Зарядное устройство для литиевых аккумуляторов 18650 своими руками

Зарядное устройство для литиевых аккумуляторов 18650 своими руками

Какие бывают батареи

Все зависит от того, какой материал используется при изготовлении положительного электрода. Всего существует несколько видов литиевых аккумуляторов:

• С катодом из кобальта лития
• С катодом созданным на основе сплава литированного фосфата железа
• Сделанный на основе никель-кобальт-алюминия
• Созданный на основе никель-кобальт-марганца

Чаще всего можно встретить корпусное исполнение, однако существуют также ламинированные, полимерные или призматические аккумуляторы. Последние выглядят как электродная масса, которая плотно запаяна в специальную пленку. Обычно такие батареи широко применяются в мобильных устройствах и строительной технике.

Большой популярностью сегодня пользуются батарейки 18650. Они завоевали любовь покупателей из-за своей увеличенной емкости и средним уровнем заряда. Однако при покупке не стоит забывать, что находясь в нерабочем состоянии такие батарейки очень быстро теряют свою емкость. Если постоянно не заряжать аккумуляторы, они в скором времени испортятся, и ремонт уже будет невозможен. Поэтому они должны постоянно заряжаться. Поставляются они всего в корпусном исполнении, уход за ними не составляет особого труда, а зарядка литий ионных аккумуляторов 18650 своими руками не будет сложной даже для новичка.

Где используются

Аккумулятора типа Li-on активно применяются в гражданской технике и изделиях специального назначения. Среди гражданских самым большим спросом литиевые аккумуляторы пользуются для мобильных телефонов. Также они могут применяться в ноутбуках, рациях, видеокамерах, цифровой технике, фонарях, строительной технике и т.д.

Как заряжать литий-ионные аккумуляторы 18650, правила

Для того чтобы провести правильную зарядку этого типа батареек не нужно обладать специальными навыками. Однако, в отличие от других батарей, при зарядке аккумуляторов 18650 необходимо придерживаться следующих правил:

• Изначально рекомендуется подача максимум 0,05В. При завершении зарядки параметр повышают до 4,2В. Такая процедура обусловлена тем, что данный диапазон безопасен для 18650.
• Настоятельно рекомендуется подавать силу тока до 1А. Оптимальным будет диапазон от 0,5 до 1А. При подаче тока более 1А батареи будут быстрее заряжаться, но также быстрее будут расходовать свой запас прочности, что в скором времени приведет аккумулятор к неисправности.
• Зарядка не должна продолжаться более 3 часов. Избыточный заряд приведет к деформации фрагментов аккумулятора. Это будет понятно по перегреву блока

При соблюдении простых правил можно надолго сохранить работоспособность вашей батареи. Правильное обращение не только сохранит работоспособность, но и увеличит срок службы.

Когда надо заряжать батарею

Для хороших аккумуляторов нормой является 400-600 циклов. Лучше всего будет, если вы не будете давать вашей батарее разряжаться до 0%. Когда уровень заряда падает ниже отметки в 10%, рекомендуется ставить батарейку на зарядку. Такой прием поможет продлить срок службы до 1000 циклов.

Допустимый ток заряда

Любая схема зарядки литий ионных аккумуляторов предполагает, что допустимым для сохранности батареи является ток от 0.5 до 1 ампера в зависимости от номинальной емкости батареи. Например, аккумулятор на 2600мАч необходимо заряжать током от 1,3 до 2,6 ампера.

Время зарядки

Здесь самое главное – не держать АКБ дольше 3 часов. В противном случае из-за перегрева вы повредите химический состав батареи, после чего та придет в негодность.

Как измерить вольтаж

Обычно производители указывают емкость на самом элементе аккумулятора. Однако если вы желаете более точно измерить вольтаж и проверить работоспособность – существует большое количество разнообразных приборов для этого. Можно приобрести IMAX и делать точные замеры, что хорошо подойдет людям, которые каждый день подзаряжают батареи. Можно прибегнуть к более бюджетным вариантам, например мультиметру или проверки зарядки при помощи USB тестера. Последний вариант более опасный, так как подавляющее большинство бюджетных версий 18650 не имеют защиты. Резкая зарядка крайне негативно скажутся на работоспособности вашего АКБ, так что необходимо быть максимально осторожным.

