Балансировочное зарядное устройство для Li-ion

Балансир для зарядки литиевых аккумуляторов

Балансировочное зарядное устройство для Li-ion

Скорей всего я бы не стал писать эту статью, если бы не одно обстоятельство. Несколько дней назад удалось придумать, как сделать очень хороший балансир на микросхеме TL431. Те, кто понимают, о чём речь, наверняка скажут – эка невидаль, да этих балансиров на TL431 – пруд пруди.

 Не спорю – эти микросхемы для этих целей используются очень давно. Но, из-за свойственных им недостатков, целесообразность их применения всегда вызывала много вопросов. Нет ни малейшего желания приводить примеры уже существующих схем этих балансиров, и подробно рассматривать их недостатки.

Наверное, будет лучше, если я уделю больше времени, тому, что удалось сделать мне. Не покидают опасения, что что-то подобное уже было сделано до меня.

Но проводить глобальные исследования, нет, ни желания, ни времени, и если вдруг выяснится, что подобный балансир уже существует, то мне останется, лишь попросить прощения за свою неосведомлённость.

Прежде, чем описывать собственно балансир, необходимо вкратце пояснить его назначение.

Суть вот в чём – литиевые аккумуляторы, чаще всего, используются в виде последовательного соединённых отдельных секций. Это необходимо, чтобы получить необходимое выходное напряжение. Количество составляющих аккумулятор секций, колеблется в очень широких пределах – от нескольких единиц, до нескольких десятков. Есть два основных способа зарядки таких аккумуляторов.

Последовательный способ, когда зарядка осуществляется от одного источника питания, с напряжением, равным полному напряжению аккумулятора.

И параллельный способ, когда осуществляется независимая зарядка каждой секции от специального зарядного устройства, состоящего из большого количества гальванически не связанных друг с другом источников напряжения, и индивидуальных, для каждой секции, устройств контроля.

Наибольшее распространение, ввиду большей простоты, получил последовательный способ зарядки. Балансир, о котором идёт речь в статье, не используется в параллельных системах зарядки, поэтому параллельные системы зарядки в рамках данной статьи рассматриваться не будут.

При последовательном способе зарядки, одно из главных требований, которое необходимо обеспечить, следующее – напряжение ни на одной секции заряжаемого литиевого аккумулятора, при зарядке, не должно превысить определённой величины (величина этого порога зависит от типа литиевого элемента).

 Обеспечить выполнение этого требования, при последовательной зарядке,  не приняв специальных мер, невозможно…Причина очевидна – отдельные секции аккумулятора не идентичны, поэтому достижение максимально допустимого напряжения на каждой из секций при зарядке, происходит в разное время.

Складывается ситуация, когда мы обязаны зарядку прекратить, так как напряжение на части секций уже достигло максимально допустимого порога. В то же время, часть секций остаются недозаряженными.

Это плохо главным образом потому, что в итоге снижается общая ёмкость аккумулятора, так нам придётся прекратить разряд аккумулятора в тот момент, когда напряжение на самой «слабой» (недозаряженной) секции, достигнет своего минимально допустимого порога.

Чтобы не допустить повышение напряжения при зарядке, выше определённого порога, и служит балансир.

Его задача достаточно проста – следить за напряжением на отдельной секции, и, как только напряжение на ней при зарядке достигнет определенной величины, дать команду на включение силового ключа, который подключит параллельно заряжаемой секции балластный резистор.

При этом, если остаточный ток зарядки (а он, ближе к концу зарядки, уже достаточно мал, из-за малой разницы потенциалов между напряжением на заряжаемом аккумуляторе и напряжением на выходе зарядного устройства) будет меньше (или равен) тока протекающего через балластный резистор, то повышение напряжения на заряжаемой секции – прекратиться.

 При этом зарядка остальных секций, напряжение на которых ещё не достигло максимально допустимых значений – продолжиться. Закончится процесс заряда тем, что сработают балансиры всех секций аккумулятора. Напряжение на всех секциях будет одинаковым, и равным тому порогу, на которые настроены балансиры.

Ток зарядки будет равен нулю, так как напряжение на аккумуляторе и напряжение на выходе зарядного устройства будут равны (нет разности потенциалов – нет тока зарядки). Будет протекать лишь ток через балластные резисторы. Его величина определяется величиной последовательно соединённых балластных резисторов и напряжением на выходе зарядного устройства.

