Moduli per batterie al litio per una ricarica sicura. La scelta di un caricabatteria al litio

Mi sono fatto un caricabatterie per quattro batterie agli ioni di litio. Qualcuno ora penserà: beh, l'ha fatto e l'ha fatto, ce ne sono molti su Internet. E voglio dire subito che il mio design è in grado di caricare sia una batteria che quattro contemporaneamente. Tutte le batterie vengono caricate indipendentemente l'una dall'altra.
Ciò consente di caricare contemporaneamente batterie da diversi dispositivi e con diversa carica iniziale.
Ho realizzato un caricabatterie per batterie 18650, che uso in una torcia, powerbank, laptop, ecc.
Il circuito è costituito da moduli già pronti e viene assemblato in modo molto rapido e semplice.

Ci vorrà

• - 4 cose.
• - 4 cose.
• Graffette.

Realizzazione di un caricabatterie per un numero diverso di batterie

Facciamo prima il vano batteria. Per fare questo, prendiamo un circuito stampato universale con un gran numero di fori e normali graffette.

Mordiamo questi angoli dalle graffette.

Lo inseriamo nella scheda, dopo aver preventivamente provato la lunghezza delle batterie che ti servono. Perché un tale caricabatterie può essere realizzato non solo per batterie 18650.

Saldiamo le parti delle graffette dal fondo della tavola.

Quindi prendiamo i controller di carica e li posizioniamo sullo spazio rimanente sulla scheda, preferibilmente di fronte a ciascuna batteria.

Il controller di carica sarà montato su queste gambe ricavate dal connettore PLS.

Saldare il modulo in alto e in basso alla scheda. La corrente di alimentazione al modulo e la corrente di carica alle batterie scorreranno lungo queste gambe.

Quattro sezioni sono pronte.

Successivamente, per cambiare punto di ricarica, installeremo pulsanti o interruttori a levetta.

Il tutto è collegato in questo modo:

Ti chiedi: perché ci sono solo tre pulsanti e non quattro? E risponderò: poiché un modulo funzionerà sempre, perché verrà sempre caricata una batteria, altrimenti non ha senso attaccare un caricabatterie.
Saldare le tracce conduttive.

Il risultato è che i pulsanti possono collegare un posto per caricare da 1 a 4 batterie.

Un LED è installato sul modulo di ricarica, che mostra che la batteria che viene caricata da esso è carica o meno.
Ho assemblato l'intero dispositivo in mezz'ora. È alimentato da un alimentatore da 5 volt (adattatore), tra l'altro, deve anche essere scelto con saggezza in modo che possa caricare tutte e quattro le batterie contemporaneamente. Inoltre, l'intero circuito può essere alimentato da un computer USB.
Colleghiamo l'adattatore al primo modulo, quindi accendiamo i pulsanti necessari e la tensione dal primo modulo passerà ad altri posti, a seconda degli interruttori.

Le batterie al litio (Li-Io, Li-Po) sono attualmente le più popolari fonti di energia elettrica ricaricabili. La batteria al litio ha una tensione nominale di 3,7 volt, indicata sulla custodia. Tuttavia, una batteria carica al 100% ha una tensione di 4,2 V e una tensione "a zero" scarica è di 2,5 V, non ha senso scaricare la batteria al di sotto di 3 V, in primo luogo, si deteriora da questo e, in secondo luogo, nel gamma da 3 a 2,5 La batteria fornisce solo un paio di percento dell'energia. Pertanto, accettiamo l'intervallo di tensione di esercizio di 3 - 4,2 Volt. Puoi guardare la mia selezione di suggerimenti sul funzionamento e la conservazione delle batterie al litio in questo video.

Sono disponibili due opzioni per il collegamento delle batterie, in serie e in parallelo.

Quando è collegato in serie, viene sommata la tensione su tutte le batterie, quando è collegato un carico, da ciascuna batteria scorre una corrente pari alla corrente totale nel circuito, in generale, la resistenza del carico imposta la corrente di scarica. Dovresti ricordarlo a scuola. Ora la parte divertente, la capacità. La capacità dell'assieme con tale connessione è buona pari alla capacità della batteria con la capacità più piccola. Immagina che tutte le batterie siano cariche al 100%. Guarda, la corrente di scarica è la stessa ovunque e la batteria con la capacità più piccola verrà scaricata per prima, questo è almeno logico. E non appena sarà scaricato, non sarà più possibile caricare ulteriormente questo assieme. Sì, le altre batterie sono ancora cariche. Ma se continuiamo a rimuovere la corrente, la nostra batteria debole inizierà a scaricarsi eccessivamente e a guastarsi. Cioè, è corretto presumere che la capacità di un gruppo collegato in serie sia uguale alla capacità della batteria più piccola o più scarica. Da ciò concludiamo: è necessario assemblare una batteria seriale, prima di tutto da batterie della stessa capacità, e in secondo luogo, prima del montaggio, devono essere tutte caricate allo stesso modo, ovvero al 100%. Esiste una cosa chiamata BMS (Battery Monitoring System), può monitorare ogni batteria nella batteria e, non appena una di esse si scarica, scollega l'intera batteria dal carico, questo sarà discusso di seguito. Ora come per caricare una tale batteria. È necessario caricarlo con una tensione pari alla somma delle tensioni massime su tutte le batterie. Per il litio questo è 4,2 volt. Cioè, carichiamo una batteria di tre con una tensione di 12,6 V. Guarda cosa succede se le batterie non sono le stesse. La batteria con la capacità più piccola si caricherà più velocemente. Ma gli altri non sono ancora stati caricati. E la nostra scarsa batteria friggerà e si ricaricherà fino a quando il resto non sarà carico. Sovrascarica, vi ricordo, anche il litio non piace molto e si deteriora. Per evitare ciò, ricordiamo la conclusione precedente.

Passiamo alla connessione parallela. La capacità di una tale batteria è uguale alla somma delle capacità di tutte le batterie in essa incluse. La corrente di scarica per ciascuna cella è uguale alla corrente di carico totale divisa per il numero di celle. Cioè, più batterie in un tale gruppo, più corrente può fornire. Ma con la tensione accade una cosa interessante. Se raccogliamo batterie che hanno tensioni diverse, cioè, grosso modo, cariche a percentuali diverse, dopo il collegamento inizieranno a scambiare energia fino a quando la tensione su tutte le celle non sarà la stessa. Concludiamo: prima del montaggio, le batterie devono essere nuovamente caricate allo stesso modo, altrimenti durante il collegamento scorreranno grandi correnti e la batteria scarica verrà danneggiata e molto probabilmente potrebbe anche prendere fuoco. Nel processo di scaricamento, le batterie si scambiano anche energia, cioè se una delle lattine ha una capacità inferiore, il resto non gli permetterà di scaricarsi più velocemente di loro, cioè si possono usare in parallelo batterie con capacità diverse assemblaggio. L'unica eccezione è il funzionamento ad alta corrente. Su diverse batterie sotto carico, la tensione si abbassa in modo diverso e la corrente inizierà a scorrere tra le batterie "forti" e "deboli", e non ne abbiamo affatto bisogno. E lo stesso vale per la ricarica. Puoi caricare in modo assolutamente sicuro batterie di diverse capacità in parallelo, ovvero non è necessario il bilanciamento, l'assemblaggio si equilibrerà da solo.

In entrambi i casi considerati è necessario rispettare la corrente di carica e la corrente di scarica. La corrente di carica per Li-Io non deve superare la metà della capacità della batteria in ampere (batteria da 1000 mAh - carica 0,5 A, batteria 2 Ah, carica 1 A). La massima corrente di scarica è solitamente indicata nel datasheet (TTX) della batteria. Ad esempio: le batterie del laptop 18650 e le batterie degli smartphone non possono essere caricate con una corrente superiore a 2 capacità della batteria in Ampere (esempio: batteria da 2500 mAh, il che significa che è necessario prelevare un massimo di 2,5 * 2 = 5 Ampere da esso). Ma ci sono batterie ad alta corrente, dove la corrente di scarica è chiaramente indicata nelle specifiche.

Caratteristiche della ricarica delle batterie con moduli cinesi

Modulo di ricarica e protezione acquistato standard per 20 rubli per batteria al litio ( Collegamento Aliexpress)
(posizionato dal venditore come modulo per una lattina da 18650) può e caricherà qualsiasi batteria al litio indipendentemente dalla forma, dalle dimensioni e dalla capacità alla corretta tensione di 4,2 volt (la tensione di una batteria completamente carica, ai bulbi oculari). Anche se è un enorme pacchetto al litio da 8000 mAh (ovviamente stiamo parlando di una cella a 3,6-3,7 v). Il modulo fornisce una corrente di carica di 1 amp, ciò significa che possono caricare in sicurezza qualsiasi batteria con una capacità di 2000 mAh e oltre (2 Ah, il che significa che la corrente di carica è la metà della capacità, 1 A) e, di conseguenza, il tempo di ricarica in ore sarà uguale alla capacità della batteria in ampere (infatti, un po' di più, un'ora e mezza o due ogni 1000 mah). A proposito, la batteria può essere collegata al carico già durante la carica.

Importante! Se vuoi caricare una batteria con una capacità inferiore (ad esempio, una vecchia lattina da 900 mAh o una minuscola bustina al litio da 230 mAh), allora 1 A di corrente di carica è molto, dovrebbe essere ridotto. Questo viene fatto sostituendo la resistenza R3 sul modulo secondo la tabella allegata. Il resistore non è necessariamente smd, quello più comune lo farà. Ti ricordo che la corrente di carica dovrebbe essere la metà della capacità della batteria (o meno, non fa paura).

