Nabíječka pomocí domácích dílů pro lithiové baterie. Nabíjecí obvod pro li-ion baterii z USB

Každý radioamatér se jistě setkal s problémem při zapojování lithiových baterií do série, všiml si, že jedna se rychle vybije a druhá stále drží nabití, ale kvůli té druhé nevyrábí celá baterie potřebné napětí. Dochází k tomu proto, že při nabíjení celé sady baterií nejsou nabíjeny rovnoměrně a některé baterie získávají plnou kapacitu, zatímco jiné nikoli. To vede nejen k rychlému vybití, ale také k selhání jednotlivé prvky, z důvodu neustálého nenabíjení.
Řešení problému je celkem jednoduché, pro každý článek baterie potřebujete tzv. balancer, zařízení, které po plně nabito Baterie blokuje její další nabíjení a řídicí tranzistor obchází nabíjecí proud za prvkem.
Balancérový obvod je poměrně jednoduchý, sestaven na přesně řízené zenerově diodě TL431A a přímovodivém tranzistoru BD140.

Nejoblíbenější jsou lithiové baterie (Li-Io, Li-Po). tento moment dobíjecí zdroje elektrická energie. Lithiová baterie má jmenovité napětí 3,7 V, které je uvedeno na pouzdře. Baterie nabitá 100% napětím má však napětí 4,2 V a vybitá „na nulu“ - 2,5 V nemá smysl vybíjet baterii pod 3, za prvé se z toho kazí a za druhé z 3 až 2,5 В аккумулятор отдаёт всего пару процентов энергии. Rozsah pracovního napětí tedy bereme 3 - 4,2 voltů. Мою подборку советов по эксплуатации и хранению lithiové baterieвы можете посмотреть вот в этом видео

Existují dvě možnosti připojení baterií, sériové a paralelní.

Na sériové připojeníсуммируется напряжение на всех аккумуляторах, при подключении нагрузки с каждого аккумулятора идет ток, равный общему току в цепи, в общем сопротивление нагрузки задает ток разряда. Это вы должны помнить со школы. Nyní přichází zábavná část, kapacita. Емкость сборки при таком соединении по хорошему равна емкости аккумулятора с самой маленькой емкостью. Представим, что все аккумуляторы заряжены на 100%. Hele, vybíjecí proud je všude stejný a nejdříve se vybije baterie s nejmenší kapacitou, to je alespoň logické. A jakmile se vybije, nebude již možné tuto sestavu načíst. Ano, zbývající baterie jsou stále nabité. Ale pokud budeme pokračovat v odstraňování proudu, naše slabá baterie se začne příliš vybíjet a selhat. To znamená, že je správné předpokládat, že kapacita sériově zapojené sestavy se rovná kapacitě nejmenší nebo nejvíce vybité baterie. Отсюда делаем вывод: собирать sériová baterie Za prvé potřebujete baterie stejné kapacity a za druhé je před montáží nutné všechny nabít stejně, jinými slovy na 100 %. Существует такая штука, называется BMS (Battery Monitoring System), она может следить за каждым аккумулятором в батарее, и как только один из них разрядится, она отключает всю батарею от нагрузки, об этом речь пойдёт ниже. Теперь что касается зарядки такой батареи. Musí být nabito napětím, které se rovná množství максимальных напряжений na všech bateriích. U lithia je to 4,2 voltů. То есть батарею из трех заряжаем напряжением 12.6 в. Podívejte se, co se stane, pokud baterie nejsou stejné. Быстрее всех зарядится аккумулятор с самой маленькой емкостью. Zbytek ale ještě neobvinil. И наш бедный аккумулятор будет жариться и перезаряжаться, пока не зарядятся остальные. Переразряда, я напомню, литий тоже очень сильно не любит и портится. Abyste tomu zabránili, připomeňte si předchozí závěr.

