Как сделать зарядное устройство для аккумулятора 18650 своими руками

Как сделать зарядное устройство для аккумулятора 18650 своими руками

СмартПульс — держите руку на пульсе высоких технологий! Новости, статьи, обзоры мобильных устройств, компьютеров, комплектующих, радиолюбительских конструкций

Главная — DIY (Сделай сам!) — Питание электронных устройств — Зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов своими руками (супер-экономно) (статья-обзор)

Статья-обзор

Зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов своими руками (супер-экономно)

Иногда бывает необходимо извлечь из какого-либо устройства съёмный литий-ионный аккумулятор и зарядить его. Для этого, разумеется, потребуется зарядное устройство.

В этой статье разберём, как сделать своими руками зарядное устройство для лития почти из ничего; ибо главная деталь устройства почти ничего не стоит.

Тем не менее, придётся кое-что докупить, т.е. собрать зарядное устройство полностью только из желудей и спичек не получится. Но затраты будут минимальными.

Секрет изготовления такого зарядного устройства сразу виден на следующей фотке, а теоретическое обоснование и схемные тонкости (они есть!) — далее в статье.

(кликнуть для увеличения, откроется в новом окне)

Зарядка лития своими руками на основе лампочки от карманного фонаря: теория и практика

Итак, интрига заключается в том, что центральным элементом устройства является лампочка от карманного фонаря.

Почему именно она?

Она в этом зарядном устройстве выполняет одновременно две функции: индикации и ограничения тока заряда.

А почему нельзя использовать, например, светодиод?

У него есть сразу два недостатка для подобной цели применения, связанных с тем, что по своей сути он — именно диод.

Во-первых, у него есть порог включения (от 1.3 до 3 В в зависимости от типа), ниже которого он ток почти не пропускает (т.е. зарядка прервётся раньше, чем аккумулятор будет полностью заряжен).

А во-вторых, после превышения порога включения ток начинает резко нарастать, что опасно уже для самого светодиода (может сгореть).

Другая альтернатива лампочке — обычный резистор. Всем он хорош, но только индикацию никак не заменит. 🙂

Ещё одно преимущество лампочки: из-за зависимости её сопротивления от степени нагрева нити, ток заряда, протекающий через лампочку, оказывается более стабильным при изменении напряжения на аккумуляторе, чем при применении резистора, или, тем более, светодиода.

Это свойство связано с тем, что при нагревании чистых металлов (не сплавов) с повышением температуры повышается и их сопротивление.

Посмотрите на вольт-амперную характеристику экземпляра лампочки, применённой в данном зарядном устройстве:

При увеличении напряжения от 1 В до 2 В ток увеличивается с 0.24 А до 0.33 А, т.е. не в 2 раза, а только в 1.375 раза.

Тем не менее, одной только лампочки не достаточно: должна быть ещё и плата защиты аккумулятора для предотвращения его перезаряда (он крайне вреден для литиевых аккумуляторов).

Использовать можно самую простую и недорогую плату защиты (обзор):

Плата стоит очень недорого, купить можно на Алиэкспресс, например, у этого продавца. Цена на дату выхода обзора — около $1 .

Реклама. ООО «АЛИБАБА.КОМ (РУ)» ИНН 7703380158

Тип лампочки зависит от того, какой ёмкости аккумуляторы мы собираемся заряжать. В данном случае зарядное устройство предназначено для небольших аккумуляторов формата 14500, максимальная реальная ёмкость которых составляет до 1200 мАч. В качестве оптимального варианта лампочки для «мягкой» зарядки можно использовать лампочку напряжением 2.5 В на ток 0.4 А. Для более ёмких аккумуляторов можно соединить несколько лампочек параллельно, либо применить более мощные лампочки (при применении галогенных лампочек потребуется позаботиться уже не только о более мощном источнике питания, чем телефонный адаптер, но и о теплоотводе).

