Современные Li-ion аккумуляторы имеют высокие массогабаритные показатели и обладают хорошей энергоёмкостью. На данный момент это наиболее эффективные портативные источники тока, способные питать устройства высокой мощности. Данные аккумуляторы появились у меня после поломки ноутбука, а именно я их снял с аккумуляторной батареи, и появился вопрос, как же зарядить эти аккумуляторы? Покупать специализированное зарядное устройство мне как всегда не хотелось, и, решил начать сборку ЗУ для Li-ion аккумуляторов. На рисунке ниже представлена принципиальная схема зарядного устройства, данная схема отличается высокой повторяемостью и надежностью, детали легкодоступные, а главное недорогие.
Для того, чтобы Li-ion аккумуляторы долго служили, необходимо их правильно заряжать. К концу завершения зарядки, напряжение должно уменьшаться, а когда аккумулятор зарядился, т.е. ток заряда станет почти нулевой, зарядка должна остановиться. Данная схема полностью удовлетворяет этим требованиям. Подключенное к нему разряженное АКБ заряжается током ~300мА, к концу заряда ток уменьшается до 30мА и дальше загорается светодиод VD2, который сигнализирует о завершении зарядки.
Светодиод VD1 сигнализирует о работе устройства, VD3 загорается при подключении АКБ.
В схеме используется операционный усилитель LM358N, его аналогом является КР1040УД1. Но если под рукой не окажется ни того ни другого, можно заменить на КР574УД2, только расположение выводов у него отличается. Транзистор VT1 S8550 или любой другой подходящий по параметрам. Светодиоды на напряжение 1.5 вольт, красного, зеленого и желтого цветов. Схема после сборки наладки не требует и начинает работать сразу. Среднее время зарядки аккумулятора 18650 емкостью 2200мА*час - 2 часа.
Список радиоэлементов
| Обозначение | Тип | Номинал | Количество | Примечание | Магазин | Мой блокнот |
|---|---|---|---|---|---|---|
| D1 | Операционный усилитель | LM358N | 1 | В блокнот | ||
| VT1 | Биполярный транзистор | S8550 | 1 | В блокнот | ||
| VD1-VD3 | Светодиод | 3 | В блокнот | |||
| C1 | Конденсатор | 0.068 мкФ | 1 | В блокнот | ||
| C2 | Электролитический конденсатор | 220мкФ 10В | 1 | В блокнот | ||
| R1 | Резистор | 3.6 кОм | 1 | В блокнот | ||
| R2 | Резистор | 1 кОм | 1 | В блокнот | ||
| R3 | Резистор | 470 Ом | 1 | В блокнот | ||
| R4 | Резистор | 4.7 кОм | 1 | В блокнот | ||
| R5 | Резистор | 2.2 кОм | 1 | В блокнот | ||
| R6 | Резистор | 220 Ом | 1 | В блокнот | ||
| R7 | Резистор | 1 Ом | 1 | В блокнот | ||
| R8 | Резистор | 2.7 кОм | 1 | В блокнот | ||
| R9 | Резистор | 12 кОм | 1 | В блокнот | ||
| R10 | Резистор | 680 кОм | 1 |
Сегодня можно увидеть большой ассортимент разнообразных зарядных систем. Каждое предназначается для конкретного аппарата. Зарядное устройство 18650 несколько отличается от аналогичного прибора для зарядки кислотных батарей. Литиевый аккумулятор 18650 имеет высокое напряжение каждой банки.
Магазины, торгующие электротехникой, предлагают огромный ассортимент зарядных устройств. Наиболее дешевая зарядка для li ion аккумулятора 18650 дает ток равный 1 амперу. Устройство предназначено для зарядки одного аккумулятора 18650.
Промышленность выпускает улучшенную зарядную систему, предназначенную для работы с аккумуляторами 18650. Здесь можно одновременно поместить сразу 2–4 элемента. Максимальное напряжение не превышает 4,2 вольта. Устройство имеет высокую стоимость, так как оно оборудовано контроллером заряда, следящим за временем и напряжением заряда.