Ma se il venditore dice che questo modulo è per una lattina 18650, può caricare due lattine? O tre? E se avessi bisogno di assemblare un capiente power bank da più batterie?
POTERE! Tutte le batterie al litio possono essere collegate in parallelo (tutti i vantaggi con i vantaggi, tutti i meno con i meno) A prescindere dalla capacità. Le batterie saldate in parallelo mantengono una tensione di esercizio di 4,2 V e la loro capacità si somma. Anche se prendi una lattina a 3400 mAh e la seconda a 900, ottieni 4300. Le batterie funzioneranno nel loro insieme e si scaricheranno proporzionalmente alla loro capacità.
La tensione nel GRUPPO PARALLELO E' SEMPRE LA STESSA SU TUTTE LE BATTERIE! E non una sola batteria può essere scaricata fisicamente in un assieme prima di altre: qui funziona il principio dei vasi comunicanti. Coloro che affermano il contrario e affermano che le batterie con una capacità inferiore si scaricano più velocemente e muoiono: vengono confuse con l'assemblaggio SERIALE, gli sputano in faccia.
Importante! Prima di collegarsi tra loro, tutte le batterie devono avere approssimativamente la stessa tensione in modo che le correnti di equalizzazione non scorrano tra loro al momento della saldatura, possono essere molto grandi. Pertanto, è meglio caricare semplicemente ciascuna batteria singolarmente prima del montaggio. Naturalmente, il tempo di ricarica dell'intero assieme aumenterà, poiché si utilizza lo stesso modulo da 1A. Ma puoi parallelizzare due moduli, ottenendo una corrente di carica fino a 2 A (se il tuo caricabatterie può dare così tanto). Per fare ciò è necessario collegare tutti i terminali simili dei moduli con dei ponticelli (tranne Out- e B+, sono duplicati sulle schede da altri nickel, saranno comunque già collegati). Oppure puoi acquistare un modulo ( Collegamento Aliexpress), su cui i microcircuiti sono già in parallelo. Questo modulo è in grado di caricarsi con una corrente di 3 Ampere.

Mi dispiace essere così ovvio, ma le persone continuano a confondersi, quindi dovremo discutere della differenza tra parallelo e serie.
PARALLELO la connessione (tutti i vantaggi con i vantaggi, tutti i meno con i meno) mantiene la tensione della batteria a 4,2 volt, ma aumenta la capacità sommando tutte le capacità. Tutti i power bank utilizzano un collegamento in parallelo di più batterie. Tale assemblaggio può ancora essere caricato da USB e il convertitore boost aumenta la tensione all'uscita 5v.
SEQUENZIALE il collegamento (ciascuno più al meno della batteria successiva) fornisce un aumento multiplo della tensione di una bomboletta carica di 4,2 v (2 s - 8,4 v, 3 s - 12,6 v e così via), ma la capacità rimane la stessa. Se vengono utilizzate tre batterie da 2000 mAh, la capacità di assemblaggio è di 2000 mAh.
Importante! Si ritiene che per l'assemblaggio sequenziale sia sacro che sia necessario utilizzare solo batterie della stessa capacità. In realtà non lo è. Puoi usarne di diversi, ma la capacità della batteria sarà determinata dalla capacità PIÙ BASSA nell'assieme. Somma 3000 + 3000 + 800 - ottieni una build da 800 mAh. Quindi gli specialisti iniziano a cantare che quindi una batteria meno capiente si scaricherà più velocemente e morirà. E non importa! La regola principale e veramente sacra è che per il montaggio sequenziale è sempre necessario utilizzare una scheda di protezione BMS per il numero di lattine richiesto. Determina la tensione su ciascuna cella e spegne l'intero gruppo se prima viene scaricata. Nel caso di un banco da 800, verrà scaricato, il BMS scollegherà il carico dalla batteria, la scarica si fermerà e la carica residua di 2200 mAh sui banchi rimanenti non avrà più importanza: è necessario caricare.

La scheda BMS, a differenza del modulo caricatore singolo, NON È UN CARICATORE SERIALE. Necessario per la ricarica sorgente configurata della tensione e della corrente desiderate. Guyver ha realizzato un video su questo, quindi non perdere tempo, guardalo, parla di questo nel modo più completo possibile.

È possibile caricare un assieme in serie collegando più moduli di ricarica singoli?
In effetti, sotto certi presupposti, è possibile. Per alcuni prodotti fatti in casa si è dimostrato valido un circuito che utilizza moduli singoli, anche collegati in serie, ma OGNI modulo necessita di una propria ALIMENTAZIONE SEPARATA. Se carichi 3 secondi, prendi tre caricatori del telefono e collega ciascuno a un modulo. Quando si utilizza una singola fonte - cortocircuito di alimentazione, non funziona niente. Tale sistema funge anche da protezione per l'assieme (ma i moduli sono in grado di erogare non più di 3 ampere) oppure semplicemente caricare l'assieme tramite la cella, collegando il modulo a ciascuna batteria fino a quando non è completamente carica.

Indicatore della batteria

È anche un problema urgente, almeno sapere approssimativamente quanta percentuale di carica rimane sulla batteria in modo che non si esaurisca nel momento più cruciale.
Per i montaggi in parallelo a 4,2 volt, la soluzione più ovvia sarebbe quella di acquistare subito una scheda power bank già pronta, che ha già un display che mostra le percentuali di carica. Queste percentuali non sono super precise, ma aiutano comunque. Il prezzo di emissione è di circa 150-200 rubli, tutti sono presentati sul sito Web di Guyver. Anche se non stai costruendo un power bank, ma qualcos'altro, questa scheda è abbastanza economica e piccola per inserirla in un prodotto fatto in casa. Inoltre, ha già la funzione di caricare e proteggere le batterie.
Ci sono indicatori in miniatura già pronti per una o più lattine, 90-100r
Bene, il metodo più economico e popolare è utilizzare il convertitore boost MT3608 (30 rubli), impostato su 5-5,1 v. In realtà, se crei un power bank su qualsiasi convertitore da 5 volt, non hai nemmeno bisogno di acquistare nulla. La raffinatezza consiste nell'installare un LED rosso o verde (altri colori funzioneranno a una tensione di uscita diversa, da 6V e oltre) tramite un resistore limitatore di corrente di 200-500 ohm tra il terminale positivo di uscita (questo sarà un vantaggio) e il terminale positivo di ingresso (per un LED, questo sarà un meno). Non ti sbagli, tra due vantaggi! Il fatto è che durante il funzionamento del convertitore viene creata una differenza di tensione tra i vantaggi, +4,2 e + 5 V danno una tensione di 0,8 V tra loro. Quando la batteria è scarica, la sua tensione diminuirà e l'uscita dal convertitore è sempre stabile, il che significa che la differenza aumenterà. E quando la tensione sulla banca è 3,2-3,4 V, la differenza raggiungerà il valore richiesto per accendere il LED: inizia a mostrare che è ora di caricare.

