Зарядное устройство аккумуляторов 18650 своими руками

Сейчас очень популярны аккумуляторные батареи типа 18650. Их используют в повер банках, мощных фонариках, лазерных указках, портативных колонках и для различных самоделок. Продаются как с зарядным устройством, так и отдельно.

В этой статье я расскажу, как сделать простое зарядное устройство для этих аккумуляторных батарей.

Сборка и тестирование зарядного устройства для ознакомления.

Нам понадобится:
1. Шприц 20мл
2. 2 медных проводка
3. Пружинка от держателя батарей (из старой техники или игрушек)
4. Модуль заряда литиевых батарей 18650 на TP4056 5В 1А с micro USB интерфейсом (ссылка на модуль)

5. Термоклей
6. Аккумуляторная батарея тип 18650 (ссылка на батарею)

Из инструментов:
1. Паяльник
2. Клеевой пистолет
3. Канцелярский нож

Шаг 1
Нам понадобится медицинский шприц на 20мл

и аккумуляторная батарея типа 18650.

Шприц идеально подходит под размеры батареи.

Шаг 2
Отрезаем канцелярским ножом носик шприца(где вставляется иголка), чтобы он нам не мешал в дальнейшей эксплуатации.

Шаг 3
Берем пружинку от держателей батарей из старой техники(например от пульта или игрушек).

Продеваем снизу в отверстие медный проводок и закрепляем его на спирали пружинки как показано на фото.

Шаг 4
Далее помещаем провод с пружинкой во внутрь шприца и продеваем провод в отверстие, где был отрезанный носик шприца. Фиксируем провод в отверстии термоклеем.

Шаг 5
Берем модуль заряда литиевых батарей 18650 на TP4056 5В 1А с micro USB интерфейсом и крепим его термоклеем на шприц в удобном месте.

Соблюдая полярность подводим провода к модулю и припаиваем их паяльником. Можно изолировать модуль от внешнего мира прозрачным скотчем.

Немного о модуле TP4056 5В 1А. (ссылка на модуль)
Предназначен для заряда литиевых аккумуляторов 3.7В током до 1А. Этот модуль, благодаря размерам и разъему micro USB, легко встраивается в различные устройства и может служить альтернативной заменой для вышедших из строя зарядных устройств литиевых аккумуляторов. Поддерживает различные типы литиевых аккумуляторов, в том числе и популярный 18650. Модуль не защищен от переплюсовки (не соблюдения полярности) подключения, так что будьте внимательны при подключении аккумуляторов.

Шаг 6
Отрезаем от поршня шприца небольшой кусок у основания с резинкой, как показано на фото. Этим будем фиксировать батарею внутри шприца.

Шаг 7
Проделываем отверстие в шприце для медного проводка, чтобы он мог касаться плюсового контакта батареи.
Отверстие надо делать на уровне, когда батарея не зафиксирована поршнем шприца. На фото видно, что я ошибочно сделал одно нижнее отверстие в зафиксированном положении батареи.

Шаг 8
После того, как продели провод в проделанное отверстие и зафиксировав поршнем батарею, можно начинать тест зарядного устройства.

Зарядное устройство работает стабильно. Аккумулятор не греется во время зарядки.

Благодаря индикации на модуле можно следить за процессом зарядки(красный светодиод) и завершением процесса заряда батареи(синий светодиод). Устройство актуально благодаря низкой стоимости расходного материала для самодельного зарядного устройства и не сложного исполнения.

Так же можно делать из шприцов 20мл и держатели для данного типа аккумуляторных батарей и использовать их в различных самоделках.

Доставка новых самоделок на почту

Получайте на почту подборку новых самоделок. Никакого спама, только полезные идеи!

*Заполняя форму вы соглашаетесь на обработку персональных данных

Становитесь автором сайта, публикуйте собственные статьи, описания самоделок с оплатой за текст. Подробнее здесь.

Самодельное зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов 18650

Аккумуляторы играют важную роль в любом механизме, работающим не от сети. Перезаряжаемые аккумуляторные батареи стоят довольно дорого, из-за того, что вместе с ними нужно приобретать зарядное устройство. В аккумуляторных батареях используются разные комбинации проводниковых материалов и электролитов – свинцово-кислотные, никель-кадмиевые (NiCd), никель-металлгидридные (NiMH), литий-ионные (Li-ion), литий-ионполимерные (Li-Po).

Я использую литий-ионные аккумуляторы в своих проектах, поэтому решил сделать зарядку для литиевых аккумуляторов 18650 своими руками, а не покупать дорогое, так что приступим.

Шаг 1: Видео

В видео показана сборка зарядного устройства.
Ссылка на youtube

Шаг 2: Список электрокомпонентов

Список компонентов, необходимых для сборки зарядного устройства для аккумуляторных батареек 18650:

Шаг 3: Список инструментов

Для работы вам будут нужны следующие инструменты:

Теперь, когда все нужные инструменты и компоненты подготовлены к работе, займемся модулем ТР4056.