Саму функцию контроля напряжения, легко смог бы выполнить любой компаратор, снабжённый опорным напряжением…Но компаратора у нас нет (точнее – он есть, но использовать его нам не удобно и не выгодно). У нас есть TL431. Но компаратор из неё, честно сказать – никакой.

 Сравнивать напряжение с опорным она умеет очень хорошо, но вот выдать чёткую, однозначную команду на силовой ключ, она не может.

 Вместо этого, при подходе к порогу, она плавно начинает загонять силовой ключ в активный (полуоткрытый) режим, ключ начинает сильно греться, и, в итоге, мы имеем не балансир, а полное дерьмо.

Вот именно эту проблему, которая не позволяла полноценно использовать TL431, удалось решить на днях. Ларчик просто открывался (но открывать его пришлось более двух лет) – надо было превратить TL431, в триггер Шмитта. Что и было сделано.

 Получился идеальный балансир – точный, термостабильный, достаточно простой, с чёткой командой на силовой ключ.

И хотя этот балансир на TL431 немного сложнее сделанного ранее балансира на микросхеме KIA70XX, но зато и TL431, найти гораздо легче, и работает она точнее.

Ниже – две принципиальные схемы балансиров, рассчитанные для контроля порогов LiFePO4 и Li-ion аккумуляторов.

Превратить TL431  в триггер Шмитта, удалось добавив в схему p-n-p транзистор Т1 и резистор R5. Работает это так – делителем R3,R4 определяется порог контролируемого напряжения. В момент, когда напряжение на управляющем электроде достигает 2,5 Вольта, TL431 – открывается, открывается при этом и транзистор Т1.

При этом потенциал коллектора повышается, и часть этого напряжения через резистор R5 поступает в цепь управляющего электрода TL431. При этом TL431 лавинообразно входит в насыщение. Схема приобретает ярко выраженный гистерезис – включение происходит при 3,6 Вольт, а выключение – при 3,55 Вольт.

При этом в затворе силового ключа формируется управляющий импульс с очень крутыми фронтами, и попадание силового ключа в активный режим – исключено. В реальной схеме, при токе через балансировочный резистор равном 0,365 Ампер, падение напряжения на переходе сток-исток силового ключа составляет всего 5-6 мВ. При этом сам ключ, всегда остаётся холодным. Что, собственно, и требовалось.

 Эту схему можно легко настроить для контроля любого напряжения (делителем R3,R4). Величина максимального тока балансировки определяется резистором R7 и напряжением на секции аккумулятора.

Коротко про точность. В реально собранном балансире на пять секций для аккумулятора LiFePO4, напряжения при балансировке уложились в диапазон 3,6-3.7 Вольт (максимально допустимое напряжение для LiFePO4 составляет 3,75 Вольт).

Резисторы при сборке использовались обычные (не прецизионные). На мой взгляд – очень хороший результат. Считаю, что добиваться большей точности при балансировке, никакого особого практического смысла – нет. Но для многих – это скорее вопрос религии, нежели физики.

И они вправе, и имеют возможность добиваться большей точности.

Рисунок ниже – плата отдельного балансира, и, для примера, плата балансира на шесть секций. Очевидно, что клонируя плату отдельного балансира, можно легко сделать плату балансира на любое количество секций и любых пропорций.

Вот таким зарядно-балансировочным устройством я теперь пользуюсь. Я использую блок питания, описанный в статье про инвертор с адаптивным ограничением тока. Но можно использовать и любой другой стабилизированный блок питания, доработав его шунтом.

Балансир выполнен в виде отдельной платы. Он подключается к балансировочному разъему аккумулятора во время зарядки.

Пара слов про комплектующие. TL431 и p-n-p биполярный транзистор (подойдёт практически любой) в корпусах SOT23, можно найти на материнских платах компьютеров.

Там же, можно найти и силовые ключи с “цифровыми” уровнями.

Я использовал CHM61A3PAPT (или можно – FDD8447L) в корпусах TO-252A – подходят идеально, хотя характеристики очень избыточны (на токи до 1А , можно найти и что-нибудь по-проще).

В современных устройствах контроля за литиевыми батареями, описанные выше функции возложены на микроконтроллер.Но это гораздо более  сложные для повторения устройства, и их применение оправдано далеко не всегда. Думаю – совсем не плохо, когда есть выбор.

