Sigurnosni moduli za punjenje litijumskih baterija. Odabir punjača za litijumske baterije

Napravio sam sebi punjač za četiri litijum-jonske baterije. Neko će sad pomisliti: pa, uradio je i uradio, ima ih dosta na internetu. I odmah želim reći da moj dizajn može puniti jednu ili četiri baterije odjednom. Sve baterije se pune nezavisno jedna od druge.
To omogućava istovremeno punjenje baterija iz različitih uređaja i s različitim početnim punjenjima.
Napravio sam punjač za baterije 18650, koji koristim u baterijskoj lampi, powerbankovima, laptopu itd.
Krug se sastoji od gotovih modula i sastavlja se vrlo brzo i jednostavno.

Trebaće

• - 4 stvari.
• - 4 stvari.
• Isječci za kancelarijski materijal.

Izrada punjača za različite brojeve baterija

Prvo ćemo napraviti odjeljak za baterije. Da bismo to učinili, uzimamo univerzalnu ploču s velikim brojem rupa i običnim spajalicama.

Odgrizemo ove kutove od spajalica.

Ubacujemo ga u ploču, nakon što smo prethodno isprobali dužinu baterija koje su vam potrebne. Zato što se takav punjač može napraviti ne samo za 18650 baterije.

Dijelove spajalica zalemimo na dno ploče.

Zatim uzimamo kontrolere punjenja i postavljamo ih na preostali prostor na ploči, po mogućnosti nasuprot svake baterije.

Kontroler punjenja će biti montiran na ove noge, napravljen od PLS konektora.

Zalemite modul na vrhu i na ploču ispod. Ove noge će prenositi struju napajanja do modula i struju punjenja do baterija.

Četiri sekcije su spremne.

Zatim, za promjenu mjesta punjenja, ugradit ćemo dugmad ili prekidače.

Cela stvar se povezuje ovako:

Možete pitati - zašto postoje samo tri dugmeta, a ne četiri? A ja ću odgovoriti - pošto će jedan modul uvijek raditi, jer će jedna baterija uvijek biti napunjena, inače nema smisla uopće priključivati ​​punjač.
Lemimo provodne staze.

Rezultat je da pomoću dugmadi možete spojiti mjesto za punjenje od 1 do 4 baterije.

Na modulu punjenja je ugrađena LED lampica koja označava da je baterija koja se puni iz njega napunjena ili ne.
Kompletan uređaj sam sastavio za pola sata. Napaja se 5-voltnim napajanjem (adapterom), koji, inače, također treba pametno odabrati da puni sve četiri baterije odjednom. Celo kolo se takođe može napajati sa USB računara.
Priključujemo adapter na prvi modul, a zatim uključujemo potrebne tipke i napon iz prvog modula ide na druga mjesta, ovisno o prekidačima koji su uključeni.

Litijumske baterije (Li-Io, Li-Po) su trenutno najpopularniji punjivi izvori električne energije. Litijumska baterija ima nominalni napon od 3,7 volti, što je naznačeno na kućištu. Međutim, 100% napunjena baterija ima napon od 4,2 V, a ispražnjena "na nulu" ima napon od 2,5 V. Nema smisla prazniti bateriju ispod 3 V, prvo će se pokvariti, a drugo, u rasponu od 3 do 2,5 On daje samo par posto energije bateriji. Dakle, opseg radnog napona je 3 – 4,2 volta. U ovom videu možete pogledati moj izbor savjeta za korištenje i pohranjivanje litijumskih baterija

Postoje dvije opcije za povezivanje baterija, serijska i paralelna.

Kod serijske veze, napon na svim baterijama se zbraja, kada je opterećenje priključeno, iz svake baterije teče struja jednaka ukupnoj struji u krugu; općenito, otpor opterećenja postavlja struju pražnjenja. Trebalo bi da zapamtite ovo iz škole. Sada dolazi zabavni dio, kapacitet. Kapacitet sklopa sa ovom vezom je prilično jednak kapacitetu baterije najmanjeg kapaciteta. Zamislimo da su sve baterije 100% napunjene. Vidite, struja pražnjenja je svugdje ista, a prva će se isprazniti baterija najmanjeg kapaciteta, ovo je barem logično. I čim se isprazni, više neće biti moguće učitati ovaj sklop. Da, preostale baterije su i dalje napunjene. Ali ako nastavimo da uklanjamo struju, naša slaba baterija će se početi previše prazniti i otkazati. Odnosno, ispravno je pretpostaviti da je kapacitet serijski spojenog sklopa jednak kapacitetu najmanje ili najviše ispražnjene baterije. Odavde zaključujemo: da biste sastavili serijski akumulator, prvo morate koristiti baterije jednakog kapaciteta, a drugo, prije sklapanja sve one moraju biti jednako napunjene, drugim riječima, 100%. Postoji takva stvar koja se zove BMS (Battery Monitoring System), koja može pratiti svaku bateriju u bateriji, a čim se jedna od njih isprazni, odvaja cijelu bateriju od opterećenja, o tome će biti riječi u nastavku. Sad što se tiče punjenja takve baterije. Mora se puniti naponom jednakim zbiru maksimalnih napona na svim baterijama. Za litijum je 4,2 volta. Odnosno, punimo bateriju od tri napona od 12,6 V. Pogledajte šta se dešava ako baterije nisu iste. Baterija najmanjeg kapaciteta puniće se najbrže. Ali ostali još nisu naplatili. A naša jadna baterija će se pržiti i puniti dok se ostali ne napune. Dozvolite mi da vas podsjetim da litijum takođe ne voli previše pražnjenja i da se pogoršava. Da biste to izbjegli, prisjetite se prethodnog zaključka.

Pređimo na paralelnu vezu. Kapacitet takve baterije jednak je zbroju kapaciteta svih baterija uključenih u nju. Struja pražnjenja za svaku ćeliju jednaka je ukupnoj struji opterećenja podijeljenoj sa brojem ćelija. Odnosno, što je više Akuma u takvom sklopu, to više struje može isporučiti. Ali zanimljiva stvar se dešava sa tenzijom. Ako prikupimo baterije koje imaju različite napone, odnosno, grubo rečeno, napunjene u različitim procentima, tada će nakon povezivanja početi razmjenjivati ​​energiju sve dok napon na svim ćelijama ne postane isti. Zaključujemo: prije sastavljanja baterije se moraju ponovo jednako napuniti, inače će, kada se spoje, teći velike struje, a ispražnjena baterija će se oštetiti, a najvjerojatnije se čak i zapaliti. Tokom procesa pražnjenja, baterije također razmjenjuju energiju, odnosno ako jedna od limenki ima manji kapacitet, druge joj neće dozvoliti da se prazni brže od njih samih, odnosno u paralelnom sklopu možete koristiti baterije različitih kapaciteta . Jedini izuzetak je rad na velikim strujama. Na različitim baterijama pod opterećenjem, napon različito pada, a struja će početi teći između "jakih" i "slabih" baterija, a to nam uopće ne treba. I isto važi i za punjenje. Apsolutno sigurno možete paralelno puniti baterije različitih kapaciteta, odnosno balansiranje nije potrebno, sklop će se sam balansirati.

U oba slučaja, struja punjenja i struja pražnjenja moraju se poštovati. Struja punjenja za Li-Io ne bi trebala prelaziti polovinu kapaciteta baterije u amperima (baterija 1000 mah - punjenje 0,5 A, baterija 2 Ah, punjenje 1 A). Maksimalna struja pražnjenja obično je navedena u tablici podataka (TTX) baterije. Na primjer: 18650 laptopove i baterije pametnih telefona ne mogu se puniti strujom koja prelazi 2 kapaciteta baterije u Amperima (primjer: baterija od 2500 mah, što znači da je maksimum koji trebate uzeti iz nje 2,5 * 2 = 5 A). Ali postoje baterije velike struje, gdje je struja pražnjenja jasno naznačena u karakteristikama.

Značajke punjenja baterija pomoću kineskih modula

Standardno kupljen modul za punjenje i zaštitu za 20 rubalja za litijumsku bateriju ( link na Aliexpress)
(pozicioniran od strane prodavca kao modul za jednu limenku 18650) može i puniti će bilo koju litijumsku bateriju, bez obzira na oblik, veličinu i kapacitet na ispravan napon od 4,2 volta (napon potpuno napunjene baterije, do kapaciteta). Čak i ako se radi o ogromnom litijumskom paketu od 8000mah (naravno da govorimo o jednoj ćeliji od 3,6-3,7v). Modul osigurava struju punjenja od 1 ampera, to znači da mogu bezbedno puniti bilo koju bateriju kapaciteta 2000mAh i više (2Ah, što znači da je struja punjenja upola manja od kapaciteta, 1A) i, shodno tome, vreme punjenja u satima će biti jednako kapacitetu baterije u amperima (u stvari, malo više, sat i po do dva za svakih 1000mah). Inače, baterija se može priključiti na opterećenje tokom punjenja.

Bitan! Ako želite napuniti bateriju manjeg kapaciteta (na primjer, jednu staru konzervu od 900 mAh ili sićušno litijumsko pakovanje od 230 mAh), tada je struja punjenja od 1 A prevelika i treba je smanjiti. To se radi zamjenom otpornika R3 na modulu prema priloženoj tabeli. Otpornik nije nužno smd, može i najobičniji. Da vas podsjetim da bi struja punjenja trebala biti upola manja od kapaciteta baterije (ili manje, ništa strašno).

Ali ako prodavac kaže da je ovaj modul za jednu limenku 18650, može li napuniti dvije limenke? Ili tri? Što ako trebate sastaviti veliki power bank od nekoliko baterija?
MOŽE! Sve litijumske baterije mogu da se povežu paralelno (svi plus na plus, svi minusi na minus) BEZ OBZIRA NA KAPACITET. Paralelno zalemljene baterije održavaju radni napon od 4,2v i njihov kapacitet se zbraja. Čak i ako uzmete jednu konzervu od 3400mah, a drugu od 900, dobit ćete 4300. Baterije će raditi kao jedna jedinica i prazniće se proporcionalno svom kapacitetu.
Napon u PARALELNOM sklopu je UVEK ISTI NA SVIM BATERIJAMA! I niti jedna baterija se ne može fizički isprazniti u sklopu prije ostalih, ovdje funkcionira princip komunikacijskih posuda. Oni koji tvrde suprotno i kažu da će se baterije manjeg kapaciteta brže prazniti i umrijeti, brkaju se sa SERIJSKIM sklopom, pljuju im u lice.
Bitan! Prije međusobnog povezivanja sve baterije moraju imati približno isti napon, tako da u vrijeme lemljenja između njih ne teče izjednačujuće struje, one mogu biti vrlo velike. Stoga je najbolje jednostavno napuniti svaku bateriju posebno prije sklapanja. Naravno, vrijeme punjenja cijelog sklopa će se povećati, budući da koristite isti 1A modul. Ali možete paralelno spojiti dva modula, čime ćete dobiti struju punjenja do 2A (ako vaš punjač može pružiti toliko). Da biste to učinili, trebate spojiti sve slične terminale modula sa kratkospojnicima (osim Out- i B+, oni su duplirani na pločama s drugim niklama i već će biti povezani). Ili možete kupiti modul ( link na Aliexpress), na kojima su mikrokola već paralelna. Ovaj modul je sposoban za punjenje strujom od 3 ampera.

