Зарядний пристрій Li-Ion акумулятора з барахла. Як сконструювати зарядний пристрій для літій-іонних акумуляторів у домашніх умовах Схема зарядного пристрою для літієвих акумуляторів 18650

Всім привіт! Хочу трохи розповісти про Li-ion акумулятори 18650. Все більше місце у повсякденному побуті займають різні бездротові пристрої: портативні та зручні в роботі акумуляторні дрилі, ноутбуки, які дозволяють тривалий час працювати без використання. електричної мережі. Все це робить наше повсякденне життя зручнішим та легшим. Але особливе місце займає використання автономних акумуляторних пристроїв не поряд з будинком, де можна поставити пристрій на зарядку, а далеко від джерел електроживлення.

У туристичному поході, на полюванні чи риболовлі найнеобхіднішим, а часом і незамінним електричним приладом є ліхтар. Сучасні ліхтарі, оснащені світлодіодами, мають безліч плюсів. Але головною характеристикою будь-якого електричного ліхтаря є тривалість його роботи. Для туристів, які вирушають у багатоденні подорожі, саме тривалість роботи ліхтаря має велике значення під час виборів. А ця характеристика залежить від типу акумулятора, яким комплектується ліхтар.

Велику роль для будь-якого туриста відіграє компактність та легкість спорядження. Тому важливою характеристикою для елементів живлення є розміри та вага – чим менше, тим краще. При цьому акумулятори повинні мати велику ємність, яка забезпечить тривалу та безперебійну роботу ліхтаря, найчастіше основного джерела світла у темний час доби. Сучасні технологіїдозволяють об'єднати воєдино невеликі розмір та вагу з великою ємністю акумулятора.

Одними з найпоширеніших елементів живлення для світлодіодних ліхтарів є акумулятори типорозміру 18650. Ці компактні акумулятори з відносно великою ємністю найкраще підходять для сучасних джерел світла, які часто використовуються туристами, рибалками та мисливцями.

Трохи теорії про літієві акумулятори 18650

У самій назві вказані розміри акумулятора – 18 мм у діаметрі, 65 мм у довжину. Незважаючи на те, що зовні вони схожі на звичні багатьом батареї типорозміру АА (так звані «пальчикові» батареї), акумулятори 18650 більші за розмірами. Крім того, відмінна особливістьакумуляторів 18650 - напруга, яка на виході становить 3,7 В, проти 1,5 В акумуляторів меншого розміру. Місткість акумуляторів 18650 буває різною: від 1600 до 3600 мАг. При цьому необхідно звернути увагу, що ємність якісного акумулятора не може перевищувати 3600 мАг. Акумулятори можуть використовуватися у ліхтарях як по одному, так і в системі Power Bank– пристрій, який з'єднує кілька однакових елементів живлення.

Одна з головних якостей та переваг акумуляторів – відсутність ефекту пам'яті та вкрай низький рівень саморозряду. Акумулятори 18650 витримують до 1000 циклів заряду/розряду, що є дуже добрим показником для портативних акумуляторів. Поступово ресурс заряду акумуляторів знижується, але за допомогою спеціальних технічних пристроївємність можна відновити, єдиною умовою відновлення є відсутність механічних пошкоджень батареї.

Необхідно враховувати, що для раціональнішого використання ресурсу акумулятора не варто розряджати його повністю. Оптимальною є заряджання акумулятора при зниженні ємності до 40% від номіналу. У разі правильної експлуатації акумулятор буде надійно тривалий час. При численних плюсах акумулятори 18650 мають один недолік, пов'язаний з їхньою конструкцією. Найчастіше батареї швидко виходять із ладу, якщо їх перезарядити або перегріти. Перезаряджання веде до нагрівання акумулятора, після чого відбувається загоряння або вибух батареї. Фірми виробники передбачили варіант захисту від перегріву акумуляторів. При використанні акумуляторів 18650 Power Bank при послідовному з'єднанні в ланцюг встановлюється електронна платаяка обмежує заряд всього пристрою до заданої ємності.