Так выглядит балансир “живьём”. За качество изготовления, вновь прошу прощения – из-за экономии времени, вновь рисовал плату обычным перманентным фломастером.

на форуме

Список радиоэлементов

Скачать список элементов (PDF)

Источник: http://cxem.net/pitanie/5-295.php

Одновременная зарядка нескольких аккумуляторов

Балансировочное зарядное устройство для Li-ion

   Сейчас всё большую популярность набирают литиевые аккумуляторы. Особенно пальчиковые, типа 18650, на 3,7 В 3000 мА. Ни сколько не сомневаюсь, что ещё 3-5 лет, и они полностью вытеснят никель-кадмиевые.

Правда остаётся открытым вопрос про их зарядку. Если со старыми АКБ всё понятно – собирай в батарею и через резистор к любому подходящему блоку питания, то тут такой фокус не проходит.

Но как же тогда зарядить сразу несколько штук, не используя дорогие фирменные балансировочные ЗУ?

Теория

   Для последовательного соединения аккумуляторов, обычно к плюсу электрической схемы подключают положительную клемму первого  последовательное соединение аккумуляторов аккумулятора. К его отрицательной клемме подключают положительную клемму второго аккумулятора и т.д. Отрицательную клемму последнего аккумулятора подключают к минусу блока.

 Получившаяся при последовательном соединении аккумуляторная батарея имеет ту же емкость, что и у одиночного аккумулятора, а напряжение такой батареи равно сумме напряжений входящих в нее аккумуляторов.

Значит если аккумуляторы имеют одинаковые напряжения, то напряжение батареи равно напряжению одного аккумулятора, умноженному на количество аккумуляторов в аккумуляторной батарее.

   Энергия, накопленная в АКБ, равна сумме энергий отдельных аккумуляторов (произведению энергий отдельных аккумуляторов, если аккумуляторы одинаковые), независимо от того, как соединены аккумуляторы – параллельно или последовательно.

   Литий-ионные батареи просто подключить к БП нельзя – нужно выравнивание зарядных токов на каждом элементе (банке). Балансировку проводят при зарядке аккумулятора, когда энергии много и её можно сильно не экономить и поэтому без особых потерь можно воспользоваться пассивным рассеиванием “лишнего” электричества.

   Никель-кадмиевые АКБ не требуют дополнительных систем, поскольку каждое звено при достижении его максимального напряжения заряда перестает принимать энергию. Признаки полного заряда Ni-Cd – это увеличение напряжения до определенного значения, а затем его падение на несколько десятков милливольт, и повышение температуры – так что лишняя энергия сразу превращается в тепло.

   У литиевых аккумуляторов наоборот. Разрядка до низких напряжений вызывает деградацию химии и необратимое повреждение элемнта, с ростом внутреннего сопротивления. В общем они не защищены от перезаряда, и можно потратить много лишней энергии, резко сокращая тем самым время их службы.

   Если соединить несколько литиевых элементов в ряд и запитать через зажимы на обоих концах блока, то мы не можем контролировать заряд отдельных элементов.

Достаточно того, что одно из них будет иметь несколько более высокое сопротивление или чуть меньшую емкость, и это звено гораздо быстрее достигнет напряжения заряда 4,2 В, в то время как остальные будут еще иметь 4,1 В.

И когда напряжение всего пакета достигнет напряжение заряда, может оказаться, что эти слабые звенья заряжены до 4,3 Вольт или даже больше. С каждым таким циклом будет происходить ухудшение параметров. К тому же Li-Ion является неустойчивым и при перегрузке может достичь высокой температуры, а, следовательно, взорваться.

   Чаще всего на выходе источника зарядного напряжения ставится устройство, называемое “балансиром”. Простейший тип балансира – это ограничитель напряжения. Он представляет из себя компаратор, сравнивающий напряжение на банке Li-Ion с пороговым значением 4,20 В.

По достижении этого значения приоткрывается мощный ключ-транзистор, включенный параллельно элементу, пропускающий через себя большую часть тока заряда и превращающий энергию в тепло. На долю самой банки при этом достается крайне малая часть тока, что, практически, останавливает ее заряд, давая дозарядиться соседним.

Выравнивание напряжений на элементах батареи с таким балансиром происходит только в конце заряда по достижении элементами порогового значения.