Характеристики зарядного устройства для Li-on аккумуляторов

Номинальное напряжение указывается производителем на корпусе АКБ. Максимальным для 1860 является 4,2В, минимальным – 2.4.

Так же возможно наличие платы защиты. Основным назначением является обеспечение работы в рамках заданных параметров. Такая плата не позволит аккумулятору сесть до критических пределов или случиться переразряду.

Возможно подключение разнообразных индикаторов заряда, которые будут показывать вольтаж и емкость батареи. Такой умный подход позволит сэкономить деньги и поддерживать ваш аккумулятор в рабочем состоянии еще долгое время.

Как сделать зарядник своими руками

Ниже будет приведена инструкция и схема зарядки литий ионных аккумуляторов своими руками:

1. Удалить штекер с зарядного устройства мобильного телефона. Это можно сделать при помощи ножа или ножниц. Нужно быть очень внимательным, так как есть возможность повреждения самого провода.
2. Освободить провод от изоляции, разделить на положительный и отрицательный.
3. Очищенные заряды прикрепить к полюсам батареи. Лучше всего использовать изоленту или пластилин
4. Можно заряжать батарейку, но необходимо следить за процессом. Настоятельно рекомендуется не держать аккумулятор на зарядке более часа.

Если вы хотите более безопасный для вас и вашей батареи вариант, можно сделать более продвинутую версию зарядного устройства к которому будет присоединена плата защиты. Схема зарядки аккумулятора 18650 станет более продвинутой и понадобится больше компонентов, но сборка не составит особо труда.

1. Поместить плату в пластиковую коробку. Это может быть как корпус от сотового зарядника, так и любой пластиковый контейнер или игрушка.
2. Опираясь на разметку на плате припаиваются провода. Сама плата крепится к пластиковому контейнеру, после чего соблюдая полярность подключаются провода. Крайне важно здесь проявить внимательность. В противном случае можно вывести аккумулятор из строя.

Таким образом, можно сделать более качественную и безопасную зарядку. Плата защиты не даст батарее перегреться, поэтому можно быть спокойным за сохранность АКБ и своего здоровья. Из всего вышеописанного можно сделать вывод, что любой может собрать зарядное устройство для литиевых аккумуляторов 18650 своими руками.

Какие ошибки чаще всего случаются при сборке ЗУ для аккумулятора и способы их предотвращения

Хоть сама сборка не составляет особого труда, многие делают ошибки. Ниже будут представлены самые распространенные из них

1. Нарушение техники безопасности
   Одной из самых главных ошибок при сборке является нарушение техники безопасности. Чаще всего люди бьются током, прикоснувшись к неизолированным проводам, получают ожоги при пайке или же деформируют сам корпус батареи. Во время сборки нужно быть максимально внимательным, иначе вы мало того что не получите нужный вам результат, так еще и создадите угрозу для своего здоровья
2. Путают полюса
   Еще одной распространенной ошибкой является невнимательность. Паять полюса нужно четко по разметкам на схеме, соблюдать полярность и постоянно её проверять. В противном случае можно просто не добиться нужного результата или спалить плату.

Соблюдая все правила безопасности и проявляя максимальную внимательность можно сделать самодельное зарядное устройство своими руками. Такая зарядка является более дешевым аналогом разнообразных покупных зарядных устройств для аккумуляторов 18650, качественно производит зарядку батарейки и при наличии платы защиты безопасна как для батареи, так и для владельца.

