Punjač za litijum jonske baterije, čiji je dijagram dat u ovom članku, razvijen je na osnovu iskustva dizajniranja sličnih punjača, nastojanja da se eliminišu greške i postigne maksimalna jednostavnost. Punjač ima vrlo stabilan izlazni napon.

Opis punjenja za litijum-jonske baterije

Glavni element dizajna je (IO1) - izvor referentnog napona. Stabilnost mu je mnogo bolja od prihvatljive, a kao što je poznato kod litijum-jonskih baterija, to je vrlo važna karakteristika pri punjenju.

Element TL431 se u ovom kolu koristi kao stabilizator struje u radu tranzistora T1 i T2. Struja punjenja teče kroz R1. Ako pad napona na ovom otporniku prelazi približno 0,6 volti, struja koja teče kroz tranzistore T1 i T2 je ograničena. Vrijednost otpornika R1 je ekvivalentna struji punjenja.

Izlaznim naponom upravlja gore spomenuti TL431 element. Vrijednost je određena djeliteljem izlaznog napona (R5, R7, P1).

Komponente R4, C1 za suzbijanje buke. Vrlo je zgodno označiti količinu struje punjenja pomoću LED1. Sjaj pokazuje kolika struja teče u osnovnom kolu tranzistora T2, koja je proporcionalna izlaznoj struji. Kako se litijum-jonska baterija puni, svjetlina LED-a se postepeno smanjuje.

Dioda D1 je dizajnirana da spriječi pražnjenje litijum-jonske baterije kada nema napona na ulazu punjača. Krug za punjenje baterije ne treba zaštitu od pogrešnog povezivanja polariteta litij-ionske baterije.

Sve komponente su postavljene na jednostranu štampanu ploču.

Senzor struje - otpornik R1 sastoji se od nekoliko paralelno povezanih otpornika. Tranzistor T2 se mora postaviti na hladnjak. Njegova veličina ovisi o struji punjenja i razlici napona između ulaza i izlaza punjača.

Krug punjača litijum-jonske baterije toliko je jednostavan da bi, ako su radio komponente ispravno instalirane, trebao raditi prvi put. Jedina stvar koja može biti potrebna je podesiti izlazni napon. Za litijum-jonsku bateriju, to je otprilike 4,2 volta. U praznom hodu tranzistor T2 ne bi trebao biti vruć. Ulazni napon mora biti najmanje 2 volta veći od potrebnog izlaznog napona.

Krug je dizajniran za struju punjenja do 1 ampera. Ako trebate povećati struju punjenja litij-ionske baterije, tada je potrebno smanjiti otpor otpornika R6, a izlazni tranzistor T2 mora biti povećane snage.

Na kraju procesa punjenja, LED još uvijek malo svijetli, da biste to eliminirali, jednostavno možete spojiti otpornik otpora od 10...56 kOhm paralelno s LED diodom. Dakle, kada struja punjenja padne ispod 10 mA, LED će prestati da svijetli.

http://web.quick.cz/PetrLBC/zajic.htm

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.
• Spajalice.

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.

Izgubio sam originalni punjač za digitalni fotoaparat na poslovnom putu. Kupite novu vrstu "žabe". Žaba me je zgnječila, jer sam radio-amater i zato mogu svojim rukama zalemiti punjenje litijumskih baterija, a osim toga, to je vrlo lako izvesti. Punjač apsolutno bilo koje litijumske baterije je izvor konstantnog napona od 5 volti koji isporučuje struju punjenja jednaku 0,5-1,0 kapaciteta baterije. Na primjer, ako je kapacitet baterije 1000 mAh, punjač mora proizvesti struju od najmanje 500 mA.

Ako mi ne vjerujete, probajte i mi ćemo vam pomoći.

Proces punjenja prikazan je na grafikonu. U početnom trenutku struja punjenja je konstantna; kada se dostigne nivo napona Umax na bateriji, punjač se prebacuje u režim u kojem je napon konstantan, a struja asimptotski teži nuli.

Procesni dijagram punjenja litijumskih baterija

Izlazni napon litijumskih baterija je tipično 4,2V, a nominalni napon je oko 3,7V. Ne preporučuje se punjenje ovih baterija do punih 4,2V jer će im se time smanjiti vijek trajanja. Ako smanjite izlazni napon na 4,1V, kapacitet će pasti za skoro 10%, ali će se u isto vrijeme broj ciklusa punjenja-pražnjenja gotovo udvostručiti. Prilikom korištenja ovih baterija, krajnje je nepoželjno spustiti nazivni napon ispod nivoa od 3,4...3,3V.

