Nabíjačka pre Li-Ion batérie z odpadu. Čo sú to lítiové batérie?
Veľa ľudí má asi problém s nabíjaním Li-Ion batérie bez ovládača, ja som mal takúto situáciu. Dostal som mŕtvy notebook a v batérii boli 4 živé plechovky SANYO UR18650A.
Rozhodol som sa vymeniť LED baterka namiesto troch AAA batérií. Vyvstala otázka ich spoplatnenia.
Po prehrabávaní sa na internete som našiel kopu schém, no v našom meste sú detaily trochu tesné.
Skúšal som nabíjanie z nabíjačky mobilu, problém je v kontrole nabíjania, treba neustále sledovať zahrievanie, len sa to začne zahrievať, treba odpojiť od nabíjania, inak sa v lepšom prípade poškodí batéria, inak môžete založiť oheň.
Rozhodol som sa to urobiť sám. Kúpil som si v obchode posteľ na batériu. Kúpil som si nabíjačku na blšom trhu. Na uľahčenie sledovania konca nabíjania je vhodné nájsť taký s dvojfarebnou LED diódou, ktorá signalizuje koniec nabíjania. Po dokončení nabíjania sa zmení z červenej na zelenú.
Ale môžete použiť aj obyčajný. Nabíjačku je možné vymeniť za USB kábel a nabíjať z počítača alebo nabíjačky s USB výstupom.
Moja nabíjačka je len na batérie bez ovládača. Ovládač som zobral zo starej batérie mobilu. Zabezpečuje, aby nedošlo k prebitiu batérie nad napätím 4,2 V, ani k vybitiu pod 2...3 V. Ochranný obvod chráni pred skratmi aj tým, že odpojí samotnú banku od spotrebiteľa. skrat.
Obsahuje čip DW01 a zostavu dvoch tranzistorov MOSFET SM8502A (M1, M2). Existujú aj iné označenia, ale obvody sú podobné tomuto a fungujú podobne.
Ovládač nabíjania batérie mobilného telefónu.
Obvod regulátora.
Ďalší obvod regulátora.
Hlavná vec je nezameniť polaritu spájkovania ovládača na lôžko a ovládača do nabíjačky. Riadiaca doska má kontakty „+“ a „-“.
Odporúča sa urobiť dobre viditeľný indikátor v lôžku v blízkosti pozitívneho kontaktu pomocou červenej farby alebo samolepiacej fólie, aby sa predišlo prepólovaniu.
Všetko som dal dokopy a stalo sa toto.
Nabíja skvelé. Keď napätie dosiahne 4,2 voltu, ovládač odpojí batériu od nabíjania a LED sa prepne z červenej na zelenú. Nabíjanie je dokončené. Môžete nabíjať iné Li-Ion batérie, stačí použiť iné lôžko. Veľa šťastia všetkým.
Pokrok ide dopredu a tradične používané NiCd (nikel-kadmium) a NiMh (nikel-metal hydrid) sa čoraz viac nahrádzajú lítiové batérie.
Pri porovnateľnej hmotnosti jedného prvku má lítium vyššiu kapacitu, navyše napätie prvku je trikrát vyššie – 3,6 V na prvok namiesto 1,2 V.
Cena lítiových batérií sa začala približovať k bežným alkalickým batériám, ich hmotnosť a veľkosť sú oveľa menšie a okrem toho sa môžu a mali by sa nabíjať. Výrobca hovorí, že vydržia 300-600 cyklov.
Existujú rôzne veľkosti a vybrať si tú správnu nie je ťažké.
Samovybíjanie je také nízke, že sedia roky a zostanú nabité, t.j. Zariadenie zostáva funkčné, keď je to potrebné.
„C“ znamená kapacitu
Často sa vyskytuje označenie ako „xC“. Ide jednoducho o pohodlné označenie nabíjacieho alebo vybíjacieho prúdu batérie s podielmi jej kapacity. Odvodené z anglického slova „Capacity“ (kapacita, kapacita).Keď sa hovorí o nabíjaní prúdom 2C alebo 0,1C, zvyčajne tým myslia, že prúd by mal byť (2 × kapacita batérie)/h, respektíve (0,1 × kapacita batérie)/h.
Napríklad akumulátor s kapacitou 720 mAh, u ktorého je nabíjací prúd 0,5 C, je potrebné nabíjať prúdom 0,5 × 720 mAh / h = 360 mA, to platí aj pre vybíjanie.
Sami môžete urobiť niečo jednoduché alebo nie také jednoduché Nabíjačka, v závislosti od vašich skúseností a schopností.
Schéma zapojenia jednoduchej nabíjačky LM317
Ryža. 5.
Aplikačný obvod poskytuje pomerne presnú stabilizáciu napätia, ktorá sa nastavuje potenciometrom R2.
Stabilizácia prúdu nie je taká kritická ako stabilizácia napätia, takže stačí stabilizovať prúd pomocou bočného odporu Rx a tranzistora NPN (VT1).
Požadovaný nabíjací prúd pre konkrétnu lítium-iónovú (Li-Ion) a lítium-polymérovú (Li-Pol) batériu sa volí zmenou odporu Rx.
Odpor Rx približne zodpovedá nasledovnému pomeru: 0,95/Imax.
Hodnota odporu Rx uvedená v diagrame zodpovedá prúdu 200 mA, je to približná hodnota, závisí aj od tranzistora.
Je potrebné zabezpečiť radiátor v závislosti od nabíjacieho prúdu a vstupného napätia.
Vstupné napätie musí byť aspoň o 3 V vyššie ako napätie batérie pre normálnu prevádzku stabilizátora, čo je pre jednu plechovku 7-9 V.
Schéma zapojenia jednoduchej nabíjačky na LTC4054
Ryža. 6.
Regulátor nabíjania LTC4054 môžete odstrániť zo starého mobilného telefónu, napríklad Samsung (C100, C110, X100, E700, E800, E820, P100, P510).
Ryža. 7. Tento malý 5-nohý čip je označený ako „LTH7“ alebo „LTADY“
Nebudem zachádzať do najmenších detailov práce s mikroobvodom; všetko je v technickom liste. Popíšem len tie najnutnejšie vlastnosti.
Nabíjací prúd až 800 mA.
