Схемы зарядок для литиевых аккумуляторов. Схемы зарядных устройств для литий-ионных аккумуляторов: полное руководство

Как правильно заряжать литий-ионные аккумуляторы. Какие схемы зарядных устройств подходят для Li-ion батарей. Как собрать зарядное устройство для литиевых аккумуляторов своими руками. Какие меры безопасности нужно соблюдать при зарядке Li-ion.

Особенности зарядки литий-ионных аккумуляторов

Литий-ионные аккумуляторы требуют особого подхода к процессу зарядки. Основные правила зарядки Li-ion батарей:

• Напряжение заряда не должно превышать 4.2В на элемент
• Ток заряда обычно составляет 0.5-1C (половину или полную емкость аккумулятора)
• Зарядка происходит в два этапа: сначала постоянным током, затем постоянным напряжением
• Необходим контроль температуры аккумулятора
• Важно не допускать глубокого разряда ниже 2.5-3В на элемент

При несоблюдении этих правил литиевый аккумулятор может выйти из строя или даже воспламениться. Поэтому так важно использовать специальные зарядные устройства для Li-ion.

Основные схемы зарядных устройств для литиевых аккумуляторов

Существует несколько базовых схем зарядных устройств для литий-ионных аккумуляторов:

1. Простейшая схема на LM317

Это самая простая схема, подходящая для зарядки одной литиевой ячейки:

• Используется стабилизатор LM317 для ограничения напряжения
• Ток заряда задается резистором
• Нет активного контроля процесса зарядки

Преимущество — простота, недостаток — отсутствие защиты и контроля.

2. Схема на компараторе

Более продвинутый вариант с использованием компаратора:

• Компаратор отслеживает напряжение на аккумуляторе
• При достижении 4.2В зарядка прекращается
• Есть светодиодная индикация процесса

Обеспечивает базовую защиту от перезаряда.

3. Схема на микроконтроллере

Наиболее функциональный вариант:

• Микроконтроллер управляет всем процессом зарядки
• Точный контроль тока и напряжения
• Измерение температуры аккумулятора
• Возможность программирования различных режимов

Позволяет реализовать полноценное интеллектуальное зарядное устройство.

Популярные микросхемы для зарядки литиевых аккумуляторов

Многие производители выпускают специализированные микросхемы для зарядки Li-ion:

TP4056

Самая распространенная микросхема для простых зарядных устройств:

• Ток заряда до 1А
• Точная стабилизация напряжения 4.2В
• Автоматическое отключение при завершении зарядки
• Защита от короткого замыкания и переполюсовки

MCP73831

Микросхема от Microchip для зарядки небольших литиевых аккумуляторов:

• Ток заряда до 500мА
• Программируемое напряжение заряда
• Термозащита
• Компактный корпус SOT-23-5

BQ24095

Продвинутая микросхема от Texas Instruments:

• Ток заряда до 2А
• Поддержка быстрой зарядки
• Встроенный power-path контроллер
• I2C интерфейс для настройки параметров

Меры безопасности при зарядке литиевых аккумуляторов

Литий-ионные аккумуляторы потенциально пожароопасны, поэтому важно соблюдать следующие правила:

• Использовать только специальные зарядные устройства для Li-ion
• Не оставлять заряжающийся аккумулятор без присмотра
• Заряжать при комнатной температуре (15-25°C)
• Не допускать перегрева аккумулятора во время зарядки
• Прекратить зарядку при появлении постороннего запаха или деформации
• Не превышать максимальный ток заряда, указанный производителем

Как собрать зарядное устройство для литиевых аккумуляторов своими руками

Простое зарядное устройство на базе TP4056 можно собрать самостоятельно:

1. Приобрести готовый модуль TP4056 с защитой
2. Подключить вход модуля к источнику питания 5В (например, USB)
3. Подключить выход модуля к клеммам литиевого аккумулятора
4. Добавить светодиодную индикацию процесса зарядки
5. При необходимости установить выключатель

Такое простое зарядное устройство подойдет для большинства литий-ионных аккумуляторов емкостью до 2000мАч.

Выбор оптимальной схемы зарядного устройства

При выборе схемы зарядного устройства для литиевых аккумуляторов следует учитывать:

• Емкость заряжаемых аккумуляторов
• Требуемый ток зарядки
• Необходимость балансировки при зарядке нескольких ячеек
• Потребность в дополнительных функциях (измерение емкости, тестирование)
• Сложность изготовления и доступность компонентов

Для большинства применений оптимальным выбором будет схема на специализированной микросхеме вроде TP4056 или MCP73831. Она обеспечит необходимый уровень защиты и контроля при доступной цене.

Тестирование и обслуживание литиевых аккумуляторов

Для продления срока службы литий-ионных аккумуляторов рекомендуется:

• Периодически проводить циклы полного заряда-разряда
• Измерять реальную емкость с помощью специальных тестеров
• Хранить частично заряженными (40-60%) при комнатной температуре
• Не допускать глубокого разряда ниже 2.5-3В
• Заряжать током не более 1C для увеличения срока службы

Правильное обращение позволит литиевым аккумуляторам служить 3-5 лет без значительной потери емкости.

