Univerzální nabíječka pro lithium-polymerové baterie na bázi čipu MCP73833. Nabíječka lithium-iontových baterií Jak správně nabíjet lithium-iontové baterie

Za naše vlastní nejnovější projekty Použil jsem Li-Pol baterie z mobilních telefonů. Jsou opravdu úžasné. Vysoká hustota energie, nízká úroveň samovybíjení, bez paměťového efektu. Li-Pol baterie ale na rozdíl od jiných vyžadují složitější nabíječky. Musíte se vyvarovat překročení nabíjecího napětí a přebíjení – může dojít k poškození baterie.

Nějakou dobu jsem používal nabíječku Sparkfun LiPoly založenou na MAX1555 a fungovalo to opravdu dobře. Jediná věc, která nefungovala, bylo ovládání nabíjecího proudu. Po provedení několika experimentů jsem se rozhodl vyzkoušet jiný čip - MCP73833.

Vlastnosti MC73833
(zkopírováno ze specifikace):

• Vysoká přesnost nastavení výstupního napětí
• Možnosti ovládání výstupního napětí
• Uživatelsky programovatelný výstupní proud až 1 A
• Dva stavové výstupy s otevřeným odtokem
• Možnosti přednabíjení a dokončení
• Ochrana před vysokým napětím
• Výstup „nabíjení dokončeno“

Líbila se mi schopnost čipu nastavit nabíjecí proud a stavové výstupy, které jsou velmi užitečné ve vážných zařízeních.

Systém

Rezistor R4 nastavuje nabíjecí proud. Tento odpor jsem nainstaloval do kontaktů konektoru, aby bylo pohodlnější měnit proud pro nabíjení jiných typů baterií. Při odporu rezistoru 10 kOhm je nabíjecí proud baterie 100 mA.

Výsledek

Všechny použité součástky jsou 0805 SMD, kromě čipu MCP73833, který má pouzdro MSOP-10. Toto byl můj první pokus vyrobit zařízení pomocí SMD součástek. Použil jsem pájecí stanici. Ukázalo se, že je potřeba velmi přesné dávkování pájecí pasty. Přebytečná pájka musí být odstraněna speciálním odpájecím opletem.

závěry

Další verze by měla mít zásuvku pro připojení síťového adaptéru. Dva kolíky jsou nepohodlné pro připojení zdroje energie.

Poznámka: Jak vidíte, deska má mini-USB konektor, aby bylo možné připojit nabíječku k notebooku.

Vřele doporučuji použít něco takového USB hub k otestování libovolného USB zařízení, které jste sestavili.
Neudělal jsem to a teď mám první maketu nabíječky, která vyhořela a jediná, která přežila USB port v notebooku. A ačkoli mě OS varoval „Vysoká spotřeba proudu, port bude deaktivován“, bylo příliš pozdě. Stručně řečeno, byli jste varováni.

Importované mikroobvody / MICROCHIP 1A Li-Ion/Li-Poly Charge mgmt ovladač, PG výstup MSOP10

• VELMI, VELMI UŽITEČNÝ ČLÁNEK AUTOMATICKÉ NABÍJENÍ BATERIE JE AKTUÁLNÍ.
• Také se mi to líbilo, je to velmi relevantní a hlavně má praktickou hodnotu.
• Další informace o bateriích. http://www.compitech.ru/html.cgi/arh...9/stat_116.htm
• Je to správně poznamenáno - jde o praktickou hodnotu. A přísada z lllll je velmi...
• Řekni mi, kde je část 2, Li Iontové baterie pro rob. technika?
• Pokud máte na mysli článek Lithium-iontové baterie pro robotiku. Část 1. Úvod, za prvé, tato otázka měla být položena ne v tomto tématu, ale v komentářích k tomu článku, za druhé se podívejte na datum vydání článku - včera 23. června. Dále se podívejte úplně dole v článku - Pokračování Podle mého názoru je vše logické. Nebo není vše zřejmé? Inu, dejte překladatelům a redaktorům alespoň trochu času na přípravu pokračování.
• Čip je dobrý, ale nelíbilo se mi, jak jej autor článku použil, není divu, že spálil port v notebooku. Podívejte se blíže na část schématu konektoru miniUSB.
• Řekněte mi, jak změnit obvod pro zabezpečení portu USB při nabíjení z něj? Nabíječku ale bylo možné napájet ze síťového adaptéru.
• nainstalujte vhodný odpor, 3-5kOhm, z portu bude odebírat asi 350-200mA, 1kOhm odebere proud 1A. Sestavil jsem obvod pomocí datového listu a nyní jsou dvě otázky, kterým nerozumím: proč se mikroobvod nabíjí pouze do 4,10-4,13V? a jak zapojit žárovku, aby zhasla při dosažení minimálního napětí pro baterii?

Posouzení vlastností konkrétní nabíječky je obtížné bez pochopení toho, jak by měla příkladná nabíječka skutečně fungovat. nabíjet li-ion baterie Než tedy přejdeme přímo ke schématům, připomeňme si trochu teorie.

Co jsou to lithiové baterie?

V závislosti na tom, z jakého materiálu je kladná elektroda lithiové baterie vyrobena, existuje několik druhů:

• s kobaltátovou katodou lithnou;
• s katodou na bázi lithiovaného fosforečnanu železitého;
• na bázi nikl-kobalt-hliník;
• na bázi nikl-kobalt-mangan.

Všechny tyto baterie mají své vlastní vlastnosti, ale protože tyto nuance nemají pro běžného spotřebitele zásadní význam, nebudou v tomto článku brány v úvahu.

Také všechny li-ion baterie jsou vyráběny v různých velikostech a tvarech. Mohou být buď opláštěné (například dnes populární 18650), nebo laminované či prizmatické (gel-polymerové baterie). Posledně jmenované jsou hermeticky uzavřené sáčky vyrobené ze speciální fólie, které obsahují elektrody a elektrodovou hmotu.

Nejběžnější velikosti li-ion baterií jsou uvedeny v tabulce níže (všechny mají jmenovité napětí 3,7 V):

Vnitřní elektrochemické procesy probíhají stejným způsobem a nezávisí na tvarovém faktoru a konstrukci baterie, takže vše níže uvedené platí stejně pro všechny lithiové baterie.