Optimálne napájacie napätie je od 4,3 do 6 Voltov.
Indikácia nabitia.
Ochrana proti skratu na výstupe.
Ochrana proti prehriatiu (zníženie nabíjacieho prúdu pri teplotách nad 120°).
Nenabíja batériu, ak je jej napätie nižšie ako 2,9 V.
Nabíjací prúd je nastavený odporom medzi piatou svorkou mikroobvodu a zemou podľa vzorca
I=1000/R,
kde I je nabíjací prúd v ampéroch, R je odpor odporu v ohmoch.
Indikátor vybitia lítiovej batérie
Tu jednoduchý obvod, ktorý rozsvieti LED, keď je batéria takmer vybitá a jej zvyškové napätie je blízko kritickej hodnoty.
Ryža. 8.
Akékoľvek tranzistory s nízkym výkonom. Napätie zapaľovania LED sa volí deličom z rezistorov R2 a R3. Je lepšie pripojiť obvod za ochrannú jednotku, aby LED úplne nevybila batériu.
Nuansa trvanlivosti
Výrobca zvyčajne uvádza 300 cyklov, ale ak nabíjate lítium len o 0,1 V menej, na 4,10 V, počet cyklov sa zvýši na 600 alebo dokonca viac.Prevádzka a bezpečnostné opatrenia
Dá sa to povedať lítium-polymérové batérie najjemnejšie existujúce batérie, to znamená, že vyžadujú povinné dodržiavanie niekoľkých jednoduchých, ale povinných pravidiel, ktorých nedodržanie môže viesť k problémom.1. Nabíjanie na napätie presahujúce 4,20 V na nádobu nie je povolené.
2. Neskratujte batériu.
3. Vybíjanie prúdmi, ktoré presahujú nosnosť alebo zahrievanie batérie nad 60°C, nie je povolené. 4. Výboj pod napätím 3,00 V na nádobu je škodlivý.
5. Zahrievanie batérie nad 60 °C je škodlivé. 6. Odtlakovanie batérie je škodlivé.
7. Skladovanie vo vybitom stave je škodlivé.
Nedodržanie prvých troch bodov vedie k požiaru, zvyšok - k úplnej alebo čiastočnej strate kapacity.
Z praxe dlhoročného používania môžem povedať, že kapacita batérie sa mení málo, ale zvyšuje sa vnútorný odpor a batéria začne pracovať menej času pri vysokej spotrebe prúdu - zdá sa, že kapacita klesla.
Z tohto dôvodu väčšinou inštalujem väčšiu nádobu, ako to rozmery prístroja dovoľujú a celkom dobre fungujú aj staré plechovky, ktoré majú desať rokov.
Pre nie veľmi vysoké prúdy sú vhodné staré batérie do mobilných telefónov.
Zo starej batérie notebooku môžete získať veľa perfektne fungujúcich batérií 18650.
Kde môžem použiť lítiové batérie?
Už dávno som prerobil svoj skrutkovač a elektrický skrutkovač na lítium. Tieto nástroje nepoužívam pravidelne. Teraz aj po roku nepoužívania fungujú bez dobíjania!Malé batérie som vložil do detských hračiek, hodiniek atď., kde boli z výroby nainštalované 2-3 „gombíkové“ články. Tam, kde je potrebné presne 3V, pridám jednu diódu do série a funguje tak akurát.
Dal som ich do LED bateriek.
Namiesto drahej a malokapacitnej Krony 9V som do testera nainštaloval 2 plechovky a zabudol som na všetky problémy a náklady navyše.
Vo všeobecnosti to dávam všade, kde sa dá, namiesto batérií.
Kde kúpim lítium a súvisiace nástroje
Na predaj. Na rovnakom odkaze nájdete nabíjacie moduly a ďalšie užitočné veci pre domácich majstrov.Číňania väčšinou klamú o kapacite a tá je menšia ako sa píše.
Čestný Sanyo 18650
Posúdenie vlastností konkrétnej nabíjačky je ťažké bez toho, aby sme pochopili, ako má vlastne prebiehať príkladné nabíjanie lítium-iónovej batérie. Preto predtým, ako prejdeme priamo k diagramom, spomeňme si na malú teóriu.
Čo sú to lítiové batérie?
V závislosti od materiálu, z ktorého je kladná elektróda lítiovej batérie vyrobená, existuje niekoľko odrôd:
- s lítium-kobaltátovou katódou;
- s katódou na báze lítiového fosforečnanu železitého;
- na báze nikel-kobalt-hliník;
- na báze nikel-kobalt-mangán.
Všetky tieto batérie majú svoje vlastné charakteristiky, ale keďže tieto nuansy nemajú pre bežného spotrebiteľa zásadný význam, nebudú sa v tomto článku brať do úvahy.
Všetky lítium-iónové batérie sa tiež vyrábajú v rôznych veľkostiach a tvarových faktoroch. Môžu byť buď obalené (napríklad dnes populárny 18650), alebo laminované či hranolové (gél-polymérové batérie). Posledne menované sú hermeticky uzavreté vrecká vyrobené zo špeciálnej fólie, ktoré obsahujú elektródy a elektródovú hmotu.
Najbežnejšie veľkosti lítium-iónových batérií sú uvedené v tabuľke nižšie (všetky majú menovité napätie 3,7 voltu):
| Označenie | Štandardná veľkosť | Podobná veľkosť |
|---|---|---|
| XXYY0, Kde XX- označenie priemeru v mm, YY- hodnota dĺžky v mm, 0 - odráža dizajn vo forme valca |
10180 | 2/5 AAA |
| 10220 | 1/2 AAA (Ø zodpovedá AAA, ale polovičná dĺžka) | |
| 10280 | ||
| 10430 | AAA | |
| 10440 | AAA | |
| 14250 | 1/2 AA | |
| 14270 | Ø AA, dĺžka CR2 | |
| 14430 | Ø 14 mm (rovnaké ako AA), ale kratšia dĺžka | |
| 14500 | AA | |
| 14670 | ||
| 15266, 15270 | CR2 | |
| 16340 | CR123 | |
| 17500 | 150S/300S | |
| 17670 | 2xCR123 (alebo 168S/600S) | |
| 18350 | ||
| 18490 | ||
| 18500 | 2xCR123 (alebo 150A/300P) | |
| 18650 | 2xCR123 (alebo 168A/600P) | |
| 18700 | ||
| 22650 | ||
| 25500 | ||
| 26500 | S | |
| 26650 | ||
| 32650 | ||
| 33600 | D | |
| 42120 |
Vnútorné elektrochemické procesy prebiehajú rovnakým spôsobom a nezávisia od tvarového faktora a dizajnu batérie, takže všetko uvedené nižšie platí rovnako pre všetky lítiové batérie.
