Зарядка для двух аккумуляторов 18650 своими руками: Схемы самодельных зарядок для литий-ионных аккумуляторов (18650, 14500 li-ion), как правильно заряжать литий-полимерные АКБ

Зарядка литий-ионных аккумуляторов 18650 своими руками

Статья обновлена: 2020-11-19

Статья обновлена: 19.11.2020

Для зарядки Li-ion аккумуляторов 18650 и других типоразмеров важно использовать надежные и походящие им зарядные устройства. Используемое ЗУ должно выдавать подходящий ток зарядки и работать в режиме CC/CV, без излишнего заряда и токовых перегрузок.

Купить готовое устройство с нужными параметрами – проще и надежнее, чем собирать зарядку для литий-ионных аккумуляторов 18650 своими руками. Но такая возможность есть, и самостоятельно сделать зарядник по простой схеме может каждый электронщик.

Подготовка

Для создания зарядного устройства для аккумулятора 18650 своими руками пригодятся:

• модуль на базе чипа TP4056, а именно вариант со схемой защиты – для отслеживания напряжения при помощи компонентов DW01A и FS8205A;
• блок питания с вольтажом 12 В и током 2 А;
• SPST-выключатель с 2 выводами;
• блок питания на 5 В или вместо него стабилизатор 7805 и 4 конденсатора на 100 нФ;
• отсек для цилиндрического Li-ion элемента со стандартными параметрами 18х65 мм;
• печатная плата;
• разъем питания;
• паяльник для сборки элементов по схеме;
• пластиковая коробочка с ориентировочными размерами 8 см х7 см х 3 см;
• клей для фиксации компонентов;
• горячий нож для резки пластика;
• винты, отвертка для завинчивания крышки.

Алгоритм зарядки Li-ion аккумуляторов

Для Li-ion элементов характерно линейное изменение тока и напряжения. Поэтому для восполнения их заряда через USB или обычный блок питания отлично подходит модуль с чипом TP4056. О протекании процесса зарядки сообщают диоды. Безопасное восполнение заряда ведется при стабильном токе 0,2–0,7С. Когда Uвых достигает 4,2 В, начинается зарядка при U=const с плавным снижением тока до 10% от его исходного значения.

Зарядный ток регулирует резистор, соединенный с выводом PROG. Продаваемые модули этой конфигурации обычно имеют резистор на 1,2 кОм и обеспечивают зарядный ток 1 А. Для подзарядки достаточно подать на входной разъем напряжение 4–8 В и соединить «плюс» и «минус» заряжаемой «банки» с контактами модуля TP4056.

Сборка зарядки для литиевого аккумулятора 18650 по схеме

Для завершения сборки электрокомпонентов нужно спаять их согласно схеме:

1. Положительный контакт разъема питания соединить с произвольным контактом выключателя, а отрицательный – с выводом GND стабилизатора.
2. Свободный контакт выключателя объединить с выводом Vin стабилизатора.
3. На макетной плате в диапазоне между Vin и GND выводами поместить параллельно 3 конденсатора.
4. Между точками Vout и GND поставить оставшийся 1 конденсатор.
5. Соединить выводы Vout и IN+, GND и IN-.
6. Положительный контакт аккумуляторного отсека свести с выводом B+, а отрицательный – с В-.

При использовании вместо стабилизатора и конденсаторов 5–вольтного блока питания сделать самому зарядку 18650 еще проще. Нужно просто подключить полюса блока питания к выводам IN+ и IN- модуля TP4056. По окончании пайки остается поместить собранную схему в пластиковый корпус. По заранее прочерченным линиям при помощи горячего ножа в нем нужно сделать окошки для компактного размещения всех компонентов: USB-порта, диодов, выключателя и разъема.

Все компоненты размещаются в самодельном корпусе. Аккумуляторный отсек крепится термоклеем. Модуль TP4056 устанавливается так, чтобы диоды и USB разъем попали в подготовленные под них прорези, и приклеиваются. В конце размещаются и фиксируются клеем стабилизатор, разъем и выключатель. Затем остается привинтить крышку и зашлифовать наждачкой края окошек. Аналогично можно сделать своими руками и зарядку для трех 18650 аккумуляторов, используя соответствующую схему.

Ранее в нашем блоге приводились основные технические характеристики источников бесперебойного питания.

