Литий-ионные аккумуляторы триумфально захватили рынок перезаряжаемых источников питания. При массе достоинств они имеют определенные минусы. Один из которых – усложненный алгоритм заряда. Но эта проблема решается даже самостоятельно.
Принципы зарядки литий-ионных аккумуляторов
В первую очередь стоит заметить, что полностью заряженный литиевый аккумулятор имеет номинальное напряжение холостого хода 3,7 вольт. При этом заряжать его надо до 4,2 вольта. Противоречия тут нет – заряжать надо на самом деле до указанного порога, а по окончании зарядки за счет саморазряда выходной уровень быстро (максимум – за несколько часов) упадет до 3,7 вольта. После процесс саморазряда резко замедлится, и АКБ будет стабильно держать свои 3,7 вольт.
В отличие от многих типов АКБ, аккумуляторы выполненные по Li-ion технологии в идеале должны заряжаться в два этапа:
- зарядка стабильным током (для его поддержания надо постоянно увеличивать напряжение);
- вторая стадия – дозарядка стабильным напряжением (ток при этом падает).
Профессиональные ЗУ работают по подобному алгоритму.
Также можно собрать зарядник на других специализированных микросхемах, специально разработанных для подобной цели. Помимо классической MAX1555, это могут быть:
- LP2951;
- LTC4054;
- TP4056;
- LTC1734;
- MCP73812;
- NCP1835;
- другие микросхемы.
У каждого элемента есть свои плюсы и минусы. Чтобы в них разобраться и сделать правильный выбор, надо читать даташиты.
В чем отличие контроллера заряда и схемы защиты
У некоторых пользователