Контроллер заряда и балансир li-ion аккумулятора 18650

Индикатор зарядки литий-ионного аккумулятора

Выполните следующие действия, чтобы сохранить работоспособность вашего аккумулятора.

Принимая во внимание количество энергии, запасенной в ионно-литиевых батареях, а также характер их химического состава и т. Д., Необходимо обеспечить, чтобы батареи заряжались надлежащим образом и с помощью соответствующего зарядного устройства и оборудования

Зарядные устройства для литий-ионных аккумуляторов или аккумуляторные блоки оснащены различными механизмами для предотвращения повреждений и опасности. Часто эти механизмы предусмотрены в батарейном блоке, который затем можно использовать с простым зарядным устройством.

Механизм, требуемый литий-ионной батареей для зарядки и разрядки, включает в себя:

• Зарядный ток: ток зарядки должен быть ограничен для литий-ионных аккумуляторов. Обычно максимальное значение составляет 0,8C, но более низкие значения обычно устанавливаются, чтобы дать некоторый запас. Для некоторых батарей возможна более быстрая зарядка.
• Температура зарядки: температура заряда литий-ионной батареи должна контролироваться. Элемент или батарея не должны заряжаться, если температура ниже 0 ° C или выше 45 ° C.
• Зарядный ток: защита от тока разряда необходима для предотвращения повреждения или взрыва в результате коротких замыканий.
• Перенапряжение: защита от перенапряжения необходима для предотвращения слишком высокого напряжения, прикладываемого к клеммам батареи.
• Защита от перезарядки: Схема защиты от перезарядки необходима для остановки процесса зарядки литий-ионных аккумуляторов, когда напряжение на элементе превышает 4,30 Вольт.
• Защита от обратной полярности: литиево-ионная батарея необходима для защиты от неправильной полярности, так как это может привести к серьезным повреждениям или даже взрыву.
• Литий-ионная переразрядка: защита от переразряда необходима для предотвращения падения напряжения батареи ниже примерно 2,3 В в зависимости от производителя.
• Перегрев: защита от перегрева часто используется для предотвращения работы батареи, если температура поднимается слишком высоко. Температура выше 100 ° C может нанести непоправимый ущерб.

При использовании ионно-литиевой батареи обязательно использовать зарядное устройство производителя, поскольку в зарядном устройстве и батарейном блоке могут использоваться различные элементы защиты, в зависимости от конструкции.

Как сделать своими руками, пошагово

Понадобится один из четырех операционных усилителей (IC1a) и транзистор для создания виртуальной шины 2.5 В через GND, которая поглощает ток, который протекает через часть зарядного устройства схемы.

R2 и R3 представляют собой делитель напряжения с выходным напряжением около 2,5 В в зависимости от допусков резистора, операционный усилитель управляет транзистором таким образом, что независимо от тока, 2,5 В всегда будет падать через него.

Четыре операционных усилителя и светодиодные индикаторы питаются напрямую от источника питания 12 В, но на остальной цепи подается питание 9,5 В; между 12v и 2.5v рельсами.

Схема разработана таким образом, что любой, кто имеет базовые навыки пайки, может легко ее построить.

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

Внимание! 800 рублей для новичков на Aliexpress Регистрируйтесь по нашей ссылке. Если вы впервые на Aliexpress — получите 800.00₽ купонами на свой первый заказ.. Цифровой осциллограф DSO138

Кит для сборки

Цифровой осциллограф DSO138. Кит для сборки

Функциональный генератор. Кит для сборки

Настраиваемый держатель для удобной пайки печатных плат

Евгений (EVA)
МО, г. Долгопрудный
Список всех статей

Профиль EVA

Инженер-электроник, практика в электронике c 1986г.Предпочитаю аналоговую технику, цифровую не люблю, но работаю с ней, ибо сейчас везде цифра.Рисую платы только вручную в графических редакторах потому что не всегда использую стандартные компоненты и их стандартную установку.Предпочитаю рок музыку, а также классическую.

Контроллер заряда Li-ion аккумулятора своими руками

Контроллер — электронная плата которая по характеристикам поддерживает рабочее напряжение и ток разряда. То есть напряжение контроллера должно отвечать характеристике прибора. Токовая нагрузка подбирается в 2 раза ниже предельной. Значит, для 18650 ток должен быть 12-15 А, для 26650 – 30-40 А.

Под контроллером заряда-разряда понимают схему защиты от слишком глубокого разряда, он же препятствует перезаряду банок выше 4,2 В. Но это только защита. Настоящий контроллер установлен в ЗУ, рассчитан на зарядку в 2 этапа с последующим отключением аккумулятора. Зарядное устройство это не блок питания. Назначение этого инструмента стабилизировать ток на первом этапе процесса, при этом выходное напряжение зависит от тока нагрузки.

В конструкции предусмотрены резисторы для регулирования выходного напряжения, индикации окончания заряда, порога ограничения выходного тока. Микросхема LM2596 выступает в виде контроллера ШИМ, компаратор LM358 поддерживает параметры тока, управляет индикацией. Стабилизатор 78L05 питает компаратор и поддерживает напряжение.

Для того, чтобы отключить аккумулятор именно в момент полного набора заряда, необходимо доработать схему. Такая доработка обусловит отключение зарядки при достижении полного заряда.

Защитная плата MBS отключит аккумулятор при достижении полного заряда. Но она срабатывает с некоторым опозданием. Поэтому батарея может получить небольшой перезаряд, сокращающий срок службы дорогого прибора.

Контроллер заряда li-ion аккумулятора 18650

Основные производители выпускают стандартные литиевые аккумуляторы 18650 без защитной платы. Этот контроллер, выполненный в виде электронной схемы, устанавливают сверху на корпус, несколько удлиняя его. Плата располагается перед отрицательной клеммой, защищает АКБ от КЗ, перезаряда, переразряда. Собирается защита в Китае. Есть приборы хорошего качества, встречается откровенное надувательство – недостоверная информация, емкость 9 000А/ч. После установки защиты корпус помещается в термоусадочную пленку с надписями. За счет дополнительной конструкции корпус становится длиннее и толще, может не поместиться в предназначенное гнездо. Типоразмер его может быть 18700, увеличиться за счет дополнительных действий. Если аккумулятор 18650 используется для создания батареи в 12 В, в которой предусмотрен общий контроллер заряда, прерыватели на отдельных Li -ion элементах не нужны.

Целью защиты является обеспечение работы источника энергии в заданных параметрах. При зарядке простым ЗУ защита не допустит перезаряда и вовремя отключит питание, если литиевый аккумулятор 18650 сел до напряжения 2,7 В.

Что такое плата защиты?

Плата защиты (или PCB — power control board) предназначена для защиты от короткого замыкания, перезаряда и переразряда литиевой батареи. Как правило в модули защиты также встроена и защита от перегрева.

В целях соблюдения техники безопасности запрещено использование литиевых аккумуляторов в бытовых приборах, если в них не встроена плата защиты. Поэтому во всех аккумуляторах от сотовых телефонов всегда есть PCB-плата. Выходные клеммы АКБ размещены прямо на плате:

В этих платах используется шестиногий контроллер заряда на специализированной микрухе (JW01, JW11, K091, G2J, G3J, S8210, S8261, NE57600 и пр. аналоги). Задачей этого контроллера является отключение батареи от нагрузки при полном разряде батареи и отключение аккумулятора от зарядки при достижении 4,25В.

Вот, например, схема платы защиты от аккумулятора BP-6M, которыми снабжались старые нокиевские телефоны:

Если говорить об 18650, то они могут выпускаться как с платой защиты так и без нее. Модуль защиты располагается в районе минусовой клеммы аккумулятора.

Плата увеличивает длину аккумулятора на 2-3 мм.

Аккумуляторы без PCB-модуля обычно входят в состав батарей, комплектуемых собственными схемами защиты.

Любой аккумулятор с защитой легко превращается в аккумулятор без защиты, достаточно просто распотрошить его.

На сегодняшний день максимальная емкость аккумулятора 18650 составляет 3400 мА/ч. Аккумуляторы с защитой обязательно имеют соответствующее обозначение на корпусе («Protected»).