Jak správně nabíjet lithium-iontové baterie

Nejsprávnější způsob nabíjení lithiových baterií je nabíjení ve dvou fázích. Toto je metoda, kterou Sony používá u všech svých nabíječek. I přes složitější regulátor nabíjení to zajišťuje úplnější nabití li-ion baterií bez snížení jejich životnosti.

Zde hovoříme o dvoustupňovém nabíjecím profilu pro lithiové baterie, zkráceně CC/CV (konstantní proud, konstantní napětí). Existují také možnosti s pulzními a krokovými proudy, ale ty nejsou v tomto článku diskutovány. Více o nabíjení pulzním proudem si můžete přečíst.

Pojďme se tedy na obě fáze nabíjení podívat podrobněji.

1. V první fázi Musí být zajištěn konstantní nabíjecí proud. Aktuální hodnota je 0,2-0,5C. Pro zrychlené nabíjení je povoleno zvýšit proud na 0,5-1,0C (kde C je kapacita baterie).

Například pro baterii s kapacitou 3000 mAh je nominální nabíjecí proud na prvním stupni 600-1500 mA a zrychlený nabíjecí proud může být v rozsahu 1,5-3A.

Pro zajištění konstantní nabíjecí proud danou hodnotu, musí být obvod nabíječky schopen zvýšit napětí na svorkách baterie. Nabíječka totiž v první fázi funguje jako klasický stabilizátor proudu.

Důležité: Pokud plánujete nabíjet baterie pomocí vestavěné ochranné desky (PCB), pak se při navrhování obvodu nabíječky musíte ujistit, že napětí nečinný pohyb obvody nikdy nebudou moci překročit 6-7 voltů. Jinak může dojít k poškození ochranné desky.

V okamžiku, kdy napětí na baterii stoupne na 4,2 voltu, získá baterie přibližně 70-80 % své kapacity (konkrétní hodnota kapacity bude záviset na nabíjecím proudu: při zrychleném nabíjení to bude o něco méně, při nominální poplatek - o něco více). Tento okamžik značí konec prvního stupně nabíjení a slouží jako signál pro přechod do druhého (a konečného) stupně.

2. Druhá fáze nabíjení- jedná se o nabíjení baterie konstantním napětím, ale postupně klesajícím (klesajícím) proudem.

V této fázi nabíječka udržuje napětí 4,15-4,25 V na baterii a řídí aktuální hodnotu.

S rostoucí kapacitou se bude nabíjecí proud snižovat. Jakmile jeho hodnota klesne na 0,05-0,01C, je proces nabíjení považován za dokončený.

Důležitou nuancí fungování správné nabíječky je její úplné vypnutí z baterie po dokončení nabíjení. To je způsobeno skutečností, že pro lithiové baterie je extrémně nežádoucí, aby zůstaly pod zvýšené napětí, který obvykle poskytuje nabíječka (tj. 4,18-4,24 voltů). To vede k urychlené degradaci chemické složení baterie a v důsledku toho snížení její kapacity. Dlouhodobý pobyt znamená desítky hodin i více.

Během druhé fáze nabíjení se baterii podaří získat přibližně o 0,1-0,15 více své kapacity. Celkové nabití baterie tak dosahuje 90-95 %, což je výborný ukazatel.

Podívali jsme se na dvě hlavní fáze nabíjení. Pokrytí problematiky nabíjení lithiových baterií by však bylo neúplné, pokud by nebyla zmíněna další etapa nabíjení – tzv. předem nabít.

Fáze předběžného nabíjení (předběžné nabíjení)- tento stupeň se používá pouze pro hluboce vybité baterie (méně než 2,5 V) pro uvedení do normálního provozního režimu.

V této fázi je nabíjení zajištěno DC sníženou hodnotu, dokud napětí baterie nedosáhne 2,8 V.

Předběžná fáze je nezbytná pro zabránění nabobtnání a odtlakování (nebo dokonce výbuchu ohněm) poškozených baterií, které mají například vnitřní zkrat mezi elektrodami. Pokud takovou baterií okamžitě projde velký nabíjecí proud, nevyhnutelně to povede k jejímu zahřátí a pak záleží.

Další výhodou přednabíjení je předehřátí baterie, které je důležité při nabíjení při nízké teploty životní prostředí(v nevytápěné místnosti v chladném období).

Inteligentní nabíjení musí být schopno monitorovat napětí na baterii během fáze předběžného nabíjení a případně i napětí na dlouhou dobu nezvedne, usuzujte, že baterie je vadná.

Všechny fáze nabíjení lithium-iontové baterie (včetně fáze předběžného nabíjení) jsou schematicky znázorněny v tomto grafu:

Překročení jmenovitého nabíjecího napětí o 0,15 V může snížit životnost baterie na polovinu. Snížení nabíjecího napětí o 0,1 voltu snižuje kapacitu nabité baterie asi o 10 %, ale výrazně prodlužuje její životnost. Napětí plně nabité baterie po vyjmutí z nabíječky je 4,1-4,15 voltů.

Dovolte mi shrnout výše uvedené a nastínit hlavní body:

1. Jakým proudem bych měl nabíjet li-ion baterii (například 18650 nebo jakoukoli jinou)?

Proud bude záviset na tom, jak rychle jej chcete nabíjet, a může se pohybovat od 0,2C do 1C.

Například pro baterii velikosti 18650 s kapacitou 3400 mAh je minimální nabíjecí proud 680 mA a maximální 3400 mA.

2. Jak dlouho trvá nabití např. stejných baterií 18650?

Doba nabíjení přímo závisí na nabíjecím proudu a počítá se pomocí vzorce:

T = C / nabíjím.

Například doba nabíjení naší 3400 mAh baterie s proudem 1A bude asi 3,5 hodiny.

3. Jak správně nabíjet lithium-polymerovou baterii?

Žádný lithiové baterieúčtovat stejně. Nezáleží na tom, zda se jedná o lithium polymer nebo lithium ion. Pro nás, spotřebitele, v tom není žádný rozdíl.

Co je ochranná deska?

Ochranná deska (neboli PCB - power control board) je určena k ochraně proti zkratu, přebití a nadměrnému vybití lithiové baterie. Do ochranných modulů je zpravidla zabudována také ochrana proti přehřátí.