Oprostite na očiglednim stvarima, ali ljudi se i dalje zbunjuju, pa ćemo morati razgovarati o razlici između paralelnih i serijskih veza.
PARALELNO konekcija (svi plus do plusa, svi minusi do minusa) održava napon baterije od 4,2 volta, ali povećava kapacitet zbrajanjem svih kapaciteta. Sve power banke koriste paralelno povezivanje nekoliko baterija. Takav sklop se još uvijek može puniti sa USB-a, a napon se podiže na izlaz od 5v pomoću pojačanog pretvarača.
KONZISTENT priključak (svaki plus na minus sljedeće baterije) daje višestruko povećanje napona jedne napunjene banke 4,2V (2s - 8,4V, 3s - 12,6V i tako dalje), ali kapacitet ostaje isti. Ako se koriste tri baterije od 2000mah, tada je kapacitet montaže 2000mah.
Bitan! Smatra se da je za sekvencijalnu montažu strogo potrebno koristiti samo baterije istog kapaciteta. Zapravo to nije istina. Možete koristiti različite, ali tada će kapacitet baterije biti određen NAJMANJIM kapacitetom u sklopu. Dodajte 3000+3000+800 i dobićete sklop od 800mah. Tada stručnjaci počinju kukati da će se baterija manjeg kapaciteta brže isprazniti i umrijeti. Ali nema veze! Glavno i zaista sveto pravilo je da je za sekvencijalnu montažu uvijek potrebno koristiti BMS zaštitnu ploču za potreban broj limenki. On će otkriti napon na svakoj ćeliji i isključiti cijeli sklop ako se jedan prvi isprazni. U slučaju 800 banke, ona će se isprazniti, BMS će odvojiti opterećenje od baterije, pražnjenje će prestati i preostalo punjenje od 2200mah na preostalim bankama više neće biti važno - potrebno je napuniti.

BMS ploča, za razliku od jednog modula za punjenje, NIJE sekvencijalni punjač. Potrebno za punjenje konfigurisani izvor potrebnog napona i struje. Guyver je napravio video o ovome, tako da ne gubite vrijeme, pogledajte ga, o tome je što detaljnije.

Da li je moguće napuniti sklop lančanog lanca povezivanjem nekoliko pojedinačnih modula za punjenje?
U stvari, pod određenim pretpostavkama, to je moguće. Za neke domaće proizvode dokazala se shema koja koristi pojedinačne module, također povezane u seriju, ali SVAKOM modulu je potreban svoj ODVOJENI IZVOR NAPAJANJA. Ako punite 3s, uzmite tri punjača telefona i povežite svaki na jedan modul. Kada koristite jedan izvor - kratki spoj struje, ništa ne radi. Ovaj sistem takođe služi kao zaštita za sklop (ali moduli ne mogu da isporuče više od 3 ampera) Ili jednostavno punite sklop jedan po jedan, povezujući modul sa svakom baterijom dok se potpuno ne napuni.

Indikator napunjenosti baterije

Još jedan gorući problem je barem približno znati koliko je napunjenosti ostalo na bateriji kako se ne bi ispraznila u najvažnijem trenutku.
Za paralelne sklopove od 4,2 volta, najočitije rješenje bi bilo odmah kupiti gotovu power bank ploču, koja već ima displej koji pokazuje procente napunjenosti. Ovi procenti nisu baš precizni, ali ipak pomažu. Cijena izdanja je otprilike 150-200 rubalja, sve su predstavljene na web stranici Guyver. Čak i ako ne pravite power bank već nešto drugo, ova ploča je prilično jeftina i mala da stane u domaći proizvod. Osim toga, već ima funkciju punjenja i zaštite baterija.
Postoje gotovi minijaturni indikatori za jednu ili nekoliko limenki, 90-100 rubalja
Pa, najjeftinija i najpopularnija metoda je korištenje pojačanog pretvarača MT3608 (30 rubalja), postavljenog na 5-5,1v. Zapravo, ako napravite power bank koristeći bilo koji 5-voltni pretvarač, onda ne morate ni kupovati ništa dodatno. Modifikacija se sastoji od instaliranja crvene ili zelene LED diode (druge boje će raditi na drugačijem izlaznom naponu, od 6V i više) kroz otpornik za ograničavanje struje od 200-500 oma između izlaznog pozitivnog terminala (ovo će biti plus) i ulazni pozitivni terminal (za LED ovo će biti minus). Dobro ste pročitali, između dva plusa! Činjenica je da kada pretvarač radi, stvara se razlika napona između plusa; +4,2 i +5V daju jedan drugom napon od 0,8V. Kada se baterija isprazni, njen napon će pasti, ali je izlaz iz pretvarača uvijek stabilan, što znači da će se razlika povećati. A kada napon na banci bude 3,2-3,4V, razlika će dostići potrebnu vrijednost za paljenje LED-a - počinje pokazivati ​​da je vrijeme za punjenje.