Шаг 4: Модуль зарядного устройства Li-io аккумуляторов на основе чипа ТР4056

Немного подробнее об этом модуле. На рынке представлены два варианта этих модулей: с защитой аккумулятора и без нее.

Коммутационная плата, содержащая схему защиты, осуществляет контроль напряжения с помощью фильтра цепи питания DW01A (интегральная схема защиты батареи) и FS8205A (N-канальный транзисторный модуль). Таким образом, коммутационная плата содержит три интегральных схемы (TP4056+DW01A+FS8205A), в то время как модуль зарядного устройства без защиты батареи содержит лишь одну интегральную схему (TP4056).

TP4056 – модуль заряда одноэлементных Li-io аккумуляторов с линейным зарядом постоянного тока и напряжения. Корпус SOP и малое число внешних компонентов делают этот модуль прекрасным вариантом для использования в самодельных электроприборах. Он заряжает через USB так же хорошо, как через обычный блок питания. Распиновка модуля TP4056 прилагается (рис.2), как и график цикла зарядки (рис.3) с кривыми постоянного тока и постоянного напряжения. Два диода на коммутационной плате показывают текущий статус заряда – заряд, прекращение заряда и тд (рис.4).

Чтобы не повредить аккумулятор, заряд 3,7 В литий-ионных аккумуляторов должен осуществляться при значении постоянного тока 0,2-0,7 от их емкости, пока выходное напряжение не достигнет 4,2 В, после чего заряд будет осуществляться постоянным напряжением и постепенно снижающимся (до 10% от первоначального значения) током. Мы не можем прервать заряд при напряжении 4,2 В, так как уровень заряда будет 40-80% от полной емкости аккумулятора. За этот процесс отвечает модуль TP4056. Еще один важный момент – резистор, соединенный с выводом PROG, определяет зарядный ток. В модулях, представленных на рынке, обычно с этим выводом соединен 1,2 КОм резистор, что соответствует зарядному току 1А (рис.5). Чтобы получить другие значения зарядного тока, можно попробовать ставить другие резисторы.

Даташит модуля ТР4056

DW01A – интегральная схема защиты батареи, на рис.6 показана обычная схема подключения. Полевые МОП-транзисторы М1 и М2 соединены внешне интегральной схемой FS8205A.

Даташит DW01A

Даташит FS8205A

Эти компоненты установлены на коммутационной плате модуля заряда литий-ионных батарей TP4056, ссылка на который есть в Шаге 2. Мы должны сделать только две вещи: дать напряжение в диапазоне 4-8 В на входной разъем, и соединить полюса аккумулятора и контактами + и – модуля TP4056.

После этого продолжим сборку зарядного устройства.

Шаг 5: Схема проводки

Чтобы завершить сборку электрокомпонентов, спаяем их в соответствии со схемой. Я приложил схему в программе Fritzing и фото физического соединения.

1. + контакт разъема питания соединяем с одним из контактов выключателя, а – контакт разъема питания соединяем с пином GND стабилизатора 7805
2. Второй контакт выключателя соединяем с пином Vin стабилизатора 7805
3. Устанавливаем три конденсатора 100 нФ параллельно между Vin и GND пинами стабилизатора напряжения (для этого используйте макетную плату)
4. Устанавливаем конденсатор 100 нФ между пинами Vout и GND стабилизатора напряжения (на макетной плате)
5. Соедините Vout пин стабилизатора напряжения с IN+ пином модуля TP4056
6. Соедините пин GND стабилизатора напряжения с IN- пином модуля TP4056
7. Соедините + контакт батарейного отсека с B+ пином модуля TP4056, а – контакт батарейного отсека соедините с В- пином модуля TP4056

На этом соединения завершены. Если вы используете 5 В блок питания, пропускайте все пункты с подключениями к стабилизатору напряжения 7805, и подключайте + и – блока напрямую к IN+ и IN- пинам модуля TP4056 соответственно.
Если вы будете использовать 12В блок питания, при прохождении тока 1А стабилизатор 7805 будет нагреваться, это можно исправить теплоотводом.