Ako správne nabíjať lítium-iónové batérie
Najsprávnejší spôsob nabíjania lítiových batérií je nabíjanie v dvoch fázach. Toto je metóda, ktorú Sony používa vo všetkých svojich nabíjačkách. Napriek zložitejšiemu regulátoru nabíjania poskytuje viac plné nabitie li-ion batérie bez zníženia ich životnosti.
Tu hovoríme o dvojstupňovom profile nabíjania pre lítiové batérie, skrátene CC/CV (konštantný prúd, konštantné napätie). Existujú aj možnosti s impulznými a krokovými prúdmi, ale v tomto článku sa o nich nehovorí. Viac o nabíjaní pulzný prúd sa dá čítať.
Pozrime sa teda na obe fázy nabíjania podrobnejšie.
1. V prvej fáze Musí byť zabezpečený konštantný nabíjací prúd. Aktuálna hodnota je 0,2-0,5C. Pre zrýchlené nabíjanie je povolené zvýšiť prúd na 0,5-1,0C (kde C je kapacita batérie).
Napríklad pre batériu s kapacitou 3000 mAh je nominálny nabíjací prúd na prvom stupni 600-1500 mA a zrýchlený nabíjací prúd môže byť v rozsahu 1,5-3A.
Na zabezpečenie konštantného nabíjacieho prúdu danej hodnoty musí byť obvod nabíjačky schopný zvýšiť napätie na svorkách batérie. Nabíjačka totiž v prvom stupni funguje ako klasický stabilizátor prúdu.
Dôležité: Ak plánujete nabíjať batérie pomocou vstavanej ochrannej dosky (PCB), potom sa pri navrhovaní obvodu nabíjačky musíte uistiť, že napätie naprázdno obvodu nikdy nemôže prekročiť 6-7 voltov. V opačnom prípade môže dôjsť k poškodeniu ochrannej dosky.
V momente, keď napätie na batérii stúpne na 4,2 V, batéria získa približne 70-80 % svojej kapacity (konkrétna hodnota kapacity bude závisieť od nabíjacieho prúdu: pri zrýchlenom nabíjaní to bude o niečo menej, pri nominálny poplatok - trochu viac). Tento moment znamená koniec prvej etapy nabíjania a slúži ako signál pre prechod do druhej (a konečnej) etapy.
2. Druhá fáza nabíjania- toto je nabitie batérie konštantné napätie, ale s postupne klesajúcim (klesajúcim) prúdom.
V tejto fáze nabíjačka udržiava na batérii napätie 4,15-4,25 voltov a riadi aktuálnu hodnotu.
Keď sa kapacita zvýši, nabíjací prúd sa zníži. Akonáhle jeho hodnota klesne na 0,05-0,01C, proces nabíjania sa považuje za ukončený.
Dôležitou nuansou správnej prevádzky nabíjačky je jej úplné odpojenie od batérie po dokončení nabíjania. Je to spôsobené tým, že pre lítiové batérie je mimoriadne nežiaduce, aby zostali dlhší čas pod vysokým napätím, ktoré zvyčajne poskytuje nabíjačka (t.j. 4,18-4,24 voltov). To vedie k zrýchlenej degradácii chemického zloženia batérie a v dôsledku toho k zníženiu jej kapacity. Dlhodobý pobyt znamená desiatky a viac hodín.
Počas druhej fázy nabíjania sa batérii podarí získať približne o 0,1-0,15 viac svojej kapacity. Celkové nabitie batérie tak dosahuje 90-95%, čo je výborný ukazovateľ.
Pozreli sme sa na dve hlavné fázy nabíjania. Pokrytie problematiky nabíjania lítiových batérií by však bolo neúplné, keby sa nespomínala ďalšia etapa nabíjania – tzv. prednabitie.
Fáza predbežného nabíjania (predbežné nabíjanie)- tento stupeň sa používa iba pri hlboko vybitých batériách (pod 2,5 V), aby sa dostali do normálneho prevádzkového režimu.
V tejto fáze je nabíjanie zabezpečené DC znížená hodnota, kým napätie batérie nedosiahne 2,8 V.
Predbežná fáza je potrebná na to, aby sa zabránilo opuchu a odtlakovaniu (alebo dokonca výbuchu ohňom) poškodených batérií, ktoré majú napríklad vnútorný skrat medzi elektródami. Ak cez takúto batériu okamžite prechádza veľký nabíjací prúd, nevyhnutne to povedie k jej zahrievaniu a potom to závisí.
Ďalšou výhodou prednabíjania je predhrievanie batérie, ktoré je dôležité pri nabíjaní pri nízkych okolitých teplotách (v nevykurovanej miestnosti v chladnom období).
Inteligentné nabíjanie by malo byť schopné monitorovať napätie na batérii počas fázy predbežného nabíjania a ak sa napätie dlhší čas nezvýši, vyvodiť záver, že batéria je chybná.
Všetky fázy nabíjania lítium-iónovej batérie (vrátane fázy predbežného nabíjania) sú schematicky znázornené v tomto grafe: 
Prekročenie menovitého nabíjacieho napätia o 0,15 V môže znížiť životnosť batérie o polovicu. Zníženie nabíjacieho napätia o 0,1 voltu znižuje kapacitu nabitého akumulátora asi o 10 %, ale výrazne predlžuje jeho životnosť. Napätie plne nabitej batérie po vybratí z nabíjačky je 4,1-4,15 voltov.
Dovoľte mi zhrnúť vyššie uvedené a načrtnúť hlavné body:
1. Aký prúd by som mal použiť na nabíjanie lítium-iónovej batérie (napríklad 18650 alebo akejkoľvek inej)?
Prúd bude závisieť od toho, ako rýchlo ho chcete nabíjať a môže sa pohybovať od 0,2 C do 1 C.