Come misurare la capacità della batteria?

Siamo già abituati all'opinione che Imax b6 sia necessario per la misurazione, ma costa denaro ed è ridondante per la maggior parte dei radioamatori. Ma c'è un modo per misurare la capacità di una batteria da 1-2-3 celle con sufficiente precisione ed economicamente: un semplice tester USB.

Le batterie svolgono un ruolo importante in qualsiasi macchina off-line. Le batterie ricaricabili sono piuttosto costose perché è necessario acquistare un caricabatterie con esse. Le batterie utilizzano diverse combinazioni di materiali conduttivi ed elettroliti: piombo-acido, nichel-cadmio (NiCd), nichel-metallo idruro (NiMH), ioni di litio (Li-ion), polimeri di ioni di litio (Li-Po).

Uso batterie agli ioni di litio nei miei progetti, quindi ho deciso di creare il mio caricabatterie per batterie al litio 18650 e non acquistarne di costose, quindi iniziamo.

Passaggio 1: video

Il video mostra il montaggio del caricatore.
collegamento a youtube

Passaggio 2: elenco dei componenti elettrici

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Elenco dei componenti necessari per assemblare il caricabatteria 18650:

• Modulo caricabatterie basato su chip TP4056 con protezione della batteria
• Stabilizzatore di tensione 7805, avrai bisogno di 1 pezzo
• Condensatore 100 nF, 4 pezzi (non necessario se è presente un'alimentazione 5V)

Passaggio 3: elenco degli strumenti

Per funzionare, avrai bisogno dei seguenti strumenti:

• coltello caldo
• Scatola di plastica 8x7x3 cm (o di dimensioni ridotte)

Ora che tutti gli strumenti e i componenti necessari sono pronti per il lavoro, diamo un'occhiata al modulo TP4056.

Passaggio 4: modulo caricabatterie Li-io basato sul chip TP4056

Qualche informazione in più su questo modulo. Esistono due versioni di questi moduli sul mercato: con e senza protezione della batteria.

La scheda breakout contenente il circuito di protezione monitora la tensione con il filtro del circuito di alimentazione DW01A (Battery Protection Integrated Circuit) e FS8205A (N-Channel Transistor Module). Pertanto, la scheda di breakout contiene tre circuiti integrati (TP4056+DW01A+FS8205A), mentre il modulo caricabatterie senza protezione della batteria contiene un solo circuito integrato (TP4056).

TP4056 è un modulo di ricarica per batterie Li-io unicellulari con carica lineare di corrente e tensione costanti. Il pacchetto SOP e pochi componenti esterni rendono questo modulo una scelta eccellente per applicazioni elettriche fai-da-te. Si ricarica tramite USB altrettanto bene che tramite un normale power bank. La piedinatura del modulo TP4056 è collegata (Figura 2), così come il diagramma del ciclo di carica (Figura 3) con curve di corrente e tensione costanti. Due diodi sulla scheda breakout indicano lo stato di carica attuale: carica, terminazione della carica, ecc. (Fig. 4).

Per non danneggiare la batteria, le batterie agli ioni di litio da 3,7 V devono essere caricate a un valore di corrente costante di 0,2-0,7 della loro capacità fino a quando la tensione di uscita non raggiunge i 4,2 V, dopodiché verranno caricate a una tensione costante e gradualmente decrescente (fino al 10% del valore iniziale) corrente. Non possiamo interrompere la carica a 4,2 V, poiché il livello di carica sarà del 40-80% della piena capacità della batteria. Il modulo TP4056 è responsabile di questo processo. Un altro punto importante è che la resistenza collegata al pin PROG determina la corrente di carica. Nei moduli in commercio, a questo pin è solitamente collegata una resistenza da 1,2 KΩ, che corrisponde a una corrente di carica di 1 A (Fig. 5). Per ottenere altri valori della corrente di carica, puoi provare a mettere altri resistori.

DW01A è un circuito integrato di protezione della batteria, la Figura 6 mostra uno schema elettrico tipico. I MOSFET M1 e M2 sono collegati esternamente da un circuito integrato FS8205A.

Questi componenti sono installati sulla scheda di breakout del caricabatteria agli ioni di litio TP4056, a cui si fa riferimento nel passaggio 2. Abbiamo solo bisogno di fare due cose: applicare una tensione nell'intervallo di 4-8 V al connettore di ingresso e collegare i terminali della batteria con il Morsetti + e - modulo TP4056.

