Электрификация

Справочник домашнего мастера

Зарядное для аккумулятора 18650

Сообщества ›
Сделай Сам ›
Блог ›
Простое ЗУ для литиевых 18650.

Когда появилось много банок 18650, я их заряжал от различных переделанных зарядок от фотиков и пр. Потом, открыв ебей, я узрел вот такие ЗУ для литиевых банок. Десяток плат в 2014 году стоил 280 руб.

1

Этот девайс оcнован на известной микросхеме TP4056.
Одним резистором можно выставить ток заряда от десятков миллиампер до 1 ампера. Можно поставить переменник и регулировать ток плавно. Питание от 4.8 до 7 вольт. При том на платке уже имеется ЮСБ разъем и индикация заряда. Красный- заряд, зеленый — заряжено. По моим наблюдениям эта платка вполне стабильно отрубает аккум от заряда при достижении 4.16-4.19 вольт. Вполне то что надо. Вот таблица «программирования» тока заряда. Все элементарно.

2

А вот типовая схема из даташита. Тоже все просто.

3

Собрал 2 блока, для 2х и для 4х банок. Бокс с пружинками делал сам. Из одностороннего фольгированного текстолита. Нарезал деталей и спаял их паяльником. срезал лишнюю медь. Далее сбоку приклеил сами платки. Питание соединил параллельно. Выходы на заряд по GND объединил в одну шину, а «плюсы» развел по каждой секции. Настроил контроллеры на ток в 700мА. Пружинки брал от старых китайских ломанных игрушек. С гидразином их облудил и припаял к медной фольге. Вот такой девайс получился. Вставлять аккумы на заряд можно не отрубая ЗУ от питания.

4

5

Небольшое дополнение:
Есть в природе одноразовые электронные сигареты (стоят от 100 руб типа Pons и пр.), так вот это источник мелких (типоразмер 08570) литиевых аккумуляторов с приблизительной емкостью 280-300 мАч. Мне нанесли порядка 30-40 таких сигарет и я из них повыдирал такие аккумуляторы. Главное их зарядить опосля выдирания из сигареты. Ток отдают приличный, хоть и не совсем под это рассчитаны, но я на них даже гонял мелкий вертолет на РУ.
2 аккума трудятся в тестере уже 4й месяц. В общем не спешите выбрасывать или стреляйте эти сигареты у знакомых, потрошите их на аккумуляторы. Только помните, что у этих аккумов нет никакой защиты, даже механической, они довольно мягкие. Я пару таких заряженных аккумов специально проткнул ножом и они чуть было не загорелись. осторожно.
Вот так они выглядят. Хранить лучше заряженные на ~40% в холодке. Так они дольше ждут своего часа.

Полный размер

Литий-ионные батареи 18650 очень широко используются во многих электронных устройствах, которые мы используем сегодня. Например, светодиодные фонари, батареи в ноутбуках, электровелосипеды или Power Bank.

Эти батареи являются надежным источником питания, поэтому также очень удобно использовать их в проектах когда вы делаете что-то своими руками. По форме литий-ионные батареи 18650 напоминают пальчиковые батарейкт, но на выходе имеет напряжение 3,7 В с емкостью от 1600 до 3600 мАч (батарейки AA или AAA имеют напряжение 1,5 В/1,2 В).

Однако на данный момент зарядка этих батареек по-прежнему не простой вопрос, так как коммерческие зарядные устройства довольно дорогие. Кроме того, для литий-ионных батарей необходимо зарядное устройство хорошего качества, в противном случае срок службы батареи ухудшится. Сбалансированное зарядное устройство хорошо работает, но оно доступно в более высоком ценовом диапазоне.

Итак, в этом уроке мы решили сделать зарядное устройство Li-Ion, которое одновременно может заряжать четыре 18650-ых. Это зарядное устройство очень простое в изготовлении и выполняет работу сбалансированного зарядного устройства, прекращая питание отдельных батареек после полной зарядки.

Шаг 1: Комплектующие

Нам понадобятся несколько «запчастей» для нашего зарядного устройства:

  • печатная плата общего назначения
  • модуль TP4056
  • скрепки
  • коннектор
  • PCB выключатели
  • 3.7V Li-Ion аккумуляторы
  • Паяльник

Купить это всё можно в разных магазинах, особенно в зарубежных, как пример, Amazon или E-bay.

Шаг 2: Начинаем собирать

  • Возьмите печатную плату общего назначения и поместите батареи поверх платы;
  • Отметьте расстояние между краями батарей и их ширину печатной плате;
  • Разверните 8 канцелярских скрепок и используя плоскогубцы, вырезайте зажимы с краев, как видно на изображении выше;
  • Должно быть сделано в общей сложности 8 U-образных зажимов (в зависимости от количества заряжаемых батарей);
  • Вставьте U-образные зажимы в печатную плату, чтобы батареи можно было установить между зажимами;
  • Зажимы будут действовать как держатели батарей;
  • Кроме того, используйте оставшиеся части от скрепок, чтобы сделать боковые упоры;
  • Хорошо прикрепите зажимы на плате как показано на рисунке.

