Ocena charakterystyki konkretnej ładowarki jest trudna bez zrozumienia, jak w rzeczywistości powinno przebiegać przykładowe ładowanie akumulatora litowo-jonowego. Dlatego zanim przejdziemy bezpośrednio do diagramów, przypomnijmy sobie trochę teorii.
Co to są baterie litowe?
W zależności od materiału, z którego wykonana jest elektroda dodatnia baterii litowej, istnieje kilka odmian:
- z katodą kobaltanowo-litową;
- z katodą na bazie litowanego fosforanu żelaza;
- na bazie niklu, kobaltu i aluminium;
- na bazie niklu, kobaltu i manganu.
Wszystkie te baterie mają swoje własne cechy, ale ponieważ te niuanse nie mają fundamentalnego znaczenia dla przeciętnego konsumenta, nie zostaną uwzględnione w tym artykule.
Ponadto wszystkie akumulatory litowo-jonowe są produkowane w różnych rozmiarach i kształtach. Mogą być albo obudowane (na przykład popularny dziś 18650), albo laminowane lub pryzmatyczne (akumulatory żelowo-polimerowe). Te ostatnie to hermetycznie zamykane worki wykonane ze specjalnej folii, w których znajdują się elektrody i masa elektrodowa.
Najpopularniejsze rozmiary akumulatorów litowo-jonowych pokazano w poniższej tabeli (wszystkie mają napięcie nominalne 3,7 wolta):
| Oznaczenie | Rozmiar standardowy | Podobny rozmiar |
|---|---|---|
| XXYY0, Gdzie XX- wskazanie średnicy w mm, YY- wartość długości w mm, 0 - odzwierciedla konstrukcję w formie cylindra |
10180 | 2/5 AAA |
| 10220 | 1/2 AAA (Ř odpowiada AAA, ale o połowę krótsze) | |
| 10280 | ||
| 10430 | AAA | |
| 10440 | AAA | |
| 14250 | 1/2AA | |
| 14270 | Ø AA, długość CR2 | |
| 14430 | Ø 14 mm (jak AA), ale krótsza długość | |
| 14500 | AA | |
| 14670 | ||
| 15266, 15270 | CR2 | |
| 16340 | CR123 | |
| 17500 | 150 s/300 s | |
| 17670 | 2xCR123 (lub 168S/600S) | |
| 18350 | ||
| 18490 | ||
| 18500 | 2xCR123 (lub 150A/300P) | |
| 18650 | 2xCR123 (lub 168A/600P) | |
| 18700 | ||
| 22650 | ||
| 25500 | ||
| 26500 | Z | |
| 26650 | ||
| 32650 | ||
| 33600 | D | |
| 42120 |
Wewnętrzne procesy elektrochemiczne przebiegają w ten sam sposób i nie zależą od kształtu i konstrukcji baterii, dlatego wszystko, co powiedziano poniżej, odnosi się w równym stopniu do wszystkich baterii litowych.
Jak prawidłowo ładować akumulatory litowo-jonowe
Najbardziej poprawnym sposobem ładowania akumulatorów litowych jest ładowanie dwuetapowe. Jest to metoda, którą Sony stosuje we wszystkich swoich ładowarkach. Pomimo bardziej złożonego kontrolera ładowania, zapewnia to pełniejsze ładowanie akumulatorów litowo-jonowych bez skracania ich żywotności.
Mówimy tutaj o dwustopniowym profilu ładowania akumulatorów litowych, w skrócie CC/CV (prąd stały, napięcie stałe). Istnieją również opcje z prądami impulsowymi i krokowymi, ale nie są one omówione w tym artykule. Więcej o ładowaniu prądem pulsacyjnym przeczytasz więcej.
Przyjrzyjmy się więc obu etapom ładowania bardziej szczegółowo.
1. Na pierwszym etapie Należy zapewnić stały prąd ładowania. Aktualna wartość to 0,2-0,5C. W przypadku ładowania przyspieszonego dozwolone jest zwiększenie prądu do 0,5-1,0 C (gdzie C to pojemność akumulatora).
Na przykład dla akumulatora o pojemności 3000 mAh nominalny prąd ładowania na pierwszym etapie wynosi 600-1500 mA, a przyspieszony prąd ładowania może mieścić się w zakresie 1,5-3A.
Aby zapewnić stały prąd ładowania o zadanej wartości, obwód ładowarki musi mieć możliwość zwiększenia napięcia na zaciskach akumulatora. Tak naprawdę w pierwszym etapie ładowarka działa jak klasyczny stabilizator prądu.
Ważny: Jeśli planujesz ładować akumulatory za pomocą wbudowanej płytki zabezpieczającej (PCB), to projektując obwód ładowarki, musisz upewnić się, że napięcie w obwodzie otwartym nigdy nie przekroczy 6-7 woltów. W przeciwnym razie może dojść do uszkodzenia płyty zabezpieczającej.
W momencie, gdy napięcie na akumulatorze wzrośnie do 4,2 V, akumulator zyska około 70-80% swojej pojemności (konkretna wartość pojemności będzie zależała od prądu ładowania: przy przyspieszonym ładowaniu będzie nieco mniejsza, przy opłata nominalna - trochę więcej). Ten moment oznacza koniec pierwszego etapu ładowania i służy jako sygnał do przejścia do drugiego (i końcowego) etapu.
2. Drugi stopień ładowania- jest to ładowanie akumulatora stałym napięciem, ale stopniowo malejącym (spadającym) prądem.
Na tym etapie ładowarka utrzymuje napięcie na akumulatorze 4,15-4,25 V i kontroluje wartość prądu.
Wraz ze wzrostem pojemności prąd ładowania będzie się zmniejszał. Gdy tylko jego wartość spadnie do 0,05-0,01C, proces ładowania uważa się za zakończony.
Ważnym niuansem w działaniu prawidłowej ładowarki jest jej całkowite odłączenie od akumulatora po zakończeniu ładowania. Wynika to z faktu, że w przypadku akumulatorów litowych niezwykle niepożądane jest przebywanie ich pod wysokim napięciem przez długi czas, które zwykle zapewnia ładowarka (tj. 4,18-4,24 woltów). Prowadzi to do przyspieszonej degradacji składu chemicznego akumulatora, a w konsekwencji do zmniejszenia jego pojemności. Pobyt długoterminowy oznacza kilkadziesiąt godzin lub więcej.
Podczas drugiego etapu ładowania akumulator zyskuje około 0,1-0,15 więcej swojej pojemności. Całkowite naładowanie akumulatora osiąga zatem 90-95%, co jest doskonałym wskaźnikiem.
Przyjrzeliśmy się dwóm głównym etapom ładowania. Omówienie zagadnienia ładowania akumulatorów litowych byłoby jednak niepełne, gdyby nie wspomniano o kolejnym etapie ładowania – tzw. wstępne ładowanie.
Wstępny etap ładowania (wstępne ładowanie)- stopień ten stosowany jest tylko w przypadku akumulatorów głęboko rozładowanych (poniżej 2,5 V) w celu doprowadzenia ich do normalnego trybu pracy.
Na tym etapie ładowanie zasilane jest zmniejszonym prądem stałym, aż napięcie akumulatora osiągnie 2,8 V.
Etap wstępny jest niezbędny, aby zapobiec pęcznieniu i rozszczelnieniu (a nawet wybuchowi w wyniku pożaru) uszkodzonych akumulatorów, które mają np. wewnętrzne zwarcie między elektrodami. Jeśli przez taki akumulator natychmiast przepłynie duży prąd ładowania, nieuchronnie doprowadzi to do jego nagrzania, a następnie, w zależności od szczęścia.
Kolejną zaletą wstępnego ładowania jest wstępne podgrzanie akumulatora, co jest ważne podczas ładowania w niskich temperaturach otoczenia (w nieogrzewanym pomieszczeniu w zimnych porach roku).
Inteligentne ładowanie powinno być w stanie monitorować napięcie na akumulatorze już na etapie ładowania wstępnego i jeśli napięcie nie wzrośnie przez dłuższy czas, wyciągnąć wniosek, że akumulator jest uszkodzony.
Wszystkie etapy ładowania akumulatora litowo-jonowego (łącznie z etapem ładowania wstępnego) przedstawiono schematycznie na poniższym wykresie: 
Przekroczenie znamionowego napięcia ładowania o 0,15 V może skrócić żywotność akumulatora o połowę. Obniżenie napięcia ładowania o 0,1 V zmniejsza pojemność naładowanego akumulatora o około 10%, ale znacznie wydłuża jego żywotność. Napięcie w pełni naładowanego akumulatora po wyjęciu go z ładowarki wynosi 4,1-4,15 woltów.
Podsumuję powyższe i przedstawię główne punkty:
1. Jakiego prądu powinienem używać do ładowania akumulatora litowo-jonowego (na przykład 18650 lub innego)?
Prąd będzie zależał od tego, jak szybko chcesz go naładować i może wynosić od 0,2°C do 1°C.
Na przykład dla akumulatora o rozmiarze 18650 i pojemności 3400 mAh minimalny prąd ładowania wynosi 680 mA, a maksymalny 3400 mA.