Successivamente, continueremo ad assemblare il caricabatterie.

Passaggio 5: schema elettrico

Per completare l'assemblaggio dei componenti elettrici, li saldiamo secondo lo schema. Ho allegato un diagramma in Fritzing e una foto della connessione fisica.

1. + colleghiamo il contatto del connettore di alimentazione a uno dei contatti dell'interruttore e - il contatto del connettore di alimentazione è collegato al pin GND dello stabilizzatore 7805
2. Il secondo contatto dell'interruttore è collegato al pin Vin dello stabilizzatore 7805
3. Installa tre condensatori da 100 nF in parallelo tra i pin Vin e GND del regolatore di tensione (usa una breadboard per questo)
4. Installare un condensatore da 100 nF tra i pin Vout e GND del regolatore di tensione (sulla breadboard)
5. Collegare il pin Vout del regolatore di tensione al pin IN+ del modulo TP4056
6. Collegare il pin GND del regolatore di tensione al pin IN del modulo TP4056
7. Collegare il terminale + del vano batteria al pin B+ del modulo TP4056 e il terminale - del vano batteria al pin B del modulo TP4056.

Questo completa i collegamenti. Se si utilizza un alimentatore a 5V, saltare tutti i passaggi con i collegamenti al regolatore di tensione 7805 e collegare il + e - dell'alimentatore direttamente ai pin IN+ e IN- del modulo TP4056, rispettivamente.
Se si utilizza un alimentatore da 12 V, il 7805 si surriscalda quando si passa una corrente di 1 A, che può essere riparato con un dissipatore di calore.

Passaggio 6: Assemblaggio Parte 1: Tagliare i fori nella custodia

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Per inserire correttamente tutti i componenti elettrici nella custodia, è necessario praticare dei fori su di essa:

1. Usa una lama di coltello per segnare i confini del vano batteria sulla custodia (Fig. 1).
2. Con un coltello caldo praticare un foro lungo i segni fatti (fig. 2 e 3).
3. Dopo aver tagliato il foro, la custodia dovrebbe apparire come in Fig.4.
4. Segnare il punto in cui si troverà il connettore USB del modulo TP4056 (Fig. 5 e 6).
5. Utilizzare un coltello caldo per praticare un foro nella custodia per il connettore USB (Fig. 7).
6. Segnare i punti sulla custodia in cui si troveranno i diodi del modulo TP4056 (Fig. 8 e 9).
7. Utilizzare un coltello caldo per praticare i fori per i diodi (Fig. 10).
8. Allo stesso modo, praticare i fori per il connettore di alimentazione e l'interruttore (Fig. 11 e 12)

Passaggio 7: Assemblaggio Parte 2: Installazione dei componenti elettrici

Seguire le istruzioni per installare i componenti nello chassis:

1. Installare il vano batteria in modo che i punti di montaggio si trovino all'esterno del cassetto/telaio. Incollate lo scomparto con una pistola per colla (Fig. 1).
2. Installare il modulo TP4056 in posizione in modo che il connettore USB e i diodi cadano nei fori corrispondenti, fissare con colla a caldo (Fig. 2).
3. Sostituire il regolatore di tensione 7805, fissarlo con colla a caldo (Fig. 3).
4. Installare il connettore di alimentazione e l'interruttore al loro posto, fissarli con colla a caldo (Fig. 4).
5. La posizione dei componenti dovrebbe essere la stessa di Fig.5.
6. Fissare il coperchio inferiore in posizione con le viti (fig.6).
7. Successivamente, ho coperto i bordi ruvidi lasciati dal coltello caldo con del nastro adesivo nero. Possono anche essere levigati con carta vetrata.

Il caricatore completato è mostrato nella Figura 7. ora deve essere testato.

Passaggio 8: prova

Mettere la batteria scarica nel caricabatteria. Accendere l'alimentazione alla presa 12V o USB. Il diodo rosso dovrebbe lampeggiare, il che significa che il processo di carica è in corso.

Quando la carica è completa, il diodo blu dovrebbe accendersi.
Allego una foto del caricabatterie in fase di ricarica e una foto con la batteria carica.
Questo completa il lavoro.

Molti potrebbero dire che con pochi soldi si può ordinare dalla Cina una scheda speciale, attraverso la quale è possibile caricare le batterie al litio tramite USB. Costerà circa $ 1.

Ma non ha senso acquistare qualcosa che possa essere facilmente assemblato in pochi minuti. Non dimenticare che la tavola ordinata dovrà attendere circa un mese. E un dispositivo acquistato non porta tanto piacere quanto uno fatto a mano.
Inizialmente era previsto di assemblare un caricabatterie basato sul chip LM317.

Ma per alimentare questa carica sarebbe necessaria una tensione superiore a 5 V. Il chip dovrebbe avere una differenza di 2 V tra le tensioni di ingresso e di uscita. Una batteria al litio carica ha una tensione di 4,2 V. Questo non soddisfa i requisiti descritti (5-4,2=0,8), quindi è necessario trovare un'altra soluzione.

Gli esercizi che verranno discussi in questo articolo possono essere ripetuti da quasi tutti. Il suo schema è abbastanza semplice da ripetere.

Uno di questi programmi può essere scaricato alla fine dell'articolo.
Per mettere a punto la tensione di uscita, è possibile cambiare il resistore R2 in uno multigiro. La sua resistenza dovrebbe essere di circa 10 kOhm.

Files allegati: :

Come realizzare un semplice Power Bank con le tue mani: uno schema di un power bank fatto in casa Batteria agli ioni di litio fai da te: come caricare correttamente

L'invenzione e l'uso di strumenti con fonti di alimentazione autonome è diventato uno dei tratti distintivi del nostro tempo. Sempre più componenti attivi vengono sviluppati e introdotti per migliorare le prestazioni dei gruppi batteria. Sfortunatamente, le batterie non possono funzionare senza ricarica. E se su dispositivi che hanno un accesso costante alla rete, il problema viene risolto da fonti integrate, quindi per potenti fonti di alimentazione, ad esempio un cacciavite, sono necessari caricabatterie separati per batterie al litio, tenendo conto delle caratteristiche di diversi tipi di batterie.

Negli ultimi anni sono stati sempre più utilizzati prodotti a base di un componente attivo agli ioni di litio. E questo è abbastanza comprensibile, dal momento che queste fonti di energia si sono dimostrate molto buone:

• non hanno effetto memoria;
• autoscarica quasi completamente eliminata;
• può lavorare a temperature sotto lo zero;
• trattieni bene lo scarico.
• il numero è stato portato a 700 cicli.

Ma ogni tipo di batteria ha le sue caratteristiche. Quindi, il componente agli ioni di litio richiede la progettazione di batterie elementari con una tensione di 3,6 V, che richiede alcune caratteristiche individuali per tali prodotti.

Funzionalità di recupero

Con tutti i vantaggi delle batterie agli ioni di litio, hanno i loro svantaggi: questa è la possibilità di un cortocircuito interno delle celle durante la sovratensione di carica a causa della cristallizzazione attiva del litio nel componente attivo. C'è anche una limitazione sul valore di tensione minima, che porta all'impossibilità di ricevere elettroni da parte del componente attivo. Per eliminare le conseguenze, la batteria è dotata di un controller interno che interrompe il circuito degli elementi con un carico al raggiungimento di valori critici. Tali elementi si conservano meglio se caricati al 50% a +5 - 15 ° C. Un'altra delle caratteristiche delle batterie agli ioni di litio è che la durata della batteria dipende dal momento della sua fabbricazione, indipendentemente dal fatto che fosse in funzione o meno, ovvero è soggetto all'“effetto invecchiamento”, che limita la vita utile a cinque anni.

Ricarica di batterie agli ioni di litio

Il più semplice caricabatterie a cella singola

Per comprendere schemi di carica delle batterie agli ioni di litio più complessi, prendi in considerazione un semplice caricabatteria al litio, più precisamente per una singola batteria.

La base del circuito lascia il controllo: un microcircuito TL 431 (funziona come un diodo zener regolabile) e un transistor a conduzione inversa.
Come si può vedere dallo schema, l'elettrodo di controllo TL431 è incluso nella base del transistor. La configurazione del dispositivo è la seguente: è necessario impostare l'uscita del dispositivo su una tensione di 4,2 V - questa viene impostata regolando il diodo zener collegandolo alla prima gamba della resistenza R4 - R3 con un valore nominale di 2,2 kOhm e 3 kOhm. Questo circuito è responsabile della regolazione della tensione di uscita, la regolazione della tensione viene impostata una sola volta ed è stabile.

Successivamente, la corrente di carica viene regolata, la regolazione viene effettuata dalla resistenza R1 (nel circuito con un valore nominale di 3 ohm) se l'emettitore del transistor viene acceso senza resistenza, anche la tensione di ingresso sarà alla carica terminali, ovvero è 5V, che potrebbe non soddisfare i requisiti.

Anche in questo caso il LED non si accende e segnala il processo di saturazione in corso. La resistenza può essere da 3 a 8 ohm.
Per una rapida regolazione della tensione sul carico è possibile impostare la resistenza R3 regolabile (potenziometro). La tensione viene regolata senza carico, cioè senza la resistenza dell'elemento, con un valore nominale di 4, 2 - 4,5 V. Dopo aver raggiunto il valore richiesto, è sufficiente misurare il valore della resistenza del resistore variabile e mettere al suo posto la parte principale della valutazione desiderata. Se non è richiesta la potenza nominale, può essere assemblato da più pezzi in collegamento parallelo o seriale.

La resistenza R4 è progettata per aprire la base del transistor, il suo valore dovrebbe essere 220 ohm All'aumentare della carica della batteria, la tensione aumenterà, l'elettrodo di controllo della base del transistor aumenterà la resistenza di transizione emettitore-collettore, riducendo la corrente di carica .

Il transistor può essere utilizzato KT819, KT817 o KT815, ma è necessario installare un radiatore per il raffreddamento. Inoltre, sarà necessario un radiatore se le correnti superano i 1000 mA. In generale, questo schema classico è la ricarica più semplice.

Miglioramento del caricabatteria per batterie agli ioni di litio

Quando diventa necessario caricare batterie agli ioni di litio collegate da più celle elementari saldate, è meglio caricare le celle separatamente utilizzando un circuito di controllo che monitorerà la carica di ogni singola batteria singolarmente. Senza questo circuito, una deviazione significativa nelle caratteristiche di un elemento in una batteria saldata in serie comporterà il guasto di tutte le batterie e il blocco stesso sarà persino pericoloso a causa del suo possibile surriscaldamento o addirittura dell'accensione.