Заключение

Правильная зарядка — ключевой фактор долгой и безопасной работы литий-ионных аккумуляторов. Использование специальных схем зарядных устройств позволяет обеспечить оптимальный режим заряда и необходимый уровень защиты. При соблюдении всех правил литиевые аккумуляторы способны обеспечить высокую удельную емкость и длительный срок службы.

Схемы для зарядного устройства для литиевых аккумуляторов

Литиевые аккумуляторы изготавливаются с использованием различных ионных компонентов, с неизменным присутствием иона лития. Другим составляющим может быть сухой ионит с кобальтом, фосфатом железа, комплекс никель-кобальт алюминий и прочие. Подбор активных составов продолжается. В зависимости от гальванической пары меняется мощность аккумуляторов, их напряжение и емкость, но способы сбора в батареи с обвязкой для всех одинаковы.

Содержание

• 1 Схема подключения литиевых аккумуляторов
• 2 Схемы балансиров для литиевых аккумуляторов
• 3 Схема светодиодов для контроля разряда литиевых аккумуляторов
• 4 Вывод
• 5 Видео

Схема подключения литиевых аккумуляторов

Установка литиевой батареи решает разные задачи. В случаях, когда нужно иметь токовую нагрузку, измеряемую десятками ампер используют высокотоковые элементы. Это касается ручного инструмента, тяговых батарей для транспортировки.

Средние нагрузки лежат на ноутбуках, фотоаппаратах, фонарях.

Рассмотрим высокотоковые аккумуляторы на основе литий-ионных банок с номинальным напряжением 3,7 В. Они могут иметь разные размеры, емкость, но напряжение будет только 3,7. Изготовлены элементы:

• катод из алюминиевой фольги, на которую нанесен мелкодисперсный графит;
• анод из медной подложки, на которую нанесен LiCoO2:
• сепаратор, ячеистый состав пропитан неводным раствором соли Li.

Именно такие комплектующие используют в цилиндрических элементах, аккумулятор называют литий-ионным. Чаще всего схема питания шуруповертов, ноутбуков, фонарей, биноклей изготовлены с применением литиевых аккумуляторов форм-фактора 18650. Элемент имеет в длину 65 мм, диаметр 18 мм. Напряжение рабочее 3,0-4,2 В. Относится в высокотоковым, то есть может отдавать ток силой до 10 С.

Для питания инструмента большей мощности необходимо соединять последовательно несколько банок, по расчету. При этом емкость измеряется по самому слабому элементу.

Для повышения емкости нужно использовать параллельное соединение. Банки, соединенные одинаковыми полюсами суммируют емкость. Если нужно поднять емкость и напряжение, используют комбинирование. Соединяют группы банок параллельно. Потом каждый комплект соединяют последовательно.

Для шуруповертов с рабочим напряжением 12,14,18 В используется последовательная схема литиевого аккумулятора. Зная, что отдельные элементы не должны перезаряжаться выше 4,20 В, разряжаться ниже 2,5 В, требуется обеспечить равномерное напряжение во всех банках и защиту от опасного для них напряжения. Батарея может быть собрана из защищенных аккумуляторов. Тогда на них есть маркировка «protected»

 («защищенные»). В корпусе имеется плата, отключающая элемент при достижении критичных параметров.

Защищенный цилиндр на 2 мм длиннее стандартного, незащищенного и немного толще, за счет дополнительной обертки. Если используются незащищенные литиевые аккумуляторы, в схему заряда литиевых  аккумуляторов устанавливается плата защиты MBS, рассчитанная на максимальную токовую нагрузку, количество банок. Часто там же встроен балансир.

Схемы балансиров для литиевых аккумуляторов

В чем заключается балансировка при сборке батареи последовательно? Когда соединение банок идет противоположными полюсами, напряжение суммируется. Ток протекает одинаковый. По разным причинам разница в емкости может немного отличаться. Но если не поставить преграду, самая малая банка переполнится, то есть перезарядится. Это плохо. При работе ток отбирается в равных количествах. Банка, у которой емкость немного ниже, разрядится настолько, что может выйти из строя, пока другие элементы сборки отдают энергию до нормы.

Балансир представляет схему, которая создает препятствия для прохождения тока в заряженную батарею, направляя ее через дополнительные сопротивления, резисторы. Балансир включает стабилитрон TL431A и транзистор односторонней прямой проводимости BDI 40

Отличные балансиры включены в схему зарядных устройств для литиевых аккумуляторов, которыми широко пользуются. Их маркировка Turnigy Accucel-6 50W 6A и iMAX B6.

Перед вами простая и понятная схема балансировки литиевых аккумуляторов, которую можно сделать самостоятельно.

 

Схема светодиодов для контроля разряда литиевых аккумуляторов

Актуально узнать, когда аккумулятор сядет. Разряжать литиевые батареи до 2,5 В не стоит, будут трудности с предзарядом. Резкое мигание светодиода послужит заметным аварийным сигналом.

Несложная схема с применением монитора напряжения еще и компактная. Неоспоримое достоинство – низкое потребление энергии. При севшей батарее это важно. Хорошо с задачей справится мигающий светодиод L-314.

Можно купить готовый прибор –MAX9030. Схема компоновки представлена. При понижении напряжения до 3,0 В начинает вспыхивать ярко светодиод с длинным интервалом. В спящем режиме расходуется 50 наноампер (10^-9), при вспышках 35 мкА.

Вывод

Для каждого устройства можно составить литиевую батарею, отвечающую запросам. Но необходимо подобрать параметры комплектующих в соответствии с видом литиево-ионных аккумуляторов. Марганцевые имеют напряжение 4 В, кобальтовые 3,7 В, а железо-фосфатные 3,3 В. Собирая батарею, нужно брать элементы одного вида, лучше из одной партии.

Видео

Посмотрите ход подключения защиты и сбора батареи.

Схема зарядного устройства для литиевых аккумуляторов

Схема зарядного устройства для li ion аккумуляторов

Зарядное устройство для литий-ионных Li-Ion аккумуляторов. Ваш e-mail не будет опубликован. Здесь я предлагаю достаточно простую схему, реализующую необходимый алгоритм заряда аккумулятора. В статье рассматривается конкретная ситуация заряда аккумулятора 4В, мАч.

Поиск данных по Вашему запросу:

Схема зарядного устройства для li ion аккумуляторов

Схемы, справочники, даташиты:

Прайс-листы, цены:

Обсуждения, статьи, мануалы:

Дождитесь окончания поиска во всех базах.

По завершению появится ссылка для доступа к найденным материалам.

Содержание:

• Схема литий-ионного зарядного устройства – простейший вариант и гибридная схема
• Схема зарядного устройства для литиевых аккумуляторов
• ЗАРЯДНОЕ ЛИТИЕВЫХ АККУМУЛЯТОРОВ
• Зарядное устройство Li-ion аккумуляторов стандарта 18650
• Зарядное устройство для Li-ion даром
• Схема литий-ионного зарядного устройства – простейший вариант и гибридная схема
• Зарядное устройство для li ion аккумулятора: что,как и почему?

ПОСМОТРИТЕ ВИДЕО ПО ТЕМЕ: Как сделать зарядку для Li-ion аккумуляторов своими руками за 5 руб

Схема литий-ионного зарядного устройства – простейший вариант и гибридная схема

В нынешнее время очень популярны литий-ионные аккумуляторы, они используются в различных гаджетах, к примеру телефонах, умных часах, плеерах, фонариках, ноутбуках. Впервые аккумулятор такого типа Li-ion выпустила известная японская фирма Sony. Принципиальная схема простейшего зарядного устройства для литиевых аккумуляторов представлена на картинке ниже, собрав её, у вас будет возможность самостоятельно восстанавливать заряд в аккумуляторах.

Интегральный стабилизатор LM в данном случае служит источником тока, данную деталь берём в корпусе TO и обязательно устанавливаем на теплоотвод с применением термопасты. Рекомендуемое входное напряжение от девяти и до двадцати вольт. Выходное же настраивается подстроечным резистором 22 кОм, оно должно быть в районе 4.

Удобно применять smd светодиоды, если вы не будете устанавливать готовую плату в корпус. Все отсальные 0,,25W. Переменный резистор на 22 килоОма должен быть обязательно типа СП импортный W.

Такие переменные резистора имеют очень точную регулировку сопротивления, которое можно плавно подстраивать крутя червячную пару, похожую на бронзовый болтик. Фото измерения вольтажа li-ion аккумулятора от сотового телефона до зарядки 3. Печатная плата PCB существует в двух форматах для разных программ — архив находится тут.

Размеры готовой печатной платы в моём случае 5 на 2,5 см. По бокам оставил пространство для креплений. Как работает готовая схема такого зарядного устройства? Сначала аккумулятор заряжается постоянных током, который определяется сопротивление резистора R5, при стандартном номинале 11 Ом он будет примерно мА.

Далее, когда перезаряжаемый источник энергии будет иметь напряжение 4,,2 вольта начнется зарядка постоянным напряжением. Когда же ток зарядки снизится до маленьких значений светодиод D1 перестанет светиться.

Как известно, стандартным напряжение для зарядки Li-ion является 4,2V, данную цифру необходимо установить на выходе схемы без нагрузки, с помощью вольтметра, так аккумулятор будет заряжается полностью. Если же немножко снизить напряжение, где-то на 0,,10 Вольт, то ваш аккумулятор будет заряжаться не до конца, но так он прослужит дольше.

Автор статьи ЕГОР. Диод Шоттки. Печатная плата для литиевого зарядного Печатная плата PCB существует в двух форматах для разных программ — архив находится тут. Как работает зарядка Как работает готовая схема такого зарядного устройства? Опыт испольpования в качестве самостоятельного измерителя. Все права защищены.

Схема зарядного устройства для литиевых аккумуляторов

Оценка характеристик того или иного зарядного устройства затруднительна без понимания того, как собственно должен протекать образцовый заряд li-ion аккумулятора. Поэтому прежде чем перейти непосредственно к схемам, давайте немного вспомним теорию. В зависимости от того, из какого материала изготовлен положительный электрод литиевого аккумулятора, существует их несколько разновидностей:. У всех этих аккумуляторов имеются свои особенности, но так как для широкого потребителя эти нюансы не имеют принципиального значения, в этой статье они рассматриваться не будут. Также все li-ion аккумуляторы производят в различных типоразмерах и форм-факторах. Они могут быть как в корпусном исполнении например, популярные сегодня так и в ламинированном или призматическом исполнении гель-полимерные аккумуляторы.