Pojďme k paralelnímu zapojení. Kapacita takové baterie se rovná součtu kapacit všech baterií v ní obsažených. Vybíjecí proud pro každý článek se rovná celkovému zatěžovacímu proudu dělenému počtem článků. To znamená, že čím více Akum v takové sestavě, tím více proudu může dodat. S napětím se ale stane zajímavá věc. Pokud budeme sbírat baterie, které mají různé namáhání, tedy zhruba řečeno nabité na různá procenta, tak si po spojení začnou vyměňovat energii, dokud se napětí na všech článcích nestane stejným. Dospěli jsme k závěru: před montáží Akuma by se měl znovu nabíjet stejným způsobem, jinak při připojení půjdou velké proudy a vybitý akum se zkazí a s největší pravděpodobností se může dokonce rozsvítit. Během procesu vybíjení si baterie také vyměňují energii, to znamená, že pokud má jedna z plechovek nižší kapacitu, ostatní jí nedovolí vybít se rychleji než oni sami, to znamená, že v paralelní montáži můžete použít baterie s různými kapacitami . Jedinou výjimkou je práce při velkých proudech. Na různých bateriích pod zátěží napětí klesá různě a mezi „silnými“ a „slabými“ bateriemi začne protékat proud, a to vůbec nepotřebujeme. A totéž platí pro nabíjení. Naprosto bezpečně můžete paralelně nabíjet baterie různých kapacit, čili není potřeba vyvažování, sestava se vyrovná sama.

V obou uvažovaných případech je třeba dodržet nabíjecí proud a vybíjecí proud. Nabíjecí proud pro Li-Io by neměl překročit polovinu kapacity baterie v ampérech (1000 mAh baterie - nabíjení 0,5 A, 2 Ah baterie, nabíjení 1 A). Maximální vybíjecí proud je obvykle uveden v datovém datu (TTX) baterie. Například: baterie notebooků a smartphonů 18650 nelze zatížit proudem přesahujícím 2 kapacity baterie v ampérech (příklad: baterie 2500 mAh, což znamená, že maximum, které z ní potřebujete, je 2,5 * 2 = 5 ampérů). Existují však vysoce přesné baterie, kde je vybíjecí proud jasně uveden v charakteristikách.

Vlastnosti nabíjení baterií pomocí čínských modulů

Standardní zakoupený nabíjecí a ochranný modul pro 20 rublů pro lithiovou baterii ( Odkaz na AliExpress)
(umístěno prodejcem jako modul pro jednu plechovku 18650) může a bude nabíjet jakoukoli lithiovou baterii bez ohledu na tvar, velikost a kapacitu na správné napětí 4,2 voltu (napětí plně nabité baterie k očním bulvám). I když se jedná o obrovské lithiové balení na 8000mah (samozřejmě se bavíme o jednom článku na 3,6-3,7V). Modul poskytuje nabíjecí proud 1 ampér, to znamená, že mohou bez obav nabíjet jakoukoli baterii s kapacitou 2000MAH a vyšší (2AH, pak je nabíjecí proud poloviční kapacity, 1A) a podle toho se doba nabíjení v hodinách bude rovnat baterii kapacita v ampérech (ve skutečnosti o něco více, jedna a půl až dvě hodiny na každých 1000MAH). Mimochodem, baterii lze připojit k zátěži během nabíjení.

Důležité! Pokud chcete nabíjet baterii s menší kapacitou (například jednu starou 900mAh plechovku nebo malinkou 230mAh lithiovou baterii), pak je nabíjecí proud 1A příliš velký a měl by být snížen. To se provádí výměnou rezistoru R3 na modulu podle přiložené tabulky. Rezistor nemusí být nutně smd, postačí ten nejobyčejnější. Dovolte mi, abych vám připomněl, že nabíjecí proud by měl být poloviční než kapacita baterie (nebo méně, žádný velký problém).

Ale pokud prodejce říká, že tento modul je pro jednu plechovku 18650, může nabíjet dvě plechovky? Nebo tři? Co když potřebujete sestavit prostornou powerbanku z několika baterií?
UMĚT! Všechny lithiové baterie lze zapojit paralelně (všechny plusy ke plusům, všechny mínusy až mínusy), bez ohledu na kapacitu. Paralelně pájené baterie si udrží provozní napětí 4,2V a jejich kapacita se složí. I když si vezmete jednu plechovku za 3400 mAh a druhou za 900, dostanete 4300. Baterie budou fungovat jako jedna a budou se vybíjet úměrně jejich kapacitě.
Napětí při paralelní montáži je na všech bateriích vždy stejné! A ani jedna baterie se nemůže fyzicky vybít v sestavě dříve než ostatní, funguje zde princip komunikujících nádob. Ti, kteří tvrdí opak a říkají, že baterie s menší kapacitou se budou rychleji vybíjet a umírají - pletou si se sekvenční montáží, plive jim do tváře.
Důležité! Před vzájemným propojením musí mít všechny baterie přibližně stejné napětí, aby mezi nimi v době pájení neprocházely vyrovnávací proudy, mohou být velmi velké. Proto je nejlepší před montáží jednoduše nabít každou baterii zvlášť. Samozřejmě se prodlouží doba nabíjení celé sestavy, jelikož stejný modul používáte o 1A. Ale můžete sparrollovat ve dvou modulech s nabíjecím proudem až 2a (pokud vaše nabíječka může dát tolik). K tomu je potřeba propojit všechny podobné vývody modulů (kromě OUT- a B+, ty jsou na deskách zduplikovány jinými patkami, a to již bude zapojeno). Nebo si můžete koupit modul ( Odkaz na AliExpress), na kterých jsou již mikroobvody paralelně. Tento modul je schopen nabíjet proudem 3A.

