Li-ion и Li-polymer аккумуляторы в наших конструкциях. Где я применяю литиевые батареи

Подробное описание микросборки от фирмы изготовителя - Справочник. Микросхема расположена в удобном корпусе SOT-23-5. Из справочных данных, ток заряда задан - 250ма

Типовая схема включения в роли зарядного устройства, рекомендуемая МикроЧип:

Плюсом такой схемы является отсутствие низкоомных мощных резисторов, ограничивающих зарядный ток. В этом случае он задается резистором, подключенным к пятому пину микросхемы. Его сопротивление лежать в интервале от 2 до 10 кОм.

Зарядка в сборе на рисунке ниже, как видите очень миниатюрная и компактная:

Микросхема в процессе работы сильно нагревается, но как показали проведенные испытания. Свою главную функцию выполняет на отлично.

Наверное, это одна из самых простых схем зарядных устройств для литий-ионных аккумуляторов, которую можно собрать своими руками. Подходит, в том числе и для li-pol батарей.

Печатные платы 2 варианта под схему выше, можно здесь:

Во время теста готовой сборки: начал зарядку двух литиевых батарей типа 18650 общей емкостью 4,4 а/ч. разрядил их до 3,2 вольт и подключил зарядку, подождал минут 10 и замерил температуру микросборки термопарой - 67 градусов. Если верить справочнику то максимальная нормальная рабочая температура для данной микросхемы 85 градусов, так что считаю что такой нагрев вполне нормальным, тем более что в процессе зарядки температура будет снижаться так как аккумулятор будет заряжаться меньшим током, но больше 500мА я бы не рискнул тянуть с нее без радиатора.

Зарядный ток литиевого аккумулятора может настраиваться в широком диапазоне с помощью внешних сопротивлений. Светодиодный индикатор показывает состояние, когда li-ion батарея полностью заряжена. Максимальное зарядное напряжение устанавливается в пределах с 4,1 до 4,5 вольт, обычно выбирают 4,2 В - это стандарт для большинства существующих литиевых аккумуляторов. Для различных микросборок серии оно составляет: MCP73831-2 4,2 В, MCP73831-3 4.3 В, MCP73831-4 4.4В, MCP73831-5 - 4,5 вольт. Всего два сопротивления, парочка конденсаторов, индикаторный светодиод - и вот зарядное устройство полностью готово.

У многих, наверное, возникает проблема с зарядкой Li-Ion аккумулятора без контроллера, у меня возникла такая ситуация. Достался убитый ноутбук, в аккумуляторе 4 банки SANYO UR18650A оказались живые.
Решил заменить в светодиодном фонарике, вместо трех батареек ААА. Встал вопрос об их зарядке.
Покопавшись в инете нашел кучу схемок, но с деталями у нас в городе туговато.
Пробовал заряжать от зарядки сотового, проблема в контроле заряда, нужно постоянно следить за нагревом, чуть начинает нагреваться нужно отключать от зарядки иначе аккумулятору каюк в лучшем случае, а то и можно устроить пожар.
Решил сделать самостоятельно. Купил в магазине постельку под аккумулятор. На барахолке купил зарядку. Для удобства отслеживания окончания заряда желательно найти с двухцветным светодиодом который сигнализирует о конце заряда. Он переключается с красного на зеленый при окончании зарядки.
Но можно и обычную. Зарядку можно заменить на шнур USB, и заряжать от компьютера или зарядки с USB выходом.
Моя зарядка только для аккумуляторов без контроллера. Контроллер я взял от старого аккумулятора сотового телефона. Она следит за тем, чтобы аккумулятор не был перезаряжен выше напряжения 4.2 В, либо разряжен меньше 2…3 В. Также схема защиты спасает от коротких замыканий, отключая саму банку от потребителя в момент короткого замыкания.
На нем стоят микросхема DW01 и сборка двух MOSFET-транзисторов (M1,M2) SM8502A. Есть и с другими маркировками, но схемы подобны этой, и работает аналогично.

Контроллер заряда от аккумулятора сотового телефона.

Для своих последних проектов я использовал Li-Pol аккумуляторы от сотовых телефонов. Они действительно замечательны. Высокая энергетическая плотность, низкий уровень саморазряда, нет эффекта памяти. Но Li-Pol аккумуляторы, в отличие от других, требуют более сложных зарядных устройств. Вы должны не допустить превышения зарядного напряжения и перезаряда - это может повредить аккумулятор.

