Cum să faci baterii li-ion cu propriile mâini din materiale vechi pentru practic nimic. Montam un incarcator simplu pentru baterii Litiu-ion, practic din gunoi.

Am acumulat un număr mare de baterii din bateriile de laptop, în format 18650, în timp ce mă gândeam la cum să le încarc, am decis să nu mă mai chinuiesc cu modulele chinezești și până atunci rămâneam fără ele. Am decis să pun două scheme împreună. Senzor de curent și placa BMS de la bateria unui telefon mobil. Testat în practică. Deși circuitul este primitiv, funcționează cu succes și nici o baterie nu a fost deteriorată.

Circuitul încărcător

Materiale și unelte

• cablu USB;
• crocodili;
• Placa de protectie BMS;
• ou de plastic de la kinder;
• două LED-uri de culori diferite;
• tranzistor kt361;
• rezistențe de 470 și 22 ohmi;
• rezistor de doi wați 2,2 ohmi;
• o diodă IN4148;
• unelte.

Realizarea unui încărcător

Dezasamblam cablul USB și scoatem conectorul. L-am luat de la un iPad.

Lipim firele la crocodili.

Îngreunăm partea adâncă a kinderului de plastic. Am umplut piulița M6 cu lipici fierbinte.

Lipim circuitul nostru simplu. Totul se face prin montare la suprafață și lipit pe placa BMS. Am folosit un LED dublu, dar puteți folosi două monocolore. Tranzistorul a căzut din vechiul echipament radio sovietic.

Înfilăm firele în gaura din a doua jumătate, puțin adâncă, a kinderului de plastic. Lipiți circuitul.

Înfundăm totul compact într-un ou de plastic. Facem o gaură pentru LED.

Îl conectăm la portul USB al unui PC sau la un încărcător chinezesc, au încă puțin curent.
Se aprinde portocaliu în timpul încărcării. Acestea. ambele LED-uri se aprind.

Când încărcarea este completă, lumina verde este aprinsă, cea conectată prin dioda IN4148.
Puteți verifica circuitul deconectându-l de la baterie, LED-ul verde se va aprinde, indicând sfârșitul încărcării.

Vă prezentăm o mică colecție de circuite bune de încărcare pentru bateriile Li-Ion. Toate schemele sunt colectate din resurse de internet de încredere și au recenzii excelente. În primul rând, o mică teorie. Pentru a încărca bateriile Li-ion se folosește metoda tensiunii constante și curentului constant, a cărei esență este limitarea tensiunii pe baterie. Pentru bateriile Li-ion, tensiunea nominală a celulei este de 3,6 V, toleranța pentru această tensiune (±0,05 V) și absența reîncărcării lente după o încărcare completă. Tensiunea maximă obișnuită de încărcare este de 4,2 sau 4,1 volți, în funcție de modelul bateriei; sfârșitul tensiunii de descărcare 3,0 volți; curent de încărcare recomandat 0,5 C, curent de descărcare (sarcină) - 1 C sau mai puțin; dacă tensiunea bateriei este mai mică de 2,9 volți, atunci curentul de încărcare recomandat este de 0,1 C; o descărcare profundă poate duce la deteriorarea bateriei (adică trebuie respectată regula generală - bateriile Li-ion preferă să fie mai degrabă în stare încărcată decât în ​​stare descărcată și pot fi încărcate oricând fără a aștepta o descărcare); Pe măsură ce tensiunea bateriei se apropie de valoarea maximă, curentul de încărcare scade. Sfârșitul descărcării ar trebui să aibă loc atunci când curentul de încărcare scade la (0,1 ... 0,07) C, în funcție de modelul bateriei. După ce încărcarea este completă, curentul de încărcare se oprește complet. Datele date pot diferi într-o direcție sau alta pentru bateriile de la alți producători. Acum să trecem direct la designul circuitului încărcătorului. Primul circuit pe un cip specializat, alimentat de la un port USB al PC-ului.