2020-11-19

Комментарии: 0

Просмотры: 7084

Комментарии

Самодельное зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов 18650

Аккумуляторы играют важную роль в любом механизме, работающим не от сети. Перезаряжаемые аккумуляторные батареи стоят довольно дорого, из-за того, что вместе с ними нужно приобретать зарядное устройство. В аккумуляторных батареях используются разные комбинации проводниковых материалов и электролитов – свинцово-кислотные, никель-кадмиевые (NiCd), никель-металлгидридные (NiMH), литий-ионные (Li-ion), литий-ионполимерные (Li-Po).

Я использую литий-ионные аккумуляторы в своих проектах, поэтому решил сделать зарядку для литиевых аккумуляторов 18650 своими руками, а не покупать дорогое, так что приступим.

Шаг 1: Видео

В видео показана сборка зарядного устройства.
Ссылка на youtube

Шаг 2: Список электрокомпонентов

Показать еще 3 изображения

Список компонентов, необходимых для сборки зарядного устройства для аккумуляторных батареек 18650:

• Модуль зарядного устройства на базе чипа TP4056 с защитой аккумулятора
• Блок питания 12В 2А
• Выключатель SPST с двумя контактами
• Стабилизатор напряжения 7805, вам понадобится 1 шт (не нужен, если есть 5В блок питания)
• Конденсатор 100 нФ, 4 шт (не нужен, если есть 5В блок питания)
• Батарейный отсек 18650
• Разъем питания
• Печатная плата

Шаг 3: Список инструментов

Для работы вам будут нужны следующие инструменты:

• Паяльник и проволочный припой
• Горячий нож
• Клеевой пистолет и палочки термоклея
• Отвертка и винты
• Пластиковая коробочка 8х7х3 см (или близкая по размерам)

Теперь, когда все нужные инструменты и компоненты подготовлены к работе, займемся модулем ТР4056.

Шаг 4: Модуль зарядного устройства Li-io аккумуляторов на основе чипа ТР4056

Немного подробнее об этом модуле. На рынке представлены два варианта этих модулей: с защитой аккумулятора и без нее.

Коммутационная плата, содержащая схему защиты, осуществляет контроль напряжения с помощью фильтра цепи питания DW01A (интегральная схема защиты батареи) и FS8205A (N-канальный транзисторный модуль). Таким образом, коммутационная плата содержит три интегральных схемы (TP4056+DW01A+FS8205A), в то время как модуль зарядного устройства без защиты батареи содержит лишь одну интегральную схему (TP4056).

TP4056 – модуль заряда одноэлементных Li-io аккумуляторов с линейным зарядом постоянного тока и напряжения. Корпус SOP и малое число внешних компонентов делают этот модуль прекрасным вариантом для использования в самодельных электроприборах. Он заряжает через USB так же хорошо, как через обычный блок питания. Распиновка модуля TP4056 прилагается (рис.2), как и график цикла зарядки (рис. 3) с кривыми постоянного тока и постоянного напряжения. Два диода на коммутационной плате показывают текущий статус заряда – заряд, прекращение заряда и тд (рис.4).

Чтобы не повредить аккумулятор, заряд 3,7 В литий-ионных аккумуляторов должен осуществляться при значении постоянного тока 0,2-0,7 от их емкости, пока выходное напряжение не достигнет 4,2 В, после чего заряд будет осуществляться постоянным напряжением и постепенно снижающимся (до 10% от первоначального значения) током. Мы не можем прервать заряд при напряжении 4,2 В, так как уровень заряда будет 40-80% от полной емкости аккумулятора. За этот процесс отвечает модуль TP4056. Еще один важный момент – резистор, соединенный с выводом PROG, определяет зарядный ток. В модулях, представленных на рынке, обычно с этим выводом соединен 1,2 КОм резистор, что соответствует зарядному току 1А (рис.5). Чтобы получить другие значения зарядного тока, можно попробовать ставить другие резисторы.

Даташит модуля ТР4056

DW01A – интегральная схема защиты батареи, на рис. 6 показана обычная схема подключения. Полевые МОП-транзисторы М1 и М2 соединены внешне интегральной схемой FS8205A.

Даташит DW01A

Даташит FS8205A

Эти компоненты установлены на коммутационной плате модуля заряда литий-ионных батарей TP4056, ссылка на который есть в Шаге 2. Мы должны сделать только две вещи: дать напряжение в диапазоне 4-8 В на входной разъем, и соединить полюса аккумулятора и контактами + и – модуля TP4056.