Z bezpečnostních důvodů je zakázáno používat lithiové baterie v domácích spotřebičích, pokud nemají zabudovanou ochrannou desku. Proto všechny baterie mobilních telefonů mají vždy desku plošných spojů. Výstupní svorky baterie jsou umístěny přímo na desce:

Tyto desky používají šestinohý regulátor nabíjení na specializovaném zařízení (JW01, JW11, K091, G2J, G3J, S8210, S8261, NE57600 a další analogy). Úkolem tohoto ovladače je odpojit baterii od zátěže při úplném vybití baterie a odpojit baterii od nabíjení při dosažení 4,25V.

Zde je například schéma desky ochrany baterie BP-6M, která byla dodána se starými telefony Nokia:

Pokud mluvíme o 18650, mohou být vyrobeny s nebo bez ochranné desky. Ochranný modul je umístěn v blízkosti záporného pólu baterie.

Deska zvyšuje délku baterie o 2-3 mm.

Baterie bez modulu PCB jsou obvykle součástí baterií, které se dodávají s vlastními ochrannými obvody.

Jakákoli baterie s ochranou se může snadno změnit na baterii bez ochrany, stačí ji vykuchat.

Dnes je maximální kapacita baterie 18650 3400 mAh. Baterie s ochranou musí mít na pouzdře odpovídající označení ("Chráněno").

Nezaměňujte desku PCB s modulem PCM (PCM - power charge module). Pokud první slouží pouze k ochraně baterie, pak druhé jsou určeny k řízení procesu nabíjení - omezují nabíjecí proud na dané úrovni, řídí teplotu a obecně zajišťují celý proces. Deska PCM je to, čemu říkáme regulátor nabíjení.

Doufám, že nyní nezůstaly žádné otázky, jak nabíjet baterii 18650 nebo jakoukoli jinou lithiovou baterii? Poté přejdeme k malému výběru hotových obvodových řešení pro nabíječky (stejné regulátory nabíjení).

Schémata nabíjení pro li-ion baterie

Všechny obvody jsou vhodné pro nabíjení libovolné lithiové baterie, zbývá pouze rozhodnout o nabíjecím proudu a základně prvku.

LM317

Schéma jednoduché nabíječky založené na čipu LM317 s indikátorem nabití:

Obvod je nejjednodušší, celé nastavení spočívá v nastavení výstupního napětí na 4,2 voltů pomocí trimovací rezistor R8 (bez připojené baterie!) a nastavení nabíjecího proudu volbou rezistorů R4, R6. Výkon rezistoru R1 je minimálně 1 Watt.

Jakmile LED zhasne, lze proces nabíjení považovat za ukončený (nabíjecí proud nikdy neklesne na nulu). Po úplném nabití se nedoporučuje nechávat baterii v tomto nabití dlouhou dobu.

Mikroobvod lm317 je široce používán v různých stabilizátorech napětí a proudu (v závislosti na připojovacím obvodu). Prodává se na každém rohu a stojí haléře (můžete si vzít 10 kusů za pouhých 55 rublů).

LM317 se dodává v různých pouzdrech:

Přiřazení pinu (pinout):

Analogy čipu LM317 jsou: GL317, SG31, SG317, UC317T, ECG1900, LM31MDT, SP900, KR142EN12, KR1157EN1 (poslední dva jsou domácí výroby).

Nabíjecí proud lze zvýšit na 3A, pokud místo LM317 vezmete LM350. Bude to však dražší - 11 rublů/kus.

Deska s plošnými spoji a sestava obvodů jsou zobrazeny níže:

Starý sovětský tranzistor KT361 lze nahradit podobným pnp tranzistor(například KT3107, KT3108 nebo buržoazní 2N5086, 2SA733, BC308A). Pokud indikátor nabití nepotřebujete, lze jej zcela odstranit.

Nevýhoda obvodu: napájecí napětí musí být v rozmezí 8-12V. To je způsobeno tím, že pro normální operace LM317 mikroobvod, rozdíl mezi napětím baterie a napájecím napětím musí být alespoň 4,25 V. Nebude tedy možné jej napájet z USB portu.

MAX1555 nebo MAX1551

MAX1551/MAX1555 jsou specializované nabíječky pro Li+ baterie, schopné provozu z USB nebo ze samostatného napájecího adaptéru (například nabíječky telefonu).

Jediný rozdíl mezi těmito mikroobvody je v tom, že MAX1555 vydává signál indikující proces nabíjení a MAX1551 vydává signál, že je napájení zapnuto. Tito. 1555 je stále výhodnější ve většině případů, takže 1551 je nyní obtížné najít na prodej.

Podrobný popis těchto mikroobvodů od výrobce je.

Maximální vstupní napětí z DC adaptéru je 7 V, při napájení z USB - 6 V. Při poklesu napájecího napětí na 3,52 V se mikroobvod vypne a nabíjení se zastaví.

Mikroobvod sám zjistí, na kterém vstupu je napájecí napětí a připojí se k němu. Pokud je napájení dodáváno přes USB sběrnici, pak maximální proud Nabíjení je omezeno na 100 mA – to umožňuje zapojit nabíječku do USB portu libovolného počítače bez obav ze spálení jižního můstku.

Při napájení ze samostatného zdroje je typický nabíjecí proud 280 mA.

Čipy mají zabudovanou ochranu proti přehřátí. Ale i v tomto případě obvod pokračuje v provozu a snižuje nabíjecí proud o 17 mA na každý stupeň nad 110 ° C.

K dispozici je funkce předběžného nabíjení (viz výše): pokud je napětí baterie nižší než 3V, mikroobvod omezí nabíjecí proud na 40 mA.

Mikroobvod má 5 pinů. Zde je typické schéma zapojení:

Pokud existuje záruka, že napětí na výstupu vašeho adaptéru nemůže za žádných okolností překročit 7 voltů, pak se bez stabilizátoru 7805 obejdete.

Na tomto lze sestavit například možnost USB nabíjení.

Mikroobvod nevyžaduje externí diody ani externí tranzistory. Obecně, samozřejmě, nádherné maličkosti! Pouze jsou příliš malé a nepohodlné na pájení. A jsou také drahé ().

LP2951

Stabilizátor LP2951 vyrábí společnost National Semiconductors (). Poskytuje implementaci vestavěné funkce omezení proudu a umožňuje generovat stabilní úroveň nabíjecího napětí pro lithium-iontovou baterii na výstupu obvodu.

Nabíjecí napětí je 4,08 - 4,26 V a nastavuje se odporem R3 při odpojení baterie. Napětí je udržováno velmi přesně.