В течение некоторого времени я использовал зарядное устройство Sparkfun LiPoly charger на базе MAX1555 , и работало оно действительно хорошо. Единственное что не получалось - управлять током заряда. После проведения нескольких опытов я решил попробовать другой чип - MCP73833 .

Характерные особенности MC73833
(скопировано со спецификации):

• Высокая точность установки выходного напряжения
• Опции управления выходным напряжением
• Программируемый пользователем выходной ток до 1 А
• Два статусных выхода с открытым стоком
• Опции предзаряда и завершения заряда
• Защита от превышения напряжения
• Выход «заряд завершен»

Мне понравились возможности чипа по установке тока зарядки и статусные выходы, которые в серьезных устройствах исключительно полезны.

Схема

Резистором R4 устанавливается ток заряда. Я установил этот резистор в контакты от разъема, чтобы удобнее было менять ток для заряда аккумуляторов других типов. При сопротивлении резистора 10 кОм ток заряда аккумулятора равен 100 мА.

Результат

Все использованные компоненты - 0805 SMD, кроме чипа MCP73833, который имеет корпус MSOP-10. Это было моей первой попыткой изготовить устройство с применением SMD компонентов. Я использовал паяльную станцию. Оказалось, что требуется очень точная дозировка паяльной пасты. Лишний припой необходимо удалять специальной оплеткой для снятия припоя.

Выводы

Следующая версия должна иметь гнездо для подключения сетевого адаптера. Два штырька неудобны для подключения источника питания.

Замечание: как видите, на плате есть разъем мини-USB, чтобы иметь возможность для подключения зарядного устройства к ноутбуку.

Я настоятельно рекомендую использовать что-типа USB хаба для проверки любого собранного вами USB устройства.
Я не сделал этого, и теперь имею сгоревший первый макет зарядного устройства и единственный уцелевший USB порт в ноутбуке. И хотя ОС предупреждала меня «Большой ток потребления, порт будет отключен», было уже поздно. Короче, вы предупреждены.

Микросхемы импортные / MICROCHIP 1A Li-Ion/Li-Poly Charge mgmt controller, PG output MSOP10

• ВЕСЬМА, ВЕСЬМА ПОЛЕЗНАЯ СТАТЬЯ АВТОМАТИЧЕСКАЯ ЗАРЯДКА АККУМУЛЯТОРОВ АКТУАЛЬНА.
• Мне тоже понравилось, весьма актуально, а главное есть практическая ценность.
• Как дополнительна информация по аккумуляторам. http://www.compitech.ru/html.cgi/arh...9/stat_116.htm
• Верно подмечено - именно практическая ценность. И добавка от lllll весьма...
• Подскажите где 2 часть, Li Ion аккумуляторы для роб. техники?
• Если имеется в виду статья Литий-ионные аккумуляторы для робототехники. Часть 1. Введение то, во первых, этот вопрос надо было задавать не в этой теме, а в комметнариях имено той статьи во вторых, посмотрите на дату выхода статьи - вчера, 23 июня. Далее смотрим самый низ статьи - Продолжение следует По моему - все логично. Или все не очевидно? Ну дайте переводчикам и редакторам хоть какое то время для подготовки продолжения.
• Микросхема хорошая, а вот как ее автор статьи использовал мне не понравилось, не мудрено что он порт в ноуте спалил. Приглядитесь к части схемы разъема миниUSB.
• Подскажите, как изменить схему чтобы обезопасить ЮСБ-порт при зарядке от него? Но можно было питать зарядное и от сетевого адаптера.
• поставь резистор соответствующий, 3-5кОм, брать будет около 350-200мА от порта, 1кОм потянет 1А току. собрал схему по даташиту и теперь есть два вопроса, которые никак не пойму: почему микросхема заряжает только до 4.10-4.13в? и как подключить лампочку, чтобы она отключалась, когда достигнуто минимальное для аккумулятора напряжение?

Сегодня у многих пользователей скопилось по несколько рабочих и неиспользуемых литиевых аккумуляторов, появляющихся при замене мобильных телефонов на смартфоны.

При эксплуатации аккумуляторов в телефонах со своим зарядным устройством, благодаря использованию специализированных микросхем для контроля заряда, проблем с зарядом практически не возникает. Но при использовании литиевых аккумуляторов в различных самоделках возникает вопрос, как и чем заряжать такие аккумуляторы. Некоторые считают, что литиевые аккумуляторы уже содержат встроенные контроллеры заряда, но на самом деле в них встроены схемы защиты, такие аккумуляторы называют защищёнными. Схемы защиты в них предназначены в основном для защиты от глубокого разряда и превышения напряжения при зарядке выше 4,25В, т.е. это аварийная защита, а не контроллер заряда.