2. Ile czasu zajmuje ładowanie np. tych samych akumulatorów 18650?
Czas ładowania zależy bezpośrednio od prądu ładowania i jest obliczany według wzoru:
T = C / ładuję.
Przykładowo czas ładowania naszego akumulatora 3400 mAh prądem 1A wyniesie około 3,5 godziny.
3. Jak prawidłowo ładować akumulator litowo-polimerowy?
Wszystkie baterie litowe ładują się w ten sam sposób. Nie ma znaczenia, czy jest to polimer litowo-jonowy, czy litowo-jonowy. Dla nas, konsumentów, nie ma żadnej różnicy.
Co to jest płyta ochronna?
Płytka zabezpieczająca (lub PCB - płyta sterowania mocą) ma za zadanie chronić przed zwarciem, przeładowaniem i nadmiernym rozładowaniem akumulatora litowego. Z reguły zabezpieczenie przed przegrzaniem jest również wbudowane w moduły zabezpieczające.
Ze względów bezpieczeństwa zabrania się stosowania baterii litowych w sprzęcie AGD, jeżeli nie posiadają one wbudowanej płytki zabezpieczającej. Dlatego wszystkie baterie do telefonów komórkowych zawsze mają płytkę drukowaną. Zaciski wyjściowe akumulatora znajdują się bezpośrednio na płytce: 
Płyty te wykorzystują sześcionożny kontroler ładowania na specjalistycznym urządzeniu (JW01, JW11, K091, G2J, G3J, S8210, S8261, NE57600 i inne analogi). Zadaniem tego sterownika jest odłączenie akumulatora od obciążenia w momencie całkowitego rozładowania akumulatora oraz odłączenie akumulatora od ładowania gdy napięcie osiągnie 4,25V.
Oto przykładowy schemat płytki zabezpieczającej baterię BP-6M, która była dostarczana ze starymi telefonami Nokia: 
Jeśli mówimy o 18650, można je produkować z płytą zabezpieczającą lub bez niej. Moduł ochronny znajduje się w pobliżu ujemnego bieguna akumulatora. 
Płytka zwiększa długość akumulatora o 2-3 mm. 
Baterie bez modułu PCB są zwykle dołączane do baterii wyposażonych w własne obwody zabezpieczające.
Każdy akumulator z zabezpieczeniem można łatwo zamienić w akumulator bez zabezpieczenia; wystarczy go wypatroszyć. 
Dziś maksymalna pojemność akumulatora 18650 wynosi 3400 mAh. Baterie z zabezpieczeniem muszą mieć odpowiednie oznaczenie na obudowie („Chronione”). 
Nie mylić płytki PCB z modułem PCM (PCM - moduł ładowania zasilania). Jeśli te pierwsze służą jedynie zabezpieczeniu akumulatora, to te drugie mają za zadanie kontrolować proces ładowania – ograniczają prąd ładowania na danym poziomie, kontrolują temperaturę i w ogóle czuwają nad przebiegiem całego procesu. Płytkę PCM nazywamy kontrolerem ładowania.
Mam nadzieję, że teraz nie ma już pytań, jak naładować baterię 18650 lub inną baterię litową? Następnie przechodzimy do małego wyboru gotowych rozwiązań obwodów do ładowarek (tych samych kontrolerów ładowania).
Schematy ładowania akumulatorów litowo-jonowych
Wszystkie obwody nadają się do ładowania dowolnej baterii litowej, pozostaje tylko zdecydować o prądzie ładowania i podstawie elementu.
LM317
Schemat prostej ładowarki opartej na chipie LM317 ze wskaźnikiem ładowania: 
Obwód jest najprostszy, cała konfiguracja sprowadza się do ustawienia napięcia wyjściowego na 4,2 V za pomocą rezystora dostrajającego R8 (bez podłączonego akumulatora!) i ustawienia prądu ładowania poprzez dobór rezystorów R4, R6. Moc rezystora R1 wynosi co najmniej 1 wat.
Gdy tylko dioda zgaśnie, proces ładowania można uznać za zakończony (prąd ładowania nigdy nie spadnie do zera). Nie zaleca się utrzymywania akumulatora na tym poziomie naładowania przez dłuższy czas po jego całkowitym naładowaniu.
Mikroukład lm317 jest szeroko stosowany w różnych stabilizatorach napięcia i prądu (w zależności od obwodu przyłączeniowego). Jest sprzedawany na każdym rogu i kosztuje grosze (można wziąć 10 sztuk za jedyne 55 rubli).
LM317 jest dostępny w różnych obudowach: 
Przypisanie pinów (pinout): 
Analogami układu LM317 są: GL317, SG31, SG317, UC317T, ECG1900, LM31MDT, SP900, KR142EN12, KR1157EN1 (dwa ostatnie są produkowane w kraju).
Prąd ładowania można zwiększyć do 3A, jeśli zamiast LM317 zastosujesz LM350. Będzie jednak drożej – 11 rubli/sztuka.
Poniżej pokazano płytkę drukowaną i zespół obwodu: 
Stary radziecki tranzystor KT361 można zastąpić podobnym tranzystorem pnp (na przykład KT3107, KT3108 lub burżuazyjny 2N5086, 2SA733, BC308A). Można go całkowicie usunąć, jeśli wskaźnik ładowania nie jest potrzebny.
Wada obwodu: napięcie zasilania musi mieścić się w zakresie 8-12V. Wynika to z faktu, że do normalnej pracy układu LM317 różnica między napięciem akumulatora a napięciem zasilania musi wynosić co najmniej 4,25 wolta. Tym samym nie będzie możliwości zasilania go z portu USB.
MAX1555 lub MAX1551
MAX1551/MAX1555 to specjalistyczne ładowarki do akumulatorów Li+, zdolne do pracy z USB lub z osobnego zasilacza (np. ładowarki do telefonu).
Jedyna różnica między tymi mikroukładami polega na tym, że MAX1555 wytwarza sygnał wskazujący proces ładowania, a MAX1551 wytwarza sygnał o włączeniu zasilania. Te. W większości przypadków nadal preferowany jest model 1555, dlatego obecnie trudno jest znaleźć w sprzedaży model 1551.
Szczegółowy opis tych mikroukładów od producenta znajduje się.
Maksymalne napięcie wejściowe z zasilacza prądu stałego wynosi 7 V, przy zasilaniu przez USB - 6 V. Gdy napięcie zasilania spadnie do 3,52 V, mikroukład wyłącza się i ładowanie zostaje zatrzymane.
Sam mikroukład wykrywa, na którym wejściu występuje napięcie zasilania i łączy się z nim. Jeżeli zasilanie dostarczane jest poprzez magistralę USB, wówczas maksymalny prąd ładowania ograniczony jest do 100 mA – pozwala to na podłączenie ładowarki do portu USB dowolnego komputera bez obawy o spalenie mostka południowego.
Przy zasilaniu z osobnego zasilacza typowy prąd ładowania wynosi 280 mA.
Chipsy posiadają wbudowaną ochronę przed przegrzaniem. Ale nawet w tym przypadku obwód nadal działa, zmniejszając prąd ładowania o 17 mA na każdy stopień powyżej 110 ° C.
Istnieje funkcja wstępnego ładowania (patrz wyżej): dopóki napięcie akumulatora jest poniżej 3 V, mikroukład ogranicza prąd ładowania do 40 mA.
Mikroukład ma 5 pinów. Oto typowy schemat połączeń: 
Jeśli istnieje gwarancja, że napięcie na wyjściu adaptera w żadnym wypadku nie może przekroczyć 7 woltów, możesz obejść się bez stabilizatora 7805.
Na tym można zamontować np. opcję ładowania USB. 
Mikroukład nie wymaga zewnętrznych diod ani zewnętrznych tranzystorów. Ogólnie rzecz biorąc, wspaniałe małe rzeczy! Tylko że są za małe i niewygodne w lutowaniu. I są też drogie ().
LP2951
Stabilizator LP2951 jest produkowany przez firmę National Semiconductors (). Zapewnia realizację wbudowanej funkcji ograniczania prądu i pozwala wygenerować stabilny poziom napięcia ładowania akumulatora litowo-jonowego na wyjściu obwodu.
Napięcie ładowania wynosi 4,08–4,26 V i jest ustalane przez rezystor R3, gdy akumulator jest odłączony. Napięcie trzymane jest bardzo precyzyjnie.
Prąd ładowania wynosi 150 - 300 mA, wartość ta jest ograniczona przez wewnętrzne obwody układu LP2951 (w zależności od producenta).
Użyj diody o małym prądzie wstecznym. Może to być na przykład dowolna seria 1N400X, którą można kupić. Dioda służy jako dioda blokująca, aby zapobiec prądowi wstecznemu z akumulatora do układu LP2951, gdy napięcie wejściowe jest wyłączone. 
Ta ładowarka wytwarza dość niski prąd ładowania, więc każdy akumulator 18650 może ładować przez noc.
Mikroukład można kupić zarówno w pakiecie DIP, jak iw pakiecie SOIC (kosztuje około 10 rubli za sztukę).