Krug punjenja litijumskih baterija na LM317

Kao što vidite, shema je prilično jednostavna. Izgrađen na stabilizatorima LM317 i TL431. Druga radio komponenta uključuje par dioda, otpornika i kondenzatora. Uređaj ne zahtijeva skoro nikakvo podešavanje; samo pomoću otpornika trimera R8 podesite napon na izlazu uređaja na nominalnu vrijednost od 4,2 volta bez priključene baterije. Koristeći otpore R4 i R6 postavljamo struju punjenja. Za označavanje rada strukture postoji LED dioda za punjenje, koja svijetli kada se priključi prazna baterija i gasi se dok se puni.

Počnimo sa sastavljanjem strukture za punjenje litijumskih baterija. Pronalazimo odgovarajuće kućište; u njega se može smjestiti jednostavno pet-voltno napajanje transformatora i krug o kojem je gore raspravljano.

Da spojim punjivu bateriju, izrezao sam dvije mesingane trake i postavio ih na utičnice. Matica podešava razmak između kontakata koji su spojeni na bateriju koja se puni.

Napravio sam nešto poput štipaljke. Također možete instalirati prekidač za promjenu polariteta na utičnicama punjača - u nekim slučajevima to može biti od velike pomoći. Predlažem da se napravi štampana ploča pomoću LUT metode; crtež u Sprint Layout formatu možemo dobiti sa gornje veze.

Unatoč velikom broju pozitivnih karakteristika, litijumske baterije imaju i značajne nedostatke, kao što je visoka osjetljivost na višak napona punjenja, što može dovesti do zagrijavanja i intenzivnog stvaranja plina. A budući da baterija ima zatvoren dizajn, prekomjerno oslobađanje plina može dovesti do oticanja ili eksplozije. Osim toga, litijumske baterije ne podnose prekomjerno punjenje.

Zahvaljujući korištenju specijaliziranih mikro krugova u markiranim punjačima koji kontroliraju napon, ovaj problem nije poznat mnogim korisnicima, ali to ne znači da ne postoji. Stoga, za punjenje litijumskih baterija potreban nam je upravo takav uređaj, a krug o kojem smo gore govorili samo je njegov prototip.

Punjenje litijumskih baterija univerzalno kolo

Uređaj omogućava punjenje litijumskih baterija napona od 3,6V ili 3,7V. U prvoj fazi punjenje se vrši stabilnom strujom od 245mA ili 490mA (podešeno ručno), kada se napon na baterijama poveća na nivo od 4,1V ili 4,2V, punjenje se nastavlja uz održavanje stabilnog napona i smanjenjem vrijednosti struje punjenja, čim ona padne na graničnu vrijednost (ručno podešenu od 20mA na 350mA) punjenje baterije se automatski zaustavlja.

Stabilizator LM317 održava napon na otporu R9 na nivou od oko 1,25V, čime održava stabilnu vrijednost struje koja teče kroz njega, a samim tim i kroz bateriju koja se puni. Izlazni napon je ograničen regulatorom TL431 spojenim na kontrolni ulaz LM317. Granična vrijednost napona se bira pomoću djelitelja na otporima R12…R14. Otpor R11 ograničava struju napajanja TL431.

Pretvarač strujnog napona izgrađen je pomoću operativnog pojačala DA2.2 LM358, otpora R5...R8 i bipolarnog tranzistora VT2. Napon na njegovom izlazu proporcionalan je struji koja teče kroz otpor R9 i izračunava se po formuli:

Sa vrijednostima prikazanim na dijagramu, koeficijent konverzije struje u napon je 10, tj. sa strujom kroz otpor R9 od 245 mA, napon na R5 je 2,45 V.

Od R5, napon ide na neinvertirajući ulaz op-pojačala DA2.1. Invertujući ulaz komparatora prima napon od podesivog razdjelnika na otporima R2…R4. Napon napajanja razdjelnika je stabiliziran pomoću LM78L05. Preklopni prag komparatora je postavljen nominalnom vrijednošću promjenjivog otpora R3.

Postavljanje kola za punjenje litijumskih baterija.

Umjesto prekidača SB1, postavite kratkospojnik i dovedite napon na kolo, birajući otpore R12...R14 da bi izlazni napon bio 4,1V i 4,2V za otvoreno i zatvoreno stanje prekidača SA2.