Kako izmjeriti kapacitet baterije?

Već smo navikli na ideju da vam je za mjerenja potreban Imax b6, ali on košta i za većinu radio amatera je suvišan. Ali postoji način da se izmeri kapacitet baterije od 1-2-3 limenke sa dovoljnom preciznošću i jeftino - jednostavnim USB testerom.

Baterije igraju važnu ulogu u svakom mehanizmu koji ne radi iz mreže. Punjive baterije su prilično skupe zbog činjenice da uz njih morate kupiti i punjač. Baterije koriste različite kombinacije materijala provodnika i elektrolita - olovnu kiselinu, nikl-kadmijum (NiCd), nikl-metal hidrid (NiMH), litijum-jonski (Li-ion), litijum-jonski polimer (Li-Po).

U svojim projektima koristim litijum-jonske baterije, pa sam odlučio da napravim svoj punjač za 18650 litijumske baterije radije nego da kupim skupi, pa da krenemo.

Korak 1: Video

Video prikazuje montažu punjača.
Link na youtube

Korak 2: Lista električnih komponenti

Prikaži još 3 slike

Lista komponenti potrebnih za sklapanje 18650 punjača baterija:

• Modul punjača baziran na TP4056 čipu sa zaštitom baterije
• Stabilizator napona 7805, trebat će vam 1 komad
• Kondenzator 100 nF, 4 kom (nije potrebno ako postoji napajanje od 5V)

Korak 3: Lista alata

Za rad će vam trebati sljedeći alati:

• vrući nož
• Plastična kutija 8x7x3 cm (ili slične veličine)

Sada kada su svi potrebni alati i komponente pripremljeni za rad, prelazimo na TP4056 modul.

Korak 4: Li-io modul punjača baterija baziran na TP4056 čipu

Malo više o ovom modulu. Na tržištu postoje dvije verzije ovih modula: sa i bez zaštite baterije.

Ploča sa kola koja sadrži zaštitno kolo nadzire napon pomoću filtera strujnog kola DW01A (integrirano kolo za zaštitu baterije) i FS8205A (N-kanalni tranzistorski modul). Tako se u razvodnoj ploči nalaze tri integrisana kola (TP4056+DW01A+FS8205A), dok modul punjača bez zaštite baterije sadrži samo jedno integrisano kolo (TP4056).

TP4056 – modul punjenja za jednoćelijske Li-io baterije sa linearnim punjenjem konstantne struje i napona. SOP kućište i mali broj vanjskih komponenti čine ovaj modul odličnom opcijom za korištenje u domaćim električnim uređajima. Puni se preko USB-a kao i obični power bank. Pinout modula TP4056 je priložen (slika 2), kao i grafik ciklusa punjenja (slika 3) sa krivuljama konstantne struje i konstantnog napona. Dvije diode na rasklopnoj ploči pokazuju trenutni status punjenja - punjenje, punjenje zaustavljeno, itd. (Sl. 4).

Da biste izbjegli oštećenje baterije, punite litijum-jonske baterije od 3,7V na 0,2-0,7 DC struje sve dok izlazni napon ne dostigne 4,2V, nakon čega će punjenje biti konstantnog napona i postepeno opadajuće (do 10% početne vrijednosti) struje. Ne možemo prekinuti punjenje na 4,2 V, jer će nivo napunjenosti biti 40-80% punog kapaciteta baterije. TP4056 modul je odgovoran za ovaj proces. Još jedna važna stvar je da otpornik spojen na pin PROG određuje struju punjenja. U modulima na tržištu, otpornik od 1,2 KΩ se obično povezuje na ovaj pin, što odgovara struji punjenja od 1A (slika 5). Da biste dobili druge vrijednosti struje punjenja, možete pokušati koristiti druge otpornike.

DW01A je integrirano kolo za zaštitu baterije, slika 6 prikazuje tipičan dijagram povezivanja. MOSFET-ovi M1 i M2 su eksterno povezani preko FS8205A integrisanog kola.

Ove komponente su instalirane na razvodnoj ploči TP4056 modula punjača litijum-jonske baterije, koji je povezan u koraku 2. Trebamo uraditi samo dvije stvari: dati napon u rasponu od 4-8 V na ulazni konektor i spojite polove baterije sa i + i - iglicama modula TP4056.

Nakon toga nastavljamo sa sastavljanjem punjača.

Korak 5: Dijagram ožičenja

Da bismo završili montažu električnih komponenti, lemimo ih u skladu sa dijagramom. Priložio sam dijagram u Fritzing softveru i fotografiju fizičke veze.