Napríklad pre batériu veľkosti 18650 s kapacitou 3400 mAh je minimálny nabíjací prúd 680 mA a maximálny 3400 mA.
2. Ako dlho trvá nabitie, napríklad to isté nabíjateľné batérie 18650?
Čas nabíjania priamo závisí od nabíjacieho prúdu a vypočíta sa pomocou vzorca:
T = C / účtujem.
Napríklad doba nabíjania našej 3400 mAh batérie s prúdom 1A bude približne 3,5 hodiny.
3. Ako správne nabíjať lítium-polymérovú batériu?
Všetky lítiové batérie sa nabíjajú rovnakým spôsobom. Nezáleží na tom, či ide o lítium polymér alebo lítium ión. Pre nás, spotrebiteľov, v tom nie je žiadny rozdiel.
Čo je ochranná doska?
Ochranná doska (alebo PCB - power control board) je určená na ochranu proti skratu, prebitiu a nadmernému vybitiu lítiovej batérie. Do ochranných modulov je spravidla zabudovaná aj ochrana proti prehriatiu.
Z bezpečnostných dôvodov je použitie lítiových batérií v domáce prístroje, ak nemajú zabudovanú ochrannú dosku. Preto vo všetkých batériách od mobilné telefóny Vždy je tam PCB doska. Výstupné svorky batérie sú umiestnené priamo na doske: 
Tieto dosky používajú šesťnohý regulátor nabíjania na špecializovanom zariadení (JW01, JW11, K091, G2J, G3J, S8210, S8261, NE57600 a ďalšie analógy). Úlohou tohto ovládača je odpojiť batériu od záťaže pri úplnom vybití batérie a odpojiť batériu od nabíjania pri dosiahnutí 4,25V.
Tu je napríklad schéma dosky ochrany batérie BP-6M, ktorá bola dodávaná so starými telefónmi Nokia: 
Ak hovoríme o 18650, môžu byť vyrobené s ochrannou doskou alebo bez nej. Ochranný modul sa nachádza v blízkosti záporného pólu batérie. 
Doska zväčšuje dĺžku batérie o 2-3 mm. 
Batérie bez modulu PCB sú zvyčajne súčasťou batérií, ktoré sa dodávajú s vlastnými ochrannými obvodmi.
Každá batéria s ochranou sa môže ľahko zmeniť na batériu bez ochrany, stačí ju vykuchať. 
Dnes je maximálna kapacita batérie 18650 3400 mAh. Batérie s ochranou musia mať na obale zodpovedajúce označenie („Chránené“). 
Nezamieňajte dosku PCB s modulom PCM (PCM - power charge module). Ak prvé slúžia len na ochranu batérie, tak tie druhé sú určené na riadenie procesu nabíjania – obmedzujú nabíjací prúd na danej úrovni, kontrolujú teplotu a vo všeobecnosti zabezpečujú celý proces. Doska PCM je to, čo nazývame regulátor nabíjania.
Dúfam, že teraz nezostali žiadne otázky, ako nabíjať batériu 18650 alebo inú lítiovú batériu? Potom prejdeme k malému výberu hotových obvodových riešení pre nabíjačky (rovnaké regulátory nabíjania).
Schémy nabíjania lítium-iónových batérií
Všetky obvody sú vhodné na nabíjanie akejkoľvek lítiovej batérie, zostáva len rozhodnúť o nabíjacom prúde a základni prvku.
LM317
Schéma jednoduchej nabíjačky založenej na čipe LM317 s indikátorom nabitia: 
Zapojenie je najjednoduchšie, celé nastavenie spočíva v nastavení výstupného napätia na 4,2 V pomocou trimovacieho odporu R8 (bez pripojenej batérie!) a nastavení nabíjacieho prúdu voľbou odporov R4, R6. Výkon odporu R1 je najmenej 1 Watt.
Akonáhle LED zhasne, proces nabíjania možno považovať za ukončený (nabíjací prúd nikdy neklesne na nulu). Po úplnom nabití sa neodporúča nechávať batériu v tomto nabití dlhší čas.
Mikroobvod lm317 je široko používaný v rôznych stabilizátoroch napätia a prúdu (v závislosti od obvodu pripojenia). Predáva sa na každom rohu a stojí haliere (môžete si vziať 10 kusov len za 55 rubľov).
LM317 sa dodáva v rôznych krytoch: 
Priradenie pinu (pinout): 
Analógy čipu LM317 sú: GL317, SG31, SG317, UC317T, ECG1900, LM31MDT, SP900, KR142EN12, KR1157EN1 (posledné dva sa vyrábajú doma).
Nabíjací prúd sa môže zvýšiť na 3A, ak namiesto LM317 vezmete LM350. Bude to však drahšie - 11 rubľov / kus.
Doska s plošnými spojmi a zostava obvodov sú zobrazené nižšie: 
Starý sovietsky tranzistor KT361 je možné nahradiť podobným pnp tranzistor(napríklad KT3107, KT3108 alebo buržoázne 2N5086, 2SA733, BC308A). Ak indikátor nabitia nie je potrebný, dá sa úplne odstrániť.
Nevýhoda obvodu: napájacie napätie musí byť v rozmedzí 8-12V. Je to spôsobené tým, že pre normálnu prevádzku čipu LM317 musí byť rozdiel medzi napätím batérie a napájacím napätím najmenej 4,25 voltov. Nebude ho teda možné napájať z USB portu.
MAX1555 alebo MAX1551
MAX1551/MAX1555 sú špecializované nabíjačky pre Li+ batérie, schopné prevádzky z USB alebo zo samostatného napájacieho adaptéra (napríklad nabíjačky telefónu).
Jediný rozdiel medzi týmito mikroobvodmi je v tom, že MAX1555 vydáva signál, ktorý indikuje proces nabíjania, a MAX1551 vydáva signál, že je napájanie zapnuté. Tie. Vo väčšine prípadov sa stále uprednostňuje 1555, takže 1551 je teraz ťažké nájsť na predaj.
Podrobný popis týchto mikroobvodov od výrobcu je.