Pomoću prekidača SA1 postavljamo vrijednost struje punjenja (245mA ili 490mA). Pomoću prekidača SA2 odaberite maksimalnu vrijednost napona; za baterije od 3,6 V odaberite 4,1 V; za baterije od 3,7 V odaberite 4,2 V. Pomoću motora s promjenjivim otporom R3 postavljamo trenutnu vrijednost na kojoj treba završiti punjenje baterije (približno 0,07...0,1 C), priključimo bateriju i pritisnemo prekidač SB1. Proces punjenja litijumske baterije treba da počne i indikator na VD2 LED svetli. Kada se struja punjenja smanji ispod praga, visoki nivo na izlazu DA2.1 prelazi u niski, tranzistor sa efektom polja VT1 se zatvara i relejni namotaj K1 se isključuje, razbijajući bateriju iz punjača svojim prednjim kontaktom K1.

Dajem crtež štampane ploče za punjač i preporučujem da ga sami napravite

Da bi se omogućilo punjenje litijumskih baterija sa mobilnih telefona i pametnih telefona, napravljen je univerzalni adapter:

Sve baterije ovog tipa moraju se koristiti u skladu sa određenim preporukama. Ova pravila se mogu podijeliti u dvije grupe: nezavisna od korisnika i zavisna od korisnika.

Prva grupa uključuje osnovna pravila za punjenje i pražnjenje baterija, kojima upravlja poseban kontroler punjača:

Litijumska baterija mora biti u takvom stanju njegov napon ne smije biti veći od 4,2 volta i ne smije pasti ispod 2,7 Volt. Ova ograničenja su maksimalni i minimalni nivoi punjenja. Minimalni nivo od 2,7 volti je relevantan za baterije sa koksnim elektrodama, međutim, moderne litijumske baterije izrađuju se sa grafitnim elektrodama. Za njih je minimalna granica 3 volta.
Količina energije koju isporučuje baterija kada se napunjenost promijeni sa 100% na 0%. Kapacitet baterije. Brojni proizvođači ograničavaju maksimalni napon na 4,1 volta, dok će litijumska baterija trajati mnogo duže, ali će izgubiti oko 10% kapaciteta. Ponekad se donja granica povećava na 3,0 pa čak i 3,3 volta, ali i sa smanjenjem razine kapacitivnosti.
Najduži vijek trajanja baterija se javlja pri 45% napunjenosti, a s povećanjem ili smanjenjem vijek trajanja se smanjuje. Ako je punjenje u gornjem rasponu, promjena vijeka trajanja nije značajna.
Ako napon baterije prijeđe gore navedene granice, čak i za kratko vrijeme, njen radni vijek će naglo pasti.
Kontroleri punjača nikada ne dozvoljavaju da napon baterije poraste iznad 4,2 volta tokom punjenja, ali mogu ograničiti minimalni nivo na različite načine prilikom pražnjenja.

Druga grupa pravila zavisnih od korisnika uključuje sljedeća pravila:

Pokušajte da ne ispraznite bateriju do minimalnog nivoa napunjenosti, a posebno do stanja u kojem se uređaj sam isključuje, ali ako se to dogodi, preporučljivo je napuniti bateriju što je brže moguće.
Nemojte se bojati čestog punjenja, uključujući i djelomično punjenje; litijumsku bateriju uopće nije briga.
Kapacitet baterije zavisi od temperature. Dakle, pri 100% napunjenosti na sobnoj temperaturi, pri izlasku na hladno, napunjenost baterije će pasti na 80%, što u principu nije opasno niti kritično. Ali može biti i obrnuto: ako se na bateriju stavi 100% napunjena baterija, njen nivo napunjenosti će se povećati na 110%, a to je za nju vrlo opasno i može joj naglo skratiti životni vijek.
Idealan uslov za dugotrajno skladištenje baterije je da budete van uređaja sa napunjenošću od oko 50%
Ako, nakon kupovine baterije velikog kapaciteta, nakon nekoliko dana korištenja. Ako uređaj s baterijom počne kvariti i smrzavati se ili se punjenje baterije isključi, onda najvjerovatnije vaš punjač, ​​koji je savršeno radio na staroj bateriji, jednostavno nije u stanju osigurati potrebnu struju punjenja za veliki kapacitet.