Примечание: убедитесь, что зажимы не подключены друг к другу во время пайки.

Шаг 3: Добавляем компоненты

  • Поместите модуль зарядки TP4056 на печатную плату, как показано на рисунке выше;
  • Используя маркер, отметьте отверстия модуля на плате;
  • Припаяйте штифт в каждом из отмеченных отверстий;
  • Вставьте модуль над штифтами и аккуратно припаяйте;
  • Используйте количество модулей, равное количеству заряжаемых батарей, т.е. один модуль на батарею;
  • Припаяйте все модули на плату, как показано на рисунке;
  • Возьмите переключатели и припаивайте их между каждым модулем на печатной плате.

Примечание: обязательно просмотрите видео (ниже) и посмотрите изображения, чтобы избежать ошибок.

Шаг 4: Подключаем компоненты

  • См. схему соединения выше и припаяйте все компоненты вместе;
  • Обязательно отметьте полярность на держателях батарей из U-образных зажимов;
  • Подключите клеммы держателя аккумулятора к входным клеммам модуля зарядки TP4056 в соответствии с полярностью;
  • Соедините модули так, чтобы они могли передавать питание от одного стационарного зарядного устройства;
  • Кроме того, устанавливайте соединения между переключателями так, чтобы они могли использоваться для независимого управления мощностью модулей.

Шаг 5: Тестируем зарядное устройство

  • Вставьте батареи в держатели батарей на плате;
  • Подключите зарядное устройство мобильного телефона к одному из модулей и включите питание;
  • Индикатор будет светиться на модуле, чтобы указать зарядку;
  • Используйте переключатели для управления питанием, подаваемом на батареи;
  • Выключите все переключатели, если вы хотите зарядить только одну батарею;
  • Включите переключатели в зависимости от количества зарядки батарей в определенное время;
  • Поскольку каждая батарея имеет отдельное зарядное устройство, поэтому они никогда не столкнутся с проблемой перезарядки и подзарядки (самая распространенная проблема, которая повреждает литий-ионные элементы).

Примечание: модуль зарядки TP4056 способен обеспечить 1A при 5 В. Так как мы сделали зарядное устройство на 4 батарейки, необходимо использовать мобильное зарядное устройство 2А, такое, что по крайней мере 500 мА обеспечивают каждую ячейку.

Шаг 6: Видео урока

Итак, друзья, на этом мы завершаем урок. Сделайте его дома и используйте любое количество литий-ионных элементов, не беспокоясь о его заряде.

Если вы, возможно, пропустили что-то — посмотрите на видео как сделать это замечательное и очень полезное зарядное устройство.

TP4056 — Модуль зарядки/Зарядное устройство с защитой для li-ion аккумуляторов

Модуль основан на чипе TP4056 — контроллере зарядки Li-Ion и Li-Po аккумуляторов на 3.7В со встроенным термодатчиком, это завершенное изделие с линейным зарядом по принципу постоянное напряжение/постоянный ток для одноэлементных литий-ионных аккумуляторов.

Контроллер выполнен в корпусе SOP-8, имет на нижней поверхности металлический теплосьемник не соединенный с контактами, позволяет заряжать аккумулятор током до 1000 мА (зависит от токозадающего резистора). Требует минимум навесных компонентов. По сути TP4056 более навороченная модификация чипа TP4054.

TP4056 автоматически завершает цикл зарядки при достижении напряжения на нем 4.2В и снижении тока заряда до 1/10 от запрограммированной величины. Модуль имеет индикацию процесса заряда. В момент заряда светится красный светодиод, а когда батарея будет полностью заряжена засветится зеленый светодиод, красный при этом погаснет.

Кроме контроллера зарядки ТP4056 на плате добавлены два чипа DW01 (схема защиты) и ML8205A (сдвоенный ключ MOSFET), служат для зашиты аккумулятора от переразряда, перезаряда, перегрузки и короткого замыкания.

Модуль TP4056 идеально подходит для портативных устройств. Если в Ардуино проекте требуется полноценная зарядка Li-ion аккумуляторных батарей с возможностью подсоединения нагрузки и с защитой от сгорания, то эта плата заряда полностью справится с этой задачей.

