» » » » Зарядное устройство Li-ion аккумуляторов

Зарядное устройство Li-ion аккумуляторов

Автор: Vitek47 от 22-01-2016, 22:02

Li-ion аккумуляторы типа 18650 различной емкости получили в настоящее время очень широкое распространение. С их приобретением встает проблема зарядки и обязательно в соответствии с техническими требованиями к процессу зарядки. Вот некоторые из этих требований:
- зарядка стабильным током;
- режим стабилизации напряжения;
- индикация окончания зарядки;
- непревышение допустимой температуры в процессе зарядки аккумулятора.

Вашему вниманию предлагается несложная в изготовлении и наладке схема ЗУ Li-ion аккумуляторов, хорошо зарекомендовавшая себя в работе.

Зарядное устройство Li-ion аккумуляторов


Схема представляет собой стабилизатор тока и напряжения. Пока напряжение на аккумуляторе в процессе зарядки не достигнет уровня Uстаб.=(R7/R5+1)*Uref (Uref-опорное напряжение TL431=2,5В), TL431 находится в закрытом состоянии, и схема работает как стабилизатор тока. Iстаб.=0,6/R2 (0,6-напряжение открывания транзистора КТ816В). Как только напряжение на аккумуляторе достигнет Uстаб., схема переходит в режим стабилизации напряжения. Для Li-ion аккумулятора эта величина равна 4,2В. По достижении на аккумуляторе напряжения 4,2В начинает светиться светодиод желтого цвета, сигнализируя о том, что аккумулятор заряжен на 80-90%.Зарядный ток снижается до величины 7…8мА. В этом состоянии оставьте аккумулятор на 10-15 часов, чтобы он набрал полную емкость.

Немного о назначении элементов схемы.
LED1 - синего цвета, светится при установке аккумулятора (АК) в зарядный бокс при неподключенном питании ЗУ. При напряжении на АК менее 3В LED1 не светится.
LED2 - желтого цвета. Служит для индикации окончания процесса зарядки АК. При установке в бокс незаряженного АК LED2 не светится. Если он светится, то это говорит о том, что в бокс вставлен заряженный АК (при неподключенном питании ЗУ).
R2 - ограничивает зарядный ток АК.
R5, R7 - служат для установки напряжения 4,2В на контактах зарядного бокса до установки в него аккумулятора (можно любым).

Все детали ЗУ, кроме транзистора, установлены на печатной плате со стороны печатных проводников:

Зарядное устройство Li-ion аккумуляторов



Вариант платы для тех, кто не ленится сверлить отверстия в стеклотекстолите:

Зарядное устройство Li-ion аккумуляторов


Транзистор снабжен небольшим радиатором. В процессе зарядки транзистор греется до 40°С. Резистор R2 также греется, поэтому лучше установить параллельно два по 10 Ом для уменьшения нагрева.
Напряжение блока питания для зарядки одного аккумулятора примерно 5В постоянного тока. При необходимости заряжать сразу несколько аккумуляторов напряжение БП выбирается таким, чтобы на каждом блоке оно составляло 4,2В. Мощность блока питания выбирается из величины зарядного тока для каждого аккумулятора. Можно использовать импульсный источник питания. Габариты зарядного устройства будут меньше.
Процесс наладки зарядного устройства несложен. Не вставляя аккумулятор, подаем питание на схему. Должны светиться оба светодиода. Далее измеряем напряжение на контактах зарядного бокса. Если оно равно 4,2В, вам повезло и наладка почти завершена. В случае, если напряжение больше или меньше 4,2В, отключаем питание, вместо резистора R5 или R7 впаиваем переменный многооборотный резистор 10к и точно устанавливаем напряжение 4,2В на контактах бокса. Измерив величину получившегося сопротивления настоечного резистора, подбираем такой же постоянный и впаиваем в схему. Еще раз проверяем напряжение на контактах зарядного бокса. Величину зарядного тока проверяем амперметром на контактах зарядного бокса, не вставляя аккумулятор. Подбором величины резистора R2 можно установить желаемый зарядный ток. Большими токами не увлекаемся, может греться аккумулятор, что категорически недопустимо. От перегрева емкость Li-ion аккумуляторов снижается и не восстанавливается.
Аккумуляторы лучше всего заряжать по одному. При необходимости заряжать одновременно несколько аккумуляторов можно соединить блоки последовательно по такой схеме.

Зарядное устройство Li-ion аккумуляторов


В этой схеме каждый аккумулятор заряжается отдельно. Напряжение в конце зарядки на каждом АК будет 4,2В, а зарядный ток - 0,5А. Заряжая одновременно, например, семь аккумуляторов, напряжение источника питания должно быть 4.2В*7=29,5В. Мощность источника питания определяется по величине зарядного тока 0,5А для каждого АК, т.е приблизительно 40Вт.