Не стоит путать PCB-плату с PCM-модулем (PCM — power charge module). Если первые служат только целям защиты аккумулятора, то вторые предназначены для управления процессом заряда — ограничивают ток заряда на заданном уровне, контролируют температуру и, вообще, обеспечивают весь процесс. PCM-плата — это и есть то, что мы называем контроллером заряда.

Надеюсь, теперь не осталось вопросов, как зарядить аккумулятор 18650 или любой другой литиевый? Тогда переходим к небольшой подборке готовых схемотехнических решений зарядных устройств (тех самых контроллеров заряда).

Особенности контроллера для зарядки li-ion аккумулятора 18650

Контроллер для литиевых аккумуляторов 18650 расположен сверху корпуса, чем удлиняет само устройство. Плата расположена впереди отрицательной клеммы, защищая АКБ от перезарядки/переразрядки. Основная страна-производитель – Китай.

Предназначение контролера зарядки

Как только защита будет установлена, корпус помещают в специальную пленку с термоусадкой. Из-за дополнительной защитной конструкции корпус удлиняется и утолщается, в редких случаях – не помещается в гнездо. В случае применения аккумулятора 18650 для создания тока в 12 В с общим контроллером заряда прерыватели не устанавливаются.

Основная функция такой защиты – сохранение работы источника энергии в установленных параметрах.

Виды контроллеров

Контроллеры для li-ion аккумуляторов отличаются ценой, производителем и внутренними элементами.

Самые популярные:

1. HX-3S-A02 (цена – 150 рублей). Производитель – Китай, внутри чип S-8254AA, который защищает литий-ионные элементы от сильного заряда/разряда, короткого замыкания. К нему можно подключить три АКБ типа 18650 (максимальный ток – 10 А). Размер защиты – 50х16 мм.
2. FDC-2S-2 (цена – 50 рублей). Производитель – Китай, чип – HY2120, предотвращает сильный заряд/разряд, короткие замыкания. Возможно подключение двух АКБ типа 18650 (максимальный ток – 3А). Параметры защиты – 36х6х1 мм.
3. HX-2S-01 (цена – 70 рублей). Производство – Китай, чип – HY2120, уберегает от сильного заряда/разряда, короткого замыкания. Подключаются две АКБ типа 18650 (максимальный ток – 3 А). Размер защиты – 36х6х1 мм.
4. HX-3S-D01(цена – 220 рублей). Производство – Китай, чип S-8254AA, контролирует сильный заряд/разряд, короткое замыкание. К нему можно подсоединить три АКБ типа 18650 (максимальный ток – 20 А). Размер защитной платы – 51х23 мм.
5. HX-3S-D02 (цена – 200 рублей). Производитель – Китай, внутри чип S-8254AA, защищает от сильного заряда/разряда, короткого замыкания. К нему подключаются три АКБ типа 18650 (максимальный ток – 10 А). Размер схемы – 50х16 мм.
6. HX-4S-A01 (цена – 250 рублей). Производитель – Китай, внутри чип S-8254AA, защищает от сильного заряда/разряда, короткого замыкания. Можно подсоединить четыре АКБ типа 18650 (максимальный ток – 6 А). Размер микросхемы – 67х16мм.

Схемы контроллеров

Ошибочно думать, что контроллеры заряда-разряда существуют: разрядом управлять не нужно, ток находится в прямой зависимости от нагрузки. Главное – это контроль за напряжением и температурой, временем завершения заряда. Под таким контроллером подразумевают плату, защищающую АКБ от глубокой зарядки/разрядки.

Схема контроллера литий-ионного аккумулятора

Микросхемы состоят из различных электронных элементов, поэтому имеют вариации:

1. DW01-Plus. Самая популярная и простая микросхема, находится под самоклейкой с надписями, которой обернут аккумулятор. Плата шестиногая, полевые транзисторы соединены в один корпус восьминогой сборкой. Сопротивление транзисторов создает измерительный шунт: возникает большой порог срабатывания от одного устройства к другому. В полевики встроены паразитные светодиоды, благодаря которым АКБ заряжается даже при срабатывании защиты от глубокой разрядки.
2. S-8241 Series. Разработчик микросхемы – фирма SEIKO, специализирующаяся на литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторах. Защитные ключи срабатывают при 2,3 и 4,35 вольтах и при спаде напряжения на FET1-FET2 до 200 мВ.
3. LV5114OT. Защитная плата срабатывает при 2,5 и 4,25 вольтах, что предотвращает переразряд/перезаряд.
4. R5421N Series. Среднее потребление энергии в рабочем состоянии – 3 мкА, в состоянии покоя – 0,3 мкА. Данная микросхема имеет ряд модификаций, которые разнятся величиной напряжения срабатывания при перезаряде.

