Две схемы заряда Li-Ion аккуммуляторов для сборки своими руками

Литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы широко доступны на рынке по относительно низкой цене. Выгодное соотношение веса и емкости, небольшие габариты, отсутствие эффекта памяти и возможность быстрой зарядки – это лишь некоторые из их преимуществ. Но не бывает розы без шипов. Литиевые батареи невозможно заряжать так же легко, как кислотные, поскольку они могут быть повреждены. Рассмотрим две схемы зарядных устройств для упомянутых элементов с несколько разными характеристиками, которые можно спаять своими руками.

Схема зарядки для литиевых аккумуляторов на МСР73831

Резисторы, подключенные к выводу PROG, определяют максимальный зарядный ток. Резистор R5 (10 кОм) ограничивает его значением 100 мА, а параллельное соединение резисторов R3 и R5 (переключением переключателя) дает результирующее сопротивление около 2 кОм. Затем аккумулятор заряжается максимальным током примерно 500 мА. Вы можете установить собственное значение тока, но не более 500 мА, по формуле: I LOD [мА] = 1000 В/ R PROG [кОм], где R PROG — результирующее сопротивление между выводом PROG и общим проводом.

Обратите внимание, что подключение элемента к уже включенному зарядному устройству не запустит процесс зарядки, поскольку интегральная схема считает его завершенным. На первом этапе на US1 теряется относительно большая мощность, учитывая пакет SOT23-5. По этой причине рекомендуется, чтобы напряжение питания было всего на 0,3…0,4 В выше максимального зарядного напряжения, которое для Li-Po и Li-Ion аккумуляторов составляет 4,2 В.

В противном случае, особенно при зарядке током 500 мА, встроенная тепловая защита предотвратит перегрев. Она сделает это за счет снижения тока и, таким образом, увеличения времени, необходимого для достижения состояния заряда. Однако максимальное напряжение, которое можно использовать для питания зарядного устройства, составляет 6В, а потребляемый ток – не более 20 мА от установленного значения. Противопоказаний к изменению этого тока во время зарядки нет.

Для осуществления заряда необходимо подключить аккумулятор, установить значение тока и подключить источник питания. Зарядка происходит по следующему алгоритму:

  1. Зарядка постоянным током (CC). Напряжение на элементе медленно увеличивается, пока не достигнет максимального значения, допустимого схемой, то есть 4,2 В. Светодиод 2 загорается.
  2. Зарядка постоянным напряжением (CV). Ток, текущий через ячейку, медленно уменьшается. Светодиод 2 загорается.
  3. Процесс зарядки заканчивается после обнаружения падения зарядного тока ниже определенного порога (несколько процентов от максимального значения тока) – заряженный элемент отключается от источника питания, и светодиод LED2 гаснет.

Размещение элементов на печатной плате представлено на картинке. Сборка зарядного устройства проста, даже пайка контроллера, несмотря на его миниатюрный корпус, не должна вызвать никаких проблем.

Перечень элементов модуля зарядки:

  • R1 — 220 Ом;
  • R2 — 470 Ом;
  • R3 — 2,2 кОм;
  • R4 — 330 Ом;
  • R5 — 10 кОм;
  • C1, C3 — 100 нФ;
  • C2, C4 — 4,7 мкФ/16 В;
  • LED1 — красный светодиод 5 мм;
  • LED2 — зеленый светодиод 5 мм;
  • US1 — MCP73831T- 2ACI/OT;
  • J1, J3 — ARK2 5 мм;
  • J2 — 2-контактный;
  • S1- переключатель HSS1270R.

Наконец, несколько слов о работе самих литиевых аккумуляторов. Их не следует разряжать ниже 3,2В, хотя некоторые производители допускают напряжение 3 В. Короткое замыкание клемм может привести к разрушению аккумулятора или даже к его взрыву или возгоранию. В большинстве случаев не следует устанавливать зарядный ток выше 0,5 А, некоторые аккумуляторы допускают даже 1 А или 2 А.