Технические характеристики TP4056

Описание выводов модуля

Вывод Описание
IN+ Vcc / Питание
IN- GND / Общий
OUT+ Нагрузка «+»
OUT- Нагрузка «-«
BAT+ К «+» аккумулятора
BAT- К «-» аккумулятора

Принципиальная схема модуля на TP4056

Схема (без защиты) практически идентична схеме из даташита, за исключением подключения термодатчика аккумулятора. Если понадобилось, можно вывести вход датчика температуры отдельным проводком, напаявшись на лапку и отрезав ее от GND. Или же подняв лапку над платой и напаявшись.

Схема защиты на базе DW01A (из спецификации) выглядит следующим образом:

Ниже приведено типовое включение TP4056, защиты на базе DW01A и мосфетов S-8205A.

Схема подключения TP4056

Подключение к зарядке через стандартный разъём microUSB (или miniUSB) или через дублирующие контакты «+» и «—». Аккумулятор (без встроенной защиты разряда) подключается к контактам «B+» и «B-«. Нагрузка подключается к контактам «OUT+» и «OUT-» (при зарядке батареи нагрузку желательно отключать, если она не рассчитана на напряжение 4.2 В).

Если перепутать полярность питания то микросхема очень сильно греется и умирает, если перепутать полярность аккумулятора то опять TP4056 греется и через некоторое время умирает. Подавать на вход больше 8 вольт тоже не стоит. Оптимальное напряжение питания 5 В, хотя можно подавать примерно от 4.5 до 8 В. Чем больше напряжения питания, тем больше будет греться TP4056 поскольку напряжение преобразовывается линейно.

Процесс зарядки

Процесс зарядки состоит из нескольких этапов:

  1. Контроль напряжения подключенного аккумулятора (постоянно);
  2. Зарядка током 1/10 от запрограммированного резистором Rprog (100мА при Rprog = 1.2к) до уровня 2.9 В (если требуется);
  3. Зарядка максимальным током (1000мА при Rprog = 1.2к);
  4. При достижении на батарее 4.2 В идет стабилизация напряжения на уровне 4.2В. Ток падает по мере зарядки;
  5. При достижении тока 1/10 от запрограммированного резистором Rprog (100мА при Rprog = 1.2к) зарядное устройство отключается. Переход к п. 1.

Красный светодиод сигнализирует о зарядке, зеленый (в некоторых версиях плат синий) сообщает, что зарядка закончена.

Настройка тока зарядки

Контроллер имеет хороший профиль CC/CV и может быть адаптирован ко многим различным конфигурациям зарядки и типам Li-ion аккумуляторов. Номинальный зарядный ток может быть изменен подбором резистора Rprog (по умолчанию: 1А).

Отзыв: Контроллер заряда Li-Ion аккумуляторов Kvsun TP4056 — Отличный контроллер для цепей заряда АКБ типа 18650.

Китайский производитель под названием KVSUN выпускает множество небольших готовых печатных плат. Это всевозможные контроллеры, преобразователи, усилители и прочая мелкая электроника. Иногда логотип производителя попадается сбоку на печатных платах, иногда его нет вовсе:

Продаются подобные девайсы в основном у различных китайских продавцов на сайте китайского ритейлера AliExpress. Нередко такие печатные платы продаются лотом по несколько штук сразу, и они разделены друг от друга методом скрайбирования. При необходимости одна печатная плата отламывается от другой по нанесённой производителем линии разлома. Собираются подобные изделия на китайских заводах методом автоматизированной сборки с использованием мелких чипов, SMD транзисторов, резисторов, конденсаторов и прочей электронной мелочёвки. Самому спаять и собрать такое практические невозможно, потому что комплектующие по отдельности не достать, а спаять их самостоятельно вследствие мелкости практически невозможно. Тем более, при копеечной цене таких печатных плат у китайских продавцов это лишено практического и экономического смысла. Таким образом, китайцы в сфере производства подобных устройств — монополисты.