Как заряжать литиевые батарейки?

И если мы говорим об одноразовой батарейке, не предназначенной для перезарядки, то правильный (и единственно верный) ответ на этот вопрос — НИКАК.

Дело в том, что любая литиевая батарейка (например, распространенная CR2032 в виде плоской таблетки) характеризуется наличием внутреннего пассивирующего слоя, которым покрыт литиевый анод. Этот слой предотвращает химическую реакцию анода с электролитом. А подача стороннего тока разрушает вышеуказанный защитный слой, приводя к порче элемента питания.

Кстати, если говорить о незаряжаемой батарейке CR2032, то есть очень похожая на нее LIR2032 — это уже полноценный аккумулятор. Ее можно и нужно заряжать. Только у нее напряжение не 3, а 3.6В.

О том же, как заряжать литиевые аккумуляторы (будь то аккумулятор телефона, 18650 или любой другой li-ion аккумулятор) шла речь в начале статьи.

Связанные материалы

Зарядное устройство Li-Ion аккумуляторов с проверкой ёмкости, PIC12F675…
У меня скопилось около двух десятков Li-Ion батарей от плееров, бритв, телефонов. Это и послужило…

Простое зарядное устройство-автомат на LM317 с фиксированным током зарядки и ограничением напряжения…
Зарядное устройство для щелочных и свинцовых аккумуляторов ёмкостью до 10-15 Ампер-час, для…

Замена Li-ion АКБ в Ectaco JetBook…
Приветствую, сограждане! Несколько лет назад мне был дарован очень интересный девайс, который тогда…

Аккумуляторы Джи Пи. Купил? Охлади!…
Здравствуйте, дорогие единомышленники!:) Помните навязчивую рекламку? Джи Пи — увидел — купи!…

Зарядное устройство с циклическим током для восстановления кислотных аккумуляторных батарей, батареек АА, ААА, Крона и никель-кадмиевых аккумуляторов…
Заряд кислотных аккумуляторных батарей сопряжен с выделением сероводородных соединений, эти…

Автоматическое зарядно-тренирующее и измеряющее устройство для 12-вольтовых герметичных аккумуляторов (PIC12F675). Часть 2…
Предлагаю вашему вниманию дополнения и улучшения к моему проекту на Датагоре «Автоматическое…

Схемка в блокнот. Устройство для разрядки никель-кадмиевых аккумуляторов…
При эксплуатации никель-кадмиевых аккумуляторов перед тем как ставить их на зарядку, их надо…

Простой зарядник для литиевых аккумуляторов…
Обнаружил, что у меня валяется некоторое количество вполне исправных литиевых аккумуляторов от…

Автоматическое зарядно-тренирующее и измеряющее устройство для 12-вольтовых герметичных аккумуляторов (PIC12F675)…
28-04-2014 ОБНОВЛЕНИЕ! Предлагаю вашему вниманию дополнения и улучшения к этому моему проекту на…

Устройство для проверки ёмкости герметичных аккумуляторов 12V…
Дешёвые, малогабаритные и удобные в эксплуатации герметичные аккумуляторы напряжением 12 Вольт…

Автоматическое зарядное устройство с циклическим и буфферным режимами для герметичных аккумуляторов малой ёмкости…
Простое автоматическое зарядное устройство для зарядки свинцовых аккумуляторов небольшой емкости,…

Определение ёмкости конденсатора по цифровой маркировке из трёх знаков…
Цифровая маркировка используется уже довольно давно. На малогабаритных конденсаторах чаще всего она…

TP4056 модуль зарядки с защитой li-ion аккумуляторов

Контроллер TP4056 является улучшенной модификацией чипа TP4054. Имеет защиту от короткого замыкания, автоматически завершает зарядку аккумуляторов при напряжении на выходе 4,2 Вольт и снижении тока заряда до 1/10 от заданной величины. При зарядке аккумулятора на плате включается красный светодиод, когда батарея полностью заряжена включается встроенный зеленый светодиод.