Для акумуляторів 18650, застосовуваних, наприклад, у ліхтарях, використовується індивідуальна система захисту від перезаряджання та наступного перегріву. Захист є невеликою електронною захисною платою, яка встановлюється на мінусовому контакті незахищеного літій-іонного акумулятора і приварюється сталевою стрічкою до корпусу. Це запобігає не тільки перегріву, а й короткому замиканню, яке може вивести з ладу не тільки акумулятор, а й зарядний пристрій. Вся конструкція упаковується у термоплівку. Для заряджання акумуляторів 18650 знадобиться спеціальний зарядний пристрій, який підійде всім типів батарей такого типорозміру. Наприклад, зарядний пристрій ARE-X1 Fenix, зарядний пристрій i1 NiteCore або зарядний пристрій SmartCharger Pro Robiton.

Акумулятори відіграють важливу роль у будь-якому механізмі, що працює не від мережі. Акумуляторні батареї, що перезаряджаються, коштують досить дорого, через те, що разом з ними потрібно купувати зарядний пристрій. В акумуляторних батареях використовуються різні комбінації провідникових матеріалів та електролітів – свинцево-кислотні, нікель-кадмієві (NiCd), нікель-металгідридні (NiMH), літій-іонні (Li-ion), літій-іополімерні (Li-Po).

Я використовую літій-іонні акумулятори у своїх проектах, тому вирішив зробити зарядку для літієвих акумуляторів 18650 своїми руками, а не купувати дороге, так що приступимо.

Крок 1: Відео

У відео показано складання зарядного пристрою.
Посилання на youtube

Крок 2: Список електрокомпонентів

Показати ще 3 зображення

Список компонентів, необхідних для збирання зарядного пристрою акумуляторних батарейок 18650:

• Модуль зарядного пристрою на базі чіпа TP4056 із захистом акумулятора
• Стабілізатор напруги 7805, вам знадобиться 1 шт
• Конденсатор 100 нФ, 4 шт (не потрібний, якщо є 5В блок живлення)

Крок 3: Список інструментів

Для роботи вам знадобляться наступні інструменти:

• Гарячий ніж
• Пластикова коробочка 8х7х3 см (або близька за розмірами)

Тепер, коли всі необхідні інструменти та компоненти підготовлені до роботи, займемося модулем ТР4056.

Крок 4: Модуль зарядного пристрою Li-io акумуляторів на основі чіпа ТР4056

Трохи докладніше про цей модуль. На ринку представлені два варіанти цих модулів: із захистом акумулятора та без неї.

Комутаційна плата, що містить схему захисту, здійснює контроль напруги за допомогою фільтра ланцюга живлення DW01A (інтегральна схема захисту батареї) та FS8205A (N-канальний модуль транзисторний). Таким чином, комутаційна плата містить три інтегральні схеми (TP4056+DW01A+FS8205A), тоді як модуль зарядного пристрою без захисту батареї містить лише одну інтегральну схему (TP4056).

TP4056 – модуль заряду одноелементних Li-io акумуляторів з лінійним зарядом постійного струмута напруги. Корпус SOP і невелика кількість зовнішніх компонентів роблять цей модуль чудовим варіантом для використання в саморобних електроприладах. Він заряджає через USB так само добре, як через звичайний блок живлення. Розпинування модуля TP4056 додається (рис.2), як і графік циклу зарядки (рис.3) з кривими постійного струму та постійної напруги. Два діоди на комутаційній платі показують поточний статус заряду – заряд, припинення заряду тощо (рис.4).

Щоб не пошкодити акумулятор, заряд 3,7 В літій-іонних акумуляторів повинен здійснюватися при значенні постійного струму 0,2-0,7 від їх ємності, поки вихідна напруга не досягне 4,2 В, після чого заряд здійснюватиметься постійною напругою і поступово що знижується (до 10% від початкового значення) струмом. Ми не можемо перервати заряд при напрузі 4,2 ​​В, оскільки рівень заряду буде 40-80% повної ємності акумулятора. За цей процес відповідає модуль TP4056. Ще один важливий момент– резистор, з'єднаний із виведенням PROG, визначає зарядний струм. У модулях, представлених над ринком, зазвичай із цим висновком з'єднаний 1,2 КОМ резистор, що відповідає зарядному струму 1А (рис.5). Щоб отримати інші значення зарядного струму, можна ставити інші резистори.