Любителям универсальных устройств, предлагается зарядка для таких батарей разного типа. Этот зарядник способен одновременно заряжать никелевые, а также литий-ионный аккумулятор 18650. Большинство современных зарядных устройств оборудованы системой безопасности, следящей за напряжением, а также зарядным током. Естественно, чем выше качество зарядника, тем выше его стоимость.
Заводские изделия сначала подают большой ток, постепенно снижая его значение. В результате изделие не перегревается, увеличивается срок службы ion аккумулятора.
Чтобы одновременно зарядить четыре батареи 18650, подойдет зарядное устройство Nitecore Digicharger D4. Прибор оборудован информативным дисплеем, показывающим полезную информацию. На экране высветится время зарядки, скорость заряда, а также напряжение элементов. Управление прибором дает возможность переключаться между разными отсеками, для прочтения информации о каждом заряжаемым аккумуляторе. Прибор относится к универсальной группе, поэтому в нем можно заряжать батареи различного типа.
Изделие автоматически устанавливает время заряда, регулирует его скорость. К сожалению, зарядник не оборудован ручной настройкой, что исключает тонкую подстройку. Устройство автоматически завершает процесс заряда любого аккумулятора.
Nitecore D4 будет оптимальным прибором, если существует потребность ежедневного использования. Особенно это касается лиц, у которых несколько мобильных устройств с аккумуляторами разного типа.
Самодельное зарядное
Чтобы самостоятельно сделать зарядку для аккумуляторов 18650, важно предварительно изучить, как работают электрической цепи, а также параметры, разрешающие проводить зарядку АКБ. Известно несколько способов.
Простейшим вариантом считается подзарядка батарейки зарядным устройством, подходящим к телефонам «Самсунг». Сила тока, а также напряжения такого зарядника, подходит к АКБ 18650.
Схема подключения достаточно проста. Провода зарядника освобождаются от фиксирующей оболочки. Определяется минусовой контакт, а также плюсовой провод. Плюс всегда подается красным проводом, минус черным. Перепутать невозможно.
К аккумулятору подсоединяют оголенные контакты, соблюдая полярность. Провода фиксируются обыкновенным пластилином. Остается только подать питание и начать зарядку, регулярно контролируя процесс. В течение часа параметры емкости будут полностью восстановлены.
Другой метод, предназначен для усовершенствования зарядки. Но схема подключения будет сложнее. Для работы понадобиться:
- паяльник;
- припой;
- клей;
- флюс.
Важнейшим элементом для домашнего устройства считается плата зарядки. Она продается в интернет-магазинах. Сборка выполняется в определенной последовательности. Сначала подготавливается пластмассовый бокс с проводами (плюс, минус). К нему припаивается зарядная плата. Батарейка вкладывается в бокс, подается питание, начинается зарядка.
Чтобы воспользоваться таким вариантом, важно подобрать бокс (емкость) габариты которого соответствовали размерам батареи 18650. Припаивать провода нужно на места, специально обозначенные на плате. Чтобы контролировать величину заряда, плата оборудована несколькими светодиодными индикаторами, различного оттенка (красный, зеленый).
Плата фиксируется к боксу в любом месте, позволяющим видеть работу индикаторов. Затем припаиваются провода, выдерживая полярность. Концы, перед началом пайки, тщательно зачищаются, затем покрываются канифолью. На поверхность платы капают жидким флюсом (2–3 капли).
Во время пайки провода не должны контактировать между собой. Описанную схему можно самостоятельно собрать очень быстро. Стоит она недорого, зато отличается высокой надежностью и отличным зарядом. После подачи напряжения, останется только смотреть на индикатор. Зеленая лампочка показывает силу заряда батарейки.
Общие требования к зарядке аккумуляторов 18650
Во время заряда литиевых батарей 18650, на выходе обязательно должно подаваться напряжение 5 В, значение тока 0,5 – 1А (берется от минимального значения ёмкости АКБ). Другими словами, литиевый аккумулятор, ёмкостью 2600 мАч, необходимо заряжать током, в диапазоне 1,32,6 ампера. Изготовители зарядок для таких батарей, выпускают устройства, выполняющие такой процесс, несколькими шагами.