Omlouváme se za zjevné věci, ale lidé jsou stále zmatení, takže budeme muset prodiskutovat rozdíl mezi paralelním a sériovým připojením.
PARALELNÍ připojení (všechny plusy k plusům, všechny mínusy k mínusům) udržuje napětí baterie 4,2 V, ale zvyšuje kapacitu sečtením všech kapacit dohromady. Platí pro všechny powerbanky paralelní připojení několik baterií. Takovou sestavu lze stále nabíjet z USB a napětí je zvýšeno na výstup 5V boost převodníkem.
KONZISTENTNÍ připojení (každé plus mínus následné baterie) dává mnohonásobné zvýšení napětí jedné nabité banky 4,2V (2s - 8,4V, 3s - 12,6V a tak dále), ale kapacita zůstává stejná. Pokud jsou použity tři 2000 mAh baterie, pak je montážní kapacita 2 000 mAh.
Důležité! Má se za to, že pro sekvenční montáž je bezpodmínečně nutné používat pouze baterie stejné kapacity. Ve skutečnosti to není pravda. Můžete použít různé, ale pak bude kapacita baterie určena NEJMENŠÍ kapacitou v sestavě. Přidejte 3000+3000+800 a dostanete sestavu 800mah. Pak začnou specialisté kokrhat, což je pak méně prostorná baterie rychleji se vybije a zemře. Ale to je jedno! Hlavní a opravdu posvátné pravidlo - pro důslednou montáž vždy a je nutné použít ochrannou desku BMS pro správný počet plechovek. Detekuje napětí na každém článku a vypne celou sestavu, pokud se jeden vybije jako první. V případě zavařovací sklenice 800 se vybije, BMS vypne zátěž z baterie, vybíjení se zastaví a zbytkové nabití 2200MAH na jiných bankách již nebude vadit - je třeba nabít.

Deska BMS, na rozdíl od jednoho nabíjecího modulu, NENÍ sekvenční nabíječka. Pro nabíjení je potřeba nakonfigurovaný zdroj požadovaného napětí a proudu. Guyver o tom natočil video, takže neztrácejte čas, podívejte se na to, je o tom co nejpodrobněji.

Je možné nabíjet sekvenční montáž připojením několika samostatných nabíjecích modulů?
Ve skutečnosti to za určitých předpokladů možné je. U některých podomácku vyrobených produktů se osvědčilo schéma využívající jednotlivé moduly, zapojené také do série, ale KAŽDÝ modul potřebuje svůj SAMOSTATNÝ ZDROJ NAPÁJENÍ. Pokud nabíjíte 3 s, vezměte tři nabíječky telefonu a připojte každou k jednomu modulu. Při použití jednoho zdroje - zkrat napájení, nic nefunguje. Tento systém funguje také jako ochrana sestavy (moduly však nejsou schopny dodávat více než 3 ampéry) Nebo jednoduše sestavu nabíjejte jednu po druhé a připojte modul ke každé baterii, dokud nebude plně nabitá.