Схема модуля зарядки TP4056 с защитой литиевых аккумуляторов

Технические характеристики TP4056

• Контроллер: TP4056 для зашиты переразряда/перезаряда аккумулятора;
• Режим зарядки: линейная 1%;
• Ток зарядки: до 1 Ампер (настраивается);
• Точность зарядки: 1.5%;
• Входное напряжение: 4.5 — 5,5 Вольт;
• Напряжение полного заряда: 4,2 Вольт;
• Защита от переполюсовки: нет;
• Защита от перезаряда: 4,30 ± 0,050 Вольт;
• Защита от переразряда: 2,40 ± 0,100 Вольт;
• Входной разъем: mini USB и контакты для проводов;
• Размеры платы: 25 × 17 × 4 мм.

График зарядки аккумулятора от модуля на TP4056

График зарядки аккумуляторов от TP4056 изображен выше. Процесс состоит из нескольких этапов. Сначала идет зарядка током 1/10 от запрограммированного резистором Rprog (по умолчанию 1,2 кОм) до уровня 2,9 Вольт. Затем идет зарядка максимальным током, а при достижении заряда 4,2 Вольта происходит стабилизация напряжения. При достижении тока 1/10 от заданного значения — зарядка отключается.

Чтобы подобрать оптимальный ток зарядки аккумулятора, необходимо правильно подобрать резистор Rprog, согласно таблице, размещенной выше. Разберем простой пример: имеется аккумулятор емкостью 1700 Ампер/часов. Чтобы узнать необходимый ток зарядки, следует емкость разделить на 2, то есть: 1700 / 2 = 850 мА. Поэтому необходимо заменить резистор Rprog на резистор с сопротивлением 1,33 кОм.

Балансировочная плата для литиевых аккумуляторов

При соединении нескольких источников постоянного тока в общую банку по последовательной методике обеспечивается суммирование напряжений. При этом емкость аккумулятора будет определяться элементом с минимальным значением параметра.

Для зарядки устройства используется две методики – последовательная и параллельная. При первом способе осуществляется подача питания от единого источника, напряжение соответствует значению параметра на полностью заряженном аккумуляторе.

Параллельный метод предусматривает независимую зарядку каждого изделия, входящего в аккумуляторную банку. В конструкцию зарядного блока входят не связанные между собой источники питания. Для контроля параметров электрического тока применяются индивидуальные устройства. Зарядные блоки подобной конструкции встречаются редко, для восполнения емкости литиевых аккумуляторов применяется последовательная схема зарядки.

Из-за различных характеристик элементов пороговое значение достигается в разное время.

Пользователь вынужден прекратить зарядку после фиксации допустимого напряжения на первом источнике, при этом остальные компоненты АКБ остаются недозаряженными, что негативно влияет на конечную емкость батареи.

При эксплуатации элемента питания происходит неравномерное снижение напряжения на выводах элементов. Разрядка прекращается в момент фиксации минимально допустимого порога на секции, не получившей необходимого заряда.

Для исключения возможности возникновения ситуации в цепь питания батареи вводится балансировочный блок, который контролирует параметры на каждой секции. При достижении запрограммированного значения происходит параллельная коммутация балластного резистора, отсекающего подачу питания на клеммы секции.

Балластное сопротивление отключает питание в случае превышения силы тока, идущего через резистор, над параметром в цепи питания секции аккумулятора. Остальные компоненты аккумуляторной банки продолжают заряжаться.

По мере фиксации максимального напряжения происходит последовательное отключение цепей питания. После подключения всех имеющихся балластных сопротивлений зарядка прекращается. Напряжение всех секций будет равняться значению параметра, на который отрегулирован балансир.

Маркировка литиевых аккумуляторов18650

На поверхности корпуса аккумулятора нанесена маркировка. Здесь можно найти полную информацию о технических свойствах. Кроме даты изготовления, срока годности и бренда производителя, зашифровано устройство литиевых аккумуляторов 18650, и связанные с этим аспектом потребительские качества.