Фото готового устройства:

Зарядное устройство Li-ion аккумуляторов
Зарядное устройство Li-ion аккумуляторов
Зарядное устройство Li-ion аккумуляторов


В заключение хочу выразить благодарность моему знакомому радиолюбителю за помощь в изготовлении этого ЗУ.

Скачать файлы печатных плат:
Shema-zaryadnogo-ustroystva-Li-ion-akkum-2a.lay6 [37,75 Kb] (cкачиваний: 649)
Shema-zaryadnogo-ustroystva-Li-ion-akkum-2b.lay6 [43,25 Kb] (cкачиваний: 535)
Уважаемый посетитель, Вы зашли на сайт как незарегистрированный пользователь.
Мы рекомендуем Вам зарегистрироваться либо войти на сайт под своим именем.
  • Tonich

  • 22 января 2016 22:06
  • Группа: Администраторы
  • ICQ:
  • Регистрация: 18.10.2012
  • Статус: Пользователь offline
  • Комментариев: 158
  • Публикаций: 314
^
Спасибо Виктор!
  • leha

  • 22 марта 2016 09:07
  • Группа: Посетители
  • ICQ:
  • Регистрация: 22.03.2016
  • Статус: Пользователь offline
  • Комментариев: 1
  • Публикаций: 0
^
в каком формате файлы печатных плат??? lay6 их не открывает
  • Группа: Посетители
  • ICQ:
  • Регистрация: 7.12.2012
  • Статус: Пользователь offline
  • Комментариев: 47
  • Публикаций: 11
^
Все платы выполняю в программе Layout6. Скачал. Открывается без проблем.
  • Filiuk

  • 27 марта 2016 16:00
  • Группа: Посетители
  • ICQ:
  • Регистрация: 28.07.2015
  • Статус: Пользователь offline
  • Комментариев: 4
  • Публикаций: 0
^
Layout6 не откывает эти файлы!!!
  • Tonich

  • 27 марта 2016 18:59
  • Группа: Администраторы
  • ICQ:
  • Регистрация: 18.10.2012
  • Статус: Пользователь offline
  • Комментариев: 158
  • Публикаций: 314
^
Цитата: Filiuk
Layout6 не откывает эти файлы!!!
Всё он открывает http://radioaktiv.ru/loads/softf/pcb/27881-sprint-layout-60-rus.html
  • Filiuk

  • 29 марта 2016 19:33
  • Группа: Посетители
  • ICQ:
  • Регистрация: 28.07.2015
  • Статус: Пользователь offline
  • Комментариев: 4
  • Публикаций: 0
^
Tonich, Да, Вы абсолютно правы.ОТКРЫВАЕТ!!!!! Извините, я был не прав. Вам Спасибо!!!
  • Anat

  • 1 апреля 2016 13:23
  • Группа: Посетители
  • ICQ:
  • Регистрация: 28.03.2016
  • Статус: Пользователь offline
  • Комментариев: 3
  • Публикаций: 0
^
Величину зарядного тока проверяем амперметром на контактах зарядного бокса, не вставляя аккумулятор.

У амперметра сопротивление очень маленькое, подключив его к контактам зарядного бокса мы устроим короткое замыкание блоку питания. Это не очень опасно?
  • vitek47

  • 1 апреля 2016 20:44
  • Группа: Посетители
  • ICQ:
  • Регистрация: 7.12.2012
  • Статус: Пользователь offline
  • Комментариев: 47
  • Публикаций: 11
^
Величина тока ограничена сопротивлением R2. Это не к.з. для БП.
  • Anat

  • 2 апреля 2016 11:50
  • Группа: Посетители
  • ICQ:
  • Регистрация: 28.03.2016
  • Статус: Пользователь offline
  • Комментариев: 3
  • Публикаций: 0
^
БП замкнется через амперметр. Сопротивление R2 при этом не имеет значения.
  • Tonich

  • 2 апреля 2016 13:26
  • Группа: Администраторы
  • ICQ:
  • Регистрация: 18.10.2012
  • Статус: Пользователь offline
  • Комментариев: 158
  • Публикаций: 314
^
Цитата: vitek47
Величина тока ограничена сопротивлением R2. Это не к.з. для БП.