1. + spojite kontakt konektora za napajanje na jedan od kontakata prekidača i – spojite kontakt konektora za napajanje na GND pin stabilizatora 7805
2. Drugi kontakt prekidača spajamo na Vin pin stabilizatora 7805
3. Ugrađujemo tri kondenzatora od 100 nF paralelno između Vin i GND pinova regulatora napona (za ovo koristite matičnu ploču)
4. Instalirajte kondenzator od 100 nF između Vout i GND pinova regulatora napona (na matičnoj ploči)
5. Povežite Vout pin regulatora napona na IN+ pin modula TP4056
6. Spojite GND pin regulatora napona na IN pin modula TP4056
7. Povežite + kontakt odjeljka za baterije na B+ pin modula TP4056, a spojite – kontakt odjeljka za baterije na B- pin modula TP4056

Ovo završava veze. Ako koristite napajanje od 5V, preskočite sve tačke sa priključcima na 7805 regulator napona i povežite + i – jedinice direktno na IN+ i IN- pinove modula TP4056, respektivno.
Ako koristite napajanje od 12V, stabilizator 7805 će se zagrijati kada prođe struja od 1A, to se može ispraviti hladnjakom.

Korak 6: Montaža, dio 1: izrezivanje rupa na tijelu

Prikaži još 7 slika

Da biste pravilno uklopili sve električne komponente u kućište, morate izrezati rupe u njemu:

1. Pomoću oštrice noža označite granice odeljka za baterije na kućištu (slika 1).
2. Vrućim nožem izrežite rupu prema napravljenim oznakama (sl. 2 i 3).
3. Nakon izrezivanja rupe, kućište bi trebalo da izgleda kao na slici 4.
4. Označite mjesto gdje će se nalaziti USB konektor modula TP4056 (sl. 5 i 6).
5. Vrućim nožem izrežite rupu u kućištu za USB konektor (slika 7).
6. Označite mjesta na kućištu gdje će se nalaziti diode modula TP4056 (sl. 8 i 9).
7. Vrućim nožem izrežite rupe za diode (slika 10).
8. Na isti način napravite rupe za konektor za napajanje i prekidač (sl. 11 i 12)

Korak 7: Montaža, dio 2: ugradnja električnih komponenti

Slijedite upute za instaliranje komponenti u kućište:

1. Instalirajte odeljak za baterije tako da tačke montaže budu na spoljnoj strani pregrade/kućišta. Zalijepite odjeljak pištoljem za ljepilo (slika 1).
2. Zamijenite TP4056 modul tako da USB konektor i diode stanu u odgovarajuće rupe, pričvrstite vrućim ljepilom (slika 2).
3. Zamijenite stabilizator napona 7805 i pričvrstite ga vrućim ljepilom (slika 3).
4. Vratite konektor za napajanje i prekidač i pričvrstite ih vrućim ljepilom (slika 4).
5. Položaj komponenti trebao bi izgledati isto kao na slici 5.
6. Pričvrstite donji poklopac zavrtnjima (sl. 6).
7. Kasnije sam hrapave ivice koje je ostavio vreli nož prekrio crnom električnom trakom. Mogu se izgladiti i brusnim papirom.

Kompletan punjač prikazan je na slici 7. sada ga treba testirati.

Korak 8: Testirajte

Stavite ispražnjenu bateriju u punjač. Uključite napajanje na 12V ili USB konektor. Crvena dioda bi trebala treptati, to znači da je proces punjenja u toku.

Kada je punjenje završeno, plava dioda bi trebala zasvijetliti.
Prilažem fotografiju punjača tokom punjenja i fotografiju sa napunjenom baterijom.
Ovim je posao završen.

Mnogi mogu reći da za malo novca možete naručiti posebnu ploču iz Kine, preko koje možete puniti litijumske baterije putem USB-a. To će koštati oko 1 dolar.

Ali nema smisla kupovati nešto što se lako može sastaviti za nekoliko minuta. Ne zaboravite da ćete na poručenu ploču morati čekati oko mjesec dana. A kupljeni uređaj ne donosi toliko zadovoljstva kao domaći.
U početku je planirano da se sklopi punjač baziran na LM317 čipu.

Ali tada će za napajanje ovog punjenja biti potreban veći napon od 5 V. Čip mora imati razliku od 2 V između ulaznog i izlaznog napona. Napunjena litijumska baterija ima napon od 4,2 V. Ovo ne ispunjava opisane zahteve (5-4,2 = 0,8), pa je potrebno tražiti drugo rešenje.

Gotovo svi mogu ponoviti vježbu o kojoj će biti riječi u ovom članku. Njegova shema je prilično jednostavna za ponavljanje.

Jedan od ovih programa možete preuzeti na kraju članka.
Da biste preciznije podesili izlazni napon, možete promijeniti otpornik R2 na višeokretni. Njegov otpor bi trebao biti oko 10 kOhm.

Priloženi fajlovi: :

Kako napraviti jednostavan Power Bank vlastitim rukama: dijagram domaće power banke Litijum-jonska baterija uradi sam: kako pravilno napuniti

Izum i upotreba alata sa autonomnim izvorima energije postalo je jedno od obeležja našeg vremena. Nove aktivne komponente se razvijaju i uvode kako bi se poboljšale performanse sklopova baterija. Nažalost, baterije ne mogu raditi bez punjenja. A ako se na uređajima koji imaju stalan pristup električnoj mreži problem rješavaju ugrađeni izvori, onda su za moćne izvore napajanja, na primjer, odvijač, potrebni zasebni punjači za litijumske baterije, uzimajući u obzir karakteristike različitih vrste baterija.