После этого продолжим сборку зарядного устройства.

Шаг 5: Схема проводки

Чтобы завершить сборку электрокомпонентов, спаяем их в соответствии со схемой. Я приложил схему в программе Fritzing и фото физического соединения.

1. + контакт разъема питания соединяем с одним из контактов выключателя, а – контакт разъема питания соединяем с пином GND стабилизатора 7805
2. Второй контакт выключателя соединяем с пином Vin стабилизатора 7805
3. Устанавливаем три конденсатора 100 нФ параллельно между Vin и GND пинами стабилизатора напряжения (для этого используйте макетную плату)
4. Устанавливаем конденсатор 100 нФ между пинами Vout и GND стабилизатора напряжения (на макетной плате)
5. Соедините Vout пин стабилизатора напряжения с IN+ пином модуля TP4056
6. Соедините пин GND стабилизатора напряжения с IN- пином модуля TP4056
7. Соедините + контакт батарейного отсека с B+ пином модуля TP4056, а – контакт батарейного отсека соедините с В- пином модуля TP4056

На этом соединения завершены. Если вы используете 5 В блок питания, пропускайте все пункты с подключениями к стабилизатору напряжения 7805, и подключайте + и – блока напрямую к IN+ и IN- пинам модуля TP4056 соответственно.
Если вы будете использовать 12В блок питания, при прохождении тока 1А стабилизатор 7805 будет нагреваться, это можно исправить теплоотводом.

Шаг 6: Сборка, часть 1: прорезаем отверстия в корпусе

Показать еще 7 изображений

Для того, чтобы правильно уместить все электрокомпоненты в корпусе, в нем нужно прорезать отверстия:

1. Лезвием ножа отметьте на корпусе границы батарейного отсека (рис.1).
2. Горячим ножом прорежьте отверстие по сделанным меткам (рис.2 и 3).
3. После прорезания отверстия, корпус должен выглядеть как на рис.4.
4. Отметьте место, где будет находиться USB-разъем модуля TP4056 (рис.5 и 6).
5. Горячим ножом прорежьте в корпусе отверстие для USB-разъема (рис. 7).
6. Отметьте места на корпусе, где будут находиться диоды модуля TP4056 (рис. 8 и 9).
7. Горячим ножом прорежьте отверстия под диоды (рис. 10).
8. Таким же образом сделайте отверстия под разъем питания и выключатель (рис.11 и 12)

Шаг 7: Сборка, часть 2: устанавливаем электрокомпоненты

Следуйте инструкции, чтобы установить компоненты в корпусе:

1. Установите батарейный отсек так, чтобы монтажные точки были снаружи отсека/корпуса. Клеевым пистолетом приклейте отсек (рис.1).
2. Установите на место модуль TP4056 так, чтобы USB0разъем и диоды попали в соответствующие отверстия, зафиксируйте термоклеем (рис.2).
3. Установите на место стабилизатор напряжения 7805, зафиксируйте термоклеем (рис.3).
4. Установите на свои места разъем питания и выключатель, зафиксируйте их термоклеем (рис.4).
5. Расположение компонентов должно выглядеть так же, как на рис.5.
6. Нижнюю крышку закрепите на месте винтами (рис.6).
7. Позже я закрыл неровности, оставшиеся от горячего ножа, черной изолентой. Также их можно сгладить наждачкой.

Завершенное зарядное устройство показано на рис.7. теперь его нужно испытать.

Шаг 8: Испытание

Установите разряженный аккумулятор в зарядное устройство. Включите питание в разъем 12В или USB. Красный диод должен моргать, это значит, что идет процесс заряда.

Когда заряд будет завершен, должен загореться синий диод.
Прикладываю фото зарядного устройства в процессе заряда и фото с заряженным аккумулятором.
На этом работа завершена.