DW01A – інтегральна схема захисту батареї, на рис.6 показано звичайну схему підключення. Польові МОП-транзистори М1 та М2 з'єднані зовні інтегральною схемою FS8205A.

Ці компоненти встановлені на комутаційній платі модуля заряду літій-іонних батарей TP4056, посилання на який є в Кроку 2. Ми повинні зробити тільки дві речі: дати напругу в діапазоні 4-8 В на вхідний роз'єм, і з'єднати полюси акумулятора та контактами + та – модуля TP4056

Після цього продовжимо збирання зарядного пристрою.

Крок 5: Схема проводки

Щоб завершити складання електрокомпонентів, спаяємо їх відповідно до схеми. Я доклав схему у програмі Fritzing та фото фізичного з'єднання.

1. + контакт роз'єму живлення з'єднуємо з одним із контактів вимикача, а – контакт роз'єму живлення з'єднуємо з піном GND стабілізатора 7805
2. Другий контакт вимикача з'єднуємо з піном стабілізатора Vin 7805
3. Встановлюємо три конденсатори 100 нФ паралельно між Vin та GND пінами стабілізатора напруги (для цього використовуйте макетну плату)
4. Встановлюємо конденсатор 100 нФ між пінами Vout та GND стабілізатора напруги (на макетній платі)
5. З'єднайте Vout пін стабілізатора напруги з IN+ піном модуля TP4056
6. З'єднайте пін GND стабілізатора напруги з IN-піном модуля TP4056
7. З'єднайте + контакт батарейного відсіку з B+ піном модуля TP4056, а – контакт батарейного відсіку з'єднайте з В-піном модуля TP4056

На цьому підключення завершено. Якщо ви використовуєте 5 В блок живлення, пропускайте всі пункти з підключеннями до стабілізатора напруги 7805 і підключайте + і – блоки безпосередньо до IN+ та IN-пін модуля TP4056 відповідно.
Якщо ви будете використовувати 12В блок живлення, при проходженні струму 1А стабілізатор 7805 нагріватиметься, це можна виправити тепловідведенням.

Крок 6: Складання, частина 1: прорізаємо отвори в корпусі

Показати ще 7 зображень

Для того, щоб правильно вмістити всі електрокомпоненти в корпусі, потрібно прорізати отвори:

1. Лезом ножа позначте на корпусі межі відсіку батареї (рис.1).
2. Гарячим ножем проріжте отвір за зробленими мітками (рис.2 та 3).
3. Після прорізування отвору корпус повинен виглядати як на рис.4.
4. Позначте місце, де буде USB-роз'єм модуля TP4056 (рис.5 і 6).
5. Гарячим ножем проріжте в корпусі отвір для роз'єму USB (мал. 7).
6. Позначте місця на корпусі, де будуть діоди модуля TP4056 (рис. 8 та 9).
7. Гарячим ножем проріжте отвори під діоди (рис. 10).
8. Таким же чином зробіть отвори під роз'єм живлення та вимикач (рис.11 та 12)

Крок 7: Складання, частина 2: встановлюємо електрокомпоненти

Дотримуйтесь інструкцій, щоб встановити компоненти в корпусі:

1. Встановіть батарейний відсік так, щоб монтажні точки були зовні відсіку/корпусу. Клейовим пістолетом приклейте відсік (рис.1).
2. Встановіть на місце модуль TP4056 так, щоб роз'єм USB і діоди потрапили у відповідні отвори, зафіксуйте термоклеєм (рис.2).
3. Встановіть місце стабілізатор напруги 7805, зафіксуйте термоклеем (рис.3).
4. Встановіть на свої місця роз'єм живлення та вимикач, зафіксуйте термоклеєм (рис.4).
5. Розташування компонентів має виглядати так само, як на рис.5.
6. Нижню кришку закріпіть гвинтами (рис.6).
7. Пізніше я закрив нерівності, що залишилися від гарячого ножа, чорною ізолентою. Також їх можна згладити наждачкою.