Nabíjecí proud je 150 - 300mA, tato hodnota je omezena vnitřními obvody čipu LP2951 (záleží na výrobci).

Použijte diodu s malým zpětným proudem. Může to být například jakákoli řada 1N400X, kterou si můžete zakoupit. Dioda se používá jako blokovací dioda, aby se zabránilo zpětný proud z baterie na čip LP2951, když je vypnuto vstupní napětí.

Tato nabíječka produkuje poměrně nízký nabíjecí proud, takže jakákoli baterie 18650 se může nabíjet přes noc.

Mikroobvod lze zakoupit jak v balíčku DIP, tak v balíčku SOIC (stojí asi 10 rublů za kus).

MCP73831

Čip vám umožňuje vytvářet správné nabíječky a je také levnější než tolik medializovaný MAX1555.

Typické schéma zapojení je převzato z:

Důležitou výhodou obvodu je absence nízkoodporových výkonných rezistorů, které omezují nabíjecí proud. Zde se proud nastavuje odporem připojeným k 5. pinu mikroobvodu. Jeho odpor by měl být v rozmezí 2-10 kOhm.

Sestavená nabíječka vypadá takto:

Mikroobvod se během provozu docela dobře zahřívá, ale nezdá se, že by mu to vadilo. Svou funkci plní.

Zde je další možnost PCB s smd led a micro USB konektor:

LTC4054 (STC4054)

Velmi jednoduché schéma skvělá možnost! Umožňuje nabíjení proudem až 800 mA (viz). Je pravda, že má tendenci se velmi zahřívat, ale v tomto případě vestavěná ochrana proti přehřátí snižuje proud.

Obvod lze výrazně zjednodušit vyhozením jedné nebo i obou LED s tranzistorem. Pak to bude vypadat takto (musíte uznat, že to nemůže být jednodušší: pár rezistorů a jeden kondenzátor):

Jedna z možností desky plošných spojů je dostupná na . Deska je určena pro prvky standardní velikosti 0805.

I = 1000/R. Neměli byste hned nastavovat vysoký proud; nejprve se podívejte, jak se mikroobvod zahřeje. Pro mé účely jsem vzal odpor 2,7 kOhm a nabíjecí proud se ukázal být asi 360 mA.

Je nepravděpodobné, že bude možné přizpůsobit radiátor tomuto mikroobvodu a není skutečností, že to bude účinné kvůli vysokému tepelnému odporu spojení krystal-pouzdro. Výrobce doporučuje udělat chladič „přes vývody“ – stopy vytvořit co nejtlustší a nechat fólii pod tělem čipu. Obecně platí, že čím více „zemní“ fólie zbude, tím lépe.

Mimochodem, většina tepla se odvádí přes 3. nohu, takže tuto stopu můžete udělat velmi širokou a tlustou (naplňte ji přebytečnou pájkou).

Balíček čipu LTC4054 může být označen LTH7 nebo LTADY.

LTH7 se od LTADY liší tím, že první dokáže zvednout velmi vybitou baterii (na které je napětí menší než 2,9 voltu), zatímco druhý nikoli (je třeba ji rozhoupat samostatně).

Čip se ukázal jako velmi úspěšný, takže má spoustu analogů: STC4054, MCP73831, TB4054, QX4054, TP4054, SGM4054, ACE4054, LP4054, U4054, BL4054, IT4618054, WPT4804, VPT468054, YPT48054, YPT48054, V S6102, HX6001 , LC6000, LN5060, CX9058, EC49016, CYT5026, Q7051. Před použitím některého z analogů si prohlédněte katalogové listy.

TP4056

Mikroobvod je vyroben v pouzdře SOP-8 (viz), na břiše má kovový chladič, který není spojen s kontakty, což umožňuje efektivnější odvod tepla. Umožňuje nabíjet baterii proudem až 1A (proud závisí na odporu nastavení proudu).

Schéma zapojení vyžaduje naprosté minimum závěsných prvků:

Obvod realizuje klasický proces nabíjení - nejprve nabíjení konstantním proudem, poté konstantním napětím a klesajícím proudem. Všechno je vědecké. Pokud se podíváte na nabíjení krok za krokem, můžete rozlišit několik fází:

1. Sledování napětí připojené baterie (toto se děje neustále).
2. Fáze přednabíjení (pokud je baterie vybitá pod 2,9 V). Nabíjejte proudem 1/10 z naprogramovaného odporu R prog (100 mA při R prog = 1,2 kOhm) na úroveň 2,9 V.
3. Nabíjení maximálním konstantním proudem (1000 mA při R prog = 1,2 kOhm);
4. Když baterie dosáhne 4,2 V, napětí na baterii je pevně na této úrovni. Začíná hladký pokles nabíjecí proud.
5. Když proud dosáhne 1/10 hodnoty naprogramované rezistorem R prog (100 mA při R prog = 1,2 kOhm), nabíječka se vypne.
6. Po dokončení nabíjení regulátor pokračuje ve sledování napětí baterie (viz bod 1). Proud spotřebovaný monitorovacím obvodem je 2-3 µA. Po poklesu napětí na 4,0 V se nabíjení znovu spustí. A tak dále v kruhu.

Nabíjecí proud (v ampérech) se vypočítá podle vzorce I=1200/R prog. Přípustné maximum je 1000 mA.

Reálný test nabíjení s baterií 3400 mAh 18650 ukazuje graf:

Výhodou mikroobvodu je, že nabíjecí proud se nastavuje pouze jedním rezistorem. Výkonné nízkoodporové odpory nejsou nutné. Navíc je zde indikátor průběhu nabíjení a také indikace konce nabíjení. Pokud není baterie připojena, indikátor každých několik sekund bliká.

Napájecí napětí obvodu by mělo být v rozmezí 4,5...8 voltů. Čím blíže k 4,5V, tím lépe (čip se tedy méně zahřívá).

První větev se používá pro připojení teplotního čidla zabudovaného v lithium-iontová baterie(obvykle se jedná o střední svorku baterie mobilní telefon). Pokud je výstupní napětí pod 45 % nebo nad 80 % napájecího napětí, nabíjení se přeruší. Pokud nepotřebujete regulaci teploty, položte nohu na zem.