Шаг 6: Сборка, часть 1: прорезаем отверстия в корпусе

Для того, чтобы правильно уместить все электрокомпоненты в корпусе, в нем нужно прорезать отверстия:

1. Лезвием ножа отметьте на корпусе границы батарейного отсека (рис.1).
2. Горячим ножом прорежьте отверстие по сделанным меткам (рис.2 и 3).
3. После прорезания отверстия, корпус должен выглядеть как на рис.4.
4. Отметьте место, где будет находиться USB-разъем модуля TP4056 (рис.5 и 6).
5. Горячим ножом прорежьте в корпусе отверстие для USB-разъема (рис. 7).
6. Отметьте места на корпусе, где будут находиться диоды модуля TP4056 (рис. 8 и 9).
7. Горячим ножом прорежьте отверстия под диоды (рис. 10).
8. Таким же образом сделайте отверстия под разъем питания и выключатель (рис.11 и 12)

Шаг 7: Сборка, часть 2: устанавливаем электрокомпоненты

Следуйте инструкции, чтобы установить компоненты в корпусе:

1. Установите батарейный отсек так, чтобы монтажные точки были снаружи отсека/корпуса. Клеевым пистолетом приклейте отсек (рис.1).
2. Установите на место модуль TP4056 так, чтобы USB0разъем и диоды попали в соответствующие отверстия, зафиксируйте термоклеем (рис.2).
3. Установите на место стабилизатор напряжения 7805, зафиксируйте термоклеем (рис.3).
4. Установите на свои места разъем питания и выключатель, зафиксируйте их термоклеем (рис.4).
5. Расположение компонентов должно выглядеть так же, как на рис.5.
6. Нижнюю крышку закрепите на месте винтами (рис.6).
7. Позже я закрыл неровности, оставшиеся от горячего ножа, черной изолентой. Также их можно сгладить наждачкой.

Завершенное зарядное устройство показано на рис.7. теперь его нужно испытать.

Шаг 8: Испытание

Установите разряженный аккумулятор в зарядное устройство. Включите питание в разъем 12В или USB. Красный диод должен моргать, это значит, что идет процесс заряда.

Когда заряд будет завершен, должен загореться синий диод.
Прикладываю фото зарядного устройства в процессе заряда и фото с заряженным аккумулятором.
На этом работа завершена.

4 X Plastic Battery Storage Case Box Holder for 1 x 18650 (или как сделать самодельное зарядное устройство)

Самодельное зарядное устройство для аккумуляторов 18650.

Один раз понадобилось мне в гараже зарядить аккумулятор 18650 для фонарика, а под рукой зарядки не было. Таскать с собой iMax B6 нет никакого желания, поэтому решил сделать зарядку сам с минимальными затратами.

Чтобы сделать зарядку, необходим держатель аккумуляторов 18650. Так как помимо зарядки держатель собирался использовать и в других местах, я решил купить лот из нескольких держателей. Так выходит дешевле, чем покупать по одному.
На бике заказал пластиковый держатель для аккумуляторов. Лот из 4 шт. стоил 1,91$ (с купоном)
Пришла посылка в обычном биковском сером пакете. Внутри — километры пупырки и, собственно, товар.




Пластик нормальный, провода запрессованы. Аккумулятор 18650 стандартного размера (65 мм) помещается без проблем. Аккумуляторы с защитой (69 мм) тоже помещаются.

На фотографии в держатель вставлен аккумулятор стандартного размера. При извлечении аккумулятора возник первый вопрос: по бокам пластик заходит на аккумулятор, чтоб исключить самопроизвольное его выпадение, но извлекать аккумулятор становится проблематично. Можно, конечно, поддеть отверткой 18650, но шанс покарябать аккумулятор очень велик. Было решено модернизировать держатель, приклеив полоску ткани (лента) посередине.


После такой модернизации аккумулятор извлекается очень легко.

Для зарядного устройства необходим контроллер заряда. На eBay я сразу полез к знакомому продавцу, у которого покупаю электронику. После недолгого поиска я нашёл контроллер заряда для литиевых аккумуляторов. Я покупал контроллер за 1,11$ с входом для датчика температуры, хотя у него же можно найти контроллер попроще по цене меньше доллара (тыц).

Контроллер выглядит так:

У платки есть стандартный вход MicroUSB, что позволяет заряжать аккумуляторы от компьютерного порта USB или от сетевой зарядки, у которой есть выход USB (для примера вот такой)
На плате припаян чип ТР4056 (кому интересно, есть datasheet)

С сайта продавца характеристика платы:

input voltage: 4V-8V maximum output charging current: 1000mA
the charging D1 indicator lights, charging is completed D2 indicator
PCB board size: 37.3 (mm) x15 (mm)

Небольшое описание платы в картинках:

Согласно datasheet-у, если увеличить сопротивление R4 до 2,4 кОм, то можно уменьшить (ограничить) ток заряда до 500 мА.
Плату я приклеил термопистолетом к держателю аккумулятора.

Там же проложил и припаял провода

Если подать напряжение на USB порт, то загорается индикатор D2 зелёным цветом, а индикатор D1 начинает мигать красным цветом (аккумулятор не вставлен в держатель).