Срок службы аккумуляторов сокращается при воздействии мороза или высоких температур и хранении в разряженном состоянии. При последовательном соединении нескольких элементов каждый из них необходимо заряжать отдельно или с помощью нескольких зарядных устройств с питанием от гальванически развязанных источников питания. Литий-полимерные элементы отличаются от литий-ионных электролитом – он находится в твердом, а не жидком состоянии, что повышает безопасность их использования.

Миниатюрное зарядное устройство на 1000 мА с питанием от USB

Батареи Li-Po все чаще становятся основным источником энергии, заменяя другие химические источники энергии. Рассматриваемое устройство, питающееся от USB-порта или зарядки мобильного телефона, позволяет заряжать Li-Po-элементы средней емкости. При этом сохраняются условия, критичные для долговечности и безопасности эксплуатации. По сравнению с ранее представленной схемой, их можно заряжать более высоким током (до 1 А). Предусмотрена сигнализация полного цикла заряда.

Схема зарядного устройства представлена ​​на рисунке. За зарядку элемента отвечает специализированная микросхема MCP73833. Его характерной особенностью является возможность программирования зарядного тока путем изменения значений сопротивления R4A и R4B между выводом PROG и общим проводом. Максимальный зарядный ток ограничен значением 1000 мА. Сила тока заряда определяется по формуле: I[мА] = 1000 / Rпрог[кОм].

Питание зарядного устройства осуществляется от разъема micro USB напряжением +5 В. Плата зарядки контролирует температуру заряженных элементов с помощью термистора NTC 10 кОм, ограничивая при необходимости ток заряда. Светодиоды служат для индикации следующих состояний процесса: PWR — питание присутствует; CHG — зарядка элемента; OK — зарядка завершена. Разъем «LiPo» используется для подключения заряжаемого аккумулятора. Конденсаторы С1 и С2 фильтруют напряжение питания.

Зарядный модуль собран на небольшой двухсторонней печатной плате . Расположение элементов показано на рисунке выше. Сборка типовая и не требует описания. В практической конструкции использовался термистор, снятый с аккумуляторной батареи. Конечно, можно использовать обычный телефонный аккумулятор со встроенным термистором. Важно обеспечить соответствующий тепловой контакт с элементом. В данном случае используется микросхема, адаптированная под аккумуляторы с зарядным напряжением 4,2 В без встроенного таймера.

Микросхема MCP73833 имеет встроенный датчик температуры, который ограничивает зарядный ток в случае чрезмерного повышения температуры ее корпуса. Для улучшения рассеивания тепла имеет смысл добавить небольшой радиатор, приклеенный термопастой к микросхеме, а также использовать блоки питания, обеспечивающие стабильное напряжение питания +5 В.

При использовании аккумулятора соблюдайте соответствующие условия эксплуатации: защищайте аккумулятор от механических повреждений, короткого замыкания, перегрузки, перезаряда, перегрева. Ни при каких обстоятельствах нельзя демонтировать встроенную систему контроля аккумулятора. Несоблюдение условий безопасной эксплуатации может привести к взрыву элемента и/или его возгоранию.

Перечень элементов устройства:

  • R1…R4A — 1 кОм (SMD1206);
  • R4B — 1 кОм (SMD1206);
  • C1, C2 — 10 мкФ/16 В (SMD1206);
  • CHG, OK, PWR — светодиод SMD;
  • Li Po — разъем ЕН4;
  • ТН — термистор NTC 10 кОм;
  • US1 — MCP73833- (MSOP10);
  • USB — микро USB.
Оцените статью:
1 балл из 52 балла из 53 балла из 54 балла из 55 баллов из 5
Loading...Loading...
Поделитесь с друьями!
Практическая электроника и технические поделки для начинающих
Добавить комментарий

;-) :| :x :twisted: :smile: :shock: :sad: :roll: :razz: :oops: :o :mrgreen: :lol: :idea: :grin: :evil: :cry: :cool: :arrow: :???: :?: :!: