного устройства вы можете заряжать множество различных типов аккумуляторов. Еще одна замечательная вещь в создании зарядного устройства для аккумуляторов своими руками — это чувство выполненного долга. Зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов важно и несколько сложно для понимания. Так что, если вы можете построить зарядное устройство для аккумулятора своими руками, это, скорее всего, означает, что вы также можете делать много других интересных вещей. Самодельное зарядное устройство можно использовать даже для питания различных устройств. Это означает, что если вы можете построить зарядное устройство для аккумуляторов, вы также можете создать источники питания для самых разных вещей, поскольку процесс почти такой же.
В этой статье мы расскажем, как сделать зарядное устройство своими руками. Мы также рассмотрим некоторые основы аккумуляторов и предоставим подробный список преимуществ сборки зарядного устройства своими руками.
Что такое зарядное устройство?
В случае литий-ионных аккумуляторов зарядное устройство представляет собой источник постоянного тока. Литий-ионные аккумуляторы необходимо заряжать в 2 этапа. Первая фаза представляет собой постоянный ток, где напряжение будет достигать того значения, которое необходимо для поддержания постоянного тока. Следующая и последняя фаза – фаза постоянного напряжения. Это когда напряжение поддерживается постоянным, а ток медленно падает до нуля.
Самодельные зарядные устройства против покупки зарядного устройства
Когда вы покупаете зарядное устройство, вы ограничены определенным уровнем напряжения и тока этого зарядного устройства. Когда вы можете построить зарядное устройство, настройка данного зарядного устройства для конкретного приложения становится тривиальной задачей.
Например, литий-ионный аккумулятор 3S NMC имеет максимальное зарядное напряжение 12,6 вольт. Это прекрасно работает, но клетки деградируют примерно через 500–800 циклов.
Снижение зарядного напряжения до 12 В снижает емкость примерно на 20%, но более чем удваивает срок службы, что может быть лучше для некоторых приложений. Точный контроль над напряжением и током дает вам большую гибкость при проектировании систем с батарейным питанием.
Следует также учитывать, что при использовании встроенного зарядного устройства вы просто доверяете ему. Вы доверяете ему правильное напряжение, а если это не так, вы доверяете своей BMS, чтобы обеспечить вашу безопасность. Вы верите, что он не заряжает ваши клетки слишком быстро или слишком медленно, и нет никакого способа легко проверить вещи, не покупая дополнительные вещи.
При сборке самодельного зарядного устройства вам понадобится способ контроля напряжения и силы тока, чтобы собрать его правильно. Это гарантирует, что самодельное зарядное устройство на самом деле является , выдающим напряжение и ток, как вы думаете.
Каковы преимущества изготовления самодельного зарядного устройства?
Даже если вы предпочитаете купить зарядное устройство, а не собирать его, вам все равно важно знать, как сделать зарядное устройство для аккумулятора. Если вы знаете, как построить зарядное устройство для аккумуляторов, то у вас будет четкое понимание основных концепций, связанных с зарядкой литий-ионных аккумуляторов.
Эти знания помогут вам лучше подготовиться к процессу покупки, потому что вы будете знать, на что обращать внимание и чего следует избегать. Кроме того, если вы знаете, как построить зарядное устройство для аккумулятора, то вы будете знать, как его починить, что может быть удобно.
Низкая стоимость Вообще говоря, изготовление зарядного устройства обойдется намного дешевле, чем его покупка. Это имеет смысл, потому что, когда вы покупаете зарядное устройство, вы платите за стоимость материалов, а также за работу и другие включенные сборы, связанные с управлением компанией, у которой вы покупаете зарядное устройство.
Каждый раз, когда вы готовы поработать, чтобы что-то сделать, время, которое вы тратите на проект, экономит ваши деньги, потому что это деньги, которые в противном случае были бы выплачены кому-то другому за то, что вы делаете.
Более высокая производительностьКомпании, производящие зарядные устройства для аккумуляторов, делают это ради прибыли. Таким образом, в их интересах использовать компоненты самого низкого качества, которые являются приемлемыми. Это означает, что менее популярные бренды будут использовать самые дешевые, а иногда и электронные компоненты, чтобы максимально снизить стоимость.
Несмотря на то, что компании более высокого класса не делают вещи или плохо, они все же заинтересованы в максимально возможном снижении стоимости компонентов. Когда вы строите собственное зарядное устройство для аккумулятора своими руками, эти вещи не применяются. У вас есть полная свобода выбора компонентов самого высокого качества.