Виктор, Anat - прав, посмотрите внимательно на схему. Если закоротить амперметром аккумулятор, то это чистейшее КЗ между + и - БП



Я так понимаю тут нужно добавить, что это схема балансира. И при достижения определённого напряжения транзистор шунтирует аккумулятор, пропуская весь ток через себя, тем самым не давая ему перезарядиться.
  • Anat

  • 8 апреля 2016 15:41
  • Группа: Посетители
  • ICQ:
  • Регистрация: 28.03.2016
  • Статус: Пользователь offline
  • Комментариев: 3
  • Публикаций: 0
^
Желающим повторить схему необходимо учесть следующее:
1) Схема, по сути своей, представляет собой аналог мощного стабилитрона, подключенного параллельно заряжаемому аккумулятору, и может стабилизировать только напряжение. Работа стабилитрона рассмотрена vitek47 в блоге "Как здоровье, стабилитрон?", откуда следует, что подключение к источнику напряжения стабилитрона без включенного последовательно с ним резистора недопустимо. На этом "гасящем" резисторе должна падать разница между напряжением блока питания и напряжением стабилизации на стабилитроне (в нашем случае 5V-4,2V=0,8V). "Гасящий" резистор(около 2 Ом, 2 Вт), включенный между + БП и + схемы не только создаст условия для работы схемы, но и ограничит бросок начального зарядного тока, далее зарядный ток будет уменьшаться. Величина сопротивления "гасящего" резистора зависит от максимального тока стабилизации "нашего стабилитрона", который ограничен величиной сопротивления R2 нашей схемы и параметрами Т1.
2) Для обеспечения постоянного зарядного тока, рекомендуемого для заряда Li-ion аккумуляторов на первом этапе, необходимо использовать не просто БП, а источник тока, который и будет заряжать аккумулятор заданным с его помощью постоянным током Iзар. Когда же напряжение на аккумуляторе достигнет 4,2V, в работу включится "наш стабилитрон" и почти весь Iзар пойдет через него, а на аккумуляторе будет стабильное напряжение, рекомендуемое для дозаряда аккумулятора на втором этапе. Максимальный ток стабилизации "нашего стабилитрона"(см. п.1) должен быть больше Iзар.
3) Зарядное устройство по п.2 гораздо больше удовлетворяет требованиям к режиму заряда Li-ion аккумуляторов, чем ЗУ по п.1.
  • Группа: Посетители
  • ICQ:
  • Регистрация: 24.04.2016
  • Статус: Пользователь offline
  • Комментариев: 1
  • Публикаций: 0
^
это оч вредная схема. После повторения схемы и порчи аккумулятора охота что-либо паять самостоятельно может пройти. Для радиолюбителя с небольшим опытом совсем непонятно, что применяемый источник должен быть источником ТОКА, а не напряжения. При подключении источника НАПРЯЖЕНИЯ через аккумулятор пройдёт огромный, ничем не ограниченный ток, аккум выйдет из строя, возможно со светозвуковым эффектом (не все 18650 имеют встроенную защиту).
  • vitek47

  • 21 сентября 2016 23:00
  • Группа: Посетители
  • ICQ:
  • Регистрация: 7.12.2012
  • Статус: Пользователь offline
  • Комментариев: 47
  • Публикаций: 11
^
Подключать аккумулятор напрямую к источнику напряжения НЕЛЬЗЯ! Как правильно указывали в своих комментариях Anat и Dr_Digger, после БП необходимо использовать стабилизатор тока. В моем ЗУ это предусмотрено. БП применен импульсный на напряжение 29.5В
Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
Пятница
28-04-2017
09:24
Поиск по сайту

Профиль
Здравствуйте Гость


Логин:
Пароль:
Поиск документации
Новое на форуме
вопрос по mk cd4017 [Болталка] Ответов 2, последний: 23-02-2017, 17:43 от skameykin22
датчик движения из видеокамеры [Болталка] Ответов 0, последний: 9-02-2017, 07:18 от Germ
платы расширения arduino due [Поиск аналогов] Ответов 0, последний: 9-02-2017, 07:03 от Germ
Часы пропеллер [Светоэффекты] Ответов 103, последний: 9-01-2017, 21:17 от Andrey
Болтовня про стробоскоп [Болталка] Ответов 9, последний: 6-01-2017, 01:00 от Germ
Новое в блогах
Если arduino не переходит в режим DFU 16.04.2017 - Если arduino не переходит в режим DFU (0)
Программатор ключей Ibutton RW1990 на arduino 05.05.2016 - Программатор ключей Ibutton RW1990 на … (3)
Регулятор громкости на Arduino и энкодере 31.03.2016 - Регулятор громкости на Arduino и энкод… (1)
Двухканальный ШИМ регулятор мощности на AtTiny 13 27.03.2016 - Двухканальный ШИМ регулятор мощности н… (0)
Резистивная клавиатура на Arduino pro micro 23.03.2016 - Резистивная клавиатура на Arduino pro … (0)
Статистика
Пользователей онлайн: 19
Гостей: 19
Реклама
Теги

Требуется для просмотраFlash Player 9 или выше.

Покаказать все теги
Социальные сети