Упрощённая схема балансира для АКБ

   Вот упрощённая схема балансира тока на базе TL431. Резисторы R1 и R2 устанавливают напряжение 4,20 Вольт, или можно выбрать другие, в зависимости от типа батареи.

Эталонное напряжение для регулятора снимается с транзистора, и уже на границе 4,20 В система начнет приоткрывать транзистор, чтобы не допустить превышения заданного напряжения. Минимальное увеличение напряжения вызовет очень быстрый рост тока транзистора.

Во время тестов, уже при 4,22 В (превышение на 20 мВ), ток составил более 1 А.

   Сюда подходит в принципе любой транзистор PNP, работающий в диапазоне напряжений и токов, которые нас интересуют. Если батареи должны быть заряжены током 500 мА.

Расчет его мощности прост: 4,20 В х 0,5 А = 2,1 В, и столько должен потерять транзистор, что вероятно, потребует небольшого охлаждения. Для зарядного тока 1 А или больше мощность потерь, соответственно, растет, и все труднее будет избавиться от тепла.

 Во время теста были проверены несколько разных транзисторов, в частности BD244C, 2N6491 и A1535A – все они ведут себя одинаково.

   Делитель напряжения R1 и R2 следует подобрать так, чтобы получить нужное напряжение ограничения. Для удобства вот несколько значений после применения которых, мы получим следующие результаты:

  •   R1 + R2 = Vo
  • 22K + 33K = 4,166 В
  • 15К + 22K = 4,204 В
  • 47K + 68K = 4,227 В
  • 27K + 39K = 4,230 В
  • 39K + 56K = 4,241 В
  • 33K + 47K = 4,255 В

Схема устройства для балансировки аккумуляторов

   Это аналог мощного стабилитрона, нагруженного на низкоомную нагрузку, роль которой здесь выполняют диоды D2…D5. Микросхема D1 измеряет напряжение на плюсе и минусе аккумулятора и если оно поднимается выше порога, открывает мощный транзистор, пропуская через себя весь ток от ЗУ. Как соединяется всё это вместе и к блоку питания – смотрите далее.

   Блоки получаются действительно маленькие, и вы можете смело устанавливать их сразу на элементе. Следует только иметь в виду, что на корпусе транзистора возникает потенциал отрицательного полюса батареи, и вы должны быть осторожны при установке систем общего радиатора – надо использовать изоляцию корпусов транзисторов друг от друга.

Испытания

   Сразу 6 штук балансировочных блоков понадобились для одновременной зарядки 6 аккумуляторов 18650. Элементы видны на фото ниже.

   Все элементы зарядились ровно до 4,20 вольта (напряжение были выставлены потенциометрами), а транзисторы стали горячие, хотя и обошлось без дополнительного охлаждения – зарядка током 500 мА. Таким образом, можно смело рекомендовать данный метод для одновременного заряда нескольких литиевых аккумуляторов от общего источника напряжения.

   Форум по АКБ

   Обсудить статью Одновременная зарядка нескольких аккумуляторов

Источник: http://radioskot.ru/publ/zu/zarjadka_neskolkikh_akkumuljatorov/8-1-0-909

Топ 10: универсальное зарядное устройство для всех типов аккумуляторов

Балансировочное зарядное устройство для Li-ion

{ ArticleToC: enabled=yes }

Сегодня даже представить трудно, как жили раньше без портативных устройств. Они сопровождают людей повсюду: дома и на отдыхе, на улице и на работе. Без сомнения, что жить с ними намного удобнее, если есть универсальное зарядное устройство для всех типов аккумуляторов.

Но, наряду с этим, стремительно растущая «популяция» цифровых устройств несет определенные проблемы, связанными с отсутствием на источники питания единого стандарта.

Чтобы питать подобные устройства лет 10 назад еще использовали стандартные батарейки, типоразмеры которых можно было пересчитать по пальцам, поэтому применялись одни и те же батарейки для питания магнитофонов, транзисторов, моделей. Современные же электронные девайсы требуют «своего» источника.

Аккумуляторы разнятся электрическими характеристиками и размерами, из-за чего пригодны для ограниченного применения. Оказавшись без них, человек отрезан от внешнего мира.

Зачем нужно универсальное зарядное устройство?