Но тем не менее, не перестаёт удивлять цена подобных устройств. К примеру, контроллер заряда Li-Ion аккумуляторов Kvsun TP4056 вместе с бесплатной доставкой стоит у ряда китайских продавцов на AliExpress в районе 25 рублей. Как такое непростое устройство может столько стоить, не укладывается в голове. Отечественные бизнесмены от такого демпинга, наверное, просто удавились бы.
На нижней фотографии два таких контроллера вместе со скрайбированием для их отделения друг от друга:
В основе каждого контроллера лежит чип 4056E контроля заряда Li-Ion аккумуляторов производства китайских электронных компаний NanJing Top Power ASIC Co., Ltd или Shen Zhen Fine Mad Electronics Group Co., Ltd. При этом выпускаются такие печатные платы контроллеров с защитой или без неё. Этот — с защитой, он имеет два дополнительных вывода для подключения нагрузки, а также содержит дополнительные чипы типа DW01-P и FS8205A. Чип FS8205A содержит внутри себя 2 мощных MOSFET транзистора типа таких, которые ограничивают ток на выходе подключенного к контроллеру Li-Ion аккумулятора значением в 3 ампера.
Таким образом, контроллер заряда Li-Ion аккумуляторов Kvsun TP4056 в основном предназначен для работы совместно с 3,6V/4,2V Li-Ion аккумуляторами типоразмера 18650:
Основная масса таких аккумуляторов, широко распространившихся в последнее время, не имеет встроенных контроллеров заряда и разряда. Если подобный аккумулятор перезарядить, он может разгерметизироваться и даже взорваться. Если его сильно разрядить, то он частично потеряет ёмкость, а срок службы при этом значительно сократится. Если использовать аккумулятор типоразмера 18650 в фабричных устройствах, оснащённых встроенными контроллерами, то всё будет в порядке. А вот если использовать их по отдельности в самодельных или простых устройствах, не оснащённых дополнительными контроллерами, то существует риск испортить такой аккумулятор неправильной зарядкой или переразрядкой. Таким образом, контроллер заряда Li-Ion аккумуляторов Kvsun TP4056 и создан для работы совместно с аккумуляторами типоразмера 18650 для их защиты.
Вид печатной платы такого контроллера с обратной стороны. Для сравнительной оценки габаритов плата расположилась рядом с USB флешкой:
Входная часть контроллера. Напряжения питания, предназначеного для заряда аккумулятора, можно подать как через micro USB разъём, так и просто подпаять проводки от блока питания к краевым контактам:
Рекомендуемое напряжение питания составляет 4,5 — 5,5 вольт, хотя допустима подача напряжения и до 8V. Но в таком случае чип 4056E станет сильно нагреваться. Ток заряда подключенного к контроллеру аккумулятора типоразмера 18650 может достигать 1 ампера. Это накладывает соответствующие требования по току и к источнику питания. Следует также отметить тот факт, что ток заряда в 1A допустим только для аккумуляторов типоразмера 18650 ёмкостью более 2000 mAh. Если таким током заряжать менее ёмкие аккумуляторы, они прослужат меньше. Поэтому ток заряда для подобных АКБ ток заряда нужно снизить, и это достигается заменой токозадающего резистора R3 с 1,2 кОм до нескольких килоом, и даже до 20-30 кОм. После этого ток заряда АКБ снижается, и к контроллеру по факту вообще можно подключать любые 3,6V/4,2V Li-Ion аккумуляторы. И он будет их правильно заряжать.
Выходная часть контроллера выглядит следующим образом:
На верхней фотографии маркировка чипа DW01-P читается, а вот маркировку чипа FS8205A производитель зачем-то затёр. К выводам B+ и B- с соблюдением полярности подключается аккумулятор типоразмера 18650, а к выводам OUT+ и OUT- подключается питаемая от аккумулятора нагрузка. При превышении тока потребления нагрузкой свыше трёх ампер чип FS8205A отключает нагрузку, защищая аккумулятор от перегрузки. Для умощнения схемы две такие печатные платы контроллера заряда Li-Ion аккумуляторов Kvsun TP4056 можно включить параллельно. Если перепутать полярность подключения аккумулятора 18650 к выводам B+ и B-, чип 4056E и весь контроллер вместе с ним выйдут из строя. Также система защиты контроллера не даст аккумулятору 18650 разрядиться ниже напряжения 2,5V.
При подключении к источнику питания светится синий SMD светодиод на плате контроллера:
Крайние контакты на входе печатной платы дублируют micro USB разъём по способу подключения питания:
На нижней фотографии вместо Li-Ion аккумулятора 18650 подключены USB тестер и резисторная нагрузка, через которую идёт ток:
Именно этим током и будет заряжаться подключенный аккумулятор. В процессе его зарядки будет светиться красный SMD светодиод.
После полного заряда Li-Ion аккумулятора контроллер Kvsun отключит цепи заряда при достижении на клеммах аккумулятора напряжения в 4,2V. Далее, если напряжение на аккумуляторе снизится до 4,0V, контроллер снова включит его на подзарядку. Также контроллер не допускает одновременную зарядку и разрядку аккумулятора 18650. Таким образом, на время процесса зарядки нагрузку от аккумулятора следует отключить.
В аккумуляторной отвертке Bort BAS-38 с завода использованы три последовательно включённых Ni-Cd аккумулятора суммарным напряжением в 3,6V. С течением времени они потеряли ёмкость. Для их замены вполне можно использовать один аккумулятор типоразмера 18650 с ёмкостью около 3000 mAh. Для его правильного поключения как раз и может пригодиться контроллер заряда Li-Ion аккумуляторов Kvsun TP4056. Такой контроллер позволит автоматизировать процесс заряда аккумулятор 18650, а также предотвратить его глубокий разряд. Для умощнения 3-амперного выхода контроллера возможно понадобится включить два таких устройства параллельно.

admin

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Наверх