В этом видеоуроке схема зарядного устройства, которая отлично подойдет для литиевых Li-Ion аккумуляторов. Она предельно проста в.

ЗАРЯДНОЕ ЛИТИЕВЫХ АККУМУЛЯТОРОВ

Li ion аккумуляторы устанавливаются в ноутбуки, сотовые аппараты и другую бытовую технику. Они называются источником энергии, от которого работает вся электроника. Во время эксплуатации им требуется зарядка от специальных устройств, для обеспечения работы электротехники. Можно ли использовать аккумуляторы для зарядки, сделанные своими руками? Отчет на этот вопрос рассмотрим ниже. Впервые купив мобильный телефон, многие задумываются как зарядить его первый раз. Бытует мнение, что для хорошей и долгой эксплуатации, следует 3 раза полностью разрядить и зарядить устройство. Но современные технологии опровергают данное утверждение. Чтобы избежать поломки не допускайте полной разрядки.

Зарядное устройство Li-ion аккумуляторов стандарта 18650

Теги: Зарядные устройства Самоделки из проводов. Toggle navigation. Не запоминать Утерян Пароль? Авторизация Регистрация. Зарядное устройство для Li-ion даром 30 января popvovka 7 комментариев 25 просмотра.

Изготавливал плату я традиционным способом, с помощью утюга и глянцевой бумаги, т.

Зарядное устройство для Li-ion даром

Представляем интересный и полезный самодельный прибор для измерения емкости литий-ионных аккумуляторов 3,7 В, а по совместительству зарядное устройство с измерением емкости. Устройство очень простое, паять платы не потребуется — построено на китайских модулях, которые доступны в интернете, например на известном портале Алиэкспресс. Хотя можно не на готовых модулях, а паять по схемам, которые найти не проблема. Итак, литиевые элементы у каждого имеются в большом количестве, например из старых батарей от смартфонов, фотоаппаратов, телефонов и ноутбуков. И далее в своих конструкциях используйте эти Li-ion для своих проектов. Первый блок является стабилизатором напряжения для модуля измерителя и для зарядного устройства TP

Схема литий-ионного зарядного устройства – простейший вариант и гибридная схема

Автор: Bravers. Многие пользуются электроникой с Li-ion батареями. Для восстановления их работоспособности понадобится зарядное устройство для литиевых аккумуляторов. Внешне ЗУ для литиевых аккумуляторов мало отличаются от аналогичных приборов для кислотно-свинцовых АКБ. Но на банках у них напряжение выше, расхождение между отдельными элементами допускается не больше 0,05 В, поэтому требования к устройствам более высокие. Большинство производителей предлагает собственные зарядные устройства, оптимизированные под их аккумуляторы.

Автоматическое зарядное устройство для автомобильного аккумулятора .. Схема зарядного устройства Li-ion от 5В USB Принципиальная Схема, Usb.

Зарядное устройство для li ion аккумулятора: что,как и почему?

Схема зарядного устройства для li ion аккумуляторов

Категория: Зарядные устройства , Блог. Личный кабинет Регистрация Авторизация. Логин: Пароль Забыли?

Категория: Зарядные устройства , Блог. Личный кабинет Регистрация Авторизация. Логин: Пароль Забыли? Логин: Пароль: запомнить меня что это. Зарядное устройство Li-ion аккумуляторов. Автор: Vitek47 от ,

Сегодня мы рассмотрим схему зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов. На первый взгляд кажется, что простейшую версию такой схемы можно построить на микросхеме lm

Неплохая схема зарядного устройства, которая при отсутствии микропроцессорного управления в ней позволяет заряжать литиевые аккумуляторы по всем правилам. Работает оно следующим образом. При включении питания аккумулятор начинает заряжаться постоянным током, величина которого зависит от номинала сопротивления RD и напряжения питания. При достижении напряжения на аккумуляторе уровня напряжения в 4,2 вольт, компаратор KA запирает транзистор T2, который в свою очередь запирает полевой транзистор VT1, зарядка прекращается. В это время напряжение на недозаряженном аккумуляторе падает, компаратор снова открывается, зарядка продолжается, и так циклически. Получается своеобразная импульсная зарядка, которая по мере заряда аккумулятора будет увеличивать скважность импульсов зарядного тока. К концу зарядки длительность импульса зарядки будет составлять доли процента от паузы, таким образом если поставите аккумулятор на зарядку и забудете об этом, ничего страшного не произойдёт.

Литиевые аккумуляторы изготавливаются с использованием различных ионных компонентов, с неизменным присутствием иона лития. Другим составляющим может быть сухой ионит с кобальтом, фосфатом железа, комплекс никель-кобальт алюминий и прочие. Подбор активных составов продолжается. В зависимости от гальванической пары меняется мощность аккумуляторов, их напряжение и емкость, но способы сбора в батареи с обвязкой для всех одинаковы.

Схема зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов – все, что вам нужно знать Однако схема литий-ионного зарядного устройства отличается от последней. Далее давайте обсудим их.