Лампочку можно припаять к плате защиты с помощью жесткой проволочки:

Далее потребуются банальные, но тоже необходимые составные части. В качестве корпуса можно выбрать, например, сдвоенный держатель для аккумуляторов: на месте одного из аккумуляторов будет установлена плата защиты с лампочкой, а второе посадочное место будет использовано для собственно заряжаемого аккумулятора.

Вот пример такого корпуса (крышка снята):

Этот корпус — на самом деле держатель батареек формата AA, который подавал питание на автономную гирлянду светодиодов. Гирлянду я запитал от одного из многочисленных телефонных адаптеров, завалявшихся в домашнем хозяйстве; а держатель для батареек наконец-то нашел полезное применение.

Поскольку размеры литиевых аккумуляторов формата 14500 совпадают с размерами батареек АА, то никаких проблем с совместимостью по габаритам не может быть.

Несомненный плюс такого корпуса состоит в том, что он — полупрозрачный, так как это сделает видимым свечение лампочки, которое будет свидетельствовать о протекании процесса зарядки и его успешном завершении.

Выключатель с припаянной к нему контактной площадкой были извлечены из корпуса, а на освободившееся место уложена плата с лампочкой. Для подачи питания от телефонного адаптера использовался обрывок USB- кабеля, от которого была отрезана повреждённая часть с разъёмом микро- USB .

В результате после сборки и пайки получилась такая конструкция:

Теперь осталось закрыть конструкцию крышкой и провести контроль функционирования.

Благодаря частичной прозрачности крышки свечение лампочки получилось хорошо заметным:

Теперь — краткое описание, как работает индикация с помощью лампочки.

Лампочка включена последовательно между источником питания (телефонный адаптер 5 В) и заряжаемым аккумулятором.

Когда аккумулятор разряжен до нуля (это соответствует напряжению на литиевом аккумуляторе 3.2 В), то на лампочке падает напряжение 1.8 В. Лампочка светит хотя и не в полную силу (она рассчитана на 2.5 В), но довольно сильно и хорошо заметно.

Когда аккумулятор полностью заряжен, напряжение на нём составляет 4.2 В, а на лампочке остаётся 0.8 В. Лампочка светит тускло, едва заметно (но всё-таки заметно). На фотографиях в обзоре напряжение на лампочке составляет ровно 1 В.

Однако при дальнейшей зарядке аккумулятора, при повышении напряжения на нём свыше 4.2 В, срабатывает защита от перезаряда и аккумулятор отключается. В результате лампочка гаснет; аккумулятор можно извлекать.

Время заряда аккумулятора ёмкостью 900 мАч составило чуть более 3-х часов, что соответствует «мягкому» заряду, благоприятному для долголетия аккумулятора.

Окончательный диагноз

Несмотря на всю примитивность конструкции зарядного устройства для лития своими руками, устройство получилось полностью функциональным безо всяких скидок; и при этом — крайне недорогим.

У него — вполне выразительная индикация состояния процесса заряда (по яркости свечения лампочки); чётко определяется окончание зарядки (лампочка гаснет).

Но это — всего лишь один из возможных вариантов построения зарядки для лития на основе обычной лампочки. Подобным образом могут быть построены устройства и с более высоким зарядным током для более мощных аккумуляторов; разве нужно будет правильно подобрать лампочку, корпус и источник питания (для зарядки ёмких аккумуляторов может быть не достаточно питания от телефонного адаптера).

При грамотном построении зарядного устройства можно не беспокоиться о сроке жизни лампочки: при работе с недокалом (как в данном случае) срок жизни продлевается во много раз относительно номинального. В случае зарядки глубоко разряженного или короткозамкнутого аккумулятора напряжение на лампе может оказаться выше её номинала, что уже может быть для лампы вредным. Желательно избегать таких ситуаций.

Важное замечание. Если требуется собрать зарядное устройство для двух или более аккумуляторов, то плата защиты и лампочка должны быть отдельными для каждого из них!