Поэтому для подзарядки имеющихся устройств пользователю приходится применять строго соответствующие зарядные, что неудобно даже в стационарных условиях хотя бы по тому, что требуется много розеток. Помимо этого приходится постоянно распутывать провода. А уж о том, насколько это не просто во время отдыха и путешествий, и говорить не приходится.

Проблема эта особенно актуальна для любителей путешествовать: объемные и не очень ЗУ пополняют багаж, а в гостиницах нередко имеется всего одна доступная розетка.

Выход в такой ситуации один – универсальное зарядное устройство для всех типов аккумуляторов, имеющее соединительный кабель с адаптерами, подключаемые к различным портативным гаджетам.

Заряжать, используя универсальное зарядное устройство для всех типов аккумуляторов, намного удобнее. При весе до 400 граммов, они помещаются даже карман, а в рюкзак тем более.

: Лучшее универсальное зарядное устройство (обзор)

Универсальное зарядное устройство — ECO6

Универсальное зарядное устройство для абсолютно всех типов аккумуляторов — ECO6 с набором переходников позволяет заряжать током 5А емкость батареи Lipo (до 6 банок). Для балансировки в комплекте имеется разъем JST-XH.

Питающее напряжение составляет 11-18 вольт, поэтому зарядка может производиться от блока питания персонального компьютера или аккумулятора авто. Особенность устройства в памяти, т.е. запоминании параметров пяти батарей.

Максимальная мощность и разброс тока заряда, как и у выше описанной модели.

Hobby King 4B6

В зарядном интеллектуальном балансировочном устройстве Hobby King 4B6 — 4 автономных порта. Это разрешает одновременно заряжаться 2 LiPo батареям, например, аккумулятору передатчика и накалу « свечи».

HobbyKing ECO6-10 200W 10A

В комплект HobbyKing ECO6-10 200W 10A, способного автоматически выставлять и заряжать током 10А батареи любого размера входят различный разъемы, в том числе балансировочный JST-XH, провода для всех способов подключения.

И их помощью легко заряжать батареи ZIPPY/TURNIGY. На входе величина напряжения питания составляет от 10 до 18 вольт, что подходит как для блоков питания для компьютеров, а также для автомобильных батарей.

К особенностям универсального зарядного устройства для всех типов аккумуляторов отнести можно:

  • возможность балансировки отдельной банки (разъем JST-XH);
  • микропроцессор;
  • широкий диапазон зарядного тока (0.1 ~ 10 А);
  • функцию временного ограничения;
  • режим энергосбережения;
  • хранение данных для 10 батарей в памяти;
  • защиту аккумулятора (мониторинг питания);
  • запоминание даты эксплуатационного периода и ввода прибора в работу.

Hobbyking T682

Еще одна марка, которую нельзя обойти вниманием. Устройство совместимо со многими типами батарей. Оно способно заряжаться от 12 В и 110 / 240В (NiMH, Lion, LiPo, LiFe, NiCd). Помимо этого, в нем есть жидкокристаллический сенсорный монитор, длина диагонали которого три дюйма, где отражаются основные характеристики, в числе которых графики.

Характеристики его таковы:

  • напряжение питания – 100 ~ 240 В;
  • мощность заряда(максимальная) и разряда соответственно 90 и 10 Вт;
  • колебания – 50-60 Гц;
  • ток зарядки — 0.1 ~ 10 А;
  • вес – 520 гр;
  • размеры — 146 x 148 x 58 мм;
  • типы батарей — (LiPo), (LiFe), (LiIon), (NiMh), (NiCd).

IMAX B6AC V2

IMAX B6AC V2 – новейшая версия профессионального прибора, имеющего функциональные новинки — управление с персонального компьютера. Если есть необходимость, прошивку можно обновить. Прибор позволяет регулировать на выходных разъемах напряжение.

Для зарядки батарей высокой мощности – это идеальное решение. Его также применяют для литиевого аккумулятора, когда требуется измерить его внутреннее сопротивление.

B6AC V2 снабжен функциями, ограничивающими емкости заряда, величину времени и тока, что его делает наиболее безопасным среди аналогов.