Литий-ионный аккумулятор

Вы можете заряжать литий-ионный аккумулятор со скоростью 1С, что эквивалентно номинальной емкости аккумулятора в ампер-часах. Но есть несколько соображений/мер предосторожности, которые необходимо предпринять при зарядке литий-ионного аккумулятора, а именно: 

1. Ваш источник питания должен иметь фиксированный/постоянный выходной ток и напряжение. Предпочтительно использовать аккумулятор с напряжением на 14 % выше, чем указанное на аккумуляторе значение, и на 50 % от его значения в ампер-часах.
2. Кроме того, убедитесь, что зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов оснащено функцией автоматического отключения для прекращения зарядки при достижении полного уровня заряда.
3. В-третьих, входной ток должен быть достаточно низким, чтобы не вызывать нагрев батареи.

Литий-ионный аккумулятор с зарядным устройством

Принципиальная схема

На приведенной ниже схеме показана простая схема зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов.

Но в приведенной выше схеме отсутствует функция регулирования температуры. Следовательно, при зарядке используйте относительно низкий входной ток.

Настройка схемы

Это зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов представляет собой упрощенную схему, для которой требуются следующие компоненты:

• Подстроечный резистор/предустановка
• Резистор 470 Ом 1/4 Вт
• МОП-транзистор

Как работает схема

Выше перечислены некоторые компоненты, необходимые для настройки этой схемы. Кроме того, вам необходимо соблюдать следующие условия:

1. Во-первых, входной ток вашего источника питания должен оставаться значительно низким, чтобы предотвратить повреждение литий-ионного элемента из-за перегрева. Это удобно для продления срока службы батареи.
2. Также отрегулируйте триммер на постоянное напряжение 4,7В. Вы можете реализовать это, подключив следующее:

• Стабилитрон вместо предустановленного
• Резистор 1K вместо резистора 470 Ом для реализации этого.

3. В-третьих, убедитесь, что ваш зарядный ток составляет 0,5C или 50% от значения мАч аккумулятора. Кроме того, было бы полезно, если бы вы добавили этап управления током BJT для управления источником входного сигнала.

Кроме того, важно следить за температурой аккумулятора во время зарядки, чтобы предотвратить его повреждение. Для этого целесообразно использовать относительно низкий входной ток.

Схема цепи

Как настроить схему

Подключите вашу цепь, как показано на схеме выше

Микросхема LM317 полезна для управления максимальным током и напряжением заряда литий-ионного элемента. Эта защита удобна при зарядке литий-ионных аккумуляторов, поскольку эти элементы подвержены повреждениям.

Кроме того, пара NPN-транзисторов необходима для определения изменений заряда батареи. Для этого вы должны разместить их таким образом, чтобы они находились в непосредственном контакте с перезаряжаемой батареей.

Как работает схема

В первую очередь микросхема LM317 управляет входной мощностью и генерирует выходное напряжение 3,7 В. Кроме того, следующие компоненты управляют соответствующими функциями схемы.

• Во-первых, резистор на 640 Ом ограничивает напряжение заряда от превышения предела полного заряда.
• Кроме того, два транзистора NPN на выводе ADJ микросхемы контролируют температуру литиевой батареи.
• В-третьих, транзисторы важны как ограничители тока. Они достигают этого, устраняя возникновение перегрузки по току в ионно-литиевой аккумуляторной батарее.

Схема цепи

Как настроить цепь

Следуйте схеме выше, чтобы установить цепь. Опять же, основная роль IC 555 заключается в управлении текущей скоростью зарядки. Это гарантирует, что вы зарядите литиевую батарею в пределах безопасного уровня.

IC 555 работает как компаратор в этой схеме с выводами, определяющими пороговые значения напряжения. Однако обнаружение нижнего и верхнего уровней напряжения в первую очередь зависит от настроек предустановки.

Как это работает

В первую очередь, контакты 2 и 6 микросхемы отвечают за контроль нижнего и верхнего пределов напряжения соответственно. Таким образом, подключение разряженной литий-ионной батареи 3,7 В приведет к тому, что контакт 2 микросхемы обнаружит низкий уровень напряжения и установит его высоким. Он инициирует процесс зарядки.

Когда батарея достигнет своего порога полной емкости заряда, контакт 6 изменит выходной сигнал на низкий. Таким образом, это ограничит дальнейшую зарядку. Обратите внимание, что напряжение вашего трансформатора не должно превышать 6 В, а его номинальный ток должен составлять около четверти Ач батареи.

A TP4056 Плата для зарядки литий-ионных аккумуляторов

На рынках вы найдете две формы платы для зарядки литий-ионных аккумуляторов на основе TP4056. У одного есть схема защиты аккумулятора, а у другого ее нет. Тип защиты имеет три модуля, отвечающих за задачу. Они включают в себя:

• A IC защиты аккумулятора-DW01A
• A Двойной N-канальный усилитель мощности MOSFET IC
• TP4056 IC.

Следовательно, тип с функцией защиты имеет три микросхемы, а тип без — только микросхему TP4056. Примечательно, что TP4056 является общим для обоих типов благодаря следующим ключевым характеристикам: 

1. Во-первых, он гарантирует постоянный ток и постоянное напряжение 
2. Кроме того, он имеет пакет SOP и относительно небольшое количество внешних компонентов. Следовательно, он лучше всего подходит для зарядки своими руками.
3. Кроме того, он совместим с источниками питания USB и сетевыми адаптерами.