Indikátor nabití baterie

Dalším palčivým problémem je alespoň přibližně vědět, kolik energie na baterii zbývá, aby se v nejklíčovějším okamžiku nevybila.
Pro paralelní 4,2 voltové sestavy by bylo nejzřejmějším řešením okamžitý nákup hotová deska powerbanka, která již má displej zobrazující procento nabití. Tato procenta nejsou příliš přesná, ale stále pomáhají. Emisní cena je přibližně 150-200 rublů, všechny jsou uvedeny na webu Guyver. I když nestavíte powerbanku, ale něco jiného, ​​tato deska je docela levná a malá na to, aby se vešla do domácího produktu. Navíc už má funkci nabíjení a ochrany baterií.
K dispozici jsou hotové miniaturní indikátory pro jednu nebo několik plechovek, 90-100 rublů
Nejlevnější a nejoblíbenější metodou je použití posilovacího převodníku MT3608 (30 rublů), nastaveného na 5-5,1v. Ve skutečnosti, pokud vyrábíte powerbanku pomocí jakéhokoli 5voltového konvertoru, nemusíte ani nic kupovat. Úprava spočívá v instalaci červené nebo zelené LED (jiné barvy budou fungovat při jiném výstupním napětí, od 6V a vyšším) přes odpor omezující proud 200-500 ohmů mezi výstupní kladnou svorku (to bude plus) a vstupní kladná svorka (pro LED to bude mínus). Čtete správně, mezi dvěma plusy! Faktem je, že při provozu převodníku se mezi plusy vytváří rozdíl napětí; +4,2 a +5V si navzájem dávají napětí 0,8V. Když je baterie vybitá, její napětí klesne, ale výstup z převodníku je vždy stabilní, což znamená, že se rozdíl zvětší. A když je napětí na bance 3,2-3,4V, rozdíl dosáhne požadované hodnoty pro rozsvícení LED - začne ukazovat, že je čas nabíjet.

Jak změřit kapacitu baterie?

Už jsme si zvykli, že pro měření potřebujete Imax b6, ale ten stojí peníze a pro většinu radioamatérů je nadbytečný. Existuje ale způsob, jak změřit kapacitu 1-2-3 plechovkové baterie s dostatečnou přesností a levně - jednoduchý USB tester.

Udělal jsem si nabíječku pro čtyři lithium-iontové baterie. Někoho teď napadne: no, udělal to a udělal, na internetu je jich dost. A chci hned říci, že můj design je schopen účtovat jednu baterii nebo čtyři najednou. Všechny baterie jsou nabité nezávisle na sobě.
To umožňuje současně nabíjet baterie z různá zařízení a s různými počátečními poplatky.
Vyrobil jsem nabíječku pro baterie 18650, kterou používám ve baterce, powerbanks, notebooku atd.
Obvod se skládá z hotových modulů a sestavuje velmi rychle a jednoduše.

Bude potřeba

• - 4 věci.
• - 4 věci.
• Sponky.

Výroba nabíječky pro různé počty baterií

Zjistil jsem, že se mi povaluje řada vcelku použitelných lithiových baterií z vybitých mobilů, notebooků atd., které se dají využít v různých řemeslech. Je třeba je něčím obvinit. V ložiskách byly nalezeny vhodné díly a jedeme...

Nabíjecí obvod

--
Děkuji za pozornost!
Igor Kotov, šéfredaktor časopisu Datagor

Mnoho lidí má pravděpodobně problém s nabíjením Li-Ion baterie bez ovladače, já jsem měl tuto situaci. Dostal jsem mrtvý notebook a v baterii byly 4 živé plechovky SANYO UR18650A.
Rozhodl jsem se vyměnit LED svítilna místo tří AAA baterií. Vyvstala otázka jejich nabíjení.
Po prohrabání se na internetu jsem našel hromadu schémat, ale detaily jsou v našem městě trochu těsné.
Zkoušel jsem nabíjení z nabíječky mobilu, problém je v kontrole nabíjení, je potřeba neustále hlídat zahřívání, začíná se trochu zahřívat, je potřeba odpojit od nabíjení, jinak selže baterie nejlepší scénář, jinak byste mohli zapálit.
Rozhodl jsem se to udělat sám. Koupil jsem v obchodě postel na baterii. Nabíječku jsem koupil na bleším trhu. Pro snazší sledování konce nabíjení je vhodné najít takový s dvoubarevnou LED, která signalizuje konec nabíjení. Po dokončení nabíjení se změní z červené na zelenou.
Můžete ale použít i obyčejný. Nabíječku lze vyměnit za USB kabel a nabíjejte z počítače nebo nabíječky s výstupem USB.
Moje nabíječka je pouze na baterie bez ovladače. Vzal jsem ovladač ze staré baterie mobilní telefon. Zajišťuje, aby nedošlo k přebití baterie nad napětím 4,2 V, nebo vybití pod 2...3 V. Ochranný obvod také šetří od zkraty, odpojení samotné plechovky od spotřebitele v okamžiku zkratu.
Obsahuje čip DW01 a sestavu dvou tranzistorů MOSFET SM8502A (M1, M2). Existují i ​​další značení, ale obvody jsou podobné tomuto a fungují podobně.

Ovladač nabíjení baterie mobilního telefonu.