Pozornost! Tento obvod má jednu významnou nevýhodu: nepřítomnost obvodu ochrany proti přepólování baterie. V tomto případě je zaručeno spálení regulátoru kvůli překročení maximálního proudu. V tomto případě jde napájecí napětí obvodu přímo do baterie, což je velmi nebezpečné.

Signet je jednoduchý a dá se udělat za hodinu na koleni. Pokud jde o čas, můžete si objednat hotové moduly. Někteří výrobci hotových modulů přidávají ochranu proti nadproudu a nadměrnému vybití (můžete si například vybrat, jakou desku potřebujete - s ochranou nebo bez ní a s jakým konektorem).

Sehnat lze i hotové desky s kontaktem na teplotní čidlo. Nebo dokonce nabíjecí modul s několika paralelními mikroobvody TP4056 pro zvýšení nabíjecího proudu as ochranou proti přepólování (příklad).

LTC1734

Také velmi jednoduché schéma. Nabíjecí proud se nastavuje odporem R prog (např. pokud instalujete odpor 3 kOhm, proud bude 500 mA).

Mikroobvody jsou na pouzdru obvykle označeny: LTRG (často je lze nalézt ve starých telefonech Samsung).

Tranzistor bude v pohodě jakékoli p-n-p, hlavní je, že je dimenzován na daný nabíjecí proud.

Na uvedeném schématu není žádný indikátor nabití, ale na LTC1734 se říká, že pin „4“ (Prog) má dvě funkce - nastavení proudu a sledování konce nabíjení baterie. Například je znázorněn obvod s řízením konce nabíjení pomocí komparátoru LT1716.

Komparátor LT1716 lze v tomto případě nahradit levným LM358.

TL431 + tranzistor

Vymyslet obvod využívající cenově dostupnější součástky je asi těžké. Nejtěžší je zde najít zdroj referenční napětí TL431. Jsou však tak běžné, že se nacházejí téměř všude (zřídka se zdroj energie obejde bez tohoto mikroobvodu).

No a tranzistor TIP41 lze vyměnit za jakýkoliv jiný s vhodným kolektorovým proudem. Postačí i stará sovětská KT819, KT805 (nebo méně výkonná KT815, KT817).

Nastavení obvodu spočívá v nastavení výstupního napětí (bez baterie!!!) pomocí trimovacího rezistoru na 4,2 V. Sady rezistoru R1 maximální hodnota nabíjecí proud.

Tento obvod plně implementuje dvoustupňový proces nabíjení lithiových baterií - nejprve nabíjení stejnosměrným proudem, poté přechod do fáze stabilizace napětí a plynulé snížení proudu téměř na nulu. Jedinou nevýhodou je špatná opakovatelnost obvodu (je vrtošivý v nastavení a náročný na použité součástky).

MCP73812

Existuje další nezaslouženě opomíjený mikroobvod od Microchip - MCP73812 (viz). Na základě toho je získána velmi rozpočtová možnost zpoplatnění (a levná!). Celá sada těla je pouze jeden odpor!

Mimochodem, mikroobvod je vyroben v pájecím balení - SOT23-5.

Jediným negativem je, že se velmi zahřívá a není zde žádná indikace nabití. Také to nějak nefunguje příliš spolehlivě, pokud máte zdroj s nízkou spotřebou energie (což způsobuje pokles napětí).

Obecně platí, že pokud pro vás indikace nabití není důležitá a vyhovuje vám proud 500 mA, pak je MCP73812 velmi dobrou volbou.

NCP1835

Nabízí se plně integrované řešení - NCP1835B, poskytující vysokou stabilitu nabíjecího napětí (4,2 ±0,05 V).

Snad jedinou nevýhodou tohoto mikroobvodu je jeho příliš miniaturní velikost (pouzdro DFN-10, rozměr 3x3 mm). Ne každý může zajistit kvalitní pájení takových miniaturních prvků.

Mezi nepopiratelné výhody bych rád poznamenal následující:

1. Minimální počet částí těla.
2. Možnost nabíjení zcela vybité baterie (přednabíjecí proud 30 mA);
3. Určení konce nabíjení.
4. Programovatelný nabíjecí proud - až 1000 mA.
5. Indikace nabití a chyb (schopná detekovat nenabíjecí baterie a signalizovat to).
6. Ochrana proti dlouhodobému nabíjení (změnou kapacity kondenzátoru C t lze nastavit maximální dobu nabíjení od 6,6 do 784 minut).

Náklady na mikroobvod nejsou zrovna levné, ale také nejsou tak vysoké (~ 1 $), abyste jej mohli odmítnout používat. Pokud vám vyhovuje páječka, doporučil bych zvolit tuto možnost.

Více Detailní popis je v .

Mohu nabíjet lithium-iontovou baterii bez ovladače?

Ano můžeš. To však bude vyžadovat pečlivou kontrolu nabíjecího proudu a napětí.

Obecně platí, že bez nabíječky nebude možné nabíjet baterii, například naši 18650. Stále je potřeba nějak omezit maximální nabíjecí proud, takže bude stále potřeba alespoň ta nejprimitivnější paměť.

Nejjednodušší nabíječka pro jakoukoli lithiovou baterii je rezistor zapojený do série s baterií:

Odpor a ztrátový výkon rezistoru závisí na napětí napájecího zdroje, který bude použit pro nabíjení.

Jako příklad si spočítejme odpor pro 5V napájecí zdroj. Nabíjet budeme baterii 18650 s kapacitou 2400 mAh.

Takže na samém začátku nabíjení bude pokles napětí na rezistoru:

U r = 5 - 2,8 = 2,2 voltů

Řekněme, že náš 5V zdroj je dimenzován na maximální proud 1A. Obvod spotřebuje nejvyšší proud na samém začátku nabíjení, kdy je napětí na baterii minimální a činí 2,7-2,8 V.

Pozor: tyto výpočty neberou v úvahu možnost, že baterie může být velmi hluboko vybitá a napětí na ní může být mnohem nižší, dokonce až nulové.

Odpor odporu potřebný k omezení proudu na samém začátku nabíjení při 1 ampéru by tedy měl být:

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

Ztrátový výkon rezistoru:

Pr = I2 R = 1*1*2,2 = 2,2 W

Na samém konci nabíjení baterie, když se napětí na ní blíží 4,2 V, bude nabíjecí proud:

Nabíjím = (U ip - 4,2) / R = (5 - 4,2) / 2,2 = 0,3 A

To znamená, jak vidíme, všechny hodnoty nepřekračují přípustné limity pro danou baterii: počáteční proud nepřekračuje maximální přípustný nabíjecí proud pro danou baterii (2,4 A) a konečný proud překračuje proud při kterém již baterie nezíská kapacitu ( 0,24 A).