MCP73831
Chip pozwala na stworzenie odpowiednich ładowarek, a przy tym jest tańszy od bardzo popularnego MAX1555. 
Typowy schemat połączeń pochodzi z: 
Ważną zaletą obwodu jest brak potężnych rezystorów o niskiej rezystancji, które ograniczają prąd ładowania. Tutaj prąd jest ustawiany przez rezystor podłączony do piątego pinu mikroukładu. Jego rezystancja powinna mieścić się w zakresie 2-10 kOhm.
Zmontowana ładowarka wygląda następująco: 
Mikroukład nagrzewa się dość dobrze podczas pracy, ale wydaje się, że to nie przeszkadza. Spełnia swoją funkcję.
Oto kolejna wersja płytki drukowanej z diodą LED SMD i złączem micro-USB: 
LTC4054 (STC4054)
Bardzo prosty schemat, świetna opcja! Umożliwia ładowanie prądem do 800 mA (patrz). To prawda, że ma tendencję do nagrzewania się, ale w tym przypadku wbudowane zabezpieczenie przed przegrzaniem zmniejsza prąd. 
Obwód można znacznie uprościć, wyrzucając jedną lub nawet obie diody LED za pomocą tranzystora. Wtedy będzie to wyglądać tak (trzeba przyznać, że prościej się nie dało: para rezystorów i jeden kondensator): 
Jedna z opcji płytek drukowanych jest dostępna pod adresem . Płytka przeznaczona jest dla elementów o standardowym rozmiarze 0805.
I=1000/R. Nie należy od razu ustawiać wysokiego prądu; najpierw zobacz, jak nagrzewa się mikroukład. Do moich celów wziąłem rezystor 2,7 kOhm, a prąd ładowania okazał się około 360 mA.
Jest mało prawdopodobne, że uda się przystosować radiator do tego mikroukładu i nie jest faktem, że będzie on skuteczny ze względu na duży opór cieplny złącza kryształ-obudowa. Producent zaleca wykonanie radiatora „przez przewody” – aby ścieżki były jak najgrubsze i pozostawiono folię pod korpusem chipa. Generalnie im więcej folii „ziemnej” pozostało, tym lepiej.
Nawiasem mówiąc, większość ciepła jest rozpraszana przez trzecią nogę, więc możesz zrobić tę ścieżkę bardzo szeroką i grubą (wypełnij ją nadmiarem lutowia). 
Pakiet chipów LTC4054 może być oznaczony jako LTH7 lub LTADY.
LTH7 różni się od LTADY tym, że pierwszy może podnieść bardzo słaby akumulator (na którym napięcie jest mniejsze niż 2,9 V), a drugi nie (trzeba go osobno machać).
Układ okazał się bardzo udany, więc ma kilka analogów: STC4054, MCP73831, TB4054, QX4054, TP4054, SGM4054, ACE4054, LP4054, U4054, BL4054, WPM4054, IT4504, Y1880, PT6102, PT6181, 2 , HX6001 , LC6000, LN5060, CX9058, EC49016, CYT5026, Q7051. Przed użyciem któregokolwiek z analogów sprawdź arkusze danych.
TP4056
Mikroukład wykonany jest w obudowie SOP-8 (patrz), posiada na brzuchu metalowy radiator, który nie jest podłączony do styków, co pozwala na bardziej efektywne odprowadzanie ciepła. Umożliwia ładowanie akumulatora prądem do 1A (prąd zależny od rezystora zadawania prądu). 
Schemat połączeń wymaga absolutnego minimum elementów wiszących: 
Układ realizuje klasyczny proces ładowania – najpierw ładowanie prądem stałym, następnie stałym napięciem i prądem opadającym. Wszystko jest naukowe. Jeśli spojrzysz na ładowanie krok po kroku, możesz wyróżnić kilka etapów:
- Monitorowanie napięcia podłączonego akumulatora (dzieje się to cały czas).
- Faza wstępnego ładowania (jeśli akumulator jest rozładowany poniżej 2,9 V). Ładuj prądem 1/10 od zaprogramowanego przez rezystor R prog (100 mA przy R prog = 1,2 kOhm) do poziomu 2,9 V.
- Ładowanie maksymalnym prądem stałym (1000 mA przy R prog = 1,2 kOhm);
- Gdy napięcie akumulatora osiągnie 4,2 V, napięcie na akumulatorze utrzymuje się na tym poziomie. Rozpoczyna się stopniowy spadek prądu ładowania.
- Gdy prąd osiągnie 1/10 wartości zaprogramowanej przez rezystor R prog (100 mA przy R prog = 1,2 kOhm), ładowarka wyłączy się.
- Po zakończeniu ładowania sterownik w dalszym ciągu monitoruje napięcie akumulatora (patrz punkt 1). Prąd pobierany przez obwód monitorujący wynosi 2-3 µA. Gdy napięcie spadnie do 4,0 V, ładowanie rozpoczyna się ponownie. I tak dalej w kółko.
Prąd ładowania (w amperach) oblicza się ze wzoru I=1200/R prog. Dopuszczalne maksimum wynosi 1000 mA.
Rzeczywisty test ładowania akumulatorem 3400 mAh 18650 przedstawia wykres: 
Zaletą mikroukładu jest to, że prąd ładowania jest ustawiany tylko przez jeden rezystor. Nie są wymagane mocne rezystory o niskiej rezystancji. Dodatkowo posiada wskaźnik procesu ładowania, a także informację o zakończeniu ładowania. Gdy akumulator nie jest podłączony, wskaźnik miga co kilka sekund.
Napięcie zasilania obwodu powinno mieścić się w zakresie 4,5...8 V. Im bliżej 4,5 V, tym lepiej (więc chip mniej się nagrzewa).
Pierwsza nóżka służy do podłączenia czujnika temperatury wbudowanego w baterię litowo-jonową (zwykle środkowy zacisk baterii telefonu komórkowego). Jeżeli napięcie na wyjściu będzie niższe niż 45% lub większe niż 80% napięcia zasilania, ładowanie zostaje wstrzymane. Jeśli nie potrzebujesz kontroli temperatury, po prostu postaw stopę na ziemi.
Uwaga! Obwód ten ma jedną istotną wadę: brak obwodu zabezpieczającego przed odwrotną polaryzacją akumulatora. W takim przypadku kontroler ma gwarancję przepalenia z powodu przekroczenia maksymalnego prądu. W takim przypadku napięcie zasilania obwodu trafia bezpośrednio do akumulatora, co jest bardzo niebezpieczne.
Sygnet jest prosty i można go wykonać w godzinę na kolanie. Jeżeli liczy się czas, możesz zamówić gotowe moduły. Niektórzy producenci gotowych modułów dodają zabezpieczenie przed przetężeniem i nadmiernym rozładowaniem (na przykład możesz wybrać, jakiej płytki potrzebujesz - z zabezpieczeniem lub bez i z jakim złączem). 
Można znaleźć także gotowe płytki ze stykiem na czujnik temperatury. Lub nawet moduł ładujący z kilkoma równoległymi mikroukładami TP4056 w celu zwiększenia prądu ładowania i zabezpieczeniem przed odwrotną polaryzacją (przykład).
LTC1734
Również bardzo prosty schemat. Prąd ładowania ustawia się za pomocą rezystora R prog (na przykład, jeśli zainstalujesz rezystor 3 kOhm, prąd wyniesie 500 mA).
Mikroukłady są zwykle oznaczone na obudowie: LTRG (często można je znaleźć w starych telefonach Samsunga). 
Odpowiedni jest każdy tranzystor pnp, najważniejsze jest to, że jest zaprojektowany dla danego prądu ładowania.
Na wskazanym schemacie nie ma wskaźnika ładowania, ale w LTC1734 jest powiedziane, że pin „4” (Prog) ma dwie funkcje - ustawianie prądu i monitorowanie końca ładowania akumulatora. Jako przykład pokazano obwód z kontrolą końca ładowania za pomocą komparatora LT1716. 
Komparator LT1716 w tym przypadku można zastąpić tanim LM358.
TL431 + tranzystor
Prawdopodobnie trudno jest wymyślić obwód wykorzystujący tańsze komponenty. Najtrudniejszą rzeczą jest znalezienie źródła napięcia odniesienia TL431. Ale są tak powszechne, że można je znaleźć prawie wszędzie (rzadko źródło zasilania nie obejdzie się bez tego mikroukładu). 
Otóż tranzystor TIP41 można zastąpić dowolnym innym o odpowiednim prądzie kolektora. Zrobią to nawet stare radzieckie KT819, KT805 (lub mniej wydajne KT815, KT817).
Konfiguracja obwodu sprowadza się do ustawienia napięcia wyjściowego (bez akumulatora!!!) za pomocą rezystora dostrajającego na 4,2 V. Rezystor R1 ustala maksymalną wartość prądu ładowania.
Układ ten w pełni realizuje dwuetapowy proces ładowania akumulatorów litowych – najpierw ładowanie prądem stałym, następnie przejście do fazy stabilizacji napięcia i płynnego redukowania prądu niemal do zera. Jedyną wadą jest słaba powtarzalność obwodu (jest kapryśny w konfiguracji i wymagający pod względem zastosowanych komponentów).