Izbor originalnih punjača za telefone koji se sastoje samo od jednostavnih i zanimljivih radio-amaterskih ideja i razvoja

Ovaj radio-amaterski dizajn dizajniran je za punjenje litijumskih baterija mobilnih telefona i tipa 18650, i što je najvažnije osigurava da je baterija pravilno napunjena. Uređaj ima LED indikator napunjenosti. Crvena označava da se baterija puni, zelena označava da je baterija potpuno napunjena. Pametno punjenje se postiže upotrebom specijalizovanog kontrolera punjenja na BQ2057CSN čipu.

Moderne litijumske baterije ne koriste čisti litijum. Stoga su tri glavne vrste litijumskih baterija postale široko rasprostranjene: Litijum-jonski (Li-ion) Unom. - 3.6V; Litijum polimer(Li-Po, Li-polimer ili "lipo"). Unom. - 3.7V; Litijum gvožđe fosfat(Li-Fe ili LFP). Unom - 3.3V.

Nedostaci

Glavni nedostatak Li-ion baterija, istakao bih ih opasnost od požara zbog prenapona ili pregrijavanja. Ali litijum-željezo-fosfatne baterije nemaju tako veliki nedostatak - potpuno su vatrostalne.
Litijumske baterije su veoma osetljiv na hladnoću i brzo gube kapacitet i prestaju da se pune.
Potreban je kontroler punjenja
At duboko pražnjenje litijumske baterije gube svoja početna svojstva.
Ako baterija ne "radi" dugo vremena, tada će prvo napon na njoj pasti na granični nivo, a zatim će početi duboko pražnjenje čim napon padne na 2,5 V, što će dovesti do njegovog kvara. Stoga s vremena na vrijeme punimo baterije laptopa, mobitela i mp3 playera.

Otkrio sam da imam nekoliko sasvim ispravnih litijumskih baterija koje leže uokolo iz mrtvih mobilnih telefona, laptopa, itd., koje se mogu koristiti u raznim zanatima. Treba ih za nešto optužiti. U ležištima su pronađeni odgovarajući delovi i idemo dalje...

Krug punjača

Crtamo dijagram, vodeći računa o prisutnosti dijelova u ladici stola. Previše sam lijen da trčim u radnju po tako jednostavan proizvod.

ograničava struju, TL431+IRF ograničava napon. Ništa posebno, vjerovatno su desetine potpuno istih dijagrama već nacrtane. Granica struje je postavljena na 125 mA na osnovu mogućnosti transformatora koji se koristi i ograničenja odvođenja topline u malom plastičnom kućištu. U stvari, čak i male baterije mobilnih telefona drže mnogo veću struju punjenja bez pregrijavanja.
Ploča je napravljena dovoljno kompaktno da stane u postojeće plastično kućište.

--
Hvala vam na pažnji!
Igor Kotov, glavni urednik magazina Datagor

Hvala vam na pažnji!

Značajke punjenja litijumskih baterija i punjača za njih

Moderni ljudi koriste mnoge elektronske uređaje. Ovo je laptop, mobilni telefon, tablet, kamera i mnogi drugi. Većina ovih uređaja se napajaju litijumskim baterijama. Uostalom, cijenimo ih upravo zato što su mobilni uređaji. Međutim, prenosivost dolazi po cijenu stalnog punjenja baterija. Da biste to učinili, trebat će vam punjač litijumske baterije. U većini slučajeva punjači se isporučuju uz sam uređaj. Ovo je isti adapter za napajanje za laptop ili telefon. U idealnom slučaju, naravno, za punjenje treba koristiti standardni punjač. Ali šta učiniti ako se izgubi ili ošteti. Morate odabrati odgovarajući punjač. Što treba uzeti u obzir, raspravljat će se u ovom članku.

Općenito, punjač bi trebao imati izlazni napon od 5 volti i struju čija vrijednost odgovara (0,5─1)*Cn. CH je nazivni kapacitet baterije. Na primjer, za litijumsku ćeliju kapaciteta 2200 mAh, punjenje bi trebalo proizvesti struju od 1,1 ampera.

Većina punjača renomiranih proizvođača puni Li baterije u nekoliko faza. Prva faza se javlja pri konstantnoj vrijednosti struje od 0,2─1 C i naponu od 4,1─4,2 V (ovdje mislimo na napon po elementu ili posudi). Ova faza traje otprilike 40-50 minuta. Druga faza se izvodi pri konstantnom naponu. Postoje uređaji koji koriste pulsni način rada kako bi ubrzali proces punjenja. Za litijum-jonske sisteme sa grafitnim sistemom, naponi moraju biti ograničeni na 4,1 volta po ćeliji.