1. Încărcător pentru baterii li-ion

Din portul USB putem elimina 500 sau 100 de miliamperi de curent pur pentru nevoile noastre. Controlerele cu porturi inteligente trebuie configurate pentru a prelua 500 mA. Fără ajustare, pot fi selectate până la 100 mA. În unele modele de plăci de bază și laptop, curentul nu este limitat de nimic altceva decât de o siguranță. Prin urmare, puteți selecta toți 500 mA fără setări. Microcircuitul nu știe la ce opțiune de port este conectat, așa că limitează curentul de încărcare a bateriei la 100 mA pentru a nu deranja cu setările portului. Cu toate acestea, are încă o intrare - puteți conecta la ea orice sursă de alimentare cu o tensiune de 4,3 până la 7 volți, inclusiv un „cub” chinezesc, care este pur și simplu conectat la o priză și apoi începe să se încălzească. În acest caz, curentul de încărcare va fi de 350 mA. Dacă conectați două surse simultan - atât USB, cât și o sursă de alimentare, atunci microcircuitul o va selecta pe cea din urmă, în sensul nu ultima conectată, ci sursa de alimentare. LED-ul VD2 se aprinde până când bateria este încărcată. LED-ul VD1 indică prezența alimentării de la portul USB. Placa este realizată în așa fel încât toate componentele, inclusiv LED-urile SMD, să fie situate în partea de jos atunci când sunt conectate la un port USB. Pentru a fi vizibil „prin lumină”, trebuie să alegeți un laminat subțire din fibră de sticlă sau să schimbați locațiile de montare pentru ieșirile LED de 3 mm și să le lipiți pe verso. Pentru a proteja portul USB, se folosește o siguranță SMD cu auto-restaurare F1 cu un curent de menținere de 200 mA. În schimb, puteți folosi un rezistor 0603 1 Ohm sau un jumper, dar în cazul unei erori de instalare sau dacă microcircuitul eșuează, portul se poate defecta. După ce LED-ul încetează să mai aprindă, bateria continuă să fie încărcată pentru o perioadă de timp cu un curent mic, dar aceasta se ridică la până la 5% din capacitate. Dacă tensiunea elementului este mai mică de 3 volți, atunci microcircuitul îl încarcă cu un curent de 40 mA.

2. Încărcător pentru baterii li-ion

Pentru ca bateriile Li-ion să funcționeze mult timp, acestea trebuie încărcate corect. Spre sfârșitul încărcării, tensiunea ar trebui să scadă, iar când bateria este încărcată, de exemplu. Curentul de încărcare va deveni aproape zero, încărcarea ar trebui să se oprească. Această schemă satisface pe deplin aceste cerințe. Bateria conectata la acesta se incarca cu un curent de ~300 mA, spre finalul incarcarii curentul scade la 30 mA si apoi se aprinde LED-ul VD2 care semnaleaza terminarea incarcarii. LED-ul VD1 semnalizează funcționarea dispozitivului, VD3 se aprinde când bateria este conectată. Circuitul folosește un amplificator operațional LM358N, acesta poate fi înlocuit cu un KR574UD2, doar dispunerea pinului său este diferită. LED-uri în roșu, verde și galben. Circuitul nu necesită nicio ajustare după asamblare și începe să funcționeze imediat.