Корпуса для таких зарядных устройств, если не найдутся в домашнем хозяйстве, тоже можно купить на китайских площадках; хотя выбор полупрозрачных корпусов крайне ограничен.

Например, корпус, аналогичный описанному в обзоре, есть на Алиэкспресс у этого продавца (цена с доставкой — чуть выше $1).

Полупрозрачный корпус на 3 аккумулятора формата 18650 — у этого продавца (цена с доставкой — около $4.5 , многовато будет).

Можно использовать и непрозрачный корпус для аккумуляторов 18650 (у этого продавца, $1.5 ); а в крышке для заметности индикации можно сделать отверстие и заклеить его прозрачным пластиком (или не заклеивать).

Платы защиты есть, например, у этого продавца ( ч уть более $1 ).

Все цены приведены на момент составления обзора и могут меняться.

Реклама. ООО «АЛИБАБА.КОМ (РУ)» ИНН 7703380158

И, наконец, есть ещё одна возможность изготовления супер-экономного зарядного устройства для лития — из отработанного вейпа (электронной сигареты) с возможностью дозарядки. В таких вейпах установлен полностью пригодный контроллер заряда, и для изготовления ЗУ достаточно просто применить прямые руки; процесс описан в этой статье.

Весь раздел «Сделай сам! ( DIY) » — здесь.

Ваш Доктор.
01 июня 2022 г.

Вступайте в группу SmartPuls.Ru Контакте! Анонсы статей и обзоров, актуальные события и мысли о них.

Порекомендуйте эту страницу друзьям и одноклассникам

 Доктора! (Администрация сайта — контакты и информация)
Группа SmartPuls.Ru Контакте — анонсы обзоров, актуальные события и мысли о них

Зарядное устройство для литиевых аккумуляторных батареек 18650 своими руками

Аккумуляторы играют важную роль в любом механизме, работающим не от сети. Перезаряжаемые аккумуляторные батареи стоят довольно дорого, из-за того, что вместе с ними нужно приобретать зарядное устройство. В аккумуляторных батареях используются разные комбинации проводниковых материалов и электролитов – свинцово-кислотные, никель-кадмиевые (NiCd), никель-металлгидридные (NiMH), литий-ионные (Li-ion), литий-ионполимерные (Li-Po).

Я использую литий-ионные аккумуляторы в своих проектах, поэтому решил сделать зарядку для литиевых аккумуляторов 18650 своими руками, а не покупать дорогое, так что приступим.

Шаг 1: Видео

В видео показана сборка зарядного устройства.
Ссылка на youtube

Шаг 2: Список электрокомпонентов

Показать еще 3 изображения

Список компонентов, необходимых для сборки зарядного устройства для аккумуляторных батареек 18650:

• Модуль зарядного устройства на базе чипа TP4056 с защитой аккумулятора
• Блок питания 12В 2А
• Выключатель SPST с двумя контактами
• Стабилизатор напряжения 7805, вам понадобится 1 шт (не нужен, если есть 5В блок питания)
• Конденсатор 100 нФ, 4 шт (не нужен, если есть 5В блок питания)
• Батарейный отсек 18650
• Разъем питания
• Печатная плата

Шаг 3: Список инструментов

Для работы вам будут нужны следующие инструменты:

• Паяльник и проволочный припой
• Горячий нож
• Клеевой пистолет и палочки термоклея
• Отвертка и винты
• Пластиковая коробочка 8х7х3 см (или близкая по размерам)

Теперь, когда все нужные инструменты и компоненты подготовлены к работе, займемся модулем ТР4056.

Шаг 4: Модуль зарядного устройства Li-io аккумуляторов на основе чипа ТР4056

Немного подробнее об этом модуле. На рынке представлены два варианта этих модулей: с защитой аккумулятора и без нее.

Коммутационная плата, содержащая схему защиты, осуществляет контроль напряжения с помощью фильтра цепи питания DW01A (интегральная схема защиты батареи) и FS8205A (N-канальный транзисторный модуль). Таким образом, коммутационная плата содержит три интегральных схемы (TP4056+DW01A+FS8205A), в то время как модуль зарядного устройства без защиты батареи содержит лишь одну интегральную схему (TP4056).

TP4056 – модуль заряда одноэлементных Li-io аккумуляторов с линейным зарядом постоянного тока и напряжения. Корпус SOP и малое число внешних компонентов делают этот модуль прекрасным вариантом для использования в самодельных электроприборах. Он заряжает через USB так же хорошо, как через обычный блок питания. Распиновка модуля TP4056 прилагается (рис.2), как и график цикла зарядки (рис.3) с кривыми постоянного тока и постоянного напряжения. Два диода на коммутационной плате показывают текущий статус заряда – заряд, прекращение заряда и тд (рис.4).

Чтобы не повредить аккумулятор, заряд 3,7 В литий-ионных аккумуляторов должен осуществляться при значении постоянного тока 0,2-0,7 от их емкости, пока выходное напряжение не достигнет 4,2 В, после чего заряд будет осуществляться постоянным напряжением и постепенно снижающимся (до 10% от первоначального значения) током. Мы не можем прервать заряд при напряжении 4,2 В, так как уровень заряда будет 40-80% от полной емкости аккумулятора. За этот процесс отвечает модуль TP4056. Еще один важный момент – резистор, соединенный с выводом PROG, определяет зарядный ток. В модулях, представленных на рынке, обычно с этим выводом соединен 1,2 КОм резистор, что соответствует зарядному току 1А (рис.5). Чтобы получить другие значения зарядного тока, можно попробовать ставить другие резисторы.

DW01A – интегральная схема защиты батареи, на рис.6 показана обычная схема подключения. Полевые МОП-транзисторы М1 и М2 соединены внешне интегральной схемой FS8205A.

Эти компоненты установлены на коммутационной плате модуля заряда литий-ионных батарей TP4056, ссылка на который есть в Шаге 2. Мы должны сделать только две вещи: дать напряжение в диапазоне 4-8 В на входной разъем, и соединить полюса аккумулятора и контактами + и – модуля TP4056.

После этого продолжим сборку зарядного устройства.

Шаг 5: Схема проводки

Чтобы завершить сборку электрокомпонентов, спаяем их в соответствии со схемой. Я приложил схему в программе Fritzing и фото физического соединения.

1. + контакт разъема питания соединяем с одним из контактов выключателя, а – контакт разъема питания соединяем с пином GND стабилизатора 7805
2. Второй контакт выключателя соединяем с пином Vin стабилизатора 7805
3. Устанавливаем три конденсатора 100 нФ параллельно между Vin и GND пинами стабилизатора напряжения (для этого используйте макетную плату)
4. Устанавливаем конденсатор 100 нФ между пинами Vout и GND стабилизатора напряжения (на макетной плате)
5. Соедините Vout пин стабилизатора напряжения с IN+ пином модуля TP4056
6. Соедините пин GND стабилизатора напряжения с IN- пином модуля TP4056
7. Соедините + контакт батарейного отсека с B+ пином модуля TP4056, а – контакт батарейного отсека соедините с В- пином модуля TP4056

На этом соединения завершены. Если вы используете 5 В блок питания, пропускайте все пункты с подключениями к стабилизатору напряжения 7805, и подключайте + и – блока напрямую к IN+ и IN- пинам модуля TP4056 соответственно.
Если вы будете использовать 12В блок питания, при прохождении тока 1А стабилизатор 7805 будет нагреваться, это можно исправить теплоотводом.