Основные характеристики:

  • питающее напряжение 100-240 В;
  • входное напряжение питания – 11-18 В;
  • для емкостей: (NiMh), (NiCd), (LiIon), (LiPo) и (LiFe);
  • мощность разряда и заряда (максимальные) соответственно 5 и 50Вт;
  • колебания – 50/60 Гц;
  • пределы тока разряда и заряда — 0.1 ~ 5 А;
  • число элементов в NiMh батарее — от 1 до 15, в остальных — 1-6;
  • напряжение Pb батарей в диапазоне 2-20 В;
  • вес – 832 грамма;
  • габариты — 135 x 144 x 36.

Комплектуется он такими деталями:

  • сетевым кабелем;
  • с Т-разъемом, бананом 4мм;
  • разъемами: JST, XT60, Futaba, крокодил, DC Jack / крокодил.

Turnigy B6 PRO

Прибор позволяет заряжать литиевые свинцовые, а также никелевые батареи, снабжен функцией балансировки — Turnigy B6 PRO. Регулировка тока зарядки происходит в диапазоне 0,1-6,0 А. Li-xx элементов одновременно заряжается до 6, а Ni-xx – до 15. Для удобства пользователя, прибор легко запоминает значения 5 батарей.

Источник питания имеет надежную защиту, благодаря которой беспокоиться о том, что будет «посажен» аккумулятор, не нужно. Самостоятельно оно переводит аккумулятор в режим «хранение».

Для питания подходит всякий источник, выдающий 11-18 вольт. Поступает зарядное на рынки в четырех вариантах цветового исполнения, имеет ЖК-дисплей и подсветку.

Turnigy

Еще одна модель Turnigy B6 PRO. Благодаря данным ему возможностям – многофункциональное устройство может заряжать и отслеживать состояние никелевых, литиевых и свинцовых батарей. Как и у предыдущего типа, его зарядный ток находится в интервале 0,1- 6,0 А. Во внутренней памяти содержатся данные о пяти аккумуляторах.

Источник питания защищен, поэтому батарея не будет «посажена» при заряде «в поле». Прибор может отслеживать температуру батареи (датчика нет в комплекте), при длительном неиспользовании, переводить батарею в состояние «хранения». Питание возможно от любого источника с постоянным напряжением 11-18 вольт.

Чтобы было проще «опознать» выпускается в 4 цветах.

Turnigy TQ4

Устройство Turnigy TQ4 способно одновременно заряжать четыре емкости разного типа. Относятся сюда батареи: LiPoly, Li-ion, LiHV, LiFe, NiMH, Ni-Cd. Весит прибор 1100 граммов, укомплектовано JST-XH (2 ~ 6) разъемом, напряжение батарей Pb 2-24 В. В NiCd/NiMh аккумуляторе элементов от 1 до 15, в LiIon/LiPol/LiFe — 1-6 штук.

iCharger 106B-plus250W 6s

Мощность многофункционального зарядного iCharger 106B-plus250W 6s составляет 250 ватт, а величина тока – 10 ампер. Практически для всех аккумуляторов оно подходит. Особенностью является сверхточная балансировка.

Если встал вопрос о приобретении универсального зарядного устройства для всех типов аккумуляторов, выручит легендарное устройство iMax B6 Power Bank (PB12000AB) и пр. Последняя модель заряжает сразу три девайса, для чего у нее имеются соответствующие 4 USB-разъем.

: Лучшее универсальное зарядное устройство для всех видов аккумуляторов

Источник: https://motocarrello.ru/jelektrotehnologii/1393-tipy-universalnyh-zarjadnyh-ustrojstv.html

Зарядное устройство для li ion аккумулятора: что,как и почему?

Балансировочное зарядное устройство для Li-ion

07.03.2018

579

Li ion аккумуляторы устанавливаются в ноутбуки, сотовые аппараты и другую бытовую технику. Они называются источником энергии, от которого работает вся электроника. Во время эксплуатации им требуется зарядка от специальных устройств, для обеспечения работы электротехники. Можно ли использовать аккумуляторы для зарядки, сделанные своими руками? Отчет на этот вопрос рассмотрим ниже.

Как правильно заряжать li ion

Впервые купив мобильный телефон, многие задумываются как зарядить его первый раз. Бытует мнение, что для хорошей и долгой эксплуатации, следует 3 раза полностью разрядить и зарядить устройство.

Но современные технологии опровергают данное утверждение. Процесс полного разряда li ion вредит устройству, именно поэтому покупая сотовый телефон, мы часто видим заряженную технику на 2/3 от емкости.