Хорошая новость заключается в том, что деньги, которые вы сэкономите, собрав его самостоятельно, с лихвой компенсируют затраты на выбор более дорогих компонентов.
Если вы соберете самодельное зарядное устройство для аккумуляторов, скорее всего, оно будет сделано с каким-либо регулируемым регулятором напряжения. Будь то повышающий преобразователь постоянного тока или понижающий преобразователь постоянного тока, в любом случае у него будут настройки. Это означает, что когда вы создаете зарядное устройство для аккумуляторов своими руками, вы создаете многофункциональное устройство, которое можно использовать не только для зарядки одного типа аккумуляторов, но и для многих других целей.
Самодельное зарядное устройство можно настроить на зарядку любой батареи любого химического состава в пределах допустимого напряжения.
Чувство выполненного долга Нет ничего более приятного, чем использование самодельного устройства.
Особенно, когда он работает хорошо, и особенно, когда вы должны использовать его на регулярной основе.
Каждый раз, когда вы преодолеваете неспособность, это серьезное улучшение жизни. Переход от невозможности построить зарядное устройство своими руками к возможности построить его означает, что вы можете делать новые вещи. Расширение кругозора — это всегда хорошо.
Другие полезные приложенияПомимо возможности заряжать различные типы аккумуляторов, самодельное зарядное устройство также может быть самодельным регулируемым источником питания. Все, что вам нужно сделать, это установить ток на регуляторе до упора. Как только ток установлен на максимум, регулятор будет работать точно так же, как регулятор постоянного напряжения.
В этом режиме вы можете настроить самодельное зарядное устройство на 12 вольт и запустить любое 12-вольтовое устройство или настроить его на 5 вольт и заряжать USB-устройства.
Когда вы создаете зарядное устройство для аккумуляторов своими руками, возможности безграничны.
Материалы и инструменты, необходимые для сборки зарядного устройства
Детали, необходимые для сборки зарядного устройства, зависят от химического состава, напряжения и других факторов батареи, которую вы собираетесь заряжать. В этом примере мы будем использовать наиболее распространенный тип перезаряжаемой батареи: литий-ионный NMC.
При использовании литий-ионной химии NMC максимальное напряжение заряда составляет 4,2 вольта. Однако для максимально долгого срока службы элементы NMC следует заряжать до 4 вольт на элемент. Зарядка элемента NMC до 4 вольт на элемент снижает его емкость на 20%, но увеличивает общий срок службы примерно на 250%.
В этом примере мы сосредоточимся на создании зарядного устройства, которое может заряжать литий-ионный аккумулятор 3S NMC с максимальным зарядным напряжением 12,6 вольт.
Блок питания Чтобы построить зарядное устройство, первое, что вам понадобится, это блок питания переменного тока в постоянный.
Для этого есть много вариантов. Вы можете использовать компьютерный блок питания ATX, специальный блок питания переменного тока в постоянный высокой мощности или даже недорогой компактный блок питания USB PD. Зарядное устройство представляет собой источник питания и регулятор, объединенные в один блок.
В этой статье мы рассмотрим все три, но для примера мы будем использовать блок питания USB-C PD мощностью 65 Вт.
РегуляторВам также понадобится стабилизатор постоянного тока. Регулятор должен быть преобразователем постоянного тока, если ваш источник питания имеет более высокое напряжение, чем аккумулятор, который вы хотите зарядить. Если, с другой стороны, аккумулятор, который вы хотите зарядить, имеет более высокое напряжение, чем ваш блок питания, вам придется использовать повышающий преобразователь постоянного тока.
В этом примере мы будем работать с 20-вольтовым триггером USB PD для зарядки 12,6-вольтовой батареи, поэтому регулятор будет понижающим преобразователем.
Как правило, более гибко начинать с более высокого напряжения, чем требуется, и использовать понижающий преобразователь, чтобы снизить напряжение до необходимого уровня. Таким образом, вы можете получить доступ ко всем напряжениям между вашим входным напряжением и нулем, а не ограничиваться диапазоном напряжений, как в случае с повышающим преобразователем.
ПроводВам понадобится провод, чтобы соединить все это вместе. Для большинства зарядных устройств подойдет провод калибра от 18 до 16.
МультиметрМультиметр понадобится вам для установки выходного напряжения стабилизатора и проверки текущего напряжения батареи. Для этого вы можете использовать практически любой мультиметр, поскольку даже самые дешевые измерители на Amazon более чем достаточно точны.