Maximálne vstupné napätie z DC adaptéra je 7 V, pri napájaní cez USB - 6 V. Keď napájacie napätie klesne na 3,52 V, mikroobvod sa vypne a nabíjanie sa zastaví.
Mikroobvod sám zistí, na ktorom vstupe je prítomné napájacie napätie a pripojí sa k nemu. Ak je napájanie dodávané cez USB zbernicu, potom je maximálny nabíjací prúd obmedzený na 100 mA - to vám umožní zapojiť nabíjačku do USB portu akéhokoľvek počítača bez obáv zo spálenia južného mostíka.
Pri napájaní zo samostatného zdroja je typický nabíjací prúd 280 mA.
Čipy majú zabudovanú ochranu proti prehriatiu. Ale aj v tomto prípade obvod pokračuje v činnosti a znižuje nabíjací prúd o 17 mA na každý stupeň nad 110 ° C.
K dispozícii je funkcia predbežného nabíjania (pozri vyššie): pokiaľ je napätie batérie nižšie ako 3 V, mikroobvod obmedzí nabíjací prúd na 40 mA.
Mikroobvod má 5 kolíkov. Tu typický diagram inklúzie: 
Ak existuje záruka, že napätie na výstupe vášho adaptéra nemôže za žiadnych okolností prekročiť 7 voltov, môžete sa zaobísť bez stabilizátora 7805.
Na tento sa dá namontovať napríklad možnosť USB nabíjania. 
Mikroobvod nevyžaduje externé diódy ani externé tranzistory. Vo všeobecnosti, samozrejme, nádherné maličkosti! Len sú príliš malé a nepohodlné na spájkovanie. A sú tiež drahé ().
LP2951
Stabilizátor LP2951 vyrába spoločnosť National Semiconductors (). Poskytuje implementáciu vstavanej funkcie obmedzenia prúdu a umožňuje generovať stabilnú úroveň nabíjacieho napätia pre lítium-iónovú batériu na výstupe obvodu.
Nabíjacie napätie je 4,08 - 4,26 voltov a nastavuje sa odporom R3 pri odpojení batérie. Napätie je udržiavané veľmi presne.
Nabíjací prúd je 150 - 300mA, táto hodnota je limitovaná vnútornými obvodmi čipu LP2951 (v závislosti od výrobcu).
Použite diódu s malým spätným prúdom. Môže to byť napríklad ktorýkoľvek zo série 1N400X, ktorý si môžete zakúpiť. Dióda sa používa ako blokovacia dióda na zabránenie spätného prúdu z batérie do čipu LP2951 pri vypnutí vstupného napätia. 
Táto nabíjačka produkuje pomerne nízky nabíjací prúd, takže akákoľvek batéria 18650 sa môže nabíjať cez noc.
Mikroobvod je možné zakúpiť v balení DIP aj v balení SOIC (stojí asi 10 rubľov za kus).
MCP73831
Čip vám umožňuje vytvoriť správne nabíjačky a je tiež lacnejší ako veľmi medializovaný MAX1555. 
Typická schéma zapojenia je prevzatá z: 
Dôležitou výhodou obvodu je absencia výkonných odporov s nízkym odporom, ktoré obmedzujú nabíjací prúd. Tu je prúd nastavený odporom pripojeným k 5. kolíku mikroobvodu. Jeho odpor by mal byť v rozmedzí 2-10 kOhm.
Zostavená nabíjačka vyzerá takto: 
Mikroobvod sa počas prevádzky celkom dobre zahrieva, ale nezdá sa, že by ho to obťažovalo. Svoju funkciu plní.
Tu je ďalšia verzia dosky plošných spojov s SMD LED a micro-USB konektorom: 
LTC4054 (STC4054)
Veľmi jednoduchá schéma skvelá možnosť! Umožňuje nabíjanie prúdom až 800 mA (pozri). Je pravda, že má tendenciu sa veľmi zahrievať, ale v tomto prípade vstavaná ochrana proti prehriatiu znižuje prúd. 
Obvod sa dá výrazne zjednodušiť vyhodením jednej alebo aj oboch LED s tranzistorom. Potom to bude vyzerať takto (musíte uznať, že to nemôže byť jednoduchšie: pár rezistorov a jeden kondenzátor): 
Jedna z možností dosky plošných spojov je dostupná na . Doska je určená pre prvky štandardnej veľkosti 0805.
I = 1000/R. Nemali by ste okamžite nastaviť vysoký prúd; najprv sa pozrite, ako sa zahrieva mikroobvod. Pre moje účely som vzal odpor 2,7 kOhm a nabíjací prúd sa ukázal byť asi 360 mA.
Je nepravdepodobné, že bude možné prispôsobiť radiátor tomuto mikroobvodu a nie je pravda, že to bude účinné kvôli vysokému tepelnému odporu spojenia kryštál-puzdro. Výrobca odporúča urobiť chladič „cez vývody“ – čo najhrubšie stopy a ponechať fóliu pod telom čipu. Vo všeobecnosti platí, že čím viac „zemnej“ fólie zostane, tým lepšie.
Mimochodom, väčšina tepla sa odvádza cez 3. nohu, takže túto stopu môžete urobiť veľmi širokou a hrubú (naplňte ju prebytočnou spájkou). 
Balík čipu LTC4054 môže byť označený ako LTH7 alebo LTADY.
LTH7 sa líši od LTADY v tom, že prvý dokáže zdvihnúť veľmi vybitú batériu (na ktorej je napätie menšie ako 2,9 voltu), zatiaľ čo druhý nie (treba ju kývať samostatne).
Čip sa ukázal ako veľmi úspešný, takže má veľa analógov: STC4054, MCP73831, TB4054, QX4054, TP4054, SGM4054, ACE4054, LP4054, U4054, BL4054, IT46812, VPT46814, VPT468054, YPT4814, V S6102, HX6001 LC6000, LN5060, CX9058, EC49016, CYT5026, Q7051. Pred použitím ktoréhokoľvek z analógov si prečítajte technické listy.
TP4056
Mikroobvod je vyrobený v kryte SOP-8 (pozri), na bruchu má kovový chladič, ktorý nie je spojený s kontaktmi, čo umožňuje efektívnejší odvod tepla. Umožňuje nabíjanie batérie prúdom až 1A (prúd závisí od odporu nastavenia prúdu). 