Poslednjih godina sve se više koriste proizvodi na bazi litijum-jonskih aktivnih komponenti. I to je sasvim razumljivo, jer su se ova napajanja pokazala kao vrlo dobra:

• nemaju efekt pamćenja;
• Samopražnjenje je gotovo potpuno eliminirano;
• može raditi na temperaturama ispod nule;
• dobro držite pražnjenje.
• broj je povećan na 700 ciklusa.

Međutim, svaka vrsta baterije ima svoje karakteristike. Dakle, litijum-jonska komponenta zahteva dizajn elementarnih baterija napona od 3,6V, što zahteva neke individualne karakteristike za takve proizvode.

Značajke oporavka

Uz sve prednosti litijum-jonskih baterija, one imaju svoje nedostatke - to je mogućnost unutrašnjeg kratkog spoja elemenata tokom prenapona punjenja zbog aktivne kristalizacije litijuma u aktivnoj komponenti. Postoji i ograničenje na minimalnu vrijednost napona, što onemogućuje aktivnoj komponenti da prihvati elektrone. Da bi se otklonile posljedice, baterija je opremljena unutarnjim kontrolerom koji prekida krug elemenata s opterećenjem kada se dostignu kritične vrijednosti. Takvi elementi se najbolje čuvaju kada su napunjeni do 50% na +5 - 15°C. Još jedna karakteristika litijum-jonskih baterija je da vreme rada baterije zavisi od vremena njene proizvodnje, bez obzira da li je bila u upotrebi ili nije, ili drugim riječima, podliježe „efektu starenja“, koji ograničava njegov vijek trajanja na pet godina.

Punjenje litijum-jonskih baterija

Najjednostavniji uređaj za punjenje jedne ćelije

Da bismo razumjeli složenije sheme punjenja za litijum-jonske baterije, razmotrimo jednostavan punjač za litijumske baterije, tačnije za jednu bateriju.

Osnova kruga je kontrola: mikro krug TL 431 (djeluje kao podesiva zener dioda) i jedan tranzistor reverzne provodljivosti.
Kao što se može vidjeti iz dijagrama, kontrolna elektroda TL431 je uključena u bazu tranzistora. Postavljanje uređaja se svodi na sljedeće: potrebno je podesiti napon na izlazu uređaja na 4,2V - to se postavlja podešavanjem zener diode spajanjem otpora R4 - R3 nominalne vrijednosti 2,2 kOhm i 3 kOhm do prve etape. Ovaj krug je odgovoran za podešavanje izlaznog napona, podešavanje napona se postavlja samo jednom i stabilno je.

Zatim se regulira struja punjenja, podešavanje se vrši otporom R1 (na dijagramu s nominalnom vrijednošću od 3 Ohma) ako je emiter tranzistora uključen bez otpora, tada će ulazni napon također biti na terminalima za punjenje , odnosno 5V, što možda ne ispunjava uslove.

Također, u ovom slučaju LED dioda neće upaliti, ali signalizira trenutni proces zasićenja. Otpornik može biti ocijenjen od 3 do 8 oma.
Za brzo podešavanje napona na opterećenju, otpor R3 se može podesiti (potenciometar). Napon se podešava bez opterećenja, odnosno bez otpora elementa, nominalne vrijednosti 4,2 - 4,5V. Nakon postizanja potrebne vrijednosti, dovoljno je izmjeriti vrijednost otpora promjenjivog otpornika i na njegovo mjesto ugraditi glavni dio tražene vrijednosti. Ako tražena vrijednost nije dostupna, može se sastaviti iz više komada pomoću paralelne ili serijske veze.

Otpor R4 je dizajniran da otvori bazu tranzistora, njegova nominalna vrijednost bi trebala biti 220 Ohma. Kako se napunjenost baterije povećava, napon će se povećati, kontrolna elektroda baze tranzistora će povećati prijelazni otpor emiter-kolektor, smanjujući punjenje struja.

Tranzistor se može koristiti KT819, KT817 ili KT815, ali tada ćete morati ugraditi radijator za hlađenje. Također, radijator će biti potreban ako struje prelaze 1000mA. Općenito, ova klasična shema punjenja je najjednostavnija.

Poboljšanje punjača za litijum-jonske baterije

Kada postane potrebno puniti litijum-jonske baterije spojene iz nekoliko zalemljenih jediničnih ćelija, najbolje je puniti ćelije odvojeno pomoću kruga za nadzor koji će pratiti punjenje svake pojedinačne baterije pojedinačno. Bez ovog kruga, značajno odstupanje u karakteristikama jednog elementa u serijski zalemljenoj bateriji dovest će do kvara svih baterija, a sama jedinica čak će biti opasna zbog mogućeg pregrijavanja ili čak požara.

Punjač za litijumske baterije od 12 volti. Uređaj za balansiranje

Izraz balansiranje u elektrotehnici označava način punjenja koji kontroliše svaki pojedinačni element uključen u proces, sprečavajući da se napon poveća ili smanji ispod potrebnog nivoa. Potreba za ovakvim rešenjima proizilazi iz karakteristika sklopova sa litijum jonom. Ako se zbog unutrašnjeg dizajna jedan od elemenata puni brže od ostalih, što je vrlo opasno za stanje preostalih elemenata, a kao rezultat i čitavu bateriju. Dizajn kola balansera je dizajniran na način da elementi kola apsorbuju višak energije, čime se reguliše proces punjenja pojedinačne ćelije.