3. Încărcător pentru baterii li-ion

Încărcătorul este format din următoarele componente - stabilizatorul în sine pe LM317T și TL431, un limitator și un senzor de curent sunt asamblate pe rezistențele R3-R7. Circuitul funcționează după cum urmează - atunci când conectați bateria în funcție de polaritate și dispozitivul rețea, apăsați butonul SB1, curentul de încărcare începe să curgă. Când curentul trece prin rezistențele R3-R7, tensiunea peste el scade la aproximativ 3V, este activat releul K2, care pornește releul K1 cu contactele sale. Releul K1 blochează butonul SB1 cu contactele sale LED-ul HL2 indică faptul că este conectat la rețea, iar HL1 că se încarcă. Reglarea constă în setarea tensiunii de ieșire a LM317 pentru a se potrivi bateriei, cu cea mai mare precizie posibilă. Releu K1 cu o tensiune de funcționare de 12V cu un curent prin contacte de cel puțin 2A, K2 RES64A pașaport RS4.569.724. Instalați LM317T pe radiator. În versiunea mea, curentul la care este declanșat K2 este de aproximativ 300mA, curentul de eliberare este de 80mA. Când ieșirea este închisă și butonul SB1 este apăsat, curentul nu depășește 1,4 A, ceea ce nu este suficient pentru a dezactiva LM317T. Transformator 220/12V si curent 1-1.2A Punte de dioda pentru un curent de minim 3-5A.

Caracteristici de încărcare a bateriilor cu litiu și încărcătoare pentru acestea

Oamenii moderni folosesc multe gadget-uri electronice. Acesta este un laptop, telefon mobil, tabletă, cameră și multe altele. Majoritatea acestor dispozitive sunt alimentate de baterii cu litiu. Până la urmă, le prețuim tocmai pentru că sunt dispozitive mobile. Cu toate acestea, portabilitatea vine cu prețul nevoii de a încărca constant bateriile. Pentru a face acest lucru, veți avea nevoie de un încărcător de baterie cu litiu. În cele mai multe cazuri, încărcătoarele sunt furnizate împreună cu dispozitivul în sine. Acesta este același adaptor de alimentare pentru un laptop sau telefon. În mod ideal, desigur, încărcătorul standard ar trebui să fie folosit pentru încărcare. Dar ce să faci dacă este pierdut sau deteriorat. Trebuie să alegeți un încărcător potrivit. Ce trebuie luat în considerare va fi discutat în acest articol.

În general, încărcătorul ar trebui să aibă o tensiune de ieșire de 5 volți și un curent a cărui valoare corespunde cu (0,5─1)*Cn. CH este capacitatea nominală a bateriei. De exemplu, pentru o celulă cu litiu cu o capacitate de 2200 mAh, încărcarea ar trebui să producă un curent de 1,1 amperi.

Majoritatea încărcătoarelor de la producători de renume încarcă bateriile Li în mai multe etape. Prima etapă are loc la o valoare constantă a curentului de 0,2─1 C și o tensiune de 4,1─4,2 V (aici ne referim la tensiunea pe element sau borcan). Această etapă durează aproximativ 40-50 de minute. A doua etapă se realizează la tensiune constantă. Există dispozitive care folosesc modul puls pentru a accelera procesul de încărcare. Pentru sistemele litiu-ion cu un sistem de grafit, tensiunile trebuie limitate la 4,1 volți per celulă.

Dacă utilizați o tensiune mai mare de 4,1 volți, puteți crește densitatea de energie a bateriei. Dar, în același timp, încep reacțiile oxidative, care scurtează durata de viață a bateriei. În modelele ulterioare, această problemă a fost corectată cu aditivi. Și tensiunea de pe ele în timpul încărcării poate fi crescută la 4,2 volți cu o abatere de 0,05 pe element.

Dacă vorbim de baterii cu litiu pentru uz industrial și pentru sectorul militar, atunci încărcătoarele pentru acestea suportă o tensiune de 3,9 volți. Acest lucru asigură o durată lungă de viață și fiabilitate.

Dacă încărcătorul produce un curent de 1C, bateria se va încărca în aproximativ 2-3 ore. Când încărcarea este complet încărcată și tensiunea atinge valoarea de tăiere, curentul scade brusc și se ridică la câteva procente din valoarea inițială.

Merită spus că pe măsură ce curentul de încărcare crește, timpul de încărcare practic nu scade. La un curent mai mare, tensiunea crește mai repede în prima etapă a procesului, dar a doua etapă de reîncărcare în acest caz durează mai mult.