Сначала подается ток 0,2 А. Причем напряжение одной банки достигает 4,1–4,2 вольта. На такую операцию уходит меньше одного часа. На втором этапе подается постоянное напряжение. Чтобы уменьшить время заряда, на производстве начали выпускать зарядник с импульсным режимом
Некоторые литий-ионные аккумуляторы оборудованы графитовым электродом. Чтобы заряд проходил нормально, необходимо, чтобы на каждый элемент подавалось напряжение, превышающее 4,1 вольта. Если взять обычный литиевый аккумулятор, повышение напряжения приведет к увеличению энергетической плотности, одновременно начнут свою активную деятельность окислительные процессы.
В результате срок эксплуатации литиевого аккумулятора резко снижается. Такого явления не наблюдается в батареях, оборудованных графитовыми электродами. Окисление снижается специальными добавками. Другими словами увеличение напряжения в графитовых батареях не является критичным, но лучше этого не делать.
Если начать заряжать аккумуляторы 18650 током 1А, для полного заряда потребуется приблизительно 2–3 часа. За этот время напряжение поднимется до определённой величины. Во время работы зарядное устройство быстро уменьшает ток на несколько процентов (считается от первоначальной величины). Увеличение тока заряда (больше 1 ампера) не оказывает серьезного влияния на время зарядки. Вторая стадия заряда, обычно продолжается намного дольше, чем в самом начале.
Промышленность изготавливает зарядные устройства, которые способны полностью зарядить литиевый аккумулятор18650 приблизительно за один час. Эти приборы не в состоянии провести второй этап, он полностью отсутствует. На первоначальном этапе зарядка АКБ осуществляется примерно на 60–80 процентов. Затем она начинает эксплуатироваться в приборе. Такой заряд не может считаться критичным для литиевых элементов. Даже наоборот, они не должны полностью заряжаться, аккумулятор не должен сильно разряжаться
У многих, наверное, возникает проблема с зарядкой Li-Ion аккумулятора без контроллера, у меня возникла такая ситуация. Достался убитый ноутбук, в аккумуляторе 4 банки SANYO UR18650A оказались живые.
Решил заменить в светодиодном фонарике, вместо трех батареек ААА. Встал вопрос об их зарядке.
Покопавшись в инете нашел кучу схемок, но с деталями у нас в городе туговато.
Пробовал заряжать от зарядки сотового, проблема в контроле заряда, нужно постоянно следить за нагревом, чуть начинает нагреваться нужно отключать от зарядки иначе аккумулятору каюк в лучшем случае, а то и можно устроить пожар.
Решил сделать самостоятельно. Купил в магазине постельку под аккумулятор. На барахолке купил зарядку. Для удобства отслеживания окончания заряда желательно найти с двухцветным светодиодом который сигнализирует о конце заряда. Он переключается с красного на зеленый при окончании зарядки.
Но можно и обычную. Зарядку можно заменить на шнур USB, и заряжать от компьютера или зарядки с USB выходом.
Моя зарядка только для аккумуляторов без контроллера. Контроллер я взял от старого аккумулятора сотового телефона. Она следит за тем, чтобы аккумулятор не был перезаряжен выше напряжения 4.2 В, либо разряжен меньше 2…3 В. Также схема защиты спасает от коротких замыканий, отключая саму банку от потребителя в момент короткого замыкания.
На нем стоят микросхема DW01 и сборка двух MOSFET-транзисторов (M1,M2) SM8502A. Есть и с другими маркировками, но схемы подобны этой, и работает аналогично.
Контроллер заряда от аккумулятора сотового телефона.
Схема контроллера.
Ещё одна схема контроллера.
Главное не перепутать полярность припайки контроллера с постелькой и контроллера с зарядкой. На платке контроллера указаны контакты «+» и «-» .
В постельке возле плюсового контакта желательно сделать явно заметный указатель, красной краской или самоклеющейся пленкой, во избежание переполюсовки.
Собрал всё воедино и вот что получилось.
Заряжает замечательно. При достижении напряжения 4,2 вольта контроллер отключает аккумулятор от зарядки, и переключается светодиод с красного на зелёный. Зарядка закончена. Заряжать можно и другие Li-Ion аккумуляторы, только применить другую постельку. Всем удачи.