Schéma zapojenia vyžaduje minimum závesných prvkov: 
Obvod realizuje klasický proces nabíjania - najskôr nabíjanie konštantným prúdom, potom konštantným napätím a klesajúcim prúdom. Všetko je vedecké. Ak sa pozriete na nabíjanie krok za krokom, môžete rozlíšiť niekoľko fáz:
- Monitorovanie napätia pripojenej batérie (toto sa deje neustále).
- Fáza predbežného nabíjania (ak je batéria vybitá pod 2,9 V). Nabíjajte prúdom 1/10 z naprogramovaného odporu R prog (100 mA pri R prog = 1,2 kOhm) na úroveň 2,9 V.
- Nabíjanie maximálnym konštantným prúdom (1000 mA pri R prog = 1,2 kOhm);
- Keď batéria dosiahne 4,2 V, napätie na batérii sa zafixuje na tejto úrovni. Začína sa postupné znižovanie nabíjacieho prúdu.
- Keď prúd dosiahne 1/10 hodnoty naprogramovanej rezistorom R prog (100 mA pri R prog = 1,2 kOhm), nabíjačka sa vypne.
- Po dokončení nabíjania regulátor naďalej monitoruje napätie batérie (pozri bod 1). Prúd spotrebovaný monitorovacím obvodom je 2-3 µA. Po poklese napätia na 4,0 V sa nabíjanie znova spustí. A tak ďalej v kruhu.
Nabíjací prúd (v ampéroch) sa vypočíta podľa vzorca I = 1200/R prog. Prípustné maximum je 1000 mA.
Reálny test nabíjania s 3400 mAh 18650 batériou je znázornený v grafe: 
Výhodou mikroobvodu je, že nabíjací prúd je nastavený iba jedným odporom. Nie sú potrebné výkonné odpory s nízkym odporom. Navyše je tu indikátor priebehu nabíjania, ako aj indikácia konca nabíjania. Keď nie je pripojená batéria, indikátor každých pár sekúnd bliká.
Napájacie napätie obvodu by malo byť v rozmedzí 4,5...8 voltov. Čím bližšie k 4,5V, tým lepšie (čip sa teda menej zahrieva).
Prvá noha sa používa na pripojenie snímača teploty zabudovaného do lítium-iónová batéria(zvyčajne stredný vývod batérie mobilného telefónu). Ak je výstupné napätie pod 45 % alebo nad 80 % napájacieho napätia, nabíjanie sa preruší. Ak nepotrebujete reguláciu teploty, položte tú nohu na zem.
Pozor! Tento obvod má jednu významnú nevýhodu: absenciu ochranného obvodu proti prepólovaniu batérie. V tomto prípade je zaručené, že regulátor vyhorí v dôsledku prekročenia maximálneho prúdu. V tomto prípade napájacie napätie obvodu ide priamo do batérie, čo je veľmi nebezpečné.
Signet je jednoduchý a dá sa urobiť za hodinu na kolene. Ak je čas dôležitý, môžete si objednať hotové moduly. Niektorí výrobcovia hotové moduly pridajte ochranu proti nadprúdu a nadmernému vybitiu (napríklad si môžete vybrať, ktorú dosku potrebujete - s ochranou alebo bez nej a s akým konektorom). 
Môžete tiež nájsť hotové dosky s kontaktom na snímač teploty. Alebo dokonca nabíjací modul s niekoľkými paralelnými mikroobvodmi TP4056 na zvýšenie nabíjacieho prúdu a s ochranou proti prepólovaniu (príklad).
LTC1734
Tiež veľmi jednoduchá schéma. Nabíjací prúd sa nastavuje odporom R prog (ak napríklad nainštalujete odpor 3 kOhm, prúd bude 500 mA).
Mikroobvody sú zvyčajne označené na puzdre: LTRG (často ich možno nájsť v starých telefónoch Samsung). 
Tranzistor bude v pohode akékoľvek p-n-p, hlavná vec je, že je určený pre daný nabíjací prúd.
Na uvedenom diagrame nie je žiadny indikátor nabíjania, ale na LTC1734 sa hovorí, že kolík „4“ (Prog) má dve funkcie - nastavenie prúdu a sledovanie konca nabitia batérie. Napríklad je znázornený obvod s riadením konca nabíjania pomocou komparátora LT1716. 
Komparátor LT1716 v tomto prípade možno nahradiť lacným LM358.
TL431 + tranzistor
Asi ťažko vymyslíte obvod s použitím cenovo dostupnejších komponentov. Najťažšie je tu nájsť zdroj referenčného napätia TL431. Ale sú také bežné, že sa nachádzajú takmer všade (zriedkakedy sa zdroj energie zaobíde bez tohto mikroobvodu). 
Tranzistor TIP41 je možné nahradiť akýmkoľvek iným s vhodným kolektorovým prúdom. Poslúži aj starý sovietsky KT819, KT805 (alebo menej výkonný KT815, KT817).
Nastavenie obvodu spočíva v nastavení výstupného napätia (bez batérie!!!) pomocou trimovacieho odporu na 4,2 voltov. Rezistor R1 nastavuje maximálnu hodnotu nabíjacieho prúdu.
Tento obvod plne implementuje dvojstupňový proces nabíjania lítiových batérií - najprv nabíjanie jednosmerným prúdom, potom prechod do fázy stabilizácie napätia a plynulé zníženie prúdu takmer na nulu. Jedinou nevýhodou je slabá opakovateľnosť obvodu (je rozmarný v nastavení a náročný na použité komponenty).
MCP73812
Existuje ďalší nezaslúžene zanedbávaný mikroobvod od spoločnosti Microchip - MCP73812 (pozri). Na základe toho sa získa veľmi rozpočtová možnosť účtovania (a lacná!). Celá súprava tela je len jeden odpor!
Mimochodom, mikroobvod je vyrobený v balení šetrnom k spájke - SOT23-5. 
Jediným negatívom je, že sa veľmi zahrieva a nie je tam žiadna indikácia nabitia. Tiež to nejako nefunguje veľmi spoľahlivo, ak máte zdroj s nízkou spotrebou energie (čo spôsobuje pokles napätia). 