Чтобы избежать поломки не допускайте полной разрядки. Чем больше ионов лития находится на электроде, тем меньше срок эксплуатации и быстрее изнашивается li ion блок.

Рассмотрим некоторые правила зарядки li ion, для долгосрочного использования.

  1. Следите за процентом заряда. Полная разрядка может привести к сбою работы, вплоть до полного вывода из строя.
  2. Литиевым накопителям энергии необходимо более высокое напряжение на элемент, подзаряжающееся по принципу “постоянный ток/постоянное напряжение”.
  3. Подключение к зарядному устройству должно производиться при температуре от 0 до +60 градусов. Если температура понизиться до отрицательной, то блок автоматически перестанет заряжаться.
  4. Отличается высокой чувствительностью к скачку напряжений, будет U больше 4,2 В, то устройство может выйти из строя. Современные инженеры вставляют в накопитель энергии электронную плату, которая предохраняет li ion от перегрева. Так же можно использовать специальные зарядные устройства акб, которые при полном заряде приостанавливают подачу тока.
  5. Правильной выбирайте подачу максимального тока, который отвечает за время полного заряда. Чем больше проходимый ток, тем быстрее заряжается устройство.
  6. Если блок питания не требует постоянной эксплуатации, то заряжайте его на 60-70 процентов. Иначе, можно быстро понизить мощность прибора, что приведет к быстрому разряду.
  7. После окончания заряда надо определять процент емкости и следует отключить от блока питания.

Контроллер и его функции

Контроллер – аппарат, регулирующий уровень тока и напряжения от источника, защищая блок питания от преждевременного повреждения.

Контроллер состоит из печатной платы защиты BMS и небольшого аккумуляторного элемента. В конструкции основой служит микросхема. Для управления над защитой при зарядке или разрядки используются полевые микротранзисторы.

Схема контроллера для зарядки li ion блоков питания представлена на рисунке

Основными функциями контроллера являются:

  • Функция контроллера состоит в защите аккумуляторного элемента в зарядке не выше 4,2 В. Иначе произойдет перезаряд и превышение может вывести элемент из строя.
  • Контролер заряда и разряда li ion аккумуляторов справляется с защитой от короткого замыкания. Для защиты от перенапряжения устанавливается терморезистор (T). Контроллер отвечает за функцию разрядки аккумуляторного элемента. При снижении напряжения отключается блок от тока.
  • Своевременно останавливайте расход энергии, чтобы не допускать разряд до критического уровня. Контроллер спасет от гибели блок энергии, и предостережет от покупки новой. Хорошая новая модель для постоянного использования обойдется в 15-20 тысяч рублей. Поэтому стоит задуматься об установке контроллера в схему.
  • Фиксируется показатели давления и температуры при остановке заряда.

Но не все виды контроллеров обладают абсолютно всеми вышеперечисленными функциями.

Имея специальное образование, то в схеме можно обойтись и без контроллера, но надо уметь пользоваться амперметром и вольтметром. На клеммах напряжение должно быть не менее максимума заряда, то блок заряжен на 70%.

Защищенные и незащищенные li ion батареи

Защищенный аккумулятор – это накопитель питания в оболочке с маленькой платой. Отличается тем, что есть защита от перегревов и перенапряжения, а так же короткого замыкания.

К корпусу незащищенного li ion приваривается защитная электро плата. После этого упаковывается в оболочку. Все параметры должны указываться на оболочке.

Покупая защищенную модель аккумулятора учитывайте то, что из-за наличия внешней оболочки размеры немного увеличены в сравнении ранее упомянутых. Высота больше на 3-5 мм, а диаметр до 1 мм.

Преимущества li ion блоков:

  • Если, правильно эксплуатировать, то энергия снижается медленно.
  • Высокая энерго плотность, в маленьких размерах скрывается большая энергоемкость.
  • Высокое напряжение, должно принимать значение не менее 3,6 В.
  • Сохраняет работоспособность при увеличенном количестве цикла заряде и разряде.
  • Небольшая потеря емкости после большого количества циклов разрядки.

Незащищенный аккумулятор – накопитель энергии, скрывающийся под оболочкой незащищенного. Если снять внешнюю оболочку, то под не будет незащищенный аккумулятор. На внешней упаковке должны указываться параметры аккумулятора, скрытого под оболочкой.

Схема устройства для зарядки

В любой схеме должен применяться балансир и плата контроллера для заряда li ion аккумуляторов. Они предостерегают его от порчи зарядного устройства.