Caricabatterie per batterie al litio 12 volt. Dispositivo di bilanciamento

Il termine bilanciamento in ingegneria elettrica indica una modalità di carica che controlla ogni singolo elemento coinvolto nel processo, impedendo un aumento o una diminuzione della tensione al di sotto del livello richiesto. La necessità di tali soluzioni deriva dalle caratteristiche degli assiemi con li - ion. Se, a causa del design interno, una delle celle si carica più velocemente delle altre, ciò è molto pericoloso per lo stato delle celle rimanenti e come risultato dell'intera batteria. Il design del circuito del bilanciatore è progettato in modo tale che gli elementi del circuito assumano energia in eccesso, regolando così il processo di carica di una singola cella.

Se confrontiamo i principi di ricarica delle batterie al nichel-cadmio, differiscono dagli ioni di litio, prima di tutto per Ca-Ni, la fine del processo è indicata da un aumento della tensione degli elettrodi polari e una diminuzione di corrente a 0,01 mA. Inoltre, prima della ricarica, questa fonte deve essere scaricata almeno per il 30% della sua capacità originale, se questa condizione non viene mantenuta nella batteria, si verifica un "effetto memoria", che riduce la capacità della batteria.

Con il componente attivo agli ioni di litio, è vero il contrario. Scaricare completamente queste celle può causare danni irreversibili e ridurre drasticamente la capacità di carica. Spesso i controller di bassa qualità potrebbero non fornire il controllo sul livello di scarica della batteria, il che può portare al guasto dell'intero gruppo a causa di una cella.

La via d'uscita dalla situazione può essere l'uso del circuito di cui sopra su un diodo zener regolabile TL431. È possibile fornire un carico di 1000 mA o più installando un transistor più potente. Tali celle sono collegate direttamente a ciascuna cella per evitare una carica impropria.

Scegli un transistor dovrebbe essere acceso. La potenza è calcolata dalla formula P = U*I, dove U è la tensione, I è la corrente di carica.

Ad esempio, con una carica di corrente di 0,45 A, il transistor deve avere una dissipazione di potenza di almeno 3,65 V * 0,45 A \u003d 1,8 W. e questo è un grande carico di corrente per le transizioni interne, quindi è meglio installare i transistor di uscita nei radiatori.

Di seguito è riportato un calcolo approssimativo del valore dei resistori R1 e R2 per diverse tensioni di carica:

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

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

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

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

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

33k + 47k => 4,25V

La resistenza R3 è un carico basato su transistor. La sua resistenza può essere di 471 Ohm - 1,1 kOhm.

Ma, quando si implementano queste soluzioni di circuito, è sorto un problema, come caricare una cella separata nel pacco batteria? E una tale soluzione è stata trovata. Se guardi i contatti sulla gamba di ricarica, nei casi recenti con batterie agli ioni di litio ci sono tanti contatti quante sono le singole celle nella batteria, ovviamente, sul caricabatterie, ciascuno di questi elementi è collegato a un controller separato circuito.

Il costo di un caricabatterie del genere è leggermente più alto di un dispositivo lineare a due contatti, ma ne vale la pena, soprattutto se si considera che gli assemblaggi con componenti agli ioni di litio di alta qualità arrivano fino alla metà del costo del prodotto stesso.

Caricatore a impulsi per batterie agli ioni di litio

Di recente, molti dei principali produttori di utensili manuali autoalimentati hanno ampiamente pubblicizzato caricabatterie veloci. A tal fine sono stati sviluppati convertitori di impulsi basati su segnali modulati in larghezza di impulso (PWM) per ripristinare alimentatori per cacciaviti basati su un generatore PWM su chip UC3842, è stato assemblato un convertitore AS - DS flyback con un carico su trasformatore di impulsi.

Successivamente verrà considerato il funzionamento del circuito della sorgente più comune (vedi schema allegato): la tensione di rete di 220V è fornita al gruppo diodi D1-D4, a tal fine eventuali diodi con potenza fino a 2A sono Usato. Il livellamento dell'ondulazione si verifica sul condensatore C1, dove è concentrata una tensione di circa 300 V. Questa tensione è l'alimentazione per il generatore di impulsi con il trasformatore di uscita T1.

La potenza iniziale per avviare il circuito integrato A1 viene fornita attraverso il resistore R1, dopo di che viene acceso il generatore di impulsi del microcircuito, che li emette al pin 6. Successivamente, gli impulsi vengono inviati al gate di un potente effetto di campo transistor VT1, aprendolo. Il circuito di drenaggio del transistor fornisce alimentazione all'avvolgimento primario del trasformatore di impulsi T1. Successivamente, il trasformatore si accende e inizia la trasmissione di impulsi all'avvolgimento secondario. Gli impulsi dell'avvolgimento secondario 7 - 11 dopo la rettifica da parte del diodo VT6 vengono utilizzati per stabilizzare il funzionamento del microcircuito A1, che nella modalità di generazione completa consuma molta più corrente di quella che riceve dal resistore R1 attraverso il circuito.