Некоторые «самодельщики» на сайте тут - же напишут, что за небольшие деньги можно заказать специальную плату из Китая, с помощью которой можно зарядить литиевые аккумуляторы. Но это только для любителей «шопинга». Нет смысла покупать то, что легко собирается за несколько минут из дешевых и распространенных деталей. Не нужно забывать и о том, что заказанную плату придется ждать около месяца. Да и покупное устройство не приносит такого удовлетворения, как сделанное своими руками .

Предлагаемое зарядное устройство способен повторить практически каждый. Данная схема весьма примитивна, но полностью справляется со своей задачей. Все что требуется для качественной зарядки Li-Ion аккумуляторов, это стабилизировать выходное напряжение зарядного устройства и ограничить ток заряда.

Зарядное устройство отличается надежностью, компактностью и высокой стабильностью выходного напряжения, а, как известно, для литий-ионных аккумуляторов это является очень важной характеристикой при зарядке.

Схема зарядного устройства для li-ion аккумулятора

Схема зарядного устройства выполнена на регулируемом стабилизаторе напряжения TL431 и биполярном NPN транзисторе средней мощности. Схема позволяет ограничить зарядный ток аккумулятора и стабилизирует выходное напряжение.

В роли регулирующего элемента выступает транзистор Т1. Резистор R2 ограничивает ток заряда, значение которого зависит лишь от параметров аккумулятора. Рекомендуется использовать резистор мощностью 1 вт. Другие резисторы могут иметь мощность 125 или 250 мВт.

Выбор транзистора определяется необходимым зарядным током установленным для зарядки аккумулятора. Для рассматриваемого случая, зарядки аккумуляторов от мобильных телефонов, можно применить отечественные или импортные NPN транзисторы средней мощности (например, КТ815, КТ817, КТ819). При высоком входном напряжении или использовании транзистора малой мощности, необходимо транзистор установить на радиатор.

Светодиод LED1 (выделен красным цветом в схеме), служит для визуальной сигнализации заряда аккумулятора. При включении разряженного аккумулятора, индикатор светится ярко и по мере заряда тускнеет. Свечение индикатора пропорционально току заряда аккумулятора. Но следует учесть, что при полном затухании светодиода, батарея все еще будет заряжаться током менее 50ма, что требует периодического контроля над устройством для исключения перезаряда.

Для повышения точности контроля окончания заряда, в схему зарядного устройства добавлен дополнительный вариант индикации заряда аккумулятора (выделен зеленым цветом) на светодиоде LED2, маломощном PNP транзисторе КТ361 и датчике тока R5. В устройстве возможно использование любого варианта индикатора в зависимости от требуемой точности контроля заряда аккумулятора.

Представленная схема предназначается для заряда только одного Li-ion аккумулятора. Но это зарядное устройство можно использовать и для заряда других видов аккумуляторов. Требуется лишь выставить необходимое для этого значение выходного напряжения и ток зарядки.

Изготовление зарядного устройства

1. Приобретаем или подбираем из имеющихся в наличии, комплектующие для сборки в соответствии со схемой.

2. Сборка схемы.
Для проверки работоспособности схемы и ее настройки, собираем зарядное устройство на монтажной плате.

Диод в цепи питания аккумулятора (минусовая шина – синий провод) предназначен для предотвращения разряда литий-ионного аккумулятора при отсутствии напряжения на входе зарядного устройства.

3. Настройка выходного напряжения схемы.
Подключаем схему к источнику питания напряжением 5…9 вольт. Подстроечным сопротивлением R3 устанавливаем выходное напряжение зарядного устройства в пределах 4,18 – 4,20 вольта (при необходимости, в конце настройки измеряем его сопротивление и ставим резистор с нужным сопротивлением).

4. Настройка зарядного тока схемы.
Подключив к схеме разряженный аккумулятор (о чем сообщит включившийся светодиод), резистором R2 устанавливаем по тестеру величину зарядного тока (100…300 ма). При сопротивлении R2 менее 3 ом светодиод может не светится.

5. Готовим плату для монтажа и пайки деталей.
Вырезаем необходимый размер из универсальной платы, аккуратно обрабатываем края платы напильником, очищаем и лудим контактные дорожки.

6. Монтаж отлаженной схемы на рабочую плату
Переносим детали с монтажной платы на рабочую, паяем детали, выполняем недостающую разводку соединений тонким монтажным проводом. По окончании сборки основательно проверяем монтаж.