Когда вставлен аккумулятор и подключено внешнее питание, то загорается индикатор D1

На неполностью заряженном аккумуляторе показания, которые берутся с USB порта:
U=5,02В I=0,49А. Напряжение на аккумуляторе 4,21 В

замеры в начале заряда

После окончания заряда загорается индикатор D2 зелёным цветом

На полностью заряженном аккумуляторе показания, которые берутся с USB порта:
I=0,00А. Напряжение на аккумуляторе 4,21 В

замеры в конце заряда

Дальше я решил проверить, до конца ли я зарядил самодельной зарядкой аккумулятор. Для этого я подождал пару часов и попробовал зарядить аккумулятор iMax B6 током 0,5 А.

Как видно на индикаторе, аккумулятор заряжался почти 10 минут и взял всего 14 мАч. Причем ток практически сразу сбросился до 0,1А и держался так все 10 минут.

Кстати, на последней фотографии видно ещё одно применение держателя для аккумуляторов 18650.
Вблизи держатель с клеммами для iMax B6 выглядит так:

Ленту я приклеил обычным суперклеем. Бока держателя (3 штуки) я срезал канцелярским ножом, оставил лишь один бок для подстраховки.

Далее я попробовал разрядить аккумулятор, чтобы понять, выдаст ли 18650 свою ёмкость, и заодно после разряда проверить, какой ток потребляется в начальный момент заряда от USB порта.

На фотографии видно, что 18650 отработал на все 100% (на самом аккумуляторе написана ёмкость)

Начальный момент заряда:

Данный аккумулятор ёмкостью 1365мАч заряжался с полностью разряженного состояния чуть более 3 часов.

Кратенько минусы и плюсы:
Минусы
Трудно достать аккумулятор из держателя. После небольшой доработки данный минус убирается.

Замечания (не минусы и не плюсы)
Заметил небольшой баг зарядного. Если подать питание на USB порт, а потом вставить аккумулятор, то зарядка не начнётся. То есть нужно сначала вставить аккумулятор, а потом на зарядное подать напряжение.

Плюсы
1) Цена. За 1,5$ полноценная зарядка аккумуляторов 18650.
2) Возможность регулировки зарядного тока путём замены резистора R4 (в datasheet есть таблица, которая показывает, какой резистор нужно поставить, чтобы выставить зарядный ток)
3) Компактное

Выводы
За 1,5$ и полчаса времени я получил компактное зарядное, которое меня полностью устраивает.

Зарядка для аккумуляторов 18650: своими руками, как зарядить

Сегодня можно увидеть большой ассортимент разнообразных зарядных систем. Каждое предназначается для конкретного аппарата. Зарядное устройство 18650 несколько отличается от аналогичного прибора для зарядки кислотных батарей. Литиевый аккумулятор 18650 имеет высокое напряжение каждой банки.

Каким устройством можно пользоваться

Магазины, торгующие электротехникой, предлагают огромный ассортимент зарядных устройств. Наиболее дешевая зарядка для li ion аккумулятора 18650 дает ток равный 1 амперу. Устройство предназначено для зарядки одного аккумулятора 18650.

Промышленность выпускает улучшенную зарядную систему, предназначенную для работы с аккумуляторами 18650. Здесь можно одновременно поместить сразу 2–4 элемента. Максимальное напряжение не превышает 4,2 вольта. Устройство имеет высокую стоимость, так как оно оборудовано контроллером заряда, следящим за временем и напряжением заряда.

Любителям универсальных устройств, предлагается зарядка для таких батарей разного типа. Этот зарядник способен одновременно заряжать никелевые, а также литий-ионный аккумулятор 18650. Большинство современных зарядных устройств оборудованы системой безопасности, следящей за напряжением, а также зарядным током. Естественно, чем выше качество зарядника, тем выше его стоимость.

Профессионалы рекомендуют пользоваться только оригинальной зарядкой для АКБ 18650. Эти приборы рассчитаны на конкретную мощность. В их функцию входит завершение процесса, если зарядка достигла своего максимума.

Заводские изделия сначала подают большой ток, постепенно снижая его значение. В результате изделие не перегревается, увеличивается срок службы ion аккумулятора.
Чтобы одновременно зарядить четыре батареи 18650, подойдет зарядное устройство Nitecore Digicharger D4. Прибор оборудован информативным дисплеем, показывающим полезную информацию. На экране высветится время зарядки, скорость заряда, а также напряжение элементов. Управление прибором дает возможность переключаться между разными отсеками, для прочтения информации о каждом заряжаемым аккумуляторе. Прибор относится к универсальной группе, поэтому в нем можно заряжать батареи различного типа.

Изделие автоматически устанавливает время заряда, регулирует его скорость. К сожалению, зарядник не оборудован ручной настройкой, что исключает тонкую подстройку. Устройство автоматически завершает процесс заряда любого аккумулятора.

Nitecore D4 будет оптимальным прибором, если существует потребность ежедневного использования. Особенно это касается лиц, у которых несколько мобильных устройств с аккумуляторами разного типа.