Шаг 6: Сборка, часть 1: прорезаем отверстия в корпусе

Показать еще 7 изображений

Для того, чтобы правильно уместить все электрокомпоненты в корпусе, в нем нужно прорезать отверстия:

1. Лезвием ножа отметьте на корпусе границы батарейного отсека (рис.1).
2. Горячим ножом прорежьте отверстие по сделанным меткам (рис.2 и 3).
3. После прорезания отверстия, корпус должен выглядеть как на рис.4.
4. Отметьте место, где будет находиться USB-разъем модуля TP4056 (рис.5 и 6).
5. Горячим ножом прорежьте в корпусе отверстие для USB-разъема (рис. 7).
6. Отметьте места на корпусе, где будут находиться диоды модуля TP4056 (рис. 8 и 9).
7. Горячим ножом прорежьте отверстия под диоды (рис. 10).
8. Таким же образом сделайте отверстия под разъем питания и выключатель (рис.11 и 12)

Шаг 7: Сборка, часть 2: устанавливаем электрокомпоненты

Следуйте инструкции, чтобы установить компоненты в корпусе:

1. Установите батарейный отсек так, чтобы монтажные точки были снаружи отсека/корпуса. Клеевым пистолетом приклейте отсек (рис.1).
2. Установите на место модуль TP4056 так, чтобы USB0разъем и диоды попали в соответствующие отверстия, зафиксируйте термоклеем (рис.2).
3. Установите на место стабилизатор напряжения 7805, зафиксируйте термоклеем (рис.3).
4. Установите на свои места разъем питания и выключатель, зафиксируйте их термоклеем (рис.4).
5. Расположение компонентов должно выглядеть так же, как на рис.5.
6. Нижнюю крышку закрепите на месте винтами (рис.6).
7. Позже я закрыл неровности, оставшиеся от горячего ножа, черной изолентой. Также их можно сгладить наждачкой.

Завершенное зарядное устройство показано на рис.7. теперь его нужно испытать.

Шаг 8: Испытание

Установите разряженный аккумулятор в зарядное устройство. Включите питание в разъем 12В или USB. Красный диод должен моргать, это значит, что идет процесс заряда.

Когда заряд будет завершен, должен загореться синий диод.
Прикладываю фото зарядного устройства в процессе заряда и фото с заряженным аккумулятором.
На этом работа завершена.

Игорь Самоделов

Рассказываю как сделать какую-либо вещь с пошаговыми фото и видео инструкциями.

Как сделать высокоточное зарядное устройство с индикацией для аккумулятора 3,7 В

Как известно, литий-ионные аккумуляторы крайне чувствительны к напряжению перезарядки и запросто выходят из строя даже при небольшом отклонении. Чтобы этого избежать нужен точный зарядник. Простая схема зарядного устройства удобна в использовании, не содержит дефицитных деталей, имеет четкий порог срабатывания и индикацию состояния. Высокая точность достигается благодаря использованию микросхемы-стабилизатора «TL431».

Необходимые детали

• Транзистор IRFZ44N — http://alii.pub/5ct567
• Микросхема-стабилизатор TL431 — http://alii.pub/5mclsi
• Два светодиода — http://alii.pub/5lag4f
• Резисторы: 4,7 кОм, 15 кОм, 1 кОм, 5,6 кОм, 220 Ом — http://alii.pub/5h6ouv

Схема зарядного устройства

На транзисторе «Q1» построен ключ, коммутирующий аккумулятор с источником питания. На микросхеме «U1» собран логический, пороговый стабилизатор. При помощи светодиодов отображается индикация состояния. Резистором «R4» можно подобрать точный уровень срабатывания. Вместо него можно установить подстроечный резистор.

Изготовление зарядного устройства для литий-ионного аккумулятора 3,7 В

Схема не имеет платы и спаивается навесным монтажем. В роли перемычек используется одножильный медный провод. Слева припаиваются провода от блока питания 5 В (зарядник от смартфона). Справа — провода от бокса аккумулятора.

Устанавливаем аккумулятор 18650 в бокс. Подключаем схему к блоку по средствам USB разъема. Горит красный светодиод, индицирующий протекание тока зарядки.

Через определенное время, когда зарядка АКБ будет закончена, транзистор закроется и загорится зеленый светодиод, указывающий о полном заряде батареи.