In caso di malfunzionamento dei diodi D6, la sorgente passa alla modalità di pulsazione, avviando alternativamente il trasformatore e arrestandolo, mentre si sente un caratteristico "cigolio" pulsante, vediamo il funzionamento del circuito in questa modalità.

L'alimentazione tramite R1 e il condensatore C4 avvia l'oscillatore del chip. Dopo l'avvio, per il normale funzionamento è necessaria una corrente maggiore. Se D6 si guasta, l'alimentazione aggiuntiva non viene fornita al microcircuito e la generazione si interrompe, quindi il processo si ripete. Se il diodo D6 funziona, accende immediatamente il trasformatore di impulsi a pieno carico. Durante un normale avviamento del generatore, una corrente pulsata di 12 - 14V appare sull'avvolgimento 14-18 (al minimo 15V). Dopo la rettifica da parte del diodo V7 e il livellamento degli impulsi da parte del condensatore C7, la corrente pulsata viene fornita ai terminali della batteria.

Una corrente di 100 mA non danneggia il componente attivo, ma aumenta il tempo di recupero di 3-4 volte, riducendone il tempo da 30 minuti a 1 ora. ( fonte — rivista Internet edition Radioconstructor 03-2013)

Caricatore rapido G4-1H RYOBI ONE+ BCL14181H

Dispositivo a impulsi per batterie al litio 18 volt prodotto dalla società tedesca Ryobi, produttore nella Repubblica popolare cinese. Il dispositivo a impulsi è adatto per ioni di litio, nichel-cadmio 18V. È progettato per il normale funzionamento a temperature da 0 a 50 C. La soluzione del circuito fornisce due modalità di alimentazione per la stabilizzazione della tensione e della corrente. L'erogazione di corrente pulsata garantisce un'alimentazione ottimale di ogni singola batteria.

Il dispositivo è realizzato nella custodia originale in plastica resistente agli urti. Viene utilizzato il raffreddamento forzato da ventola incorporata, con accensione automatica quando si raggiungono i 40°C.

Caratteristiche:

• Tempo minimo di ricarica 18V a 1,5 Ah - 60 minuti, peso 0,9 kg, dimensioni: 210 x 86 x 174 mm. Il processo di ricarica è indicato da un LED blu e rosso al termine. C'è una diagnosi di errore che si accende quando l'assieme si guasta con una retroilluminazione separata sul case.
• Alimentazione monofase 50Hz. 220V. La lunghezza del cavo di rete è di 1,5 metri.

Riparazione della stazione di ricarica

Se succede che il prodotto ha smesso di svolgere le sue funzioni, è meglio contattare officine specializzate, ma i malfunzionamenti elementari possono essere riparati manualmente. Cosa fare se la spia di alimentazione non è accesa, analizziamo alcuni semplici malfunzionamenti prendendo come esempio la stazione.

Questo prodotto è progettato per funzionare con batterie agli ioni di litio da 12 V, 1,8 A. Il prodotto è realizzato con un trasformatore riduttore, la conversione della corrente alternata ridotta viene eseguita da un circuito a ponte a quattro diodi. Un condensatore elettrolitico è installato per appianare l'ondulazione. Dall'indicazione sono presenti i led di alimentazione di rete, inizio e fine saturazione.

Quindi, se l'indicatore di rete è spento. Innanzitutto è necessario verificare l'integrità del circuito dell'avvolgimento primario del trasformatore tramite la spina di rete. Per fare ciò, attraverso i pin della spina di rete, è necessario suonare l'integrità dell'avvolgimento primario del trasformatore con un ohmmetro toccando le sonde del dispositivo sui pin della spina di rete, se il circuito mostra un'apertura, quindi è necessario ispezionare le parti all'interno della custodia.

È possibile una rottura del fusibile, di solito un filo sottile teso in una custodia di porcellana o vetro, che si brucia durante i sovraccarichi. Ma alcune aziende, ad esempio Interskol, per proteggere gli avvolgimenti del trasformatore dal surriscaldamento, installano un fusibile termico tra le spire dell'avvolgimento primario, il cui scopo, quando la temperatura raggiunge i 120 - 130 ° C, è quello di rompere il circuito di alimentazione e, purtroppo, è già dopo la rottura non si ripristina.

Tipicamente, il fusibile si trova sotto l'isolamento in carta dell'avvolgimento primario, dopo averlo aperto, puoi facilmente trovare questa parte. Per riportare il circuito in condizioni di lavoro, puoi semplicemente saldare le estremità dell'avvolgimento in un unico pezzo, ma devi ricordare che il trasformatore rimane senza protezione da cortocircuito ed è meglio installare un fusibile di rete convenzionale invece di un fusibile termico .

Se il circuito dell'avvolgimento primario è intatto, i diodi dell'avvolgimento secondario e del ponte risuonano. Per la continuità dei diodi, è meglio dissaldare un'estremità del circuito e controllare il diodo con un ohmmetro. Quando si collegano le estremità ai terminali delle sonde a turno in una direzione, il diodo dovrebbe mostrare un circuito aperto, nell'altra un cortocircuito.

Pertanto, è necessario controllare tutti e quattro i diodi. E, se, in effetti, siamo saliti nel circuito, è meglio cambiare immediatamente il condensatore, perché i diodi sono solitamente sovraccarichi a causa dell'eccesso di elettrolita nel condensatore.

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