Наиболее важным аспектом дешевого мультиметра является звуковой сигнал непрерывности. Тестирование непрерывности — это функция мультиметра, которая позволяет узнать, соединены ли два проводящих элемента электрически или нет.
Хотя измерение непрерывности является важной функцией мультиметра, которая есть у всех мультиметров, не каждый мультиметр имеет зуммер. Таким образом, с этими счетчиками вы должны отвести взгляд от того, что вы исследуете, чтобы узнать, подключены они или нет. Итак, при покупке недорогого мультиметра убедитесь, что он оснащен зуммером непрерывности.
Несмотря на то, что мультиметр можно использовать для проверки тока, это не удобный процесс, и вы не можете использовать мультиметр для одновременной проверки тока и напряжения. Измерители тока, подобные этому, — отличные инструменты, и, безусловно, их полезно иметь в своем арсенале, но для этого примера мы будем использовать кабель USB C-C со встроенным ваттметром.
Процесс зарядки аккумулятора
Зарядка литий-ионного аккумулятора, будь то NMC или LFP, включает в себя двухэтапный процесс. Первый этап – фаза постоянного тока. Во время фазы постоянного тока батарея будет получать постоянный ток от зарядного устройства.
Величина тока, которую батарея может безопасно потреблять на этом этапе, определяется максимальным током заряда ячейки батареи и ее параллельной конфигурацией.
Как только напряжение батареи поднимается примерно до 95% от целевого напряжения, зарядка переключается в режим постоянного напряжения. В фазе постоянного напряжения ток естественным образом упадет с установленного уровня тока до 0, в то время как напряжение останется прежним.
В этом примере мы будем использовать аккумуляторные элементы BAK N18650CK с максимальным током заряда 1C и емкостью 3050 мА. Это батарея 1S3P, что означает, что батарея состоит всего из трех последовательно соединенных элементов BAK N18350CK.
Объяснение C-скорости батареи
Если бы это была батарея большего размера с большим количеством параллельных групп, она могла бы безопасно заряжаться с большей скоростью. Например, вот как он выходит из строя с батареей 3S3P, использующей те же элементы:
Когда литий-ионный элемент NMC разряжен, его напряжение составляет около 2,6 вольт.
Таким образом, если аккумулятор можно заряжать только током 3,05 ампер, а его напряжение составляет 2,6 вольта, то его можно заряжать только при максимальной мощности 7,93 Вт.
Через некоторое время в процессе зарядки напряжение аккумуляторной батареи увеличится. Когда ячейка достигает 2,9вольт, зарядное устройство по-прежнему будет обеспечивать 3 ампера.
Во время фазы постоянного тока аккумуляторные батареи заряжаются с максимальной скоростью, но, как вы можете видеть сверху, по мере роста напряжения аккумуляторной батареи все больше и больше энергии поступает в батарею. Как только ячейка достигает установленного напряжения зарядного устройства, ток начинает падать, в результате чего ячейки батареи поглощают все меньше и меньше энергии.
Выбор источника питания для самодельного зарядного устройства
Первым шагом в создании зарядного устройства является получение приличного источника питания. Есть много вариантов на выбор, но в этой статье мы рассмотрим три: блок питания ATX, выделенный блок питания и блок питания USB C PD.
Современные блоки питания ATX для ПК хорошо сконструированы, недороги и поддерживают высокие уровни тока. Нередко можно найти блок питания ATX, способный выдавать 20 А и более по цене менее 50 долларов. Чтобы включить блок питания ATX снаружи ПК, все, что вам нужно сделать, это соединить зеленый провод с любым черным проводом.
Это заставляет блок питания думать, что он установлен на включенном компьютере. Желтый провод имеет напряжение 12 вольт и обычно подходит для тока от 10 до 20 ампер. Блоки питания ATX удобны в использовании, потому что в доме часто есть старые, неиспользуемые компьютеры.
Специализированный блок питания На Amazon и eBay доступно множество 12-вольтовых, 24-вольтовых и регулируемых специализированных блоков питания. Этот тип блока питания обычно больше, чем блок питания ATX, но с ним, возможно, проще работать, поскольку он не требует модификаций. Кроме того, в отличие от блоков питания ATX, отдельный блок питания может выдавать более 12 вольт.
Это полезно, если вы хотите использовать понижающий преобразователь для зарядки аккумуляторов с напряжением выше 12 В, но ниже 24 В. Отдельный блок питания — хорошее решение для мощного зарядного устройства.