Как правильно выполнять зарядку

Чтобы зарядка аккумулятора 18650 была сделана правильно, требуется соблюдать несколько простых технологических шагов:

• Очень важно не перепутать полярность. Минус должен обязательно подключаться к минусовой клемме, а плюс к положительному контакту. Иногда новички делают эту грубую ошибку. В результате такого подключения, АКБ выходит из строя.
• Зарядка аккумулятора 18650 начинается с тока, равного 0,05 В. На финише это значение повышается до 4,2 В. Автоматический зарядник самостоятельно выключит подачу питания, после завершения зарядки. Если автоматика отсутствует, требуется постоянно следить за процессом
• В среднем батарея заряжается в течение трех часов.
• Аккумулятор не нужно доводить до полного разряжения, чтобы потом вновь заряжать его до максимальных значений. Разряд должен сохранять минимум 25%, его максимум не должен превышать 90%. Не превышение этих параметров, позволит увеличить срок эксплуатации батареи.
• От силы тока зависит время заряда батареи 18650. При 0,5А, процесс будет проходить очень долго. Установив ток 1А, можно достичь увеличения скорости заряда, но это уменьшит срок службы батареи. Только плавный заряд способен увеличить период эксплуатации аккумулятора 18650.

Самодельное зарядное

Чтобы самостоятельно сделать зарядку для аккумуляторов 18650, важно предварительно изучить, как работают электрической цепи, а также параметры, разрешающие проводить зарядку АКБ. Известно несколько способов.

Простейшим вариантом считается подзарядка батарейки зарядным устройством, подходящим к телефонам «Самсунг». Сила тока, а также напряжения такого зарядника, подходит к АКБ 18650.

Схема подключения достаточно проста. Провода зарядника освобождаются от фиксирующей оболочки. Определяется минусовой контакт, а также плюсовой провод. Плюс всегда подается красным проводом, минус черным. Перепутать невозможно.

К аккумулятору подсоединяют оголенные контакты, соблюдая полярность. Провода фиксируются обыкновенным пластилином. Остается только подать питание и начать зарядку, регулярно контролируя процесс. В течение часа параметры емкости будут полностью восстановлены.

Другой метод, предназначен для усовершенствования зарядки. Но схема подключения будет сложнее. Для работы понадобиться:

• паяльник;
• припой;
• клей;
• флюс.

Важнейшим элементом для домашнего устройства считается плата зарядки. Она продается в интернет-магазинах. Сборка выполняется в определенной последовательности. Сначала подготавливается пластмассовый бокс с проводами (плюс, минус). К нему припаивается зарядная плата. Батарейка вкладывается в бокс, подается питание, начинается зарядка.

Чтобы воспользоваться таким вариантом, важно подобрать бокс (емкость) габариты которого соответствовали размерам батареи 18650. Припаивать провода нужно на места, специально обозначенные на плате. Чтобы контролировать величину заряда, плата оборудована несколькими светодиодными индикаторами, различного оттенка (красный, зеленый).

Плата фиксируется к боксу в любом месте, позволяющим видеть работу индикаторов. Затем припаиваются провода, выдерживая полярность. Концы, перед началом пайки, тщательно зачищаются, затем покрываются канифолью. На поверхность платы капают жидким флюсом (2–3 капли).

Во время пайки провода не должны контактировать между собой. Описанную схему можно самостоятельно собрать очень быстро. Стоит она недорого, зато отличается высокой надежностью и отличным зарядом. После подачи напряжения, останется только смотреть на индикатор. Зеленая лампочка показывает силу заряда батарейки.

Общие требования к зарядке аккумуляторов 18650

Во время заряда литиевых батарей 18650, на выходе обязательно должно подаваться напряжение 5 В, значение тока 0,5 – 1А (берется от минимального значения ёмкости АКБ). Другими словами, литиевый аккумулятор, ёмкостью 2600 мАч, необходимо заряжать током, в диапазоне 1,32,6 ампера. Изготовители зарядок для таких батарей, выпускают устройства, выполняющие такой процесс, несколькими шагами.

Сначала подается ток 0,2 А. Причем напряжение одной банки достигает 4,1–4,2 вольта. На такую операцию уходит меньше одного часа. На втором этапе подается постоянное напряжение. Чтобы уменьшить время заряда, на производстве начали выпускать зарядник с импульсным режимом

Некоторые литий-ионные аккумуляторы оборудованы графитовым электродом. Чтобы заряд проходил нормально, необходимо, чтобы на каждый элемент подавалось напряжение, превышающее 4,1 вольта. Если взять обычный литиевый аккумулятор, повышение напряжения приведет к увеличению энергетической плотности, одновременно начнут свою активную деятельность окислительные процессы.