Завершений пристрій показано на рис.7. тепер його потрібно випробувати.

Крок 8: Випробування

Вставте розряджений акумулятор у зарядний пристрій. Увімкніть живлення у роз'єм 12В або USB. Червоний діод повинен моргати, це означає, що йде процес заряду.

Коли заряд буде завершено, повинен спалахнути синій діод.
Прикладаю фото зарядного пристрою в процесі заряду та фото із зарядженим акумулятором.
На цьому роботу завершено.

У багатьох, напевно, виникає проблема із зарядкою Li-Ion акумулятора без контролера, у мене виникла така ситуація. Дістався вбитий ноутбук, в акумуляторі 4 банки SANYO UR18650A виявилися живими.
Вирішив замінити у світлодіодному ліхтарику замість трьох батарей ААА. Постало питання про їх зарядку.
Покопавшись в інеті знайшов купу схем, але з деталями у нас в місті тугувато.
Пробував заряджати від зарядки стільникового, проблема в контролі заряду, потрібно постійно стежити за нагріванням, трохи починає нагріватися.
Вирішив зробити самостійно. Купив у магазині постільку під акумулятор. На барахолці купив зарядку. Для зручності відстеження закінчення заряду бажано знайти з двоколірним світлодіодом, який сигналізує про кінець заряду. Він перемикається з червоного на зелений після закінчення зарядки.
Але можна й звичайну. Заряджання можна замінити на шнур USB та заряджати від комп'ютера або зарядки з USB виходом.
Моя зарядка лише для акумуляторів без контролера. Контролер я взяв від старого акумулятора стільникового телефону. Вона стежить за тим, щоб акумулятор не був перезаряджений вище напруги 4.2, або розряджений менше 2 ... 3 В. Також схема захисту рятує від коротких замикань, відключаючи саму банку від споживача на момент короткого замикання.
На ньому стоять мікросхема DW01 та складання двох MOSFET-транзисторів (M1, M2) SM8502A. Є і з іншими маркуваннями, але схеми подібні до цієї, і працює аналогічно.

Контролер заряду від акумулятора мобільного телефону.

Практично всі сучасні літій-іонні акумулятори мають відмінну енергоємність, а також високі малогабаритні показники. Саме за допомогою їх можна живити пристрої високої потужності з найбільшою ефективністю. І зовсім не обов'язково для цього купувати готовий зарядний пристрій у магазині, адже є варіант більш бюджетний, який особливо сподобається радіоаматорам – зібрати зарядний для літій-іонних акумуляторів своїми руками.

Запобіжні заходи: перезаряд неприпустимий

Надзвичайно важливо перед початком складання АКБ для батарей запам'ятати одну просту річ - літієві акумулятори суворо заборонено перезаряджати. У них дуже суворі вимоги до режиму зарядки та експлуатації, тому їх не можна заряджати до напруги більше 4,2 В. А ще краще керуватися інформацією про безпечний поріг для кожної окремо взятої банки. До речі, там може бути вказано навіть менший поріг, який вважається допустимим для цього екземпляра.

Ще краще, якщо ви збираєтеся робити зарядку для літієвих акумуляторів своїми руками, кілька разів перевірити матеріали та обладнання, що використовуються. Якщо у вас сумніви щодо точності показань вашого вольтметра або походження банок, а також максимально допустимої потужності їхнього заряду, краще ставити поріг ще менше. Оптимально буде в межах 4.1–4.15 В. У цьому випадку заряджати АКБ, які не мають вбудованої плати захисту, буде безпечно для вас.

В іншому випадку велика ймовірність сильного нагріву та здуття банок, рясного виділення газу з різким неприємним запахом і навіть їхнього подальшого вибуху. Перевірте всі кілька разів перед тим, як приступати до складання та заряджання.

Як зібрати зарядний пристрій для літієвихакумуляторів своїми руками

Один із найпростіших, якщо не найпростіший варіант створення зарядного пристрою. Він передбачає використання мікросхеми LM317. Вона дешева і доступна, плюс оснащується індикатором заряду.