Există încărcătoare care pot încărca o baterie cu litiu în aproximativ o oră. Acest încărcător pentru baterii cu litiu nu are o a doua treaptă și bateria este gata de utilizare după finalizarea primei etape. Nivelul de încărcare a bateriei va fi de 70%. Dar, din cauza naturii bateriilor cu litiu, acest lucru nu este critic pentru ele.

În graficul de mai sus puteți vedea trei etape de încărcare a unei baterii Li:

• Primul. Curentul de încărcare maxim posibil (1C) trece prin baterie. Această etapă se termină când tensiunea crește până la o valoare de prag;
• Al doilea. Tensiunea rămâne maximă (4,1─4,2 volți), iar curentul de încărcare scade la 3% din valoarea inițială;
• Al treilea. Încărcare compensatoare în timpul depozitării (efectuat aproximativ o dată la 20 de zile).

În timpul fazei de stocare, încărcarea continuă nu este posibilă pentru bateriile cu litiu din cauza faptului că aceasta duce la metalizarea Li-ului. Dar reîncărcarea pe termen scurt cu curent continuu compensează pierderea de încărcare. Această încărcare trebuie efectuată atunci când tensiunea celulei scade la 4,05 volți. Procesul de încărcare se oprește la 4,2 volți.

Și încă un punct important. Bateriile cu litiu sunt foarte sensibile la supraîncărcare. Chiar și cu o reîncărcare ușoară, metalizarea cu litiu începe pe suprafața electrodului negativ. Este foarte activ și interacționează cu electrolitul. Ca rezultat al reacției la catod, oxigenul este eliberat și presiunea crește. Ca rezultat, poate apărea depresurizarea elementului, aprinderea și chiar o mică explozie.

În plus, dacă tensiunea de încărcare este depășită în mod continuu, durata de viață a bateriilor cu litiu va fi redusă. Prin urmare, în majoritatea bateriilor cu litiu, pe lângă celulele în sine, există o placă de protecție.

Placa controlează procesul de încărcare și descărcare a elementelor în funcție de limitele inferioare și superioare de tensiune. Senzorii de temperatură sunt adesea folosiți pentru a opri elementele la 90 de grade Celsius. Unele tipuri de baterii au o supapă mecanică care se deschide atunci când presiunea din interiorul carcasei crește peste o anumită limită.

Exista si exceptii. De exemplu, bateriile care conțin mangan nu au o astfel de protecție. Manganul inhibă puternic metalizarea la anod și formarea oxigenului. Prin urmare, o astfel de protecție nu este necesară.

Toate acestea trebuie avute în vedere atunci când alegeți un încărcător. Dacă veți încărca cutia de litiu direct fără controler, tensiunea trebuie monitorizată constant. Dar este mult mai bine să folosiți dispozitive cu control automat sau să încărcați bateria printr-o placă de protecție.

Încărcătoare pentru diverse gadget-uri

Încărcătoare pentru baterii smartphone

Dacă ați pierdut încărcătorul standard pentru telefonul dvs., „broasca” vă va ajuta. Acesta este unul dintre cele mai comune dispozitive. Taxa și-a primit numele pentru forma sa caracteristică.

Nu ar putea fi mai ușor de folosit. Încărcătorul are 2 contacte reglabile pe lățime: plus și minus. Trebuie să le instalați într-o poziție potrivită pentru bateria care se încarcă. Apoi, bateria este introdusă astfel încât să existe contact cu bornele sale și este fixată cu bara de prindere superioară. Desigur, polaritatea trebuie respectată în timpul instalării. Apoi dispozitivul este introdus în conectorul de 220 de volți și încărcat până când indicatorul arată sfârșitul procesului.

E simplu încărcător pentru baterii litiu-ion, precum și bateriile litiu-polimer sunt construite pe binecunoscutul LM317.

Procesul de încărcare este prezentat în graficul de mai jos. În primul moment al procesului de încărcare, curentul de încărcare este constant când nivelul de tensiune țintă (Umax) este atins pe baterie, încărcătorul trece într-un mod în care tensiunea rămâne constantă și curentul tinde asimptotic spre zero.