В результате срок эксплуатации литиевого аккумулятора резко снижается. Такого явления не наблюдается в батареях, оборудованных графитовыми электродами. Окисление снижается специальными добавками. Другими словами увеличение напряжения в графитовых батареях не является критичным, но лучше этого не делать.
Если начать заряжать аккумуляторы 18650 током 1А, для полного заряда потребуется приблизительно 2–3 часа. За этот время напряжение поднимется до определённой величины. Во время работы зарядное устройство быстро уменьшает ток на несколько процентов (считается от первоначальной величины). Увеличение тока заряда (больше 1 ампера) не оказывает серьезного влияния на время зарядки. Вторая стадия заряда, обычно продолжается намного дольше, чем в самом начале.

Промышленность изготавливает зарядные устройства, которые способны полностью зарядить литиевый аккумулятор18650 приблизительно за один час. Эти приборы не в состоянии провести второй этап, он полностью отсутствует. На первоначальном этапе зарядка АКБ осуществляется примерно на 60–80 процентов. Затем она начинает эксплуатироваться в приборе. Такой заряд не может считаться критичным для литиевых элементов. Даже наоборот, они не должны полностью заряжаться, аккумулятор не должен сильно разряжаться

Заключение

Подводя итог всему вышесказанному, можно прийти к выводу, что для хорошей зарядки литий ионного аккумулятора, лучше использовать заводской прибор. Китайские аналоги не всегда собраны по нужной технологии. Они могут испортить батарею, возможно неожиданное возгорание.
Самостоятельно собранное зарядное устройство для литиевого аккумулятора 18650 должно подавать ток, равный 10% от общей емкости аккумулятора. Эта цифра может подниматься до 20%, но это крайне нежелательно.

Видео про зарядки 18650 аккумуляторов

ОДНОВРЕМЕННАЯ ЗАРЯДКА НЕСКОЛЬКИХ АККУМУЛЯТОРОВ

   Сейчас всё большую популярность набирают литиевые аккумуляторы. Особенно пальчиковые, типа 18650, на 3,7 В 3000 мА. Ни сколько не сомневаюсь, что ещё 3-5 лет, и они полностью вытеснят никель-кадмиевые. Правда остаётся открытым вопрос про их зарядку. Если со старыми АКБ всё понятно — собирай в батарею и через резистор к любому подходящему блоку питания, то тут такой фокус не проходит. Но как же тогда зарядить сразу несколько штук, не используя дорогие фирменные балансировочные ЗУ?

Теория

   Для последовательного соединения аккумуляторов, обычно к плюсу электрической схемы подключают положительную клемму первого  последовательное соединение аккумуляторов аккумулятора. К его отрицательной клемме подключают положительную клемму второго аккумулятора и т.д. Отрицательную клемму последнего аккумулятора подключают к минусу блока. Получившаяся при последовательном соединении аккумуляторная батарея имеет ту же емкость, что и у одиночного аккумулятора, а напряжение такой батареи равно сумме напряжений входящих в нее аккумуляторов. Значит если аккумуляторы имеют одинаковые напряжения, то напряжение батареи равно напряжению одного аккумулятора, умноженному на количество аккумуляторов в аккумуляторной батарее.

   Энергия, накопленная в АКБ, равна сумме энергий отдельных аккумуляторов (произведению энергий отдельных аккумуляторов, если аккумуляторы одинаковые), независимо от того, как соединены аккумуляторы — параллельно или последовательно.

   Литий-ионные батареи просто подключить к БП нельзя — нужно выравнивание зарядных токов на каждом элементе (банке). Балансировку проводят при зарядке аккумулятора, когда энергии много и её можно сильно не экономить и поэтому без особых потерь можно воспользоваться пассивным рассеиванием «лишнего» электричества.

   Никель-кадмиевые АКБ не требуют дополнительных систем, поскольку каждое звено при достижении его максимального напряжения заряда перестает принимать энергию. Признаки полного заряда Ni-Cd — это увеличение напряжения до определенного значения, а затем его падение на несколько десятков милливольт, и повышение температуры — так что лишняя энергия сразу превращается в тепло.

   У литиевых аккумуляторов наоборот. Разрядка до низких напряжений вызывает деградацию химии и необратимое повреждение элемнта, с ростом внутреннего сопротивления. В общем они не защищены от перезаряда, и можно потратить много лишней энергии, резко сокращая тем самым время их службы.

   Если соединить несколько литиевых элементов в ряд и запитать через зажимы на обоих концах блока, то мы не можем контролировать заряд отдельных элементов. Достаточно того, что одно из них будет иметь несколько более высокое сопротивление или чуть меньшую емкость, и это звено гораздо быстрее достигнет напряжения заряда 4,2 В, в то время как остальные будут еще иметь 4,1 В. И когда напряжение всего пакета достигнет напряжение заряда, может оказаться, что эти слабые звенья заряжены до 4,3 Вольт или даже больше. С каждым таким циклом будет происходить ухудшение параметров. К тому же Li-Ion является неустойчивым и при перегрузке может достичь высокой температуры, а, следовательно, взорваться.