В этом видеоуроке показано, как сделать зарядку для популярных литий ионных аккумуляторов формата 18650, многие пользуются подобными. Видео канала “Обзоры посылок и самоделки от jakson” о том, как сделать своими руками всего за пол доллара, внизу статьи.
Тема актуальная, например, фонарик, который не имеет встроенной функции зарядки подобных аккумуляторов, ему не обойтись без самодельного зарядного устройства.
В Китае самые дешевые стоят от 3$, выше. Купить можно в этом китайском магазине .
Единственное, что приобрести – недорогие модули для зарядки литиевых акб, они способны зарядить те, что используются в радиоуправляемой технике, стоят недорого. Можно было бы сделать самому подобный модуль, но в этом нет смысла, скорее всего выйдет дороже. Продаются модули дешево в этом китайском магазине .
Чтобы аккумуляторы 18650 заряжались независимо друг от друга, поскольку они обладают разной емкостью, будем использовать два модуля.
По сути в этих модулях нет ничего хитрого, на входе стоит mini usb разъем для питания модуля, на выходе два контакта: плюсовой и отрицательный для подсоединения аккумулятора, так же два светодиода – индикаторы зарядки, один показывает процент зарядки, второй то, что акб уже зарядился.
Единственная задача, которую предстоит выполнить своими руками, это сделать корпус для зарядного устройства – для этого будем использовать обрезки двп, они простые в обработке.
Чтобы их разрезать без пыли и стружки, используем скальпель, подойдет другой острый, режущий инструмент, например, строительный канцелярский нож.
По структуре материал довольно мягкий, больше напоминает картон, нежели какую-то древесину.
В общем нарезал двп при помощи скальпеля, это заняло около 10 минут, но получилось не аккуратно, так как лезвие иногда соскакивало. Края, где был произведен срез, не ровные, они под углом, но это не критично, поскольку в эти места будет заливаться термоклей, которым скрепим конструкцию. А на краях можно поработать наждачкой, которая сгладит все изъяны.
Будет скомпонован корпус зарядного устройства.
С этой стороны выведем один mini usb разъем, от него второй модуль, поскольку нет смысла делать две дырки в корпусе.
Также на боковых стенках самодельной зарядки сделаем выемки, чтобы доставать аккумуляторы.
Подготовил все части корпуса, сделал в них отверстия, скрепим термоклеем.
Корпус для зарядного устройства почти готов, пора бы перейти к начинке, термоклей неплохо подходит для скрепления двп, он почти сразу хватается, в отличие от пва клея, вам при склейке практически не приходится ждать, так же от него несложно избавиться при помощи скальпеля.
В качестве контактных площадок, которые будут соприкасаться с аккумуляторами 18650, используем кусочки фольгированного текстолита. Залудим их, к ним будет просто подпаять провода.
Два модуля необходимо соединить между собой, поскольку будем использовать только один mini usb, для этого просто контакты питания на входе впаиваем друг к другу, минус к минусу, плюс к плюсу.
И вот, что в итоге должно получиться, соединили между собой входящие контакты питания.
Продолжение с 5 минуты об устройстве для регулярном восполнении заряда литий ионных акб типа 18650
Есть на близкую тему.
Самодельное зарядное устройство для аккумуляторов 18650.
Один раз понадобилось мне в гараже зарядить аккумулятор 18650 для фонарика, а под рукой зарядки не было. Таскать с собой iMax B6 нет никакого желания, поэтому решил сделать зарядку сам с минимальными затратами.
Чтобы сделать зарядку, необходим держатель аккумуляторов 18650. Так как помимо зарядки держатель собирался использовать и в других местах, я решил купить лот из нескольких держателей. Так выходит дешевле, чем покупать по одному.
На бике заказал пластиковый держатель для аккумуляторов. Лот из 4 шт. стоил 1,91$ (с купоном)
Пришла посылка в обычном биковском сером пакете. Внутри - километры пупырки и, собственно, товар.
Пластик нормальный, провода запрессованы. Аккумулятор 18650 стандартного размера (65 мм) помещается без проблем. Аккумуляторы с защитой (69 мм) тоже помещаются.