Většina hlavní nevýhoda Takové nabíjení vyžaduje neustálé sledování napětí na baterii. A ručně vypněte nabíjení, jakmile napětí dosáhne 4,2 V. Lithiové baterie totiž velmi špatně snášejí i krátkodobé přepětí – hmoty elektrod začnou rychle degradovat, což nevyhnutelně vede ke ztrátě kapacity. Zároveň jsou vytvořeny všechny předpoklady pro přehřívání a odtlakování.

Pokud má vaše baterie vestavěnou ochrannou desku, o které jsme hovořili výše, vše se zjednoduší. Při dosažení určitého napětí na baterii ji samotná deska odpojí od nabíječky. Tento způsob nabíjení má však značné nevýhody, o kterých jsme hovořili v.

Ochrana zabudovaná v baterii nedovolí její přebití za žádných okolností. Stačí řídit nabíjecí proud tak, aby nepřekročil platné hodnoty pro tuto baterii (ochranné desky bohužel nemohou omezit nabíjecí proud).

Nabíjení pomocí laboratorního zdroje

Pokud máte napájecí zdroj s proudovou ochranou (omezení), pak jste zachráněni! Takovým zdrojem energie je již plnohodnotná nabíječka, která implementuje správný nabíjecí profil, o kterém jsme psali výše (CC/CV).

Pro nabíjení li-ion stačí nastavit napájení na 4,2 voltu a nastavit požadovaný proudový limit. A můžete připojit baterii.

Nejprve, když je baterie stále vybitá, laboratorní blok zdroj bude pracovat v režimu proudové ochrany (tj. bude stabilizovat výstupní proud na dané úrovni). Poté, když napětí na bance stoupne na nastavených 4,2V, zdroj přejde do režimu stabilizace napětí a proud začne klesat.

Když proud klesne na 0,05-0,1C, lze baterii považovat za plně nabitou.

Jak vidíte, laboratorní zdroj je téměř ideální nabíječka! Jediná věc, kterou nemůže udělat automaticky, je rozhodnout se plně nabít baterii a vypnout. Ale to je maličkost, které byste neměli věnovat pozornost.

Jak nabíjet lithiové baterie?

A pokud se bavíme o jednorázové baterii, která není určena k dobíjení, tak správná (a jediná správná) odpověď na tuto otázku je NE.

Jde o to, že jakýkoli lithiová baterie(například běžný CR2032 ve formě ploché tablety) se vyznačuje přítomností vnitřní pasivační vrstvy, která pokrývá lithiovou anodu. Tato vrstva zabraňuje chemická reakce anoda s elektrolytem. A přívod vnějšího proudu ničí výše uvedenou ochrannou vrstvu, což vede k poškození baterie.

Mimochodem, pokud mluvíme o nedobíjecí baterii CR2032, tak LIR2032, která je jí velmi podobná, je již plnohodnotnou baterií. Může a měl by být zpoplatněn. Jen jeho napětí není 3, ale 3,6V.

Jak nabíjet lithiové baterie (ať už jde o baterii telefonu, 18650 nebo jakoukoli jinou li-ion baterii) bylo diskutováno na začátku článku.

Podrobný popis mikrosestavy od výrobce - Adresář. Čip je umístěn ve výhodném obalu SOT-23-5. Z referenčních údajů je nabíjecí proud nastaven na 250 mA

Typický připojovací obvod jako nabíječka doporučená společností Microchip:

Výhodou tohoto schématu je absence výkonných odporů s nízkým odporem, které omezují nabíjecí proud. V tomto případě se nastavuje odporem připojeným k pátému kolíku mikroobvodu. Jeho odpor leží v rozmezí od 2 do 10 kOhm.

Nabíjecí sestava na obrázku níže, jak vidíte, je velmi miniaturní a kompaktní:

Mikroobvod se během provozu velmi zahřívá, ale jak ukázaly testy. Svou hlavní funkci plní perfektně.

Tohle je asi jeden z nejvíce jednoduché obvody nabíječky pro lithium-iontové baterie, které si můžete sami sestavit. Vhodné i pro li-pol baterie.

Desky plošných spojů 2 možnosti pro výše uvedené schéma, naleznete zde:

Při testu hotové sestavy: začal jsem nabíjet dva lithiové baterie typ 18650 s celkovým výkonem 4,4 a/h. vybil je na 3,2 voltu a připojil nabíječku, počkal 10 minut a změřil teplotu mikrosestavy termočlánkem - 67 stupňů. Podle referenční knihy je maximum normální pracovní teplota pro tento mikroobvod je to 85 stupňů, takže si myslím, že takové zahřívání je docela normální, zvláště když během procesu nabíjení bude teplota klesat, protože baterie se bude nabíjet menším proudem, ale neriskoval bych, že z toho odeberu více než 500 mA bez radiátoru.

Nabíjecí proud lithiové baterie lze nastavit v širokém rozsahu pomocí externích odporů. LED indikátor ukazuje stav kdy li-ion baterie plně nabito. Maximum nabíjecí napětí nastavit v rozsahu od 4,1 do 4,5 voltů, obvykle zvolit 4,2 V - to je standard pro většinu stávajících lithiových baterií. Pro různé mikrosestavy řady je to: MCP73831-2 4,2 V, MCP73831-3 4,3 V, MCP73831-4 4,4 V, MCP73831-5 - 4,5 V. Stačí dva odpory, pár kondenzátorů, indikační LED - a nabíječka je kompletně připravena.

Líbily se mi malé mikroobvody pro jednoduché nabíječky. Koupil jsem je v našem místním offline obchodě, ale jako štěstí došly, trvalo dlouho, než se odněkud přepravily. Při pohledu na tuto situaci jsem se rozhodl je objednat v malém množství, protože mikroobvody jsou docela dobré a líbilo se mi, jak fungují.
Popis a srovnání pod řezem.

Ne nadarmo jsem o srovnání psal v nadpisu, protože během cesty mohl pes vyrůst.V obchodě se objevily mikrofony, koupil jsem několik kusů a rozhodl se je porovnat.
Recenze nebude mít mnoho textu, ale poměrně hodně fotografií.