   Чаще всего на выходе источника зарядного напряжения ставится устройство, называемое «балансиром». Простейший тип балансира — это ограничитель напряжения. Он представляет из себя компаратор, сравнивающий напряжение на банке Li-Ion с пороговым значением 4,20 В. По достижении этого значения приоткрывается мощный ключ-транзистор, включенный параллельно элементу, пропускающий через себя большую часть тока заряда и превращающий энергию в тепло. На долю самой банки при этом достается крайне малая часть тока, что, практически, останавливает ее заряд, давая дозарядиться соседним. Выравнивание напряжений на элементах батареи с таким балансиром происходит только в конце заряда по достижении элементами порогового значения.

Упрощённая схема балансира для АКБ

   Вот упрощённая схема балансира тока на базе TL431. Резисторы R1 и R2 устанавливают напряжение 4,20 Вольт, или можно выбрать другие, в зависимости от типа батареи. Эталонное напряжение для регулятора снимается с транзистора, и уже на границе 4,20 В система начнет приоткрывать транзистор, чтобы не допустить превышения заданного напряжения. Минимальное увеличение напряжения вызовет очень быстрый рост тока транзистора. Во время тестов, уже при 4,22 В (превышение на 20 мВ), ток составил более 1 А.

   Сюда подходит в принципе любой транзистор PNP, работающий в диапазоне напряжений и токов, которые нас интересуют. Если батареи должны быть заряжены током 500 мА. Расчет его мощности прост: 4,20 В х 0,5 А = 2,1 В, и столько должен потерять транзистор, что вероятно, потребует небольшого охлаждения. Для зарядного тока 1 А или больше мощность потерь, соответственно, растет, и все труднее будет избавиться от тепла. Во время теста были проверены несколько разных транзисторов, в частности BD244C, 2N6491 и A1535A — все они ведут себя одинаково.

   Делитель напряжения R1 и R2 следует подобрать так, чтобы получить нужное напряжение ограничения. Для удобства вот несколько значений после применения которых, мы получим следующие результаты:

•   R1 + R2 = Vo
• 22K + 33K = 4,166 В
• 15К + 22K = 4,204 В
• 47K + 68K = 4,227 В
• 27K + 39K = 4,230 В
• 39K + 56K = 4,241 В
• 33K + 47K = 4,255 В

Схема устройства для балансировки аккумуляторов

   Это аналог мощного стабилитрона, нагруженного на низкоомную нагрузку, роль которой здесь выполняют диоды D2…D5. Микросхема D1 измеряет напряжение на плюсе и минусе аккумулятора и если оно поднимается выше порога, открывает мощный транзистор, пропуская через себя весь ток от ЗУ. Как соединяется всё это вместе и к блоку питания — смотрите далее.

   Блоки получаются действительно маленькие, и вы можете смело устанавливать их сразу на элементе. Следует только иметь в виду, что на корпусе транзистора возникает потенциал отрицательного полюса батареи, и вы должны быть осторожны при установке систем общего радиатора — надо использовать изоляцию корпусов транзисторов друг от друга.

Испытания

   Сразу 6 штук балансировочных блоков понадобились для одновременной зарядки 6 аккумуляторов 18650. Элементы видны на фото ниже.

   Все элементы зарядились ровно до 4,20 вольта (напряжение были выставлены потенциометрами), а транзисторы стали горячие, хотя и обошлось без дополнительного охлаждения — зарядка током 500 мА. Таким образом, можно смело рекомендовать данный метод для одновременного заряда нескольких литиевых аккумуляторов от общего источника напряжения.

   Форум по АКБ

   Обсудить статью ОДНОВРЕМЕННАЯ ЗАРЯДКА НЕСКОЛЬКИХ АККУМУЛЯТОРОВ

Адаптер в качестве зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов шуруповерта.

В прошлый раз я рассматривал вопрос о замене никель-кадмиевых NiСd аккумуляторов шуруповерта на литий-ионные. Теперь остался вопрос зарядки этих аккумуляторов. Литий ионные аккумуляторы формата 18650 обычно могут заряжаться до напряжения 4,20 В на ячейку с допустимым отклонением не больше 50 милливольт потому, что увеличение напряжения может привести повреждению структуры батареи. Ток заряда аккумулятора может находится в пределах от 0,1С до 1С(С-емкость аккумулятора). Лучше выбрать это значение согласно даташиту на конкректный аккумулятор. Я применил в переделке шуруповерта аккумуляторы марки Samsung INR18650-30Q 3000mAh 15A. Смотрим даташит-ток зарядки -1,5А.