Налаштування зводиться до того, щоб встановити вихідну напругу номіналом 4,2 Вольта, використовуючи підстроювальний резистор R8. Тільки обов'язково без підключеного акумулятора. А також встановлюється зарядний струм шляхом підбору резисторів R4 і R6. Рекомендована потужність резистора R1 повинна становити не менше 1 Ватт.

Коли світлодіод на схемі згасне, це сигналізує про завершення заряджання батареї. При цьому показники зарядного струму до нуля зменшуватимуться ніколи не.

Мікросхеми типу LM317, як і її аналоги, дуже широко застосовуються у всіляких стабілізаторах струму та напруги. При цьому купити їх можна на будь-якому радіоринку, а обійдуться вони в копійки.

Недоліком схеми можна вважати напругу живлення, яка обов'язково повинна становити від 8 до 12 В. Це обумовлено тим, що для нормального функціонування мікросхеми потрібна різниця між напругою на АКП і напругою живлення не менше 4,25 В, тобто запитати пристрій за допомогою порту USBне вийде.

Послідовність збору заряджання літієвих акумуляторів своїми руками така:

1. підбираєте відповідний корпус;
2. кріпіть до нього блок живлення (5 В) та елементи зазначеної схеми (обов'язково у правильному порядку);
3. берете латунь і вирізаєте з неї дві смужки, кріпіть їх на гнізда;
4. використовуючи гайку, встановлюєте відстань між контактами та АКБ, які збираєтеся підключати;
5. кріпіть перемикач, якщо хочете згодом мати можливість змінювати полярність на гніздах (якщо – ні, залишаєте все як є).

Але якщо завданням є складання зарядного пристрою, орієнтованого на роботу з акумуляторами 18650, тоді відразу варто переходити до більш складних схем, або купувати готовий девайс. Без відповідних технічних навичок зібрати вузол не вдасться. Часом справді простіше витратити трохи більше грошей, але взяти заводський зарядник із необхідними параметрами та захистом.

Як зібрати зарядку для літій-іонних акумуляторів своїми руками?

Оскільки Li-Ion батареї чутливі до різкої напруги під час зарядки, у фірмових АКБ вбудовані спеціальні мікросхеми. Вони забезпечують контроль напруги і дозволяють перевищувати допустимі межі. Тому для того, щоб зібрати зарядку для літієвих акумуляторів 18650 своїми руками, потрібна більше складна схема, ніж та, про яку йшлося вище.

Такий варіант АКБ створити набагато складніше, ніж попередній і в домашніх умовах це можливо, тільки якщо є певні навички і відповідний досвід. Теоретично ви зможете отримати зарядний пристрій, який за характеристиками нічим не поступатиметься фірмовим АКБ. Але на практиці це далеко не завжди так.

А ви збирали ЗП в домашніх умовах із підручних матеріалів? Розкажіть у коментарях про свої результати.

Літій-іонні батареї 18650 дуже широко використовуються в багатьох електронних пристроївми використовуємо сьогодні. Наприклад, світлодіодні ліхтарі, батареї в ноутбуках, електровелосипедах або Power Bank.

Ці батареї є надійним джерелом живлення, тому також дуже зручно використовувати їх у проектах, коли ви робите щось своїми руками. За формою літій-іонні батареї 18650 нагадують пальчикові батарейкт, але на виході має напругу 3,7 з ємністю від 1600 до 3600 мАг (батарейки AA або AAA мають напругу 1,5 В/1,2 В).

Однак на Наразізаряджання цих батарейок, як і раніше, не просте питання, оскільки комерційні зарядні пристрої досить дорогі. Крім того, для літій-іонних батарей потрібний зарядний пристрій хорошої якості, інакше термін служби батареї погіршиться. Збалансований зарядний пристрій добре працює, але він доступний у вищому ціновому діапазоні.

Отже, у цьому уроці ми вирішили зробити зарядний пристрій Li-Ion, який одночасно може заряджати чотири 18650-ті. Цей зарядний пристрій дуже простий у виготовленні та виконує роботу збалансованого зарядного пристрою, припиняючи живлення окремих батарей після повної зарядки.