1. ICR – катод литий-кобальтовый. Аккумулятор обладает высокой емкостью, но рассчитан на небольшие токи потребления. Используют в ноутбуках, видеокамерах и подобной длительно работающей технике с небольшим потреблением энергии.
2. IMR – катод литий-марганцевый. Обладает способностью выдавать большие токи, выдерживает разрядку до 2,5 а/ч.
3. INR – катод из никелатов. Обеспечивает высокие токи, выдерживают разряд до 2,5 В.
4. NCR – специфическая маркировка компании Panasonic. По свойствам аккумулятор идентичен IMR. Используются никелаты, соли кобальта, окись алюминия.

Позиции 2,3,4 называют «высокотоковыми», их используют для фонарей, биноклей, фотоаппаратов.

Литий-феррофосфатные аккумуляторы обладают способностью работать при глубоком минусе, восстанавливаются при глубоком разряде. Недооценены на рынке.

По маркировке можно определить, это литиевый заряжаемый аккумулятор буквы — I R. Если есть буквы C/M/F – известен материал катода. Будет указана емкость, обозначенная mA/h. Дата выпуска и срок годности расположены в разных местах.

Следует знать, нет у производителей литиевых многозарядных батарей изделий емкостью больше 3 600 мА/ч. Для того чтобы отремонтировать батарею ноутбука или собрать новую нужно приобретать аккумуляторы без защиты. Для использования в единичном экземпляре нужно покупать элементы с защитой.

Итак, с компонентами разобрались. Теперь непосредственно сборка:

Плюсы:

• Надежная, проверенная годами элементная база;
• Высокий ток заряда;
• Возможность увеличения зарядного тока до 4А путем замены токозадающих резисторов;
• Небольшой размер;
• Простота монтажа и эксплуатации.

Минусы:

• Цена великовата;
• Платка не предназначена для зарядки последовательных сборок (2S, 3S, 4S и более не умеет);
• Требуется внешнее питание;
• Боится переполюсовки;
• Некоторая заторможенность последней фазы заряда (CV).

Вывод:народной платки TP4056*Dronk.Ruблогразыгрываем 10 крутых гаджетов от XiaomiDronk.ru/cashback/LetyShopsВыбираем кэшбэк-сервис на 6-летие Алиэкспресс

• Карнавал скидок для фанатов Xiaomi
• Умные часы или умный браслет? Взвешиваем плюсы и минусы на примере Xiaomi и LG
• Живучие китайские смартфоны. Часть 1
• Живучие китайские смартфоны. Часть 2
• 5 проекторов для дома
• Китайские планшеты с Dual OS, для тех, кто не может сделать выбор
• 10 гаджетов для гиков с Gearbest со скидкой в честь дня рождения площадки
• История Chuwi — от MP3-плееров в 2004 до планшетов на Windows 10 в 2016

Как восстановить Li-ion АКБ

При полном выходе из строя батареи лучшее решение – утилизация, в ситуации крайней необходимости ее можно реанимировать различными способами:

Помещение АКБ в морозильник: резкая смена температуры в ряде случаев приводит к его временному запуску. В морозильной камере необходимо держать ее в течение 40–50 минут, после чего извлечь и незамедлительно подключить к зарядному устройству на 5 минут. Подождать разогрева батарейки до комнатной температуры и полностью зарядить.
Вскрытие АКБ и отсоединение защитной микросхемы

Процедура проводится крайне осторожно. Для начала необходимо измерить тестером напряжение на контактах (дальнейшие действия возможны только при нулевом показателе), отсоединить защитную плату, замерить показатели напряжения

Дальше подключить на 10–15 минут, установив такие показатели: 100 мА, 4,2 В. При перегреве батареи зарядку следует отсоединить. Как только она полностью зарядится, защитная схема возвращается на место.

Перед разбором посмотрите на дату выпуска li-ion аккумулятора. Если ему больше 3–4 лет, не стоит пытаться реанимировать его.

Итак, контроллер для литий-ионных батарей выполняет важную функцию – не позволяет напряжению вырасти до 4,2 В и понизиться до 2,75 В (оптимальное напряжение для АКБ на литии – 3,7 вольта). Сильная разрядка и повышенная зарядка приводят к выходу устройства из строя.