Ale začnu jako vždy tím, jak to ke mně přišlo.
Přišel kompletní s dalšími různými díly, samotné mikruhi byly zabaleny v sáčku se západkou a nálepkou se jménem.

Tento mikroobvod je nabíjecí mikroobvod pro lithiové baterie s koncovým nabíjecím napětím 4,2 V.
Dokáže nabíjet baterie proudem až 800 mA.
Aktuální hodnota se nastavuje změnou hodnoty externího odporu.
Podporuje také funkci nabíjení malým proudem, pokud je baterie velmi vybitá (napětí nižší než 2,9 V).
Při nabíjení na napětí 4,2 V a nabíjecí proud klesne pod 1/10 nastavené hodnoty mikroobvod nabíjení vypne. Pokud napětí klesne na 4,05 V, znovu přejde do režimu nabíjení.
Nechybí ani výstup pro připojení indikační LED.
Více informací naleznete v, tento mikroobvod má mnohem levnější.
Navíc je to tu levnější, na Ali je to naopak.
Vlastně jsem si pro srovnání koupil analog.

Ale představte si mé překvapení, když se mikroobvody LTC a STC ukázaly jako zcela identické, oba byly označeny LTC4054.

No, možná je to ještě zajímavější.
Jak každý chápe, není tak snadné zkontrolovat mikroobvod; potřebuje také svazek jiných rádiových komponent, nejlépe desky atd.
A právě tehdy mě kamarád požádal o opravu (i když v této souvislosti by bylo pravděpodobnější předělat) nabíječku na baterie 18650.
Původní vyhořel a nabíjecí proud byl příliš nízký.

Obecně platí, že pro testování musíme nejprve sestavit to, na čem budeme testovat.

Nakreslil jsem desku z datového listu, dokonce bez schématu, ale pro usnadnění zde dám schéma.

No, skutečná deska plošných spojů. Na desce nejsou žádné diody VD1 a VD2, byly přidány za vším.

To vše bylo vytištěno a přeneseno na kus textolitu.
Abych ušetřil peníze, vyrobil jsem další nástěnku pomocí zbytků, recenze s její účastí bude následovat později.

No a vlastně se vyrobil plošný spoj a vybraly se potřebné díly.

A takovou nabíječku předělám, je asi čtenářům velmi známá.

Je toho v něm hodně složitý obvod, skládající se z konektoru, LED diody, rezistoru a speciálně vyškolených vodičů, které umožňují vyrovnat nabití baterií.
Dělám si legraci, nabíječka je umístěna v bloku, který se zapojuje do zásuvky, ale tady jsou prostě 2 baterie zapojené paralelně a LED neustále připojená k bateriím.
K naší původní nabíječce se vrátíme později.

Šátek jsem zapájel, vybral původní desku s kontakty, samotné kontakty připájel pružinami, ještě se budou hodit.

Vyvrtal jsem pár nových otvorů, uprostřed bude LED indikující, že je zařízení zapnuté, po stranách - proces nabíjení.

Do nové desky jsem připájel kontakty s pružinami, stejně jako LED.
LED je vhodné nejprve vložit do desky, poté desku opatrně nainstalovat na původní místo a teprve poté připájet, pak budou stát rovnoměrně a rovnoměrně.

Deska je instalována na místě, napájecí kabel je připájen.
Samotná deska plošných spojů byla vyvinuta pro tři možnosti napájení.
2 možnosti s konektorem MiniUSB, ale v možnostech instalace s různé strany desky a kabel.
V tomto případě jsem nejprve nevěděl, jak dlouhý kabel bude potřeba, tak jsem připájel krátký.
Také jsem připájel vodiče jdoucí ke kladným kontaktům baterií.
Nyní procházejí samostatnými vodiči, jeden pro každou baterii.

Zde je návod, jak to dopadlo shora.

No a teď přejděme k testování

Na levou stranu desky jsem nainstaloval mikruhu koupenou na Ali, na pravou jsem ji koupil offline.
V souladu s tím budou umístěny zrcadlově nahoře.

Nejprve mikruha s Ali.
Nabíjecí proud.

Nyní zakoupeno offline.

Zkratový proud.
Stejně tak nejprve s Ali.

Nyní offline.

Bylo zjištěno, že při 4,8 V je nabíjecí proud 600 mA, při 5 V klesne na 500, ale po zahřátí to bylo zkontrolováno, možná takto funguje ochrana proti přehřátí, zatím jsem na to nepřišel, ale mikroobvody se chovají přibližně stejně.

No a teď něco málo o procesu nabíjení a finalizaci přepracování (ano, i to se stává).
Od samého začátku jsem uvažoval pouze o nastavení LED pro indikaci zapnutého stavu.
Vše se zdá jednoduché a zřejmé.
Ale jako vždy jsem chtěl víc.
Rozhodl jsem se, že by bylo lepší, kdyby byl během nabíjení zhasnutý.
Připájel jsem pár diod (vd1 a vd2 na schématu), ale dostal jsem malý průšvih, LED indikující režim nabíjení svítí i když není baterie.
Nebo spíše nesvítí, ale rychle bliká, přidal jsem kondenzátor 47 µF paralelně ke svorkám baterie, načež začal velmi krátce, téměř nepostřehnutelně blikat.
To je přesně hystereze zapnutí dobíjení, pokud napětí klesne pod 4,05 Voltu.
Obecně bylo po této úpravě vše v pořádku.
Baterie se nabíjí, červené světlo svítí, zelené světlo nesvítí a LED nesvítí tam, kde není baterie.

Baterie je plně nabitá.

Když je mikroobvod vypnutý, nepřenáší napětí do napájecího konektoru a nebojí se zkratování tohoto konektoru, proto nevybíjí baterii do své LED.

Ne bez měření teploty.
Po 15 minutách nabíjení jsem dostal něco přes 62 stupňů.

No a takhle to vypadá v plném rozsahu hotové zařízení.
Vnější změny jsou minimální, na rozdíl od vnitřních. Kamarád měl zdroj 5/V 2A a bylo to docela dobré.
Zařízení poskytuje nabíjecí proud 600 mA na kanál, kanály jsou nezávislé.

No a takhle vypadala původní nabíječka. Kamarád mě chtěl požádat o zvýšení nabíjecího proudu v něm. Nevydrželo to ani vlastní, kde jinam to zvednout, škváru.