Vo všeobecnosti, ak pre vás nie je dôležitá indikácia nabitia a vyhovuje vám prúd 500 mA, potom je MCP73812 veľmi dobrou voľbou.
NCP1835
Ponúka sa plne integrované riešenie - NCP1835B, poskytujúce vysokú stabilitu nabíjacieho napätia (4,2 ± 0,05 V).
Snáď jedinou nevýhodou tohto mikroobvodu je jeho príliš miniatúrna veľkosť (puzdro DFN-10, veľkosť 3x3 mm). Nie každý dokáže zabezpečiť kvalitné spájkovanie takýchto miniatúrnych prvkov. 
Medzi nepopierateľné výhody by som rád poznamenal nasledovné:
- Minimálny počet častí tela.
- Možnosť nabíjania úplne vybitej batérie (prednabíjací prúd 30 mA);
- Určenie konca nabíjania.
- Programovateľný nabíjací prúd - až 1000 mA.
- Indikácia nabitia a chyby (schopná rozpoznať nenabíjateľné batérie a signalizovať to).
- Ochrana proti dlhodobému nabíjaniu (zmenou kapacity kondenzátora C t môžete nastaviť maximálny čas nabíjanie od 6,6 do 784 minút).
Náklady na mikroobvod nie sú práve lacné, ale tiež nie také vysoké (~ 1 $), aby ste ich mohli odmietnuť používať. Ak vám vyhovuje spájkovačka, odporučil by som zvoliť túto možnosť.
Viac Detailný popis je v .
Môžem nabíjať lítium-iónovú batériu bez ovládača?
Áno môžeš. To si však bude vyžadovať dôkladnú kontrolu nabíjacieho prúdu a napätia.
Vo všeobecnosti nebude možné nabíjať batériu, napríklad našu 18650, bez nabíjačky. Stále musíte nejako obmedziť maximálny nabíjací prúd, takže bude stále potrebná aspoň najprimitívnejšia pamäť.
Najjednoduchšou nabíjačkou pre akúkoľvek lítiovú batériu je rezistor zapojený do série s batériou: 
Odpor a strata výkonu rezistora závisia od napätia zdroja energie, ktorý sa použije na nabíjanie.
Ako príklad si vypočítajme odpor pre 5V napájací zdroj. Nabíjať budeme batériu 18650 s kapacitou 2400 mAh.
Takže na samom začiatku nabíjania bude pokles napätia na rezistore:
U r = 5 - 2,8 = 2,2 voltov
Povedzme, že náš 5V napájací zdroj je dimenzovaný na maximálny prúd 1A. Obvod spotrebuje najvyšší prúd na samom začiatku nabíjania, keď je napätie na batérii minimálne a dosahuje 2,7-2,8 voltov.
Pozor: tieto výpočty neberú do úvahy možnosť, že batéria môže byť veľmi hlboko vybitá a napätie na nej môže byť oveľa nižšie, dokonca až nulové.
Odpor odporu potrebný na obmedzenie prúdu na samom začiatku nabíjania pri 1 ampér by teda mal byť:
R = U/I = 2,2/1 = 2,2 Ohm
Stratový výkon rezistora:
Pr = I2 R = 1 x 1 x 2,2 = 2,2 W
Na samom konci nabíjania batérie, keď sa napätie na nej blíži 4,2 V, bude nabíjací prúd:
Nabíjam = (U ip - 4,2) / R = (5 - 4,2) / 2,2 = 0,3 A
To znamená, ako vidíme, všetky hodnoty neprekračujú povolené limity pre danú batériu: počiatočný prúd nepresahuje maximálny povolený nabíjací prúd pre danú batériu (2,4 A) a konečný prúd presahuje prúd. pri ktorej už batéria nezíska kapacitu ( 0,24 A).
Hlavnou nevýhodou takéhoto nabíjania je nutnosť neustáleho sledovania napätia na batérii. A manuálne vypnite nabíjanie, akonáhle napätie dosiahne 4,2 V. Lítiové batérie totiž veľmi zle znášajú aj krátkodobé prepätie – hmoty elektród začnú rýchlo degradovať, čo nevyhnutne vedie k strate kapacity. Zároveň sú vytvorené všetky predpoklady na prehriatie a odtlakovanie.
Ak má vaša batéria zabudovanú ochrannú dosku, o ktorej sme hovorili vyššie, všetko sa zjednoduší. Keď sa na batérii dosiahne určité napätie, samotná doska ju odpojí od nabíjačky. Tento spôsob nabíjania má však značné nevýhody, o ktorých sme hovorili v r.
Ochrana zabudovaná v batérii za žiadnych okolností nedovolí jej prebitie. Stačí regulovať nabíjací prúd tak, aby neprekračoval prípustné hodnoty pre danú batériu (ochranné dosky, žiaľ, nedokážu obmedziť nabíjací prúd).
Nabíjanie pomocou laboratórneho zdroja
Ak máte napájací zdroj s prúdovou ochranou (obmedzením), ste zachránení! Takýmto zdrojom energie je už plnohodnotná nabíjačka, ktorá implementuje správny nabíjací profil, o ktorom sme písali vyššie (CC/CV).
Na nabíjanie li-ion stačí nastaviť napájanie na 4,2 V a nastaviť požadovaný prúdový limit. A môžete pripojiť batériu.
Spočiatku, keď je batéria stále vybitá, bude laboratórny zdroj pracovať v režime prúdovej ochrany (t. j. bude stabilizovať výstupný prúd na danej úrovni). Potom, keď napätie na banke stúpne na nastavených 4,2V, zdroj sa prepne do režimu stabilizácie napätia a prúd začne klesať.
Keď prúd klesne na 0,05-0,1C, batériu možno považovať za plne nabitú.
Ako vidíte, laboratórny zdroj je takmer ideálna nabíjačka! Jediná vec, ktorú nedokáže urobiť automaticky, je rozhodnúť sa úplne nabiť batériu a vypnúť ju. Ale toto je maličkosť, ktorej by ste ani nemali venovať pozornosť.
Ako nabíjať lítiové batérie?
A ak sa bavíme o jednorazovej batérii, ktorá nie je určená na dobíjanie, tak správna (a jediná správna) odpoveď na túto otázku je NIE.