Как это работает

Для достижения наилучших результатов при зарядке литий-ионного аккумулятора 3,7 В подавайте постоянный ток примерно от 20 до 70 % его емкости. Делать это следует до тех пор, пока оно не достигнет 4,2 В. После этого зарядите аккумулятор постоянным напряжением до падения начальной скорости заряда на 10%. TP4056 отвечает за облегчение вышеуказанного процесса.

Несколько литий-ионных аккумуляторов  

Важно соблюдать осторожность при зарядке литий-ионных аккумуляторов, поскольку во время зарядки они нагреваются. Тем не менее, литий-ионные аккумуляторы легче заряжать более высокими скоростями, чем свинцово-кислотные. Это связано с их способностью заряжаться по курсу 1C.

Крайне важно при зарядке литий-ионных аккумуляторов поддерживать низкую температуру. Следовательно, точная схема датчика температуры удобна.

Вывод

Схема зарядного устройства Li-Ion отличается от схемы свинцово-кислотного аккумулятора, но не является сложной. Мы рассмотрели все основные идеи этой схемы. Для получения дополнительной информации свяжитесь с нами.

Простая схема литий-ионной батареи

К настоящему моменту мы рассмотрели основы и механику обращения с литий-ионной батареей. Когда дело доходит до разработки вашей схемы на основе литий-ионной батареи, я считаю, что вам также может быть полезна кулинарная книга с прямыми предложениями. Здесь я хотел бы дать вам коллекцию рецептов LiIon, которые хорошо работали для меня на протяжении многих лет.

Я буду говорить о конфигурациях ячеек с одной серией (1sXp) по простой причине – конфигурации с несколькими сериями я не считаю тем, с чем я много работал. Одни только конфигурации с одной серией приведут к довольно обширному описанию, но для тех, кто разбирается в обращении с LiIon, я приглашаю вас поделиться своими советами, хитростями и наблюдениями в разделе комментариев — в прошлый раз мы подняли немало интересных моментов. !

Зарядка по соседству

Существует множество способов зарядить аккумуляторы, которые вы только что добавили в свое устройство, — в вашем распоряжении широкий выбор микросхем зарядных устройств и других решений. Я хотел бы сосредоточиться на одном конкретном модуле, о котором я считаю важным, чтобы вы знали больше.

Вы, вероятно, видели повсюду синие платы TP4056 — они дешевы, и вы в одном заказе на Aliexpress, а дюжина плат обойдется всего в несколько долларов. TP4056 — это микросхема зарядного устройства LiIon, способная заряжать ваши аккумуляторы со скоростью до 1 А. Многие платы TP4056 имеют встроенную схему защиты, что означает, что такая плата также может защитить ваш LiIon-аккумулятор от внешнего мира. Эту плату можно рассматривать как модуль; вот уже более полувека площадь печатной платы остается неизменной до такой степени, что вы можете добавить плату TP4056 на свои собственные печатные платы, если вам нужна зарядка и защита LiIon. Я часто так делаю — это намного проще и даже дешевле, чем паять TP4056 и все его вспомогательные компоненты. Вот посадочное место KiCad, если вы тоже хотите это сделать.

Это микросхема линейного зарядного устройства. Если вам нужен 1 А на выходе, вам нужен 1 А на входе, а разница входного и выходного напряжения, умноженная на ток, преобразуется в тепло. К счастью, модули TP4056 достаточно хорошо выдерживают высокие температуры, и вы можете добавить радиатор, если хотите. Максимальный зарядный ток устанавливается резистором между землей и одним из контактов, резистор по умолчанию равен 1,2 кОм, что дает ток 1 А; для ячеек малой емкости вы можете заменить его резистором 10 кОм, чтобы установить предел 130 мА, и вы можете найти в Интернете таблицы для промежуточных значений.

В микросхеме TP4056 есть кое-что интересное, о чем большинство людей не знают, если используют модули как есть. Контакт CE микросхемы жестко подключен к VIN 5 В, но если вы поднимете этот контакт, вы можете использовать его для отключения и включения зарядки с помощью входа логического уровня от вашего MCU. Вы можете отслеживать зарядный ток, подключив АЦП вашего микроконтроллера к выводу PROG — тому же выводу, который используется для резистора установки тока. Также имеется контакт термистора, обычно подключаемый к земле, но адаптируемый для широкого спектра термисторов с помощью резистивного делителя, будь то термистор, прикрепленный к ячейке вашего мешочка, или тот, который вы добавили извне в свой держатель 18650.

С TP4056 тоже есть проблемы — это довольно простая микросхема. Эффективность не является обязательным условием при наличии настенного питания, но TP4056 действительно тратит приличную часть энергии в виде тепла. Модуль на основе импульсного зарядного устройства позволяет избежать этого и часто также позволяет заряжать более высокими токами, если это необходимо. Подключение ячейки в обратном порядке убивает микросхему, а также схему защиты — эту ошибку легко сделать, я делал это много, поэтому вам нужны запасные части. Если вы перепутаете контакты ячейки, выбросьте плату — не заряжайте свои ячейки неисправной микросхемой.

Кроме того, учитывая популярность TP4056, копии этой ИС производятся несколькими поставщиками микросхем в Китае, и я заметил, что некоторые из этих копий ИС ломаются легче, чем другие, например, больше не заряжают ваши элементы — опять же , держите запасные. TP4056 также не имеет таймеров зарядки, как другие, более современные ИС — тема, которую мы затронули в разделе комментариев к первой статье.

В целом, эти модули мощные и достаточно универсальные. Их даже безопасно использовать для зарядки элементов питания 4,3 В, так как из-за работы CC/CV элемент просто не будет заряжаться на полную мощность, что продлевает срок службы вашего элемента в качестве побочного эффекта. Если вам нужно выйти за рамки таких модулей, вы можете использовать множество ИС — линейные зарядные устройства меньшего размера, импульсные зарядные устройства, зарядные устройства со встроенными функциями питания и / или регулятора постоянного тока, а также множество ИС, которые делают LiIon зарядка как побочный эффект. Мир микросхем LiIon для зарядных устройств огромен, и в нем гораздо больше, чем в TP4056, но TP4056 — прекрасная отправная точка.

Цепь защиты, которую вы увидите повсюду

Как и в случае с зарядными ИС, существует множество конструкций, и вам следует знать об одной — комбинации DW01 и 8205A. Он настолько распространен, что по крайней мере одно из ваших устройств, купленных в магазине, вероятно, содержит его, и модули TP4056 также поставляются с этим комбо. DW01 — это микросхема, которая отслеживает напряжение вашей ячейки и ток, поступающий от нее и от нее, а 8205A — это два N-FET в одном корпусе, помогающие с фактической частью «подключить-отключить батарею». Дополнительный токоизмерительный резистор отсутствует — вместо этого DW01 отслеживает напряжение на переходе 8205A. Другими словами, те же полевые транзисторы, которые используются для отключения ячейки от внешнего мира в случае отказа, используются в качестве токоизмерительных резисторов. Этот дизайн дешев, распространен и творит чудеса.

DW01 защищает от перегрузки по току, переразряда и перезаряда — первые два случая довольно часто встречаются в хобби-проектах, а последний пригодится, если ваше зарядное устройство когда-нибудь выйдет из строя. Если что-то не так, он прерывает соединение между отрицательным выводом ячейки и GND вашей схемы, другими словами, он выполняет переключение на низком уровне — по простой причине полевые транзисторы, которые прерывают GND, дешевле и имеют меньшее сопротивление. Мы также видели некоторые взломы, сделанные с этим чипом — например, мы рассмотрели исследования хакера, который выяснил, что DW01 можно использовать в качестве переключателя программного питания для вашей схемы — таким образом, чтобы не ставить под угрозу безопасность. Вам нужно только подключить вывод GPIO вашего MCU к DW01, желательно через диод — этот комментарий описывает подход, который мне кажется довольно отказоустойчивым.

Когда вы впервые подключаете литий-ионный аккумулятор к комбинации DW01+8205A, иногда его выход активируется, а иногда нет. Например, если у вас есть держатель для 18650 и подключенная к нему схема защиты, вероятность того, что ваша схема включится, как только вы вставите батарею, составляет 50/50. Решение простое — либо внешнее зарядное подключить, либо закоротить OUT- и B- чем-нибудь металлическим (часто добавляю внешнюю кнопку), но с этим надоело разбираться. Так же, как и TP4056, комбинация DW01+8205A умирает, если вы подключаете батарею в обратном порядке. Кроме того, DW01 имеет внутреннюю разводку для отсечки переразряда 2,5 В, что технически невозможно изменить. Если у вас нет отдельного программно-управляемого отключения, FS312 является совместимой по выводам заменой DW01 с точкой переразряда 3,0 В, что поможет вам продлить срок службы вашей батареи.

Вы можете купить партию готовых модулей схемы защиты или просто использовать схему защиты, размещенную на плате модуля TP4056. Вы также можете накопить приличный запас цепей защиты, вынимая их из одноэлементных батарей всякий раз, когда ячейка вздувается или умирает — будьте осторожны, чтобы не проколоть ячейку, пока вы это делаете, пожалуйста.

Все способы получить 3,3 В

Для литий-ионного элемента 4,2 В полезный диапазон напряжений составляет от 4,1 В до 3,0 В — элемент на 4,2 В быстро падает до 4,1 В при подаче питания от него, а при 3,0 В или ниже, внутреннее сопротивление элемента обычно растет достаточно быстро, поэтому вы больше не будете получать много полезного тока из своего элемента. Если вы хотите получить 1,8 В или 2,5 В, это не проблема, а если вы хотите получить 5 В, вам понадобится какой-нибудь повышающий регулятор. Тем не менее, большинство наших чипов по-прежнему работают при напряжении 3,3 В — давайте посмотрим, какие у нас есть варианты.