BU-808a: Как разбудить спящий литий-ионный аккумулятор

Литий-ионные аккумуляторы содержат схему защиты, защищающую аккумулятор от неправильного обращения. Эта важная защита также отключает батарею и делает ее непригодной для использования в случае чрезмерной разрядки. Переход в спящий режим может произойти при хранении литий-ионного аккумулятора в разряженном состоянии в течение любого промежутка времени, поскольку саморазряд постепенно истощает оставшийся заряд. В зависимости от производителя схема защиты литий-ионного аккумулятора срабатывает от 2,2 до 2,9V/cell (см. BU-802b: повышенный уровень саморазряда)

Некоторые зарядные устройства и анализаторы (включая Cadex) имеют функцию пробуждения или «ускорения» для повторной активации и перезарядки спящих аккумуляторов. Без этого положения зарядное устройство выводит эти аккумуляторы из строя, а блоки выбрасываются. Boost применяет небольшой зарядный ток для активации схемы защиты, и если может быть достигнуто правильное напряжение элемента, зарядное устройство начинает нормальный заряд. Рисунок 1 графически иллюстрирует функцию «повышения».

Рис. 1. Спящий режим литий-ионного аккумулятора

Некоторые сильно разряженные аккумуляторы можно снова «оживить». Выбросьте аккумулятор, если напряжение не поднимется до нормального уровня в течение минуты во время форсирования.

Не восстанавливайте литиевые аккумуляторы, которые находились ниже 1,5 В на элемент в течение недели или дольше. Внутри элементов могут образоваться медные шунты, что может привести к частичному или полному короткому замыканию. При перезарядке такой элемент может стать нестабильным, вызвать чрезмерный нагрев или показать другие аномалии. Функция «Boost» Cadex останавливает зарядку, если напряжение не растет нормально.

При зарядке батареи убедитесь в правильной полярности. Усовершенствованные зарядные устройства и анализаторы аккумуляторов не будут обслуживать аккумуляторы, если они установлены с обратной полярностью. Спящий Li-ion не показывает напряжение, и форсирование нужно делать осознанно. Литий-ионный аккумулятор более чувствителен, чем другие системы, и обратное напряжение может привести к необратимому повреждению.

Хранение литий-ионных аккумуляторов связано с некоторой неопределенностью. С одной стороны, производители рекомендуют хранить их при уровне заряда 40–50 процентов, а с другой стороны, есть опасения, что они потеряются из-за чрезмерной разрядки (см. BU-702: Как хранить батареи). Это достаточная пропускная способность между этими критериями, и если вы сомневаетесь, держите аккумулятор с более высоким зарядом в прохладном месте.

Компания Cadex проверила 294 аккумулятора мобильных телефонов, которые были возвращены по гарантии. Анализатор Cadex восстановил 91 процент до мощности 80 процентов и выше; 30 процентов были неактивны и нуждались в форсировании, а 9 процентов были непригодны к эксплуатации. Все восстановленные паки были возвращены в строй и работали без нареканий. Это исследование показывает, что большое количество аккумуляторов мобильных телефонов выходят из строя из-за чрезмерной разрядки и могут быть восстановлены.

Аккумуляторы в портативном мире

Материал Университета аккумуляторов основан на незаменимом новом 4-м издании » Аккумуляторы в портативном мире. Справочник по перезаряжаемым батареям для не инженеров », который можно заказать на Amazon.com.
Орбтроник Икстар

MPN:

ВК2СЛ2БРБ35П

Наличие:

Обычно отправляется в тот же рабочий день

Элементы батареи:

Изготовлено в Японии

Сейчас:

45,99 $

• Описание

Описание

18650 Аккумуляторы с комплектом зарядного устройства Combo — литий-ионная зарядка — готовы к использованию — из коробки.

Лучшие аккумуляторы 18650 для фонариков и новейшее зарядное устройство Xtar VC2SL — идеальное сочетание для простой, точной и стабильной зарядки литий-ионных аккумуляторов CC/CV.

• Новый и модернизированный зарядный комплект 18650 от Orbtronic-Xtar.
• Аккумуляторы — Защита: от перегрузки по току (активируется при 10–12 А), от перезаряда (активируется при 4,35 В) — от переразряда (активируется при 2,5 В) — от перегрева. и ДВОЙНАЯ защита от короткого замыкания (внешняя и внутренняя). Схема защиты, разработанная Seiko. ИС производства Японии.