Блок питания USB C PDПолнофункциональный блок питания USB C PD может обеспечивать выбираемое выходное напряжение 5 В, 9 В, 12 В, 15 В и 20 В. В отличие от ATX и специализированных блоков питания, на рынке существует множество блоков питания GaN (нитрид галлия) USB C PD. Блоки питания GaN намного эффективнее и занимают гораздо меньше места, чем блоки питания, использующие традиционные кремниевые МОП-транзисторы.
Это означает, что небольшой блок питания USB C PD может обеспечить 100 Вт энергии, в то время как традиционный блок питания такого же физического размера может обеспечить только около 40 Вт. Дополнительным преимуществом блоков питания USB C PD является совместимость с широким спектром других устройств USB C, таких как телефоны, планшеты и даже ноутбуки.
Пошаговое руководство по сборке зарядного устройства
В этом пошаговом руководстве мы расскажем, как собрать зарядное устройство для аккумуляторов, которое может заряжать любые литий-ионные или свинцово-кислотные аккумуляторы, поддерживающие зарядное напряжение в пределах 2,6 В. вольт до 19вольт. Этот диапазон может показаться узким, но на самом деле он охватывает довольно много аккумуляторов. Это зарядное устройство может заряжать литий-ионный аккумулятор 1S, 2S, 3S или 4S NMC или литий-ионный аккумулятор 1S, 2S, 3S, 4S или 5S LFP. Он может заряжать даже 12-вольтовые свинцово-кислотные аккумуляторы. Чтобы выяснить, какое напряжение вам нужно для зарядки аккумуляторной батареи, вы можете использовать наш инструмент планировщика батарей.
USB PD поддерживает 5 В, 9 В, 12 В и 15 В, но не все адаптеры питания с портами USB C поддерживают всю спецификацию USB PD. Для зарядки аккумуляторов мы рекомендуем использовать блок питания USB C PD мощностью не менее 65 Вт.
Хорошей новостью является то, что если блок питания USB C PD рассчитан на 65 Вт, то он будет поддерживать полный диапазон напряжений.
USB PD — интеллектуальное решение для питания. Он начинается с безопасных 5 вольт, а затем спрашивает устройство, к которому оно подключено, какое напряжение оно поддерживает. Как только устройство отвечает, блок питания USB PD выбирает требуемое напряжение.
Это удобно для обмена данными между устройствами и обеспечивает плавное автоматическое согласование напряжения. Однако USB PD поддерживает небольшие устройства, называемые «триггерами». Триггеры подключаются к источнику питания USB PD через кабель USB C и либо имеют способ выбрать напряжение на плате, либо имеют фиксированное напряжение. В этом примере мы будем использовать выбираемый сорт.
В этом примере будет использоваться понижающий преобразователь постоянного тока. Этот тип преобразователя имеет потенциометры для управления током и напряжением. Ближайший к выходу потенциометр регулирует напряжение.
Другой управляет током. Когда вы получаете новый понижающий преобразователь, лучше всего повернуть эти ручки до упора, прежде чем прикреплять их в первый раз.
Требуемые детали:
- Блок питания USB PD
- Триггер USB PD
- Понижающий преобразователь постоянного тока
- Кабель ваттметра USB PD
- Литий-ионный аккумулятор 3S
[[ aff type=guide ]]
Шаг 1: Вставьте блок питания USB PD в розетку.
Шаг 2: Подключите кабель ваттметра USB C к блоку питания USB PD.
ПРИМЕЧАНИЕ: Этот кабель имеет экран на одном конце, который показывает, сколько энергии проходит через кабель. Вам нужен экран на конце устройства, а не на конце источника питания, потому что кабель считывает мощность, протекающую только в одном направлении. Экран не горит, когда кабель подключен только к источнику питания.
Шаг 3: Подключите кабель USB C к триггеру напряжения.
ПРИМЕЧАНИЕ. В этот момент загорается экран на кабеле измерителя мощности. Некоторые триггеры имеют фиксированное выходное напряжение, но этот триггер можно выбрать. Удобно иметь возможность устанавливать напряжение срабатывания, чтобы легко модернизировать/модифицировать бытовую электронику для работы от USB PD, но для зарядки аккумулятора лучше всего установить напряжение на 20 вольт, чтобы максимальное количество мощности было доступно от блока питания.
Подсоедините мультиметр к выходу триггера напряжения, чтобы убедиться, что он выдает ожидаемое напряжение.