© Raimond Spekking

Когда дело доходит до регулирования LiIon с напряжением до 3,3 В, линейные стабилизаторы почти уступают импульсным стабилизаторам с точки зрения эффективности, часто имеют меньший ток покоя (без нагрузки), если вы хотите работать с низким энергопотреблением, и более низкий уровень шума, если вы хочу делать аналоговые вещи. Тем не менее, ваш обычный 1117 не подойдет — это старая и неэффективная конструкция, а 1117-33 начинает шлифовать свои шестерни примерно при 4,1 В. Вместо этого используйте совместимые по выводам замены с низким падением напряжения, такие как AP2111, AP2114 и BL9.110 или AP2112, MIC5219, MCP1700 и ME6211, если вы не против SOT23. Все эти линейные регуляторы удобно обеспечивают 3,3 В с входным напряжением до 3,5 В, а иногда даже 3,4 В, если вы хотите питать что-то вроде ESP32. Трудно отрицать простоту использования линейного стабилизатора — достаточно одной микросхемы и нескольких конденсаторов.

Если вам нужен постоянный ток от 500 мА до 1000 мА или даже больше, вам лучше всего подойдет импульсный стабилизатор. Мой личный фаворит — PAM2306 — этот регулятор используется на Raspberry Pi Zero, он очень дешевый и доступный, и даже имеет две отдельные выходные шины. Учитывая его способность выполнять 100% рабочий цикл, он может выжать много сока из ваших ячеек, что часто желательно для проектов с более высокой мощностью, где время выполнения имеет значение. И эй, если вы получили Pi Zero с мертвым процессором, вы не ошибетесь, отрезав часть печатной платы и припаяв к ней несколько проводов. При проектировании собственной платы используйте рекомендации таблицы данных по параметрам катушки индуктивности, если весь процесс «выбора правильной катушки индуктивности» сбил вас с толку.

Итак, PAM2306 — это регулятор Pi Zero, и он также совместим с LiIon? Да, вы можете питать Pi Zero напрямую от литий-ионной батареи, так как все бортовые схемы работают до 3,3 В на контактах «5 В». Я тщательно тестировал его на своих устройствах, и он работает даже с Pi Zero 2 W. В сочетании с этим питанием и зарядным устройством у вас есть полный пакет «Linux с питанием от батареи» со всей мощью Raspberry Pi. обеспечивает – по цене всего нескольких компонентов. Одна проблема, на которую следует обратить внимание, заключается в том, что порт MicroUSB VBUS будет иметь напряжение батареи — другими словами, вам лучше заполнить порты MicroUSB горячим клеем на случай, если кто-то подключит туда блок питания MicroUSB, и коснитесь контрольных точек данных USB для USB. подключение.

Путь питания, чтобы соединить их всех

Теперь у вас есть зарядка, и у вас есть 3,3 В. Есть одна проблема, о которой я должен вам напомнить — пока вы заряжаете аккумулятор, вы не можете рисовать. ток от него, так как зарядное устройство полагается на измерения тока для управления зарядкой; если вы путаете зарядное устройство с дополнительной нагрузкой, вы рискуете перезарядить аккумулятор. К счастью, поскольку у вас подключено зарядное устройство, у вас должно быть доступно 5 В. Было бы здорово, если бы вы могли питать свои устройства от этого источника 5 В, когда он есть, и использовать аккумулятор, когда его нет! Мы обычно используем диоды для таких решений по питанию, но это приведет к дополнительному падению напряжения и потерям мощности при работе от батареи. К счастью, есть простая трехкомпонентная схема, которая работает намного лучше.

В этой цепи питания P-FET играет роль одного из диодов, а резистор открывает FET, когда зарядное устройство отсутствует. P-FET не имеет падения напряжения, но вместо этого имеет сопротивление в доли Ома, поэтому вы избегаете потерь, когда зарядное устройство не подключено. Как только зарядное устройство подключено, полевой транзистор закрывается, и зарядное устройство питает вашу схему через вместо него диод. Вам нужен P-FET логического уровня — IRLML6401, CJ2305, DMG2301LK или HX2301A подойдут, и есть тысячи других, которые будут работать. Что касается диода, то стандартный Шоттки типа 1N5819(SS14 для SMD) подойдет. Это вездесущая схема, и она заслуживает своего места в наборе инструментов для схем.

Вы можете купить щиты и модули, которые содержат все эти части, а иногда и больше, на одной плате. Вы также можете купить микросхемы, которые содержат все или некоторые части этой схемы, часто улучшенные, и не беспокоиться о специфике. Однако эти ИС, как правило, более дорогие и гораздо более подвержены нехватке микросхем, чем решения на основе отдельных компонентов. Кроме того, когда возникают проблемы, понимание внутренней работы очень помогает. Таким образом, важно, чтобы основы были демистифицированы для вас, и вы не чувствуете себя вынужденным повторно использовать платы powerbank в следующий раз, когда захотите сделать свое устройство портативным.

Следите за тем, что делают другие форумы. Часто вы будете видеть описанную выше схему зарядное устройство + регулятор + цепь питания, особенно когда речь идет о более дешевых платах с чипами, такими как ESP32. В других случаях вы увидите более сложные решения для управления питанием, такие как чипы Powerbank или PMIC. Иногда они будут работать лучше, чем простая схема, иногда наоборот. Например, некоторые платы TTGO с батарейным питанием используют чипы powerbank и чрезмерно усложняют схему, что приводит к странному поведению и неисправностям. С другой стороны, другая плата TTGO использует PMIC, который больше подходит для таких плат, что обеспечивает безупречную работу и даже детальный контроль управления питанием для пользователя.