Ako uporedimo principe punjenja nikl-kadmijum baterija, oni se razlikuju od litijum-jonskih baterija, pre svega za Ca - Ni, završetak procesa je naznačen povećanjem napona polarnih elektroda i smanjenjem struje do 0,01 mA. Također, prije punjenja, ovaj izvor se mora isprazniti do najmanje 30% originalnog kapaciteta; ako se ovo stanje ne održava, u bateriji se javlja „memorijski efekat“ koji smanjuje kapacitet baterije.

Sa Li-Ion aktivnom komponentom je suprotno. Potpuno pražnjenje ovih ćelija može dovesti do nepovratnih posljedica i dramatično smanjiti sposobnost punjenja. Često kontroleri niske kvalitete možda ne mogu osigurati kontrolu nad razinom pražnjenja baterije, što može dovesti do kvarova cijelog sklopa zbog jedne ćelije.

Izlaz iz situacije može biti korištenje gore opisanog kruga na podesivoj zener diodi TL431. Opterećenje od 1000 mA ili više može se osigurati ugradnjom snažnijeg tranzistora. Takve ćelije spojene direktno na svaku ćeliju će štititi od pogrešnog punjenja.

Tranzistor treba odabrati na osnovu snage. Snaga se izračunava pomoću formule P = U*I, gdje je U napon, I struja punjenja.

Na primjer, sa strujom punjenja od 0,45 A, tranzistor mora imati disipaciju snage od najmanje 3,65 V * 0,45 A = 1,8 W. a ovo je veliko strujno opterećenje za interne prelaze, pa je bolje ugraditi izlazne tranzistore u radijatore.

Ispod je približan izračun vrijednosti otpornika R1 i R2 za različite napone punjenja:

22,1 k + 33 k => 4,16 V

15,1 k + 22 k => 4,20 V

47,1 k + 68 k => 4,22 V

27,1 k + 39 k => 4,23 V

39,1 k + 56 k => 4,24 V

33k + 47k => 4,25 V

Otpor R3 je opterećenje zasnovano na tranzistoru. Njegov otpor može biti 471 Ohm - 1,1 kOhm.

Ali, prilikom implementacije ovih rješenja sklopa, pojavio se problem: kako napuniti zasebnu ćeliju u baterijskom paketu? I takvo rješenje je pronađeno. Ako pogledate kontakte na nozi za punjenje, onda na nedavno proizvedenim kućištima s litijum-jonskim baterijama postoji onoliko kontakata koliko ima pojedinačnih ćelija u bateriji; naravno, na punjaču je svaki takav element spojen na poseban krug kontrolera.

Što se tiče cijene, takav punjač je nešto skuplji od linearnog uređaja s dva kontakta, ali isplati se, pogotovo ako uzmete u obzir da sklopovi s visokokvalitetnim litijum-jonskim komponentama koštaju do pola cijene samog proizvoda .

Impulsni punjač za litijum-jonske baterije

U posljednje vrijeme mnogi vodeći proizvođači ručnih alata na vlastiti pogon naširoko reklamiraju brze punjače. U tu svrhu razvijeni su impulsni pretvarači na bazi moduliranih signala širine impulsa (PWM) za obnavljanje napajanja za odvijače na bazi PWM generatora na UC3842 čipu; sastavljen je povratni AS-DS pretvarač s opterećenjem na impulsnom transformatoru.

Zatim ćemo razmotriti rad kruga najčešćeg izvora (pogledajte priloženi krug): mrežni napon 220V se napaja na diodni sklop D1-D4, za te se svrhe koriste sve diode snage do 2A. Izglađivanje talasa se dešava na kondenzatoru C1, gde je koncentrisan napon od oko 300V. Ovaj napon je napajanje za generator impulsa sa transformatorom T1 na izlazu.

Početna snaga za pokretanje integriranog kola A1 se napaja preko otpornika R1, nakon čega se uključuje generator impulsa mikrokola, koji ih izlazi na pin 6. Zatim se impulsi primjenjuju na kapiju moćnog tranzistora s efektom polja. VT1, otvaram. Odvodni krug tranzistora napaja napajanje primarnog namotaja impulsnog transformatora T1. Nakon toga se transformator uključuje i počinje prijenos impulsa na sekundarni namotaj. Impulsi sekundarnog namota 7 - 11 nakon ispravljanja diodom VT6 koriste se za stabilizaciju rada mikrokruga A1, koji u načinu pune generacije troši mnogo više struje nego što prima kroz krug od otpornika R1.

U slučaju kvara dioda D6, izvor se prebacuje u pulsirajući način, naizmjenično pokreće transformator i zaustavlja ga, dok se čuje karakteristično pulsirajuće "škripanje"; da vidimo kako krug radi u ovom načinu rada.