Как правильно выполнять зарядку

Чтобы зарядка аккумулятора 18650 была сделана правильно, требуется соблюдать несколько простых технологических шагов:

• Очень важно не перепутать полярность. Минус должен обязательно подключаться к минусовой клемме, а плюс к положительному контакту. Иногда новички делают эту грубую ошибку. В результате такого подключения, АКБ выходит из строя.
• Зарядка аккумулятора 18650 начинается с тока, равного 0,05 В. На финише это значение повышается до 4,2 В. Автоматический зарядник самостоятельно выключит подачу питания, после завершения зарядки. Если автоматика отсутствует, требуется постоянно следить за процессом
• В среднем батарея заряжается в течение трех часов.
• Аккумулятор не нужно доводить до полного разряжения, чтобы потом вновь заряжать его до максимальных значений. Разряд должен сохранять минимум 25%, его максимум не должен превышать 90%. Не превышение этих параметров, позволит увеличить срок эксплуатации батареи.
• От силы тока зависит время заряда батареи 18650. При 0,5А, процесс будет проходить очень долго. Установив ток 1А, можно достичь увеличения скорости заряда, но это уменьшит срок службы батареи. Только плавный заряд способен увеличить период эксплуатации аккумулятора 18650.

Схемы зарядных устройств

Радиолюбители довольно часто задаются вопросом, как сделать зарядку для литий ионных аккумуляторов и как заряжать с максимальной экономией ресурсов, сил и времени. Наличие необходимой элементной базы и элементарных знаний не оставят радиолюбителя без зарядного устройства.

Собранная зарядка 18650 своими руками, изображенная на картинке ниже, настраивается путем установки выходного напряжения 4,2В подстроечным резистором R8 и зарядного тока резисторами R4, R6. Процесс заряда считается оконченным после угасания светодиода HL1.

Зарядное устройство для 18650 на LM317

Важно! Для нормального функционирования микросхемы LM317 зарядка для аккумуляторов 18650 должна иметь входное напряжение в пределах 8-12В.

Самодельная зарядка для 18650, имеющая в своем составе интегральные микросхемы МАХ(1551 или 1555), качественно отличается от конкурентов рядом свойств и особенностей:

• Способность заряжать аккумулятор от USB или от отдельного блока питания;
• Отсутствие внешних транзисторов и диодов;
• Защита от чрезмерного перегревания путем искусственного занижения зарядного тока.

Применение микросхемы MAX1555 в ЗУ

Не составит особого труда получить импульсное ЗУ для 18650, своими руками собранное, ввиду отсутствия микросхемы в устройстве. Представленное зарядное для 18650 выполняет все требования и функции импульсной зарядки. Дополнительным достоинством зарядного устройства является возможность заменить элементную базу отечественными аналогами. Умная зарядка для аккумуляторов 18650, своими руками собранная и протестированная, прослужит не хуже приобретенного ЗУ.

Импульсное зарядное устройство для аккумуляторов 18650, схема

Изложенная тема раскрыла такие вопросы: как зарядить аккумулятор, как сделать зарядку для li-ion аккумулятора. При эксплуатации зарядного устройства для аккумуляторов 18650, приобретенного или самоделки, главное – хорошо проверить значения выходных величин. Далее можно обратить внимание на дополнительные опции в виде ЖК-дисплеев, количества каналов, наличия подсветки, автомобильного переходника.

Соединение электрокомпонентов

Для создания самодельного зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов достаточно дать на вход 4–8 вольт и соединить полюса заряжаемого элемента с соответствующими точками модуля зарядки TP4056. Для этого нужно:

1. Спаять электрокомпоненты согласно схеме. Соединить плюсовой контакт разъема с 1-м выводом выключателя, минусовой – с пином GND стабилизатора, 2-й контакт выключателя – с пином Vin.
2. В пространстве между точками Vin и GND параллельно разместить 3 конденсатора 100 нФ.
3. В пространстве между точками Vout и GND установить конденсатор 100 нФ.
4. Соединить контакт Vout стабилизатора и точку IN+ модуля. Контакт GND соединить с точкой IN-.
5. Плюсовой контакт аккумуляторного отсека соединить с точкой B+, а отрицательный контакт – с точкой В-.

При использовании 5-вольтного блока питания все действия по подсоединению элементов к стабилизатору нужно пропустить. «Плюс» и «минус» блока нужно подключить к точкам IN+ и IN- модуля. В случае использования 12-вольтного блока питания температура стабилизатора при протекании тока 1А окажется достаточно высокой, поэтому важно организовать отвод тепла.