Работа данной схемы основывается на работе T1 средней мощности и регулируемом стабилизаторе напряжения. Рассмотрим:

При выборе транзистора учитывается нужный зарядный ток. Для зарядки батареи небольшой емкости можно использовать иностранные или отечественные NPN. Установите его на радиатор, если у вас высокое входное напряжение.

Регулирующим элементом является T1. Ток заряда ограничивается резистором (R2). Используйте мощность R2 равным 1 Вт. Остальные могут иметь мощность меньше.

LED1 – это светодиод, отвечающий за сигнализацию о заряде li ion. При включении аккумулятора, и диод индикатора загорается ярко, сигнализируя о разряженном состоянии.

А после полного заряжения прекращает светиться индикатор разряда. Несмотря на прекращение свечения лампочки, батарея продолжает заряжаться током менее 50ма.

Для предупреждения перезаряда, после окончания зарядки следует отключать аккумулятор от заряда.

LED2 – второй светодиод, использующийся в схеме для более точного контроля.

Выбор конструкции зависит от того для какой цели используются блоки. Для самостоятельного сбора конструкции следует иметь под рукой следующие детали:
  1. Ограничитель тока.
  2. Защита от подключения разных полюсов.
  3. Автоматика. Устройство начинает работать, когда на самом деле требуется потребность в этом.

Схема предназначена для подзарядки одного накопителя энергии, чтобы использовать ее для другого типа зарядки следует поменять выход и ток зарядки.

Следует помнить, что все li ion блоки питания отличаются по своим типоразмерам. Самой популярной являются 18650. Балансир незаменимый помощник в цепи. Он справляется с такой задачей, чтобы не допустить повышение напряжение выше допустимого предела.

Возможно ли сделать зарядное устройство самому и насколько это безопасно?

Собрать зарядку для li ion устройства можно своими руками. Для того, чтобы собрать простое зарядное устройство li ion нужно иметь определенный опыт и навыки.

Теоретически самоделку можно сделать в домашних условиях. Практически это почти невозможная задача. Не всегда устройство правильно заряжается от зарядки, и тогда прибор будет бесполезным.

Но перед тем как делать его, прочтите несколько правил:

  1. Литиевые аккумуляторы не терпят перезарядки. Максимальное заряженное напряжение должно быть не больше 4,2 В. Для каждого вида есть свой установленный порог, который не стоит превышать.
  2. Проверьте все детали, которыми будете пользоваться. А главное проверить точность измерения мощности, например вольтметром, чтобы не допустить ошибку. Проверьте: происхождение банок, максимально допустимую мощность, заряд. Поэтому следует снизить порог, чтобы эксплуатировать устройство безопасно.

Если не придерживаться некоторых правил, то может произойти перегрев, вздутие деталей, выделение газа с неприятным запахом, взрыв устройства или возгорание.

Фирменные АКБ комплектуются специальными схемками, обеспечивающие защиту от перенапряжения, которая не допускает превышение ранее заявленного предела.

Схема зарядного устройства представлена на рисунке:

Для правильного использования задается выходное напряжение зарядного устройства U=4,2 В без подключения батареи для зарядки.

Индикатором работы будет диод, он подсвечивается если разряжен подключенный аккумулятор, и погасает когда аккумулятор заряжен.

Сбор зарядки:

  • подберите корпус соответствующего размера;
  • закрепите блок питания и элементы, как на выше указанной схеме.вырежьте латунные полоски и прикрепите их на гнезда;
  • установите расстояние между контактами и АКБ;
  • прикрепите переключатель, который в последствии сможет менять полярность на гнездах;
  • но если необходимости в нем нет, то можно исключить этот пункт;
  • проверьте литий ионный аккумулятор при отсутствии напряжение, то вольтметр не будет показывать значения. Это означает схема собрана неправильно, поэтому если у вас нет специального образования, то лучше не экспериментировать с самостоятельным сбором аккумулятора.

Источник: https://ChistyjDom.ru/pylesos/akkumulyatory/zaryadnoe-ustrojstvo-dlya-li-ion-akkumulyatora-chto-kak-i-pochemu/

Поделиться:
Нет комментариев

    Добавить комментарий

    Ваш e-mail не будет опубликован. Все поля обязательны для заполнения.