Ako koristite napon veći od 4,1 volta, možete povećati gustoću energije baterije. Ali u isto vrijeme počinju oksidativne reakcije koje skraćuju vijek trajanja baterije. U kasnijim modelima ovaj problem je ispravljen aditivima. A napon na njima tijekom punjenja može se povećati na 4,2 volta s odstupanjem od 0,05 po elementu.

Ako govorimo o litijumskim baterijama za industrijsku upotrebu i za vojni sektor, onda punjači za njih podržavaju napon od 3,9 volti. To osigurava dug vijek trajanja i pouzdanost.

Ako punjač proizvodi struju od 1C, baterija će se napuniti za oko 2-3 sata. Kada je punjenje potpuno napunjeno i napon dostigne graničnu vrijednost, struja naglo opada i iznosi nekoliko posto prvobitne vrijednosti.

Vrijedi reći da kako se struja punjenja povećava, vrijeme punjenja se praktički ne smanjuje. Kod veće struje, napon raste brže u prvoj fazi procesa, ali druga faza punjenja u ovom slučaju traje duže.

Postoje punjači koji mogu napuniti litijumsku bateriju za oko sat vremena. Ovaj punjač za litijumske baterije nema drugu fazu i baterija je spremna za upotrebu nakon završetka prve faze. Nivo napunjenosti baterije će biti 70 posto. Ali, zbog prirode litijumskih baterija, to za njih nije kritično.

Na gornjem grafikonu možete vidjeti tri faze punjenja Li baterije:

• Prvo. Maksimalna moguća (1C) struja punjenja teče kroz bateriju. Ova faza se završava kada se napon poveća do granične vrijednosti;
• Sekunda. Napon ostaje maksimalan (4,1─4,2 volta), a struja punjenja se smanjuje na 3 posto prvobitne vrijednosti;
• Treće. Kompenzaciono punjenje tokom skladištenja (izvodi se otprilike jednom svakih 20 dana).

Tokom faze skladištenja, litijumsko punjenje nije moguće za litijumske baterije zbog činjenice da to dovodi do metalizacije Li. Ali kratkotrajno punjenje jednosmjernom strujom nadoknađuje gubitak punjenja. Ovo punjenje treba izvršiti kada napon ćelije padne na 4,05 volti. Proces punjenja se zaustavlja na 4,2 volta.

I još jedna važna stvar. Ćelije litijumske baterije su veoma osetljive na prekomerno punjenje. Čak i uz lagano punjenje, metalizacija litija počinje na površini negativne elektrode. Vrlo je aktivan i u interakciji s elektrolitom. Kao rezultat reakcije na katodi, oslobađa se kisik i tlak raste. Kao rezultat, može doći do smanjenja tlaka elementa, paljenja, pa čak i do male eksplozije.

Osim toga, ako je napon punjenja stalno prekoračen, životni vijek litijumskih baterija će se smanjiti. Stoga, u većini litijumskih baterija, pored samih ćelija, postoji i zaštitna ploča.

Ploča upravlja procesom punjenja i pražnjenja elemenata prema donjoj i gornjoj granici napona. Senzori temperature se često koriste za isključivanje elemenata na 90 stepeni Celzijusa. Neke vrste baterija imaju mehanički ventil koji se otvara kada se pritisak unutar kućišta poveća iznad određene granice.

Postoje izuzeci. Na primjer, baterije koje sadrže mangan nemaju takvu zaštitu. Mangan snažno inhibira metalizaciju na anodi i stvaranje kisika. Stoga takva zaštita nije potrebna.

Sve ovo treba imati na umu pri odabiru punjača. Ako ćete litij limenku puniti direktno bez kontrolera, napon se mora stalno pratiti. Ali puno je bolje koristiti uređaje s automatskom kontrolom ili puniti bateriju preko zaštitne ploče.

Punjači za razne gadgete

Punjači za baterije pametnih telefona

Ako ste izgubili standardni punjač za telefon, pomoći će vam “žaba”. Ovo je jedan od najčešćih uređaja. Naboj je dobio ime po svom karakterističnom obliku.

Ne može biti jednostavnije za korištenje. Punjač ima 2 kontakta podesiva po širini: plus i minus. Morate ih postaviti u položaj koji odgovara bateriji koja se puni. Zatim se baterija umetne tako da bude u kontaktu sa svojim terminalima i fiksira se gornjom steznom šipkom. Naravno, polaritet se mora poštovati tokom instalacije. Zatim se uređaj ubacuje u konektor od 220 volti i puni dok indikator ne pokaže kraj procesa.