Шаг 4: Наденьте разъем на выход триггера напряжения или припаяйте к ним провода, чтобы его можно было подключить к входу понижающего преобразователя.
Шаг 5: Подключите выход триггера напряжения к входу понижающего преобразователя и включите понижающий преобразователь с помощью переключателя в углу платы.
Шаг 6: Подсоедините мультиметр к выходу понижающего преобразователя.
Если вы воспользовались приведенным выше советом и полностью выкрутили его, то на мультиметре вы должны увидеть около 1,5 вольта. Поверните внешний потенциометр по часовой стрелке, и напряжение возрастет.
Шаг 7: Продолжайте поворачивать потенциометр, пока не достигнете желаемого максимального зарядного напряжения. В данном случае это 12,6 вольта.
Шаг 8: Подсоедините аккумулятор к выходу понижающего преобразователя.
ПРИМЕЧАНИЕ : Поскольку ток установлен на ноль, вы заметите, что выходной сигнал понижающего преобразователя падает, чтобы соответствовать напряжению батареи. Это нормально.
Шаг 9: Медленно поворачивайте потенциометр тока, пока не увидите, что цифры на кабеле ваттметра начинают расти.
[[ aff type=guide ]]
ПРИМЕЧАНИЕ: Что касается того, к какому числу его привести, это требует некоторой математики.
Это число в ваттах, а не в амперах. Аккумулятор в этом примере хорош для зарядного тока около 3 ампер и в настоящее время составляет 9 ампер.0,71 вольт.
9,71 вольт x 3 ампера = 29,13 Вт
Итак, в этом примере мы будем поворачивать потенциометр, пока ваттметр не покажет 30 Вт. Теперь помните, что ток будет оставаться неизменным в течение большей части процесса зарядки, но напряжение батареи будет расти. Это означает, что нормально видеть, как ватты на счетчике растут и растут во время процесса зарядки.
В конце концов, напряжение батареи достигнет целевого напряжения зарядки, а затем вы увидите, что мощность начинает падать. Вот как вы узнаете, что батарея заряжается.
Простое зарядное устройство для литиевых батарей с помощью настольного источника питания Хотя знать, как сделать зарядное устройство своими руками, очень здорово, но это, безусловно, требует много работы. Итак, если вы хотите получить все преимущества изготовления собственного зарядного устройства с минимальными затратами труда, вам следует приобрести регулируемый настольный блок питания.
С регулируемым настольным блоком питания вы можете делать то же самое, что описано в этой статье, но намного проще. Все, что вам нужно сделать, это купить блок питания, установить напряжение и силу тока в соответствии с вашими потребностями и подключить его к аккумулятору.
Просто убедитесь, что любой настольный блок питания, который вы хотите купить, поддерживает диапазон напряжений, совместимый с любой батареей, которую вы пытаетесь с его помощью зарядить, и что он имеет CC/CV (постоянный ток, постоянное напряжение). Это решение в основном берет все части и детали, описанные в этой статье, и помещает их все в одну удобную коробку. Самое замечательное в этом типе блоков питания то, что они всегда имеют четкие, легко читаемые встроенные экраны.
Заключение
Всё! Так же просто построить зарядное устройство. Конечно, есть много разных способов построить зарядное устройство и много разных типов аккумуляторов для зарядки. Встроенный в этом примере можно легко настроить для зарядки аккумуляторной батареи 4S LFP, просто увеличив его выходное напряжение до 14,6 вольт.
Когда вы научитесь собирать зарядное устройство, вы узнаете, как управлять напряжением и током и заставить его делать именно то, что вам нужно. Этот опыт является полезным и чрезвычайно полезным в практической, повседневной жизни. Важно помнить, что зарядное устройство — это всего лишь особый вид регулируемого источника питания. Стандартный регулируемый блок питания — это всего лишь регулятор постоянного напряжения. Это означает, что с большинством регулируемых источников питания вы не можете контролировать ток. Самодельное зарядное устройство немного сложнее, чем использование регулируемого источника питания, потому что в самодельном зарядном устройстве вы можете контролировать как напряжение, так и силу тока.
Сборка зарядного устройства своими руками дает несколько ключевых преимуществ. С экономической точки зрения, самостоятельная работа всегда сэкономит вам деньги по сравнению с покупкой готового продукта. Возможность выбирать свои собственные компоненты без необходимости срезать углы для достижения конкретных производственных показателей означает, что вы можете быть уверены, что ваше зарядное устройство для аккумуляторов DIY изготовлено из компонентов самого высокого качества.