Tensiunea de ieșire a bateriilor litiu-ion și litiu-polimer este de obicei de 4,2 V (4,1 V pentru unele tipuri). De obicei, tensiunea de ieșire nu se potrivește cu tensiunea nominală care este de 3,7 V (uneori 3,6 V).

Nu este recomandat să încărcați acest tip de baterie la 4,2 V, deoarece aceasta va reduce durata de viață a bateriei. Dacă reduceți tensiunea de ieșire la 4,1 V, capacitatea scade cu 10%, dar în același timp durata de viață (numărul de cicluri) aproape se va dubla. Când utilizați baterii, tensiunea nominală nu poate fi mai mică de 3,4...3,3 V.

Descrierea încărcătorului

După cum am menționat deja, încărcarea se bazează pe stabilizatorul LM317. Li-Ion și Li-Pol sunt destul de exigenți cu privire la precizia tensiunii de încărcare. Dacă doriți să încărcați la tensiune maximă (de obicei 4,2 V), atunci trebuie să setați această tensiune cu o precizie de plus/minus 1%. După încărcarea la 90% capacitate (4,1 V), precizia poate fi puțin mai mică (aproximativ 3%).

Circuitul care utilizează LM317 oferă o stabilizare a tensiunii destul de precisă. Tensiunea țintă este stabilită de R2. Stabilizarea curentului nu este la fel de critică ca stabilizarea tensiunii, așa că este suficient să o stabilizați folosind un rezistor de șunt Rx și un tranzistor NPN (VT1).

Dacă căderea de tensiune pe rezistorul Rx ajunge la aproximativ 0,95 V, atunci tranzistorul începe să se deschidă. Acest lucru reduce tensiunea la contactul „Comun” al stabilizatorului Lm317 și, prin urmare, stabilizează curentul.

Curentul de încărcare necesar pentru o anumită baterie litiu-ion (Li-Ion) și litiu-polimer (Li-Pol) este selectat prin schimbarea rezistenței Rx. Rezistența Rx corespunde aproximativ următorului raport: 0,95/Imax. Valoarea rezistorului Rx indicată în diagramă corespunde unui curent de 200 mA.

Tensiunea de intrare a încărcătorului trebuie să fie între 9 și 24 de volți. Depășirea acestui nivel crește pierderile de putere în circuitul LM317, scăderea acestuia va perturba funcționarea corectă (trebuie să recalculați căderea de tensiune pe șunt și tensiunea minimă la contactul „Comun”). Tranzistorul VT1 poate fi înlocuit cu BC237, KC507, C945 sau domestic

Acum, bateriile Li-ion de tip 18650 de diferite capacități sunt foarte răspândite. Odată cu achiziționarea acestora, se pune problema încărcării și trebuie să respecte cerințele tehnice pentru procesul de încărcare. Iată câteva dintre aceste cerințe:
- incarcare cu curent stabil;
- modul de stabilizare a tensiunii;
- indicarea sfârșitului de încărcare;
- să nu depășească temperatura admisă în timpul încărcării bateriei.

Vă prezentăm atenției un circuit de încărcare a bateriei Li-ion care este ușor de fabricat și configurat și care s-a dovedit în funcționare.

Circuitul este un stabilizator de curent și tensiune. Până când tensiunea bateriei în timpul încărcării atinge nivelul Ustabil.=(R7/R5+1)*Uref (tensiune de referință Uref TL431=2,5V), TL431 este în stare închisă, iar circuitul funcționează ca stabilizator de curent. Ist.=0,6/R2 (0,6 este tensiunea de deschidere a tranzistorului KT816V). De îndată ce tensiunea bateriei ajunge la Ustabil., circuitul intră în modul de stabilizare a tensiunii. Pentru o baterie Li-ion, această valoare este de 4,2 V. Când tensiunea bateriei ajunge la 4,2V, LED-ul galben începe să se aprindă, indicând că bateria este încărcată cu 80-90% curentul de încărcare scade la 7...8mA. Lăsați bateria în această stare timp de 10-15 ore până când își atinge capacitatea maximă.

Câteva despre scopul elementelor circuitului.
LED1 - albastru, se aprinde atunci când bateria (AC) este instalată în cutia de încărcare și încărcătorul nu este conectat. Când tensiunea pe baterie este mai mică de 3V, LED1 nu se aprinde.
LED2 - galben. Servește pentru a indica sfârșitul procesului de încărcare a bateriei. Când un AK neîncărcat este plasat în cutie, LED2 nu se aprinde. Dacă se aprinde, aceasta indică faptul că un AK încărcat este introdus în cutie (cu alimentarea încărcătorului neconectată).
R2 - limitează curentul de încărcare al AK.
R5, R7 - servesc pentru a seta tensiunea la 4,2V pe contactele cutiei de încărcare înainte de a instala bateria în ea (poate fi folosit oricare).

Toate părțile memoriei, cu excepția tranzistorului, sunt instalate pe placa de circuit imprimat pe partea conductorilor imprimați:

Opțiune de placă pentru cei cărora nu le este lene să facă găuri în fibra de sticlă:

Tranzistorul este echipat cu un mic radiator. În timpul încărcării, tranzistorul se încălzește până la 40°C. Rezistorul R2 se încălzește, deci este mai bine să instalați două rezistențe de 10 ohmi în paralel pentru a reduce încălzirea.
Tensiunea de alimentare pentru încărcarea unei baterii este de aproximativ 5V DC. Dacă este necesar să încărcați mai multe baterii deodată, tensiunea de alimentare este selectată astfel încât să fie de 4,2 V pe fiecare unitate. Puterea sursei de alimentare este selectată din curentul de încărcare pentru fiecare baterie. Puteți utiliza o sursă de alimentare comutată. Dimensiunile încărcătorului vor fi mai mici.
Procesul de configurare a încărcătorului este simplu. Fără a introduce bateria, furnizăm curent circuitului. Ambele LED-uri ar trebui să se aprindă. În continuare, măsurăm tensiunea la contactele cutiei de încărcare. Dacă este 4.2V, ai noroc și configurarea este aproape completă. Dacă tensiunea este mai mare sau mai mică de 4,2 V, opriți alimentarea, în loc de rezistența R5 sau R7, lipiți într-un rezistor variabil multi-turn 10k și setați cu precizie tensiunea la 4,2V pe contactele cutiei. După ce am măsurat valoarea rezistenței rezultate a rezistenței reglabile, selectăm aceeași constantă și o lipim în circuit. Încă o dată, verificați tensiunea la contactele cutiei de încărcare. Verificăm cantitatea de curent de încărcare cu un ampermetru la contactele cutiei de încărcare fără a introduce bateria. Selectând valoarea rezistenței R2, puteți seta curentul de încărcare dorit. Nu ne lăsam duși de curenți mari; bateria se poate încălzi, ceea ce este absolut inacceptabil. Din cauza supraîncălzirii, capacitatea bateriilor Li-ion scade și nu este restabilită.
Cel mai bine este să încărcați bateriile pe rând. Dacă trebuie să încărcați mai multe baterii simultan, puteți conecta blocurile în serie conform acestei scheme.

În această schemă, fiecare baterie este încărcată separat. Tensiunea la sfârșitul încărcării la fiecare baterie va fi de 4,2 V, iar curentul de încărcare va fi de 0,5 A. Când se încarcă, de exemplu, șapte baterii simultan, tensiunea sursei de alimentare ar trebui să fie de 4,2V*7=29,5V. Puterea sursei de alimentare este determinată de curentul de încărcare de 0,5A pentru fiecare baterie, adică aproximativ 40W.

Fotografie cu dispozitivul terminat.