На фотографии в держатель вставлен аккумулятор стандартного размера. При извлечении аккумулятора возник первый вопрос: по бокам пластик заходит на аккумулятор, чтоб исключить самопроизвольное его выпадение, но извлекать аккумулятор становится проблематично. Можно, конечно, поддеть отверткой 18650, но шанс покарябать аккумулятор очень велик. Было решено модернизировать держатель, приклеив полоску ткани (лента) посередине.
После такой модернизации аккумулятор извлекается очень легко.
Для зарядного устройства необходим контроллер заряда. На eBay я сразу полез к знакомому продавцу, у которого покупаю электронику. После недолгого поиска я нашёл для литиевых аккумуляторов. Я покупал контроллер за 1,11$ с входом для датчика температуры, хотя у него же можно найти контроллер попроще по цене меньше доллара ().
Контроллер выглядит так:
У платки есть стандартный вход MicroUSB, что позволяет заряжать аккумуляторы от компьютерного порта USB или от сетевой зарядки, у которой есть выход USB (для примера вот )
На плате припаян чип ТР4056 (кому интересно, есть )
С сайта продавца характеристика платы:
input voltage: 4V-8V maximum output charging current: 1000mA
the charging D1 indicator lights, charging is completed D2 indicator
PCB board size: 37.3 (mm) x15 (mm)
Небольшое описание платы в картинках:
Согласно datasheet-у, если увеличить сопротивление R4 до 2,4 кОм, то можно уменьшить (ограничить) ток заряда до 500 мА.
Плату я приклеил термопистолетом к держателю аккумулятора.
Там же проложил и припаял провода
Если подать напряжение на USB порт, то загорается индикатор D2 зелёным цветом, а индикатор D1 начинает мигать красным цветом (аккумулятор не вставлен в держатель).
Когда вставлен аккумулятор и подключено внешнее питание, то загорается индикатор D1
На неполностью заряженном аккумуляторе показания, которые берутся с USB порта:
U=5,02В I=0,49А. Напряжение на аккумуляторе 4,21 В
замеры в начале заряда
После окончания заряда загорается индикатор D2 зелёным цветом
На полностью заряженном аккумуляторе показания, которые берутся с USB порта:
I=0,00А. Напряжение на аккумуляторе 4,21 В
замеры в конце заряда
Дальше я решил проверить, до конца ли я зарядил самодельной зарядкой аккумулятор. Для этого я подождал пару часов и попробовал зарядить аккумулятор iMax B6 током 0,5 А.
Как видно на индикаторе, аккумулятор заряжался почти 10 минут и взял всего 14 мАч. Причем ток практически сразу сбросился до 0,1А и держался так все 10 минут.
Кстати, на последней фотографии видно ещё одно применение держателя для аккумуляторов 18650.
Вблизи держатель с клеммами для iMax B6 выглядит так:
Ленту я приклеил обычным суперклеем. Бока держателя (3 штуки) я срезал канцелярским ножом, оставил лишь один бок для подстраховки.
Далее я попробовал разрядить аккумулятор, чтобы понять, выдаст ли 18650 свою ёмкость, и заодно после разряда проверить, какой ток потребляется в начальный момент заряда от USB порта.
На фотографии видно, что 18650 отработал на все 100% (на самом аккумуляторе написана ёмкость)
Начальный момент заряда:
Данный аккумулятор ёмкостью 1365мАч заряжался с полностью разряженного состояния чуть более 3 часов.
Кратенько минусы и плюсы:
Минусы
Трудно достать аккумулятор из держателя. После небольшой доработки данный минус убирается.
Замечания (не минусы и не плюсы)
Заметил небольшой баг зарядного. Если подать питание на USB порт, а потом вставить аккумулятор, то зарядка не начнётся. То есть нужно сначала вставить аккумулятор, а потом на зарядное подать напряжение.
Плюсы
1) Цена. За 1,5$ полноценная зарядка аккумуляторов 18650.
2) Возможность регулировки зарядного тока путём замены резистора R4 (в datasheet есть таблица, которая показывает, какой резистор нужно поставить, чтобы выставить зарядный ток)
3) Компактное
Выводы
За 1,5$ и полчаса времени я получил компактное зарядное, которое меня полностью устраивает.