Зарядка литий-ионных аккумуляторов 18650 своими руками

Для зарядки Li-ion аккумуляторов 18650 и других типоразмеров важно использовать надежные и походящие им зарядные устройства. Используемое ЗУ должно выдавать подходящий ток зарядки и работать в режиме CC/CV, без излишнего заряда и токовых перегрузок.

Купить готовое устройство с нужными параметрами – проще и надежнее, чем собирать зарядку для литий-ионных аккумуляторов 18650 своими руками. Но такая возможность есть, и самостоятельно сделать зарядник по простой схеме может каждый электронщик.

Подготовка

Для создания зарядного устройства для аккумулятора 18650 своими руками пригодятся:

• модуль на базе чипа TP4056, а именно вариант со схемой защиты – для отслеживания напряжения при помощи компонентов DW01A и FS8205A;
• блок питания с вольтажом 12 В и током 2 А;
• SPST-выключатель с 2 выводами;
• блок питания на 5 В или вместо него стабилизатор 7805 и 4 конденсатора на 100 нФ;
• отсек для цилиндрического Li-ion элемента со стандартными параметрами 18х65 мм;
• печатная плата;
• разъем питания;
• паяльник для сборки элементов по схеме;
• пластиковая коробочка с ориентировочными размерами 8 см х7 см х 3 см;
• клей для фиксации компонентов;
• горячий нож для резки пластика;
• винты, отвертка для завинчивания крышки.

Алгоритм зарядки Li-ion аккумуляторов

Для Li-ion элементов характерно линейное изменение тока и напряжения. Поэтому для восполнения их заряда через USB или обычный блок питания отлично подходит модуль с чипом TP4056. О протекании процесса зарядки сообщают диоды. Безопасное восполнение заряда ведется при стабильном токе 0,2–0,7С. Когда Uвых достигает 4,2 В, начинается зарядка при U=const с плавным снижением тока до 10% от его исходного значения.

Зарядный ток регулирует резистор, соединенный с выводом PROG. Продаваемые модули этой конфигурации обычно имеют резистор на 1,2 кОм и обеспечивают зарядный ток 1 А. Для подзарядки достаточно подать на входной разъем напряжение 4–8 В и соединить «плюс » и «минус » заряжаемой «банки » с контактами модуля TP4056.

Сборка зарядки для литиевого аккумулятора 18650 по схеме

Для завершения сборки электрокомпонентов нужно спаять их согласно схеме:

1. Положительный контакт разъема питания соединить с произвольным контактом выключателя, а отрицательный – с выводом GND стабилизатора.
2. Свободный контакт выключателя объединить с выводом Vin стабилизатора.
3. На макетной плате в диапазоне между Vin и GND выводами поместить параллельно 3 конденсатора.
4. Между точками Vout и GND поставить оставшийся 1 конденсатор.
5. Соединить выводы Vout и IN+, GND и IN-.
6. Положительный контакт аккумуляторного отсека свести с выводом B+, а отрицательный – с В-.

При использовании вместо стабилизатора и конденсаторов 5–вольтного блока питания сделать самому зарядку 18650 еще проще. Нужно просто подключить полюса блока питания к выводам IN+ и IN- модуля TP4056. По окончании пайки остается поместить собранную схему в пластиковый корпус. По заранее прочерченным линиям при помощи горячего ножа в нем нужно сделать окошки для компактного размещения всех компонентов: USB-порта, диодов, выключателя и разъема.

Все компоненты размещаются в самодельном корпусе. Аккумуляторный отсек крепится термоклеем. Модуль TP4056 устанавливается так, чтобы диоды и USB разъем попали в подготовленные под них прорези, и приклеиваются. В конце размещаются и фиксируются клеем стабилизатор, разъем и выключатель. Затем остается привинтить крышку и зашлифовать наждачкой края окошек. Аналогично можно сделать своими руками и зарядку для трех 18650 аккумуляторов, используя соответствующую схему.