Ide o to, že akékoľvek lítiová batéria(napríklad bežný CR2032 vo forme plochej tablety) sa vyznačuje prítomnosťou vnútornej pasivačnej vrstvy, ktorá pokrýva lítiovú anódu. Táto vrstva zabraňuje chemickej reakcii medzi anódou a elektrolytom. A prívod vonkajšieho prúdu ničí vyššie uvedenú ochrannú vrstvu, čo vedie k poškodeniu batérie.
Mimochodom, ak hovoríme o nenabíjateľnej batérii CR2032, tak LIR2032, ktorá je jej veľmi podobná, je už plnohodnotnou batériou. Môže a mala by byť spoplatnená. Len jej napätie nie je 3, ale 3,6V.
Ako nabíjať lítiové batérie (či už ide o batériu telefónu, 18650 alebo akúkoľvek inú lítium-iónovú batériu) sme diskutovali na začiatku článku.
Pre moje najnovšie projekty používam Li-Pol batérie do mobilných telefónov. Sú naozaj úžasné. Vysoká hustota energie, nízke samovybíjanie, žiadny pamäťový efekt. Ale Li-Pol batérie na rozdiel od iných vyžadujú zložitejšie nabíjačky. Musíte sa vyhnúť prekročeniu nabíjacieho napätia a prebíjaniu - môže to poškodiť batériu.
Nejaký čas som používal nabíjačku Sparkfun LiPoly založenú na MAX1555 a fungovalo to naozaj dobre. Jediná vec, ktorá nefungovala, bola kontrola nabíjacieho prúdu. Po vykonaní niekoľkých experimentov som sa rozhodol vyskúšať iný čip - MCP73833.
Vlastnosti MC73833
(skopírované zo špecifikácie):
- Vysoká presnosť nastavenia výstupného napätia
- Možnosti riadenia výstupného napätia
- Užívateľsky programovateľný výstupný prúd do 1A
- Dva stavové výstupy s otvoreným odtokom
- Možnosti prednabitia a dokončenia
- Ochrana proti prepätiu
- Výstup „nabíjanie dokončené“
Páčila sa mi schopnosť čipu nastaviť nabíjací prúd a stavové výstupy, ktoré sú mimoriadne užitočné vo vážnych zariadeniach.
Schéma
Rezistor R4 nastavuje nabíjací prúd. Tento odpor som nainštaloval do kontaktov konektora, aby bolo pohodlnejšie meniť prúd na nabíjanie iných typov batérií. Pri odpore odporu 10 kOhm je nabíjací prúd batérie 100 mA.
Výsledok
Všetky použité komponenty sú 0805 SMD, okrem čipu MCP73833, ktorý má puzdro MSOP-10. Toto bol môj prvý pokus vyrobiť zariadenie pomocou SMD komponentov. Použil som spájkovaciu stanicu. Ukázalo sa, že je potrebné veľmi presné dávkovanie spájkovacej pasty. Prebytočnú spájku je potrebné odstrániť pomocou špeciálneho odspájkovacieho opletu.
závery
Ďalšia verzia by mala mať zásuvku na pripojenie sieťový adaptér. Dva kolíky sú nepohodlné na pripojenie zdroja energie.
Poznámka: ako vidíte, doska má mini-USB konektor, aby bolo možné pripojiť nabíjačku k notebooku.
Dôrazne odporúčam použiť nejaký typ rozbočovača USB na otestovanie akéhokoľvek zariadenia USB, ktoré vytvoríte.
Neurobil som to a teraz mám prvú maketu nabíjačky, ktorá vyhorela a jedinú, ktorá prežila USB vstup v notebooku. A hoci ma OS varoval „Vysoká spotreba prúdu, port bude deaktivovaný“, bolo už neskoro. Boli ste skrátka varovaní.
Importované mikroobvody / MICROCHIP 1A Li-Ion/Li-Poly Charge mgmt regulátor, PG výstup MSOP10
| Poskytovateľ | Výrobca | názov | cena |
|---|---|---|---|
| Triema | MCP73833-CNI/MF | 1 rub. | |
| štandard OOP | Mikročip | MCP73833T-FCI/UN | 20 rub. |
| Dessie | Mikročip | MCP73833T-FCI/UN | 72 rub. |
| LifeElectronics | Mikročip | MCP73833T-FCI/MF | NA ZNAMENIE |
- VEĽMI, VEĽMI UŽITOČNÝ ČLÁNOK AUTOMATICKÉ NABÍJANIE BATÉRIE JE AKTUÁLNE.
- Tiež sa mi to páčilo, je to veľmi relevantné a čo je najdôležitejšie, má to praktickú hodnotu.
- Ďalšie informácie o batériách. http://www.compitech.ru/html.cgi/arh...9/stat_116.htm
- Je to správne uvedené - je to praktická hodnota. A prísada z lllll je veľmi...
- Povedz mi, kde je časť 2, Li-Ion batérie pre roboty. technológie?
- Ak máte na mysli článok Lítium-iónové batérie pre robotiku. Časť 1. Úvod, po prvé, táto otázka mala byť položená nie v tejto téme, ale v komentároch k článku, po druhé, pozrite si dátum vydania článku - včera 23. júna. Ďalej sa pozrite na úplný koniec článku - Pokračovanie Podľa môjho názoru je všetko logické. Alebo nie je všetko zrejmé? No dajte prekladateľom a redaktorom aspoň trochu času na prípravu pokračovania.
- Čip je dobrý, ale nepáčilo sa mi, ako ho použil autor článku, niet divu, že spálil port v notebooku. Pozrite sa bližšie na časť schémy miniUSB konektora.
- Povedzte mi, ako zmeniť obvod na zabezpečenie portu USB pri nabíjaní z neho? Nabíjačku ale bolo možné napájať zo sieťového adaptéra.
- nainštalujte vhodný odpor, 3-5kOhm, z portu bude odoberať asi 350-200mA, 1kOhm odoberie prúd 1A. Zostavil som obvod pomocou údajového listu a teraz existujú dve otázky, ktorým nerozumiem: prečo sa mikroobvod nabíja iba do 4,10-4,13 V? a ako zapojit ziarovku aby sa vypla pri dosiahnuti minimalneho napatia pre baterku?