Алгоритм заряда

Заряжать аккумулятор рекомендуется в два этапа (такой порядок поддерживает штатное зарядное устройство для 18650 от большинства известных производителей). На первом этапе выполняется зарядка 18650 стабилизированным током (производится предварительное выравнивание силы тока до необходимого уровня, который определяется исходя из номинальной емкости батареи с учетом определенного коэффициента, находящегося в диапазон от 0,2 до 0,5). Чтобы обеспечить стабильную силу тока на протяжении всего первого этапа, требуется постепенно повышать напряжение. Как только напряжение достигнет 4,2В, заряд автоматически прекращается, чтобы избежать перегрева батареи. Если АКБ исправна, то ее емкость к этому моменту будет восполнена до 70-80%.

Обратите внимание! Многие современные мобильные источники питания поддерживают режим быстрого пополнения емкости, что позволяет существенно сократить время на данную процедуру. В таком случае зарядное устройство для аккумуляторов 18650 обеспечивает силу тока с коэффициентом от 0,5 до 1.

На втором этапе необходимо поддерживать постоянное напряжение. Для этого в плате зарядного для 18650 АКБ имеются специальные контроллеры, которые обеспечивают напряжение на уровне 4,15-4,25 В и отслеживают уровень силы тока, обеспечивая тем самым отсутствие перегрева или перезаряда. Как только ток достигнет значения 0,01-0,05 от емкости батареи, процесс прекращается.

Важно! Двухэтапная зарядка для аккумуляторов 18650 обладает одним существенным недостатком. На замеры уровня силы тока значительное влияние оказывает сопротивление батареи. Это может привести к тому, что напряжение в отдельные моменты будет достигать значения в 4,3-4,4В, это крайне негативно сказывается на процессе эксплуатации. Поэтому гораздо лучше использовать зарядное устройство с импульсной подачей тока. В нем замеры напряжения производятся сразу после подачи импульса. Как только оно достигнет 4,15В, процесс заряда прекратится. Сделать такую умную зарядку можно даже самостоятельно.

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

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)

Простая схема зарядного устройства на TP4056

В наши дни почти все портативные электронные устройства и гаджеты работают от аккумуляторов и батарей. Вы можете найти среди них множество устройств, таких как мобильные телефоны, планшеты, ноутбуки, камеры и т. д., которые работают от литий-ионных (Li-ion) аккумуляторов. Помимо небольших устройств автомобили, мотоциклы, электромобили также содержат аккумулятор и требуют механизма зарядки аккумулятора.

И когда упоминается аккумулятор, зарядное устройство для него также должно иметься в виду. Зарядные устройства для аккумуляторов – это устройства, которые заряжают аккумуляторы, внося в них энергию. В этом проекте мы рассмотрим зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов на основе микросхемы TP4056.

ВНИМАНИЕ: Работа с аккумуляторами чрезвычайно опасна, и если вы не знакомы с принципом подключения, результаты могут быть фатальными. Батарея может взорваться при неправильном использовании.

Полезные рекомендации при эксплуатации аккумуляторов 18650

Чтобы сохранить емкость АКБ и продлить срок их эксплуатации, нужно следовать нескольким советам:

• правильно выбирать режим работы ЗУ, при отсутствии контроллера регулировать параметры автоматически;
• избегать глубокого разряда, подключать аккумулятор при снижении заряда до 70-80%;
• при расчете длительности восстановления учитывать не только количество ампер-часов, но и разницу вольтажа при зарядке в заводских и домашних условиях, которая влияет на ваттную емкость;
• не пытаться увеличить емкость АКБ циклами разряд-заряд;
• не допускать перегрева накопителя, не оставлять его под прямыми солнечными лучами;
• эксплуатировать батарею при температуре +10…+25°С, для использования при низких температурах утеплить корпус;
• не допускать ударов по телу АКБ, воздействия сильного трения и вибрации, при транспортировке укладывать аккумуляторы на толстую мягкую подложку;
• хранить литий-ионные накопители с 50-60% заряда и при температуре около 0°С.

При покупке аккумулятора нужно обращать внимание на дату выпуска. Батареи, произведенные более 3 лет назад, считаются просроченными и малофункциональными.