Зарядка літієвих акумуляторів Схема універсального зарядного пристрою для літевих акумуляторних батарей своїми руками

Зарядка літієвих акумуляторів схема

Зарядка літієвих акумуляторів своїми руками схема на LM317

Процес заряду показаний на графіку. У первоночально момент зарядний струм постійний, при досягненні рівня напруги Umax на акумуляторі, ЗУ переходить в режим, коли напруга буде постійним, а струм асимптотично прагне до нуля.

Зарядка літієвих акумуляторів графік процесу

Вихідна напруга літієвих акумуляторів, зазвичай, становить 4,2В, а номінальна напруга становить близько 3,7. Не рекомендується заряджати ці батареї до повних 4,2В, так як це знижує їх термін служби. Якщо знизити вихідну напругу до 4,1В, ємність впаде майже на 10%, але в той же час кількість циклів заряд-розряд зросте майже в два рази. При експлуатації цих батарей, вкрай небажано доводити номінальну напругу нижче рівня 3,4 ... 3,3.

Зарядка літієвих акумуляторів схема на LM317

Як бачимо схема досить проста. Побудована на стабілізаторах LM317 і TL431. Ще з радиокомпонентов присутні пару діодів, опорів і конденсаторів. Пристрій майже не вимагає регулювання, досить підлаштування опором R8 задаємо напругу на виході пристрою на номіналі 4,2 ​​вольта без підключеного акумулятора. Опорами R4 і R6 встановлюємо зарядної струм. Для індикації роботи конструкції призначений світлодіод "заряд", який за підключеної порожній батареї горить, а в міру зарядки він гасне.

Приступаємо до збірки конструкції для зарядки літієвих акумуляторів. Знаходимо відповідний корпус в ньому можна розмістити простий трансформаторний блок живлення на п`ять вольт, і вище розглянуту схему.

Для підключення батарей для зарядки вирізав дві латунні смужки і встановив їх на гнізда. Гайкою налаштовується відстань між контактами, які підключаються до батарей для зарядки.

Зробив, щось на зразок прищіпки. Можна також встановити перемикач, для зміни полярності на гніздах зарядного пристрою - в деяких випадках це може сильно виручити.

Зарядка літієвих акумуляторів своїми руками з функцією захисту

При величезній масі позитивних характеристик є у літієвих батарей і суттєві недоліки, такі як висока чутливість до перевищення напруги заряду, що може спричинити за собою нагрів і інтенсивне газоутворення. А так як батарея має герметичну конструкцію, надлишкове виділення газу привидітися до здуття або вибуху. Крім того літієві батареї терпіти не можуть перезаряд.

Завдяки використанню спеціалізованих мікросхем в фірмових зарядках, які контролюють напругу, така проблема багатьом користувачам не знайома, але це не означає, що її не існує. Тому для зарядки літієвих акумуляторів нам потрібно саме такий пристрій, а схема розглянута вище є лише його прототипом.

Зарядка літієвих акумуляторів схема універсальна

Пристрій дозволяє заряджати літієві батареї з напругою 3,6 В або 3,7 В. На першому етапі заряд здійснюється стабільним струмом 245мА або 490мА (встановлюється вручну), при збільшенні напруги на батареї до рівня 4,1В або 4,2В заряд триває при підтримці стабільного напруги і уменьшающемся значенні зарядного струму, як тільки останній впаде до порогового значення (задається вручну від 20мА до 350мА) заряд батареї автоматично припиняється.

Стабілізатор LM317 підтримує напругу на опорі R9 на рівні близько 1,25В тим самим підтримуючи стабільне значення струму йде через нього, а значить і через заряджається акумулятор. Вихідна напруга обмежується стабілізатором TL431, підключеного до керуючого входу LM317. Значення напруги обмеження вибирається за допомогою дільника на опорах R12 ... R14. Опір R11 обмежує струм харчування TL431.

На операційному підсилювачі DA2.2 LM358, опорах R5 ... R8 і біполярному транзисторі VT2 побудований перетворювач струм-напруга. Напруга на його виході пропорційно току, що протікає через опір R9 і обчислюється за формулою:

При значеннях, на схемі коефіцієнт перетворення струму в напругу дорівнює 10, тобто при струмі через опір R9 245мА напруга на R5 одно 2,45В.

З R5 напруга слід на неінвертуючий вхід ОП DA2.1. На інвертується вхід компаратора поступає напруга з регульованого дільника на опорах R2 ... R4. Напруга живлення подільника стабілізується LM78L05. Поріг перемикання компаратора встановлюється номіналом змінного опору R3.

Зарядка літієвих акумуляторів настройка схеми.

Замість тумблера SB1 поставити перемичку і подавши напругу на схему, підбором опорів R12 ... R14 зробити вихідна напруга 4,1В і 4,2В для разомкнутого і замкнутого стану тумблера SA2.

Тумблером SA1 встановлюємо значення струму заряду (245мА або 490мА). Тумблером SA2 вибираємо максимальне значення напруги, для акумуляторів на 3,6 вибираємо 4,1В, на 3,7 - 4,2В. Двигуном змінного опору R3 задаємо значення струму, при якому повинен завершитися заряд батареї (орієнтовно 0,07 ... 0,1), приєднуємо акумулятор і натискаємо тумблер SB1. Повинен стартувати процес заряду літієвої батареї і загоряється індикатор на світлодіоді VD2. При зменшенні струму заряду нижче порогового високий рівень на виході DA2.1 зміниться на низький, польовий транзистор VT1 закривається і котушка реле K1 відключається, розриваючи своїм фронтовим контактом K1 батарею від зарядного пристрою.

Наводжу малюнок друкованої плати зарядного пристрою і рекомендую її виготовити своїми руками за технологією ЛУТ

Для можливості заряду літієвих акумуляторів від мобільних телефонів і смартфонів був зроблений універсальний адаптер:

Правила експлуатації літієвих батарей

Всі акумулятори цього типу необхідно експлуатувати відповідно до визначених рекомендаціями. Ці правила можна умовно поділити на дві групи: Чи не залежні і залежні від користувача.

В першу групу потрапляють основоположні правила заряду і розряду акумуляторних батарей, які контролюються спеціальним контролером зарядного пристрою:

Літієвий акумулятор повинен перебувати в стані, при якому його напруга не повинна бути більше 4.2 вольта і не опускатися нижче 2.7 вольта. Ці межі є рівнями максимального і мінімального заряду. Мінімальний рівень в 2,7 вольта актуальний для батарей з електродами з коксу, проте сучасні літієві акумулятори виготовляються з електродами з графіту. Для них мінімальна межа дорівнює 3 вольтам.

Кількість енергії, що віддається батареєю при зміні заряду від 100% до 0%, - це ємність акумулятора. Ряд виробників обмежує максимальну напругу рівнем в 4.1 вольта, при цьому літієва батарея прослужить набагато більше, але втратить в ємності десь на 10%. Іноді нижню межу підвищується до 3.0 і навіть 3.3 вольт, але також з зниженням рівня ємності.

Найбільший термін експлуатаіі акумуляторів буває при 45% зхаряде, а при збільшенні або зменшенні термін життя скорочується. Якщо заряд знаходиться в зазначеному вище діапазоні зміна терміну експлуатації не значно.

Якщо напруга на акумуляторі виходить за межі, зазначені вище, навіть на короткий час, термін його експлуатації різко падає.

Контролери акумуляторів зарядних пристроїв ніколи не дають напрузі на акумуляторі під час заряду стати вище 4.2 вольта, але можуть по-різному обмежувати мінімальний рівень при розряді.

До другої групи залежать від користувача входять наступні правила:

Намагайтеся не розряджати акумулятор до мінімального рівня заряду і, тим більше, до стану, коли пристрій сам вимикається, ну, а якщо це сталося, то бажано зарядити батарею якнайшвидше.

Не бійтеся частих підзарядок, в тому числі і неповних літієвих акумуляторів це абсолютно пофігу.

Ємність акумулятора залежить від температури. Так, при 100% рівень заряду при кімнатній температурі, при виході на мороз зарядженість батареї впаде до 80%, що в принципі не небезпечно і не критично. Але може бути і навпаки якщо 100% заряджений акумулятор покласти на батарею, його рівень заряду збільшиться до 110%, а це для нього дуже небезпечно і може різко скоротити термін його життя.

Ідеальним умовою для тривалого зберігання акумулятора є знаходження поза девайса з зарядом близько 50%

Якщо після придбання батареї підвищеної ємності через кілька днів експлуатації. Пристрій з батареєю починає глючити і виснути або відключається зарядка акумулятора, то скоріше за все ваше зарядний пристрій, який відмінно працювало на старому акумуляторі, просто не здатне забезпечити необхідний струм зарядки для великої місткості.