Souhrn.
Podle mého názoru je to na čip, který stojí 7 centů, velmi dobré.
Mikroobvody jsou plně funkční a neliší se od těch zakoupených offline.
Jsem velmi spokojená, teď mám zásobu mikruků a nemusím čekat, až budou v obchodě (nedávno byly opět z prodeje).

Z mínusů - Toto není hotové zařízení, takže budete muset leptat, pájet atd., Ale je tu plus: můžete vytvořit desku pro konkrétní aplikaci, spíše než používat to, co máte.

Nakonec, nechat si vyrobit funkční produkt svépomocí je levnější než hotové desky, a to i za vašich specifických podmínek.
Málem jsem zapomněl, datasheet, diagram a trace -

Dnes má mnoho uživatelů nashromážděno několik funkčních a nepoužitých lithiových baterií, které se objevují při výměně mobilní telefony do smartphonů.

Při použití baterií v telefonech s vlastní nabíječkou díky použití specializované čipy pro kontrolu nabíjení nejsou s nabíjením prakticky žádné problémy. Při použití lithiových baterií v různých domácích výrobcích ale vyvstává otázka, jak a čím takové baterie nabíjet. Někteří lidé si myslí, že lithiové baterie již obsahují vestavěné regulátory nabíjení, ale ve skutečnosti mají zabudované ochranné obvody, takové baterie se nazývají chráněné baterie. Ochranné obvody v nich jsou určeny především k ochraně proti hluboký výboj a přepětí při nabíjení nad 4,25V, tzn. Toto je nouzová ochrana, nikoli regulátor nabíjení.

Někteří „kutilové“ na webu okamžitě napíší, že za málo peněz si můžete objednat speciální desku z Číny, pomocí které můžete nabíjet lithiové baterie. Ale to je jen pro milovníky „nakupování“. Nemá smysl kupovat něco, co se dá snadno sestavit za pár minut z levných a běžných dílů. Nesmíme zapomenout, že na objednanou desku si počkáte zhruba měsíc. A zakoupený přístroj nepřináší tolik uspokojení jako doma vyrobený.

Navrhovanou nabíječku může replikovat téměř každý. Toto schéma je velmi primitivní, ale zcela se vyrovnává se svým úkolem. Pro kvalitní nabíjení Li-Ion akumulátorů stačí pouze stabilizace výstupní napětí nabíječku a omezte nabíjecí proud.

Nabíječka Vyznačuje se spolehlivostí, kompaktností a vysokou stabilitou výstupního napětí a jak známo pro lithium-iontové baterie je to velmi důležitá vlastnost při nabíjení.

Nabíjecí obvod pro li-ion baterii

Nabíjecí obvod je zapnutý nastavitelný stabilizátor napětí TL431 a středně výkonný bipolární tranzistor NPN. Obvod umožňuje omezit nabíjecí proud baterie a stabilizovat výstupní napětí.

Tranzistor T1 funguje jako regulační prvek. Rezistor R2 omezuje nabíjecí proud, jehož hodnota závisí pouze na parametrech baterie. Doporučuje se použít 1W rezistor. Ostatní odpory mohou být 125 nebo 250 mW.

Volba tranzistoru je určena požadovaným nabíjecím proudem nastaveným pro nabíjení baterie. Pro uvažovaný případ, nabíjení baterií z mobilních telefonů, můžete použít domácí nebo importované NPN tranzistory středního výkonu (například KT815, KT817, KT819). Pokud je vstupní napětí vysoké nebo je použit tranzistor s nízkým výkonem, musí být tranzistor instalován na radiátor.

LED1 (v diagramu zvýrazněná červeně) slouží k vizuální indikaci nabití baterie. Když zapnete vybitou baterii, indikátor se jasně rozsvítí a při nabíjení ztmavne. Kontrolka je úměrná nabíjecímu proudu baterie. Je však třeba vzít v úvahu, že pokud LED zcela zhasne, baterie se bude stále nabíjet proudem menším než 50 mA, což vyžaduje pravidelné monitorování zařízení, aby se zabránilo přebíjení.

Pro zvýšení přesnosti sledování konce nabíjení byla do obvodu nabíječky přidána další možnost indikace nabití baterie (zvýrazněno zeleně) na LED2, nízkopříkonový PNP tranzistor KT361 a proudový snímač R5. Zařízení může používat jakýkoli typ indikátoru v závislosti na požadované přesnosti sledování nabití baterie.

Prezentovaný obvod je určen k nabíjení pouze jedné Li-ion baterie. Tuto nabíječku lze ale použít i k nabíjení jiných typů baterií. Musíte pouze nastavit požadované výstupní napětí a nabíjecí proud.

Výroba nabíječky

1. Nakupujeme nebo vybíráme z dostupných komponent pro montáž podle schématu.

2. Sestavení obvodu.
Pro kontrolu funkčnosti obvodu a jeho nastavení sestavíme nabíječku na plošný spoj.

Dioda v napájecím obvodu baterie (záporná sběrnice - modrý vodič) je navržena tak, aby zabránila vybití lithium-iontové baterie při absenci napětí na vstupu nabíječky.

3. Nastavení výstupního napětí obvodu.
Obvod připojíme ke zdroji s napětím 5...9 voltů. Pomocí odporu trimru R3 nastavíme výstupní napětí nabíječky v rozmezí 4,18 - 4,20 voltů (v případě potřeby na konci seřízení změříme její odpor a nainstalujeme rezistor s požadovaným odporem).

4. Nastavení nabíjecího proudu obvodu.
Po zapojení vybité baterie do obvodu (jak signalizuje rozsvícení LED) nastavíme pomocí rezistoru R2 hodnotu nabíjecího proudu pomocí testeru (100…300 mA). Pokud je odpor R2 menší než 3 ohmy, LED se nemusí rozsvítit.

5. Připravte desku pro montáž a pájení dílů.
Z univerzální desky odřízneme požadovaný rozměr, okraje desky pečlivě opracujeme pilníkem, začistíme a pocínujeme kontaktní dráhy.

6. Instalace odladěného obvodu na pracovní desku
Díly přeneseme z plošného spoje na pracovní, připájeme díly a pomocí tenkého montážního drátu provedeme chybějící spoje. Po dokončení montáže instalaci důkladně zkontrolujeme.