Зарядное устройство

• : Интеллектуальное литий-ионное зарядное устройство имеет множество функций безопасности и яркий расширенный дисплей: автоматический выбор скорости зарядки аккумулятора, обеспечивающий стабильную, очень безопасную и точную зарядку. Новая модель: Xtar VC2SL (питание через USB/очень удобно)
• В отличие от других аккумуляторов, которые будут отключать питание при 3-4 А, аккумуляторы Orbtronic 18650 обеспечат плавную нагрузку до 10А. Литий-ионные аккумуляторы 18650 Orbtronic 3500 мАч с двойной защитой (внутри: промышленный аккумулятор Panasonic).
• Core Battery: Panasonic-Japan, Емкость (Ач): 3,5 Ач (3500 мАч), Максимальная нагрузка: 10 А, Напряжение зарядки (В): 4,2 В, Плотность энергии (Втч/л): 730 Втч/л, номинальное напряжение ( В): 3,6–3,7 В, Вес (г): 46 г, Диаметр (мм): 18,6 мм (+/- 0,03), Длина (мм): 68,9мм (+/- 0,03)

Важно:

Пользователям электронных сигарет и вейпов — Защищенные аккумуляторы емкостью 3500 мАч предназначены для светодиодных фонариков и/или любых устройств, на которые можно установить защищенный 18650 с [Диаметр (мм): 18,6 мм (+ /- 0,03), длина (мм): только 68,9 мм (+/- 0,03)].

НЕ для использования с электронными сигаретами.

Важная информация и предупреждения по технике безопасности:

Внимательно прочтите эти инструкции по технике безопасности и предупреждения перед зарядкой или использованием аккумулятора.

Несоблюдение приведенных ниже инструкций по технике безопасности и предупреждений о литий-ионных батареях может привести к пожару, травмам и материальному ущербу в случае неправильной зарядки и/или использования батареи.

• Полностью зарядите аккумулятор до 4,2 В перед первым использованием.
• Не заряжайте без присмотра.
• Всегда храните неиспользуемую батарею в пластиковом держателе [в комплекте].
• Не храните батарею в кармане, сумочке или где-либо еще вместе с другими металлическими (проводящими) предметами.
• Никогда не прикрепляйте металлические подвижные части |магнит| к верхнему положительному или нижнему отрицательному контакту батареи.
• Немедленно прекратите использование батареи с поврежденной трубкой из ПВХ.
• Если аккумулятор каким-либо образом поврежден, немедленно прекратите его использование.
• Не используйте с испарителем, электронной сигаретой или подобным устройством.
• Никогда не применяйте силу для установки (вставки) литий-ионной батареи.
• Не используйте вместе старые и новые батареи.
• Не погружать ни в какую жидкость.
• Не роняйте батарею. Всегда храните его в пластиковом защитном держателе.
• Не подвергать воздействию тепла.
• Хранить в недоступном для детей месте.
• Никогда не заряжайте и не храните аккумуляторы в автомобиле и/или при экстремальных температурах. Экстремальные температуры могут воспламенить аккумулятор и стать причиной пожара.
• Не пытайтесь самостоятельно разбирать, ремонтировать или модифицировать аккумулятор (или зарядное устройство).
• Не закорачивайте (подсоединяйте) положительные и отрицательные клеммы (контакты) аккумулятора преднамеренно или непреднамеренно.
• Храните неиспользуемую батарею в пластиковом держателе (или любом изолирующем [пластиковом] контейнере).
• Не перепутайте положительную (+) и отрицательную (-) клеммы при зарядке или использовании аккумулятора.
• Перед подключением аккумулятора к главному устройству (например, фонарику) необходимо проверить полярность.
• Никогда полностью не разряжайте литий-ионный аккумулятор (ниже 2,5 В под нагрузкой).
• После разрядки аккумулятора не оставляйте его разряженным => зарядите его как можно скорее (время отдыха 10 мин.).

Что такое короткое замыкание? Ситуация при соединении плюса (+) и минуса (-) аккумулятора. Ток станет чрезвычайно высоким, поскольку на пути нет сопротивления, ограничивающего протекание тока. Короткое замыкание приведет к опасному повышению температуры, что может привести к возгоранию.

Предупреждение:

Использование любой литий-ионной цилиндрической батареи 18650 в качестве автономного устройства, в том числе с электронными сигаретами, испарителями или другими продуктами, представляет собой ОПАСНОЕ неправильное использование элементов батареи, которое представляет СЕРЬЕЗНЫЙ РИСК. причинения вреда здоровью или имуществу.
Это литий-ионные аккумуляторы 18650 с высоким током разряда и большой емкостью.