MCP73812
Jest jeszcze jeden niezasłużenie zaniedbany mikroukład firmy Microchip - MCP73812 (patrz). Na tej podstawie uzyskuje się bardzo budżetową opcję ładowania (i niedrogą!). Cały zestaw body to tylko jeden rezystor!
Nawiasem mówiąc, mikroukład wykonany jest w obudowie przyjaznej dla lutowania - SOT23-5. 
Jedynym minusem jest to, że bardzo się nagrzewa i nie ma wskazania ładowania. W jakiś sposób nie działa to też bardzo niezawodnie, jeśli masz źródło zasilania o małej mocy (co powoduje spadek napięcia). 
Generalnie, jeśli wskazanie naładowania nie jest dla Ciebie ważne, a odpowiada Ci prąd 500 mA, to MCP73812 jest bardzo dobrą opcją.
NCP1835
Oferowane jest w pełni zintegrowane rozwiązanie - NCP1835B, zapewniające wysoką stabilność napięcia ładowania (4,2 ±0,05 V).
Być może jedyną wadą tego mikroukładu jest jego zbyt miniaturowy rozmiar (obudowa DFN-10, rozmiar 3x3 mm). Nie każdy może zapewnić wysokiej jakości lutowanie takich miniaturowych elementów. 
Wśród niezaprzeczalnych zalet chciałbym zwrócić uwagę na następujące:
- Minimalna liczba części ciała.
- Możliwość ładowania całkowicie rozładowanego akumulatora (prąd ładowania wstępnego 30 mA);
- Ustalenie końca ładowania.
- Programowalny prąd ładowania - do 1000 mA.
- Sygnalizacja naładowania i błędu (możliwość wykrycia akumulatorów nieładowalnych i sygnalizacji tego).
- Zabezpieczenie przed długotrwałym ładowaniem (zmieniając pojemność kondensatora C t, można ustawić maksymalny czas ładowania od 6,6 do 784 minut).
Koszt mikroukładu nie jest specjalnie tani, ale też nie na tyle wysoki (~1 dolara), aby nie było potrzeby go używać. Jeśli dobrze radzisz sobie z lutownicą, polecam wybrać tę opcję.
Bardziej szczegółowy opis znajduje się w.
Czy mogę ładować akumulator litowo-jonowy bez kontrolera?
Tak, możesz. Będzie to jednak wymagało ścisłej kontroli prądu i napięcia ładowania.
Ogólnie rzecz biorąc, bez ładowarki nie będzie można naładować akumulatora, na przykład naszego 18650. Nadal musisz w jakiś sposób ograniczyć maksymalny prąd ładowania, więc nadal wymagana będzie przynajmniej najbardziej prymitywna pamięć.
Najprostszą ładowarką dla dowolnej baterii litowej jest rezystor połączony szeregowo z baterią: 
Rezystancja i straty mocy rezystora zależą od napięcia źródła zasilania, które będzie używane do ładowania.
Jako przykład obliczmy rezystor dla źródła zasilania 5 V. Naładujemy akumulator 18650 o pojemności 2400 mAh.
Zatem na samym początku ładowania spadek napięcia na rezystorze będzie wynosić:
U r = 5 - 2,8 = 2,2 wolta
Załóżmy, że nasz zasilacz 5 V ma maksymalny prąd 1 A. Obwód będzie pobierał najwyższy prąd na samym początku ładowania, gdy napięcie na akumulatorze jest minimalne i wynosi 2,7-2,8 wolta.
Uwaga: obliczenia te nie uwzględniają możliwości bardzo głębokiego rozładowania akumulatora i napięcia na nim znacznie niższego, nawet do zera.
Zatem rezystancja rezystora wymagana do ograniczenia prądu na samym początku ładowania przy 1 amperze powinna wynosić:
R = U / I = 2,2 / 1 = 2,2 oma
Rozpraszanie mocy rezystora:
P r = I 2 R = 1*1*2,2 = 2,2 W
Na samym końcu ładowania akumulatora, gdy napięcie na nim zbliży się do 4,2 V, prąd ładowania będzie wynosić:
Ładuję = (U ip - 4,2) / R = (5 - 4,2) / 2,2 = 0,3 A
Oznacza to, że jak widzimy, wszystkie wartości nie przekraczają dopuszczalnych limitów dla danego akumulatora: prąd początkowy nie przekracza maksymalnego dopuszczalnego prądu ładowania dla danego akumulatora (2,4 A), a prąd końcowy przekracza prąd przy którym akumulator nie nabiera już pojemności ( 0,24 A).
Główną wadą takiego ładowania jest konieczność ciągłego monitorowania napięcia na akumulatorze. I ręcznie wyłącz ładowanie, gdy tylko napięcie osiągnie 4,2 V. Faktem jest, że akumulatory litowe bardzo słabo znoszą nawet krótkotrwałe przepięcia - masy elektrod zaczynają szybko ulegać degradacji, co nieuchronnie prowadzi do utraty pojemności. Jednocześnie powstają wszystkie warunki konieczne do przegrzania i obniżenia ciśnienia.
Jeśli twoja bateria ma wbudowaną płytkę zabezpieczającą, o której mowa powyżej, wszystko staje się prostsze. Gdy na akumulatorze zostanie osiągnięte określone napięcie, płyta sama odłączy go od ładowarki. Jednak ta metoda ładowania ma istotne wady, o których pisaliśmy w.
Wbudowane w akumulator zabezpieczenie nie pozwoli na jego przeładowanie w żadnych okolicznościach. Wystarczy kontrolować prąd ładowania tak, aby nie przekraczał wartości dopuszczalnych dla danego akumulatora (płyty zabezpieczające nie są w stanie niestety ograniczyć prądu ładowania).
Ładowanie za pomocą zasilacza laboratoryjnego
Jeśli masz zasilacz z zabezpieczeniem prądowym (ograniczeniem), to jesteś uratowany! Takie źródło zasilania to już pełnoprawna ładowarka, która realizuje prawidłowy profil ładowania, o którym pisaliśmy powyżej (CC/CV).
Aby naładować akumulator litowo-jonowy, wystarczy ustawić napięcie zasilania na 4,2 V i ustawić żądany limit prądu. I możesz podłączyć akumulator.
Początkowo, gdy akumulator jest jeszcze rozładowany, zasilacz laboratoryjny będzie pracował w trybie zabezpieczenia prądowego (tzn. ustabilizuje prąd wyjściowy na zadanym poziomie). Następnie, gdy napięcie na banku wzrośnie do ustawionego 4,2 V, zasilacz przejdzie w tryb stabilizacji napięcia, a prąd zacznie spadać.
Gdy prąd spadnie do 0,05-0,1 C, akumulator można uznać za w pełni naładowany.
Jak widać zasilacz laboratoryjny to ładowarka niemal idealna! Jedyne, czego nie może zrobić automatycznie, to podjąć decyzję o pełnym naładowaniu baterii i wyłączeniu. Ale to drobnostka, na którą nie warto nawet zwracać uwagi.
Jak ładować baterie litowe?
A jeśli mówimy o akumulatorze jednorazowym, który nie jest przeznaczony do ładowania, to prawidłowa (i jedyna poprawna) odpowiedź na to pytanie brzmi NIE.
Faktem jest, że każda bateria litowa (na przykład zwykła CR2032 w postaci płaskiego tabletu) charakteryzuje się obecnością wewnętrznej warstwy pasywacyjnej pokrywającej anodę litową. Warstwa ta zapobiega reakcji chemicznej pomiędzy anodą a elektrolitem. A dopływ prądu zewnętrznego niszczy powyższą warstwę ochronną, prowadząc do uszkodzenia akumulatora.
Nawiasem mówiąc, jeśli mówimy o jednorazowej baterii CR2032, to LIR2032, który jest do niej bardzo podobny, jest już pełnoprawną baterią. Można i należy go naliczać. Tylko jego napięcie nie wynosi 3, ale 3,6 V.
Sposób ładowania baterii litowych (czy to baterii telefonu, 18650 czy jakiejkolwiek innej baterii litowo-jonowej) został omówiony na początku artykułu.
Porozmawiamy o bardzo wygodnej płycie z kontrolerem ładowania opartym na TP4056. Płytka dodatkowo posiada zabezpieczenie dla akumulatorów Li-Ion 3,7V.
Nadaje się do konwersji zabawek i sprzętu gospodarstwa domowego z baterii na akumulatory.
To tani i wydajny molul (prąd ładowania do 1A).
Choć o modułach na chipie TP4056 napisano już wiele, to i ja dodam coś od siebie.
Niedawno dowiedziałem się, że kosztują trochę więcej, są trochę większe, ale dodatkowo zawierają moduł BMS () do monitorowania i ochrony akumulatora przed nadmiernym rozładowaniem i przeładowaniem w oparciu o S-8205A i DW01, które wyłączają akumulatora, gdy napięcie na nim zostanie przekroczone. 
Płytki przystosowane są do współpracy z ogniwami 18650 (głównie ze względu na prąd ładowania 1A), jednak po pewnych modyfikacjach (przelutowanie rezystora - zmniejszenie prądu ładowania) będą pasować do dowolnych akumulatorów 3,7V.
Układ płytki jest wygodny - na wejściu, wyjściu i akumulatorze znajdują się pola stykowe do lutowania. Moduły mogą być zasilane normalnie z Micro USB. Stan ładowania sygnalizowany jest wbudowaną diodą LED.
Wymiary około 27 na 17 mm, grubość niewielka, „najgrubszym” miejscem jest złącze MicroUSB 
Dane techniczne:
Typ: moduł ładowarki
Napięcie wejściowe: zalecane 5 V
Napięcie odcięcia ładowania: 4,2 V (±) 1%
Maksymalny prąd ładowania: 1000mA
Napięcie zabezpieczające akumulator przed nadmiernym rozładowaniem: 2,5 V
Prąd zabezpieczenia nadprądowego akumulatora: 3A
Rozmiar planszy: ok. 27*17mm
Dioda LED stanu: czerwona: ładowanie; Zielony: Zakończ ładowanie
Waga opakowania: 9g
Link w tytule sprzedaje dużo pięciu sztuk, czyli cena jednej deski to około 0,6 dolara. To trochę drożej niż jedna płytka ładująca TP4056, ale bez zabezpieczeń - te sprzedawane są w paczkach za półtora dolara. Ale do normalnej pracy trzeba kupić BMS osobno. 
Krótko o regulacji prądu ładowania dla TP4056
Moduł kontrolera ładowania TP4056 + zabezpieczenie akumulatora
Zapewnia ochronę przed przeładowaniem, nadmiernym rozładowaniem, potrójną ochronę przed przeciążeniem i zwarciem.
Maksymalny prąd ładowania: 1A
Maksymalny ciągły prąd rozładowania: 1A (szczyt 1,5A)
Ograniczenie napięcia ładowania: 4,275 V ±0. 025 V
Granica rozładowania (odcięcie): 2,75 V ±0. 1 V
Ochrona baterii, chip: DW01.
B+ łączy się z dodatnim zaciskiem akumulatora
B- łączy się z ujemnym biegunem akumulatora
P- łączy się z ujemnym zaciskiem punktu podłączenia obciążenia i ładowania.
Na płytce jest R3 (oznaczony 122 - 1,2 kOhm), aby wybrać pożądany prąd ładowania dla elementu, należy dobrać rezystor zgodnie z tabelą i go przelutować. 
Na wszelki wypadek typowe włączenie TP4056 do specyfikacji. 
To nie pierwszy raz, kiedy zajęto się dużą ilością modułów TP4056+BMS, okazało się to bardzo wygodne do bezproblemowej konwersji sprzętu AGD i zabawek na akumulatory.
Wymiary modułów są niewielkie, szerokość niecałe dwie baterie AA, płaskie - świetnie nadają się do montażu starych baterii do telefonów komórkowych.
Do ładowania wykorzystywane jest standardowe źródło 5V z USB, wejście to MicroUSB. Jeśli płytki są używane kaskadowo, można je przylutować równolegle do pierwszej; na zdjęciu widać styki minus i plus po bokach złącza MicroUSB.
Z tyłu nie ma nic - może to pomóc przy mocowaniu za pomocą kleju lub taśmy.
Do zasilania służą złącza microUSB. Stare płyty w TP4056 miały MiniUSB.
Płytki można zlutować na wejściu i podłączyć tylko jedną do USB - w ten sposób można ładować kaskady 18650 np. do wkrętaków.
Wyjścia to zewnętrzne pola stykowe do podłączenia obciążenia (OUT +/–), środkowe BAT +/– do podłączenia ogniwa akumulatora.
Opłata jest niewielka i wygodna. W przeciwieństwie do modułów w modelu TP4056, tutaj zastosowano ochronę ogniw akumulatorowych.
Aby połączyć kaskadowo, należy połączyć wyjścia obciążenia (OUT +/–) szeregowo, a wejścia zasilania równolegle.
Moduł idealnie nadaje się do montażu w różnych sprzętach AGD i zabawkach zasilanych elementami 2-3-4-5 AA lub AAA. Daje to po pierwsze pewne oszczędności, szczególnie przy częstej wymianie baterii (w zabawkach), a po drugie wygodę i uniwersalność. Możesz używać baterii wyjętych ze starych baterii z laptopów, telefonów komórkowych, jednorazowych papierosów elektronicznych i tak dalej. W przypadku trzech elementów, czterech, sześciu itd. należy użyć modułu StepUp, aby zwiększyć napięcie z 3,7 V do 4,5 V/6,0 V itp. Oczywiście w zależności od obciążenia. Wygodna jest także opcja dwóch ogniw akumulatorowych (2S, dwie płytki szeregowo, 7,4V) z płytką StepDown. Z reguły StepDowns są regulowane i można regulować dowolne napięcie w zakresie napięcia zasilania. Jest to dodatkowa przestrzeń, w której można umieścić baterie AA/AAA, ale wtedy nie musisz martwić się o elektronikę zabawki.
Konkretnie jedna z desek była przeznaczona pod stary mikser IKEA. Bardzo często trzeba było w nim wymieniać akumulatory, a na akumulatorach (NiMH 1,2V zamiast 1,5V) słabo działał. Silnikowi jest obojętne czy zasilany jest napięciem 3V czy 3,7V, więc obszedłem się bez StepDown. Zaczął się nawet kręcić nieco mocniej.
Bateria 08570 z elektronicznego papierosa to niemal idealna opcja do wszelkich modyfikacji (pojemność to około 280 mAh, a cena jest darmowa).
Ale w tym przypadku to trochę długo. Długość baterii AA wynosi 50 mm, ale ta bateria ma 57 mm, nie pasowała. Można oczywiście zrobić „nadbudowę” na przykład z tworzywa polimorficznego, ale…
W rezultacie wziąłem mały model baterii o tej samej pojemności. Bardzo pożądane jest zmniejszenie prądu ładowania (do 250...300 mA) poprzez zwiększenie rezystora R3 na płytce. Możesz podgrzać standardowy, zgiąć jeden koniec i przylutować dowolny istniejący przy 2-3 kOhm.
Po lewej stronie zdjęcie starego modułu. W nowym module rozmieszczenie komponentów jest inne, ale obecne są wszystkie te same elementy. 
Podłączamy akumulator (lutujemy) do zacisków w środku BAT +/–, lutujemy styki silnika z płytek styczników dla akumulatorów AA (całkowicie je usuwamy), lutujemy obciążenie silnika do wyjścia płytki (OUT +/–) .
Za pomocą Dremel na USB możesz wyciąć otwór w pokrywie. 
Zrobiłem nową pokrywkę - starą całkowicie wyrzuciłem. Nowa posiada rowki do umieszczenia płytki oraz otwór na MicroUSB. 
GIF przedstawiający mikser pracujący na zasilaniu bateryjnym - energicznie się kręci. Pojemność 280mAh wystarcza na kilka minut pracy, trzeba go naładować w 3-6 dni, w zależności od tego jak często go używam (ja rzadko go używam, można go naładować od razu, jeśli się poniesiesz). Ze względu na zmniejszony prąd ładowania ładowanie zajmuje dużo czasu, nieco mniej niż godzinę. Ale dowolne ładowanie ze smartfona. 
Jeśli używasz kontrolera StepDown do samochodów zdalnie sterowanych, to lepiej wziąć dwie 18650 i dwie płytki i połączyć je szeregowo (a wejścia ładowania równolegle), jak na zdjęciu. Gdzie wspólne OUT to dowolny moduł obniżający napięcie i dostosowane do wymaganego napięcia (np. 4,5 V/6,0 V). W takim przypadku samochód nie będzie jechał wolno, gdy wyczerpią się akumulatory. W przypadku rozładowania moduł po prostu nagle się wyłączy.
Moduł TP4056 z wbudowanym zabezpieczeniem BMS jest bardzo praktyczny i wszechstronny.
Moduł przystosowany jest do prądu ładowania 1A.
Jeśli podłączysz kaskadę, podczas ładowania weź pod uwagę całkowity prąd, na przykład 4 kaskady do zasilania akumulatorów śrubokręta „poproszą” o 4A do ładowania, ale ładowarka z telefonu komórkowego tego nie wytrzyma.
Moduł jest wygodny do przerabiania zabawek - samochodów sterowanych radiowo, robotów, różnych lamp, pilotów... - wszelkich możliwych zabawek i sprzętów, w których trzeba często wymieniać baterie.
Aktualizacja: jeśli minus jest od końca do końca, wszystko jest bardziej skomplikowane w przypadku równoległości.
Zobacz komentarze.
Produkt został udostępniony do napisania recenzji przez sklep. Recenzja została opublikowana zgodnie z punktem 18 Regulaminu.
Planuję kupić +57 Dodaj do ulubionych Recenzja przypadła mi do gustu +29 +62Witam wszystkich, którzy tu wpadną. Recenzja skupi się, jak już zapewne się domyślacie, na jednej ciekawej modyfikacji „ludowego” modułu ładującego TP4056 na prąd 3A i niewielkie zastosowanie jako domowa ładowarka do litu. Będzie trochę testów i prosty przykład wykonania ładowarki z tanich komponentów, więc jeśli ktoś jest zainteresowany, to zapraszam pod kota.
Oto ta sama modyfikacja szalika „ludowego”:
Zastosowanie tej płyty:
- Ładowanie akumulatorów Li-Ion wbudowanych w urządzenie końcowe. Częstym przypadkiem jest to, że urządzenie ma kilka równoległych puszek i 1A jest za mały. No cóż, oceńcie sami, są dwa lub trzy banki po 2,6-3Ah każdy, łączna pojemność to około 6-7Ah. Ładowanie takiego akumulatora zajmie około 7-8 godzin, a przy tym szaliku – około 3 godzin. Jako przykład - domowe power banki, wkrętarki akumulatorowe i mini-śrubokręty
- Montaż własnej „szybkiej” ładowarki do jednego lub dwóch akumulatorów. Nowoczesne akumulatory o dużej pojemności przy 3300-3500mah bez problemu pobiorą 3-4A, a tym bardziej dwa równoległe banki (przed ładowaniem lepiej w przybliżeniu wyrównać potencjały). Sami producenci pozwalają na ładowanie niektórych puszek prądem 3-4A, jest to zapisane w arkuszach danych tych puszek.
- Złącze wejściowe – Port DC 5mm + zduplikowane piny;
- Napięcie wejściowe - 4,5 V-5,5 V
- Końcowe napięcie ładowania - 4,2 V (akumulatory Li-Ion);
- Maksymalny prąd ładowania - 3A;
- Ilość modułów TP4056 - 4 (maks. prąd przyspieszający 4A);
- Sygnalizacja – dyskretna dwukolorowa dioda LED (czerwona/zielona);
- Zabezpieczenie przed odwrotną polaryzacją - nie;
- Wymiary - 65mm*15mm.
- Płytka ładująca 4*TP4056 3A;
- Dwukolorowa trójnożna dioda LED (światło czerwone/niebieskie);
- Złącze DC 5mm.
Szalik jest dostarczany w zwykłej małej paczce, dotarł do mnie w ciągu dwóch do trzech tygodni. Wewnątrz paczki znajdowało się coś w rodzaju zabezpieczenia - dwa sklejone arkusze pianki polietylenowej, wewnątrz których znajdowała się chusta:
Zbliżenie płytki ładującej:
W projekcie obwodu nie ma nic nadprzyrodzonego - po prostu wzięliśmy i połączyliśmy równolegle 4 kontrolery TP4056, jednocześnie zmniejszając maksymalny prąd ładowania dla każdego kontrolera z 1A do 750mA. Na początku nie mogłem zrozumieć, dlaczego maksymalny prąd ładowania wynosi tylko 3 A, skoro są cztery kontrolery, ale przyglądając się bliżej, widziałem nie zwykły rezystor SMD 1,2 Khm, ale 1,6 Khm. Ponadto we wszystkich ramionach znajduje się rezystor 1,6 Kohm:
Przypomnę tabelę maksymalnego prądu ładowania w zależności od wartości rezystora ustalającego prąd:
W naszym przypadku na każdy kontroler przypada rezystor 1,6 Kohm, 750 mA na ramię. Dlatego całkowity maksymalny prąd ładowania wynosi 3A. To na lepsze, szalik mniej się nagrzewa, a 4A to już za dużo. Natomiast jeśli potrzebny jest prąd ładowania 4A to zmieniamy 4 rezystory.
Najprawdopodobniej nie będzie możliwości regulacji całkowitego prądu ładowania poprzez lutowanie trymera/rezystora zmiennego, ponieważ należy go ustawić dla każdego sterownika.
Podsumowując, dla tych, którym sprawia to trudność lub nie chcą samodzielnie lutować chust ludowych, jest to dobre rozwiązanie problemu.
Rozmiary szalików:
Szalik jest bardzo mały, tylko 65mm*15mm:
Oto porównanie z płytką „ludową” TP4056 na akumulator 1A, 18650 i uchwyt:
W razie potrzeby można odgryźć przednią część płytki, na którą przylutowane jest złącze DC i przylutować do styków 5V+, 5V- lub bezpośrednio do odpowiednich ścieżek:
Dzięki temu długość szalika będzie krótsza o 1 centymetr. Już kiedyś przerabiałam ludową chustę i oto co wyszło:
W naszym przypadku wszystko jest niezwykle proste, ponieważ ścieżki na płytce drukowanej nie ucierpią. Oczywiście dla tych, którzy potrzebują złącza DC, zostawiamy je lub lutujemy poprzez przewody do styków 5V+ lub 5V-. Złącza microUSB i miniUSB są tutaj niepożądane; nagrzewają się bardzo, ponieważ nie są przeznaczone do takich prądów. I nie są one potrzebne, ponieważ większość adapterów ma limit 2,5 A. Ale z drugiej strony, jeśli adapter nie wyłączy się po przeciążeniu, zaoszczędzimy na dyskretnym zasilaczu, a prąd będzie nieco mniejszy. Dlatego to zależy od Ciebie...
Testowanie płyty 4*TP4056 3A:
Teraz przetestujmy szalik. Czy to naprawdę ładuje 3A? W tym celu pomoże nam woltomierz amperowy, który często pojawia się w moich recenzjach (mierzący prąd ładowania) i zwykły multimetr (mierzący napięcie na akumulatorze). Jako źródło zasilania - zasilacz impulsowy S-30-5 na 5V/6A:
Jak widać ładunek faktycznie płynie stałym prądem 3A (faza CC), aż napięcie na banku przekroczy 3,9V-3,95V, po czym zaczyna stopniowo spadać (zaczyna się faza CV). Gdy tylko napięcie na banku osiągnie 4,2 V, kolor diody LED zmieni się na zielony, sygnalizując zakończenie ładowania. Chociaż z powodu bezwładności prąd nadal płynie:
Następnie przez kolejne 10-15 minut prąd maleje, a napięcie na akumulatorze wynosi 4,21 V. Gdy tylko prąd spadnie do 150 mA, sterownik całkowicie wyłącza ładowanie, a napięcie na banku spada do 4,2 V.
Moduł naładował niemalże „wyciśniętą” puszkę Sanyo UR18650ZY 2600mah w 75-80 minut. Cóż, po prostu świetnie!
Mały przykład montażu własnej ładowarki 3A:
Jako przykład podam przykład zbudowania własnej ładowarki ze sprawdzonych niedrogich komponentów. Czego potrzebujemy do tego:1) Sama testowana płyta to TP4056*:
Potrzebujesz miedzi, a nie miedzi powlekanej. Łatwo to ustalić - czyścimy go nożem i jeśli żyłki zaczną się błyszczeć i nie cynować, to znaczy, że drut jest miedziowany (aluminium pokryte miedzią). Polecam albo wysokiej jakości akustyczne, albo domowe, takie jak SHVVP.
5) Zasilacz (PSU) 5V 5-6A (z rezerwą). Użyłem zasilacza S-30-5 przy 5V/6A*:
Możesz użyć powszechnie spotykanego zasilacza 12 V 2-3 A, który jest dostarczany z różnymi urządzeniami i przetwornicy obniżającej napięcie 5 A DC-DC (stabilnie wytrzymują 3 A). Ale jest tu kilka wad, ponieważ obwód staje się bardziej skomplikowany, a koszt ładowarki wzrasta. Jeśli więc nie mamy odpowiedniego zasilacza, korzystamy z zasilacza komputerowego. Dodatkowe obciążenie 15W mu nie straszne, o ile oczywiście pracuje już na granicy swoich możliwości. Jeśli dostępne jest wolne złącze Molex, to podłączenie do niego przejściówki nie będzie trudne. W tym przypadku potrzebujemy przewodów czerwonego (+) i czarnego (-).
Więc wymyśliliśmy komponenty. Teraz sam montaż:
Ponieważ szalik będzie używany w innym urządzeniu, a mam już dobre ładowarki wysokoprądowe, nie potrzebuję domowego ładowania, więc montaż, jak to mówią, jest dziecinnie prosty (nie będę lutować złączy):
Bierzemy uchwyt baterii i wycinamy plastik na końcach drutu (dolny rowek na zdjęciu):
Następnie lutujemy przewody zasilające ze złączami lub bez, w zależności od wybranej opcji. Trójnożną diodę LED wyginamy według własnego uznania, ale aby nie skracać jej przewodów, naciągamy na nie izolację z dowolnego drutu:
Płytkę zakrywamy plastikową osłoną z kanału kablowego lub podobną osłoną i owijamy znaną taśmą izolacyjną :-). Okazuje się, że jest to dość rękodzieło, ale najważniejsze jest to, że działa:
Kontrola kontrolna, wszystko działa:
Złączy nie lutowałem, tylko podłączyłem je bezpośrednio do zasilacza. Polecam wlutować odpowiednie złącze, które wytrzyma długotrwały przepływ prądu 3A. To wszystko dla mnie...
Plusy:
- Niezawodna, sprawdzona przez lata baza elementów;
- Wysoki prąd ładowania;
- Możliwość zwiększenia prądu ładowania do 4A poprzez wymianę rezystorów ustalających prąd;
- Mały rozmiar;
- Łatwy w instalacji i obsłudze.
- Cena jest zbyt wysoka;
- Płyta nie jest przeznaczona do ładowania zestawów sekwencyjnych (2S, 3S, 4S i więcej nie mogą);
- Wymaga zasilania zewnętrznego;
- Boi się odwrócenia polaryzacji;
- Pewne hamowanie ostatniej fazy ładowania (CV).
Wniosek: przydatna modyfikacja
Moduł do ładowania akumulatorów litowo-jonowych na chipie TP4056 ma niski koszt i z łatwością naładuje Twój akumulator prądem do jednego ampera. Bardzo wygodne jest to, że szalik ten posiada złącze micro-USB i dzięki temu można go podłączyć zwykłym kablem USB bezpośrednio do ładowarki lub komputera/laptopa, czyli nie trzeba mieć żadnego specjalnego zasilacza.
Moduł ten posiada również zabezpieczenie przed nadmiernym rozładowaniem, przeładowaniem i wysokim prądem. Próg ochrony dla nadmiernego rozładowania wynosi 2,3 – 2,5 V, dla przeładowania 4,2 – 4,3 V, a maksymalny prąd to 3 A. Jeśli nie potrzebujesz takiego zabezpieczenia, akumulator można podłączyć do ładowarki bez niego .
Ponieważ akumulatory mają różną pojemność i dlatego każda z nich musi pobierać określony prąd (zwykle 1C dla akumulatorów litowo-jonowych), producent chipa 4056 wziął to pod uwagę i dlatego masz możliwość regulacji prądu poprzez zmianę wartości rezystora . Poniżej znajduje się tabela, z której możesz wybrać potrzebny prąd ładowania. Możesz zainstalować trymer/rezystor zmienny i bardzo wygodnie będzie zmienić prąd wyjściowy bez lutowania.
Po podłączeniu zasilania do płytki ładowarki niebieska dioda LED zaczyna się świecić, a czerwona dioda LED szybko miga. Zaraz po podłączeniu naładowanego elementu załączy się jedynie dioda świecąca w kolorze czerwonym – trwa proces ładowania. Gdy napięcie akumulatora osiągnie ok. 4,2 V (+-1,5%), zapali się jedynie niebieska dioda LED, która sygnalizuje zakończenie ładowania, bank jest całkowicie gotowy do dalszej pracy. Podczas ładowania dużymi prądami układ scalony trochę się nagrzewa: w przypadku długotrwałego użytkowania lepiej jest przymocować płytkę drukowaną do grzejnika.
Baterie litowe (Li-Io, Li-Po) to obecnie najpopularniejsze, wielokrotnego ładowania źródła energii elektrycznej. Bateria litowa ma napięcie nominalne 3,7 V, które jest wskazane na obudowie. Natomiast akumulator naładowany w 100% ma napięcie 4,2 V, a rozładowany „do zera” ma napięcie 2,5 V. Nie ma sensu rozładowywać akumulatora poniżej 3 V, bo po pierwsze ulegnie zniszczeniu, a po drugie, w zakresie od 3 do 2,5 Dostarcza do akumulatora zaledwie kilka procent energii. Zatem zakres napięcia roboczego wynosi 3 – 4,2 V. W tym filmie możesz obejrzeć mój wybór wskazówek dotyczących używania i przechowywania baterii litowych
Istnieją dwie możliwości podłączenia akumulatorów, szeregowo i równolegle.
W przypadku połączenia szeregowego napięcie na wszystkich akumulatorach jest sumowane; po podłączeniu obciążenia każdy akumulator wytwarza prąd równy całkowitemu prądowi w obwodzie, ogólnie rzecz biorąc, rezystancja obciążenia określa prąd rozładowania. Powinieneś to pamiętać ze szkoły. Teraz przychodzi najciekawsza część, czyli pojemność. Pojemność zestawu z tym połączeniem jest w przybliżeniu równa pojemności akumulatora o najmniejszej pojemności. Wyobraźmy sobie, że wszystkie akumulatory są naładowane w 100%. Spójrz, prąd rozładowania jest wszędzie taki sam, a akumulator o najmniejszej pojemności zostanie rozładowany jako pierwszy, jest to przynajmniej logiczne. A gdy tylko zostanie rozładowany, nie będzie już możliwe załadowanie tego zestawu. Tak, pozostałe akumulatory są nadal naładowane. Jeśli jednak będziemy nadal usuwać prąd, nasza słaba bateria zacznie się nadmiernie rozładowywać i ulegnie awarii. Oznacza to, że prawidłowe jest założenie, że pojemność zestawu połączonego szeregowo jest równa pojemności najmniejszego lub najbardziej rozładowanego akumulatora. Stąd dochodzimy do wniosku: aby złożyć akumulator szeregowy, po pierwsze, należy użyć akumulatorów o jednakowej pojemności, a po drugie, przed montażem wszystkie muszą być naładowane jednakowo, innymi słowy w 100%. Istnieje coś takiego jak BMS (Battery Monitoring System), potrafi monitorować każdy akumulator w akumulatorze i gdy tylko jeden z nich się rozładuje, odłącza cały akumulator od obciążenia, o czym będzie mowa poniżej. Teraz co do ładowania takiego akumulatora. Musi być ładowany napięciem równym sumie maksymalnych napięć na wszystkich akumulatorach. Dla litu jest to 4,2 wolta. Oznacza to, że ładujemy trzy akumulatory napięciem 12,6 V. Zobacz, co się stanie, jeśli baterie nie będą takie same. Najszybciej ładuje się akumulator o najmniejszej pojemności. Ale reszta nie została jeszcze obciążona. A nasza słaba bateria będzie się smażyła i ładowała, dopóki reszta nie zostanie naładowana. Przypomnę, że lit też bardzo nie lubi przeładowań i ulega zniszczeniu. Aby tego uniknąć, przypomnijmy sobie poprzedni wniosek.
Przejdźmy do połączenia równoległego. Pojemność takiego akumulatora jest równa sumie pojemności wszystkich akumulatorów w nim zawartych. Prąd rozładowania dla każdego ogniwa jest równy całkowitemu prądowi obciążenia podzielonemu przez liczbę ogniw. Oznacza to, że im więcej Akum w takim zestawie, tym więcej prądu może dostarczyć. Ale ciekawa rzecz dzieje się z napięciem. Jeśli zbierzemy akumulatory, które mają różne napięcia, czyli z grubsza naładowane w różnym procencie, to po podłączeniu zaczną wymieniać energię, aż napięcie na wszystkich ogniwach stanie się takie samo. Dochodzimy do wniosku: przed montażem akumulatory należy ponownie równomiernie naładować, w przeciwnym razie podczas podłączenia będą płynąć duże prądy, a rozładowany akumulator ulegnie uszkodzeniu, a najprawdopodobniej może nawet się zapalić. Podczas procesu rozładowywania akumulatory również wymieniają energię, czyli jeśli jedna z puszek ma mniejszą pojemność, pozostałe nie pozwolą jej rozładować się szybciej niż same, czyli w montażu równoległym można zastosować akumulatory o różnych pojemnościach . Jedynym wyjątkiem jest praca przy dużych prądach. Na różnych akumulatorach pod obciążeniem napięcie spada inaczej, a prąd zacznie płynąć między „silnymi” i „słabymi” akumulatorami, a my tego wcale nie potrzebujemy. To samo tyczy się ładowania. Możesz całkowicie bezpiecznie ładować akumulatory o różnych pojemnościach równolegle, to znaczy równoważenie nie jest potrzebne, zespół sam się zrównoważy.
W obu przypadkach należy zwrócić uwagę na prąd ładowania i rozładowania. Prąd ładowania dla Li-Io nie powinien przekraczać połowy pojemności akumulatora w amperach (akumulator 1000 mah - ładowanie 0,5 A, akumulator 2 Ah, ładowanie 1 A). Maksymalny prąd rozładowania jest zwykle wskazany w karcie katalogowej (TTX) akumulatora. Przykładowo: akumulatorów do laptopów i smartfonów 18650 nie można ładować prądem przekraczającym 2 pojemności akumulatorów w amperach (przykład: akumulator o pojemności 2500 mah, co oznacza, że maksymalnie trzeba z niego pobrać 2,5*2=5 amperów). Istnieją jednak akumulatory wysokoprądowe, w których prąd rozładowania jest wyraźnie wskazany w charakterystyce.
Funkcje ładowania akumulatorów za pomocą chińskich modułów
Standardowo zakupiony moduł ładowania i ochrony dla 20 rubli do baterii litowej ( link do Aliexpress)
(ustawiony przez sprzedawcę jako moduł na jedną puszkę 18650) może i będzie ładować każdą baterię litową, niezależnie od kształtu, rozmiaru i pojemności do prawidłowego napięcia 4,2 V (napięcie w pełni naładowanego akumulatora do pojemności). Nawet jeśli jest to ogromny pakiet litowy 8000mah (oczywiście mówimy o jednym ogniwie 3,6-3,7V). Moduł zapewnia prąd ładowania o natężeniu 1 ampera, oznacza to, że mogą bezpiecznie ładować dowolny akumulator o pojemności 2000mAh i większej (2Ah, co oznacza, że prąd ładowania jest o połowę mniejszy, 1A) i odpowiednio czas ładowania w godzinach będzie równy pojemności akumulatora w amperach (w rzeczywistości trochę więcej, półtorej do dwóch godzin na każde 1000 mah). Nawiasem mówiąc, akumulator można podłączyć do obciążenia podczas ładowania.
Ważny! Jeśli chcesz naładować akumulator o mniejszej pojemności (na przykład jedną starą puszkę 900 mAh lub mały pakiet litowy 230 mAh), to prąd ładowania 1 A jest za duży i należy go zmniejszyć. Odbywa się to poprzez wymianę rezystora R3 na module zgodnie z załączoną tabelą. Rezystor niekoniecznie smd, wystarczy ten najzwyklejszy. Przypominam, że prąd ładowania powinien wynosić połowę pojemności akumulatora (lub mniej, nic wielkiego).
Ale jeśli sprzedawca twierdzi, że ten moduł jest na jedną puszkę 18650, to czy może ładować dwie puszki? Albo trzy? A co jeśli potrzebujesz złożyć pojemny power bank z kilku akumulatorów?
MÓC! Wszystkie baterie litowe można łączyć równolegle (wszystkie plusy do plusów, wszystkie minusy do minusów) BEZ WZGLĘDU NA POJEMNOŚĆ. Baterie lutowane równolegle utrzymują napięcie robocze 4,2 V, a ich pojemność jest sumowana. Nawet jeśli weźmiesz jedną puszkę o pojemności 3400 mah, a drugą o pojemności 900, otrzymasz 4300. Baterie będą działać jako całość i rozładowywać się proporcjonalnie do swojej pojemności.
Napięcie w połączeniu równoległym jest ZAWSZE TAKIE SAME NA WSZYSTKICH AKUMULATORACH! I żadna bateria nie może fizycznie rozładować się w zespole przed innymi; działa tutaj zasada naczyń połączonych. Ci, którzy twierdzą odwrotnie i twierdzą, że akumulatory o mniejszej pojemności szybciej się rozładują i umrą, są myleni z montażem SERIALNYM, pluną im w twarz. 
Ważny! Przed połączeniem wszystkie akumulatory muszą mieć w przybliżeniu to samo napięcie, aby podczas lutowania nie płynęły między nimi prądy wyrównawcze; Dlatego najlepiej jest po prostu naładować każdy akumulator osobno przed montażem. Oczywiście czas ładowania całego zestawu wzrośnie, ponieważ używasz tego samego modułu 1A. Można jednak połączyć równolegle dwa moduły, uzyskując prąd ładowania do 2A (o ile Twoja ładowarka może to zapewnić). W tym celu należy połączyć zworkami wszystkie podobne zaciski modułów (oprócz Out- i B+, są one zdublowane na płytkach innymi niklami i i tak będą już połączone). Lub możesz kupić moduł ( link do Aliexpress), na którym mikroukłady są już równoległe. Moduł ten może ładować prądem o natężeniu 3 amperów.
Przepraszam za oczywiste rzeczy, ale ludzie wciąż są zdezorientowani, więc będziemy musieli omówić różnicę między połączeniami równoległymi i szeregowymi.
RÓWNOLEGŁY połączenie (wszystkie plusy z plusami, wszystkie minusy z minusami) utrzymuje napięcie akumulatora na poziomie 4,2 V, ale zwiększa pojemność poprzez dodanie wszystkich pojemności do siebie. Wszystkie powerbanki wykorzystują równoległe połączenie kilku akumulatorów. Taki zespół można nadal ładować z USB, a napięcie jest podnoszone do wartości wyjściowej 5 V za pomocą konwertera podwyższającego napięcie.
SPÓJNY połączenie (każdy plus do minus kolejnego akumulatora) daje wielokrotny wzrost napięcia jednego naładowanego banku 4,2 V (2 s - 8,4 V, 3 s - 12,6 V itd.), ale pojemność pozostaje taka sama. Jeśli użyte zostaną trzy baterie 2000 mah, wówczas pojemność montażu wynosi 2000 mah.
Ważny! Uważa się, że do montażu sekwencyjnego bezwzględnie konieczne jest używanie wyłącznie akumulatorów o tej samej pojemności. W rzeczywistości nie jest to prawdą. Możesz użyć różnych, ale wtedy o pojemności akumulatora będzie decydować NAJMNIEJSZA pojemność w zestawie. Dodaj 3000+3000+800, a otrzymasz zestaw 800mah. Wtedy specjaliści zaczynają narzekać, że mniej pojemny akumulator będzie wtedy szybciej się rozładowywał i umrze. Ale to nie ma znaczenia! Główną i prawdziwie świętą zasadą jest to, że przy montażu sekwencyjnym zawsze konieczne jest zastosowanie płyty zabezpieczającej BMS na wymaganą liczbę puszek. Wykryje napięcie na każdym ogniwie i wyłączy cały zespół, jeśli jedno rozładuje się jako pierwsze. W przypadku banku 800 rozładuje się, BMS odłączy obciążenie od akumulatora, rozładowywanie ustanie i pozostały ładunek 2200mah na pozostałych bankach nie będzie już miał znaczenia - trzeba naładować.
Płyta BMS w odróżnieniu od pojedynczego modułu ładującego NIE JEST ładowarką sekwencyjną. Potrzebne do ładowania skonfigurowane źródło wymaganego napięcia i prądu. Guyver nakręcił o tym film, więc nie trać czasu, obejrzyj, jest o tym tak szczegółowo, jak to możliwe.
Czy możliwe jest ładowanie zestawu łańcuchowego poprzez podłączenie kilku pojedynczych modułów ładujących?
Faktycznie, przy pewnych założeniach jest to możliwe. W przypadku niektórych domowych produktów sprawdził się schemat wykorzystujący pojedyncze moduły, również połączone szeregowo, ale KAŻDY moduł potrzebuje własnego ODDZIELNEGO ŹRÓDŁA ZASILANIA. Jeśli ładujesz 3s, weź trzy ładowarki do telefonów i podłącz każdą do jednego modułu. Korzystając z jednego źródła - zwarcie zasilania, nic nie działa. System ten działa również jako ochrona zestawu (ale moduły są w stanie dostarczyć nie więcej niż 3 ampery). Można też po prostu ładować zestaw jeden po drugim, podłączając moduł do każdego akumulatora, aż do całkowitego naładowania.
Wskaźnik naładowania baterii 
Kolejnym palącym problemem jest przynajmniej wiedzieć, ile energii pozostało w akumulatorze, aby nie rozładować się w najważniejszym momencie.
W przypadku równoległych zespołów 4,2 V najbardziej oczywistym rozwiązaniem byłoby natychmiastowe zakupienie gotowej płytki powerbanku, która ma już wyświetlacz pokazujący procent naładowania. Te wartości procentowe nie są zbyt dokładne, ale nadal pomocne. Cena emisyjna wynosi około 150-200 rubli, wszystkie są prezentowane na stronie internetowej Guyver. Nawet jeśli nie budujesz power banku, ale coś innego, ta płyta jest dość tania i mała, aby zmieścić się w domowym produkcie. Dodatkowo posiada już funkcję ładowania i zabezpieczania akumulatorów.
Istnieją gotowe miniaturowe wskaźniki na jedną lub kilka puszek, 90-100 rubli 
Cóż, najtańszą i najpopularniejszą metodą jest użycie konwertera podwyższającego MT3608 (30 rubli), ustawionego na 5-5,1 V. Właściwie, jeśli zrobisz power bank za pomocą dowolnego konwertera 5 V, nie musisz nawet kupować niczego dodatkowego. Modyfikacja polega na zamontowaniu czerwonej lub zielonej diody LED (inne kolory będą działać przy innym napięciu wyjściowym, od 6 V wzwyż) poprzez rezystor ograniczający prąd 200-500 omów pomiędzy dodatnim zaciskiem wyjściowym (będzie to plus) a wejściowy zacisk dodatni (dla diody LED będzie to minus). Dobrze przeczytałeś, między dwoma plusami! Faktem jest, że gdy konwerter działa, powstaje różnica napięcia między plusami +4,2 i +5 V, co daje wzajemnie napięcie 0,8 V. Kiedy akumulator się rozładuje, jego napięcie spadnie, ale sygnał wyjściowy z przetwornicy będzie zawsze stabilny, co oznacza, że różnica będzie się zwiększać. A gdy napięcie na banku wyniesie 3,2-3,4 V, różnica osiągnie wartość wymaganą do zaświecenia diody LED - zaczyna pokazywać, że czas naładować.
Jak zmierzyć pojemność baterii?
Przyzwyczailiśmy się już do tego, że do pomiarów potrzebny jest Imax B6, ale to kosztuje i dla większości radioamatorów jest zbędne. Istnieje jednak sposób, aby z wystarczającą dokładnością i tanio zmierzyć pojemność akumulatora 1-2-3-puszek - prosty tester USB.