Нам знадобиться кілька "запчастин" для нашого зарядного пристрою:

• друкована плата загального призначення
• модуль TP4056
• скріпки
• конектор
• PCB вимикачі
• 3.7V Li-Ion акумулятори
• Паяльник

Купити це все можна в різних магазинах, особливо в зарубіжних, наприклад, Amazon або E-bay.

Крок 2: Починаємо збирати

• Візьміть друковану платузагального призначення та помістіть батареї поверх плати;
• Позначте відстань між краями батарей та їх ширину друкованої плати;
• Розгорніть 8 канцелярських скріпок та використовуючи плоскогубці, вирізайте затискачі з країв, як видно на зображенні вище;
• Повинно бути зроблено загалом 8 U-подібних затискачів (залежно від кількості батарей, що заряджаються);
• Вставте U-подібні затискачі в друковану плату, щоб батареї можна було встановити між затискачами;
• Затискачі діятимуть як утримувачі батарей;
• Крім того, використовуйте частини, що залишилися від скріпок, щоб зробити бічні упори;
• Добре прикріпіть затискачі на платі, як показано на малюнку.

Примітка: переконайтеся, що під час паяння затискачі не підключені один до одного.

Крок 3: Додаємо компоненти

• Покладіть модуль заряджання TP4056 на друковану плату, як показано на малюнку вище;
• Використовуючи маркер, позначте отвори модуля на платі;
• Припаяйте штифт у кожному із зазначених отворів;
• Вставте модуль над штифтами та акуратно припаяйте;
• Використовуйте кількість модулів, що дорівнює кількості батарей, що заряджаються, тобто. один модуль на батарею;
• Припаяйте всі модулі на плату, як показано малюнку;
• Візьміть перемикачі та припаюйте їх між кожним модулем на друкованій платі.

Примітка: обов'язково перегляньте відео (нижче) і перегляньте зображення, щоб уникнути помилок.

Крок 4: Підключаємо компоненти

• схему з'єднання вище і припаяйте всі компоненти разом;
• Обов'язково відзначте полярність на тримачах батарей із U-подібних затискачів;
• Підключіть клеми тримача акумулятора до вхідних клем модуля заряджання TP4056 відповідно до полярності;
• З'єднайте модулі так, щоб вони могли передавати живлення від одного стаціонарного зарядного пристрою;
• Крім того, встановлюйте з'єднання між перемикачами так, щоб вони могли використовуватись для незалежного керування потужністю модулів.

Крок 5: Тестуємо зарядний пристрій

• Вставте батареї у тримачі батарей на платі;
• Підключіть зарядний пристрій мобільного телефонадо одного з модулів та увімкніть живлення;
• Індикатор світиться на модулі, щоб вказати заряджання;
• Використовуйте перемикачі для керування живленням, що подається на батареї;
• Вимкніть усі перемикачі, якщо ви бажаєте зарядити лише одну батарею;
• Увімкніть перемикачі в залежності від кількості заряджання батарей у певний час;
• Оскільки кожна батарея має окремий зарядний пристрій, вони ніколи не зіткнуться з проблемою перезарядки і підзарядки (найпоширеніша проблема, яка пошкоджує літій-іонні елементи).

Примітка: модуль заряджання TP4056 здатний забезпечити 1A при 5 В. Оскільки ми зробили зарядний пристрій на 4 батареї, необхідно використовувати мобільний зарядний пристрій 2А, такий, що принаймні 500 мА забезпечують кожну комірку.

Крок 6: Відео уроку

Отже, друзі, ми завершуємо урок. Зробіть його вдома та використовуйте будь-яку кількість літій-іонних елементів, не турбуючись про його заряд.

Якщо ви, можливо, пропустили щось - подивіться на відео як зробити цей чудовий і дуже корисний зарядний пристрій.

Крім того, не забудьте залишити свої відгуки та пропозиції в коментарях у нашій групі ВКонтакте. Слідкуйте за оновленнями наших уроків.