Наиболее правильным будет провести заряд литиевых аккумуляторов в два этапа по методу CC/CV (constant current, constant voltage-постоянный ток, постоянное напряжение). Первый этап- должен обеспечен постоянный ток заряда. Величина тока составляет 0.2-0.5С. Для аккумулятора с емкостью 3000 мА/ч, номинальный ток заряда на первом этапе равен 600-1500 мА.. Второй этап — зарядка аккумулятора постоянным напряжением, ток постоянно снижается. Поддерживается напряжение на аккумуляторе в пределах 4.15-4.25 В. Процесс заряда будет законченным когда току падет до 0.05-0.01С.
На этом этапе ЗУ поддерживает на аккумуляторе напряжение 4.15-4.25 вольта и контролирует значение тока.По мере набора емкости, зарядный ток будет снижаться. Как только его значение уменьшится до 0.05-0.01С, процесс заряда считается оконченным.
Принимая во внимание вышесказанное применил готовые электронные модули с Алиэкспресс. Понижающая плата CC/CV с ограничением по току на микросхеме XL4015E1 или на LM2596. Предпочтительней плата на XL4015E1 так, как она более удобна в настройках.

Характеристики платы на XL4015E1.
Максимальный выходной ток до 5 Ампер.
Напряжение на выходе: 0.8 В-30 Вольт.
Напряжение на входе: 5 В-32 Вольт.
Плата на LM2596 имеет аналогичные параметры, только ток чуть меньше — до 3 Ампер.
Плату для управление зарядом литий-ионной батареи выбрана ранее. В качестве источника питания можно применить любой со следующими параметрами-выходное напряжение не ниже 18 Вольт (для схемы 4S), ток не ниже 2-3 Ампер. В качестве первого примера построения зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов шуруповерта я использовал адаптер 220\12 Вольт, 3 Ампера.

Предварительно я проверил какой ток он может выдать пир номинальной нагрузке. Подключил к выходу автолампу и выждал полчаса. Выдает свободно без прегруза 1,9 Ампер. Также измерил температуру на радиаторе транзистора-40 градусов Цельсия. Вполне неплохо-нормальный режим.

Но в этом случае не хватает напряжения. Это легко исправимо, с помощью всего одной копеечной радиодетали-переменного резистора (потенциометр) на 10-20 кОм. Рассмотрим типовую схему адаптера.

На схеме есть управляемый стабилитрон TL431, он находится в цепи обратной связи. Его задача поддерживать стабильное выходное напряжение в соответствие с нагрузкой. Через делитель из двух резисторов он подключен к плюсовому выходу адаптера. Нам нужно припаять к резистору(или выпаять его совсем и на его место припаять, тогда напряжение будет регулироваться и в меньшую сторону) который подключен к выводу 1 стабилитрона TL431 и к минусовой шине переменный резистор. Вращаем ось потенциометра и выставляем нужное напряжение. В моем случае я задал 18 Вольт(небольшой запас от 16,8 В для падения на плате CCCV). Если у вас напряжение указанное на корпусах электролитических конденсаторах стоящих на выходе схемы будет больше нового напряжения они могут взорваться. Тогда надо заменить их с запасом 30% по напряжению.
Далее подключаем к адаптеру плату для управление зарядом. Выставляем подстроечным резистором на плате напряжение 16,8 Вольт. Другим подстроечным резистором выставляем ток 1,5 Ампера, предварительно подключаем тестер в режиме амперметра к выходу платы. Теперь можно подсоединить литий-ионной сборку шуруповерта. Зарядка прошла нормально, ток к концу заряда упал до минимума, батарея зарядилась. Температура на адаптере была в пределах 40-43 градусов Цельсия, что вполне нормально. В перспективе можно в корпусе адаптера для улучшения вентиляции (особенно в летнее время) насверлить отверстия.
Окончание заряда батареи можно увидеть по включению светодиода на плате на XL4015E1. В данном примере я использовал другую плату на LM2596 так, как случайно в ходе экспериментов сжег XL4015E1. Советую делать зарядку лучше на плате XL4015E1.

У меня есть еще штатное зарядное от другого шуруповерта. Оно рассчитано на зарядку никель-кадмиевых аккумуляторов. Хотелось использовать это штатное зарядное чтобы заряжать и никель-кадмиевых аккумуляторы и литий-ионные.

Это решилось просто- припаял к выходным проводам (красный плюс, черный минус) провода к плате CCCV.
Напряжение холостого хода на выходе штатное зарядного было 27 Вольт, это вполне подходит для нашей зарядной платы. После подключил так же как и варианте с адаптером.

Окончание зарядки здесь мы видим по изменению цвета свечения светодиода(переключился с красного на зеленый).
Саму плату CCCV я поместил в подходящую пластмассовую коробку, выведя провода наружу.

Если у вас штатное зарядное на трансформаторе то можно подключить плату CCCV после диодного мостика выпрямителя.
Способ переделки адаптера под силу начинающим и может пригодиться в других целях, в результате получим бюджетный блок для питания различных устройств.
Всем желаю здоровья и успехов в покупках и жизни.
Подробнее процесс работы с зарядным устройством для переделанного шуруповерта можно посмотреть в видео

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.