Snaga kroz R1 i kondenzator C4 pokreće oscilator čipa. Nakon pokretanja potrebna je veća struja za normalan rad. Ako se D6 pokvari, mikrokrug se ne dovodi dodatno napajanje i proizvodnja se zaustavlja, tada se postupak ponavlja. Ako dioda D6 radi ispravno, odmah uključuje impulsni transformator pod punim opterećenjem. Prilikom normalnog pokretanja generatora, na namotaju 14-18 pojavljuje se impulsna struja od 12 - 14V (u praznom hodu 15V). Nakon ispravljanja diodom V7 i izravnavanja impulsa kondenzatorom C7, impulsna struja se dovodi do terminala baterije.

Struja od 100 mA ne šteti aktivnoj komponenti, ali povećava vrijeme oporavka za 3-4 puta, smanjujući njegovo vrijeme sa 30 minuta na 1 sat. ( izvor - online izdanje časopisa Radioconstructor 03-2013)

Brzi punjač G4-1H RYOBI ONE+ BCL14181H

Pulsni uređaj za 18 voltne litijumske baterije njemačke kompanije Ryobi, proizveden u NR Kini. Impulsni uređaj je pogodan za litijum-jonske, nikl-kadmijumske 18V. Dizajniran za normalan rad na temperaturama od 0 do 50 C. Dizajn kola omogućava dva načina napajanja za stabilizaciju napona i struje. Impulsno napajanje osigurava optimalno punjenje svake pojedinačne baterije.

Uređaj je izrađen u originalnom kućištu od plastike otporne na udarce. Koristi se prinudno hlađenje iz ugrađenog ventilatora, sa automatskim uključivanjem pri dostizanju 40°C.

karakteristike:

• Minimalno vrijeme punjenja 18V pri 1,5 A/h - 60 minuta, težina 0,9 kg, dimenzije: 210 x 86 x 174 mm. Proces punjenja je označen plavom LED diodom; kada se završi, crveni LED svijetli. Postoji dijagnoza kvara, koja se pali kada postoji kvar u sklopu sa posebnim svjetlom na kućištu.
• Napajanje jednofazno 50Hz. 220V. Dužina mrežnog kabla je 1,5 metara.

Popravka stanice za punjenje

Ako se dogodi da je proizvod prestao obavljati svoje funkcije, najbolje je kontaktirati specijalizirane radionice, ali osnovne kvarove možete ukloniti vlastitim rukama. Što učiniti ako indikator napajanja nije uključen, pogledajmo neke jednostavne kvarove koristeći stanicu kao primjer.

Ovaj proizvod je dizajniran za rad sa 12V, 1,8A litijum-jonskim baterijama. Proizvod je izrađen sa opadajućim transformatorom, a pretvaranje smanjene naizmjenične struje vrši se pomoću mosnog kola sa četiri diode. Instaliran je elektrolitički kondenzator kako bi se izgladile pulsacije. Indikacija uključuje LED diode za napajanje iz mreže, početak i kraj zasićenja.

Dakle, ako indikator mreže ne svijetli. Prije svega, potrebno je provjeriti integritet kruga primarnog namota transformatora kroz utikač. Da biste to učinili, morate testirati integritet primarnog namota transformatora kroz igle mrežnog utikača pomoću ohmmetra tako što ćete dodirnuti sonde uređaja na igle mrežnog utikača; ako krug pokazuje otvoreni krug , tada morate pregledati dijelove unutar kućišta.

Osigurač može puknuti; obično je to tanka žica, razvučena u porculanskoj ili staklenoj kutiji, koja pregori kada je preopterećena. Ali neke kompanije, na primjer, Interskol, kako bi zaštitile namote transformatora od pregrijavanja, ugrađuju termički osigurač između zavoja primarnog namota, čija je svrha, kada temperatura dostigne 120 - 130 ° C, prekinuti strujni krug mreže i, nažalost, nakon prekida se ne obnavlja.

Obično se osigurač nalazi ispod pokrivne papirne izolacije primarnog namotaja, nakon otvaranja kojeg se ovaj dio lako može pronaći. Da biste sklop vratili u radno stanje, možete jednostavno zalemiti krajeve namota u jednu cjelinu, ali morate imati na umu da transformator ostaje bez zaštite od kratkog spoja i najbolje je ugraditi običan mrežni osigurač umjesto termičkog osigurača .

Ako je kolo primarnog namotaja netaknuto, sekundarni namotaj i diode mosta zvone. Da biste provjerili kontinuitet dioda, bolje je odlemiti jedan kraj iz kruga i provjeriti diodu ommetrom. Prilikom spajanja krajeva na terminale sondi naizmjenično u jednom smjeru, dioda bi trebala pokazati prekid, u drugom kratki spoj.

Stoga je potrebno provjeriti sve četiri diode. A, ako smo zaista ušli u krug, onda je najbolje odmah promijeniti kondenzator, jer su diode obično preopterećene zbog visokog elektrolita u kondenzatoru.

Kupite napajanje za odvijač

Bilo koji ručni alat i baterije možete kupiti na našoj web stranici. Da biste to učinili, morate proći kroz jednostavnu proceduru registracije, a zatim slijediti jednostavnu navigaciju. Jednostavna navigacija sajtom lako će vas dovesti do alata koji vam je potreban. Na web stranici možete vidjeti cijene i uporediti ih sa konkurentskim trgovinama. Svako pitanje koje se pojavi može se riješiti uz pomoć menadžera pozivom na navedeni broj telefona ili prepuštanjem pitanja dežurnom specijalistu. Dođite kod nas i nećete ostati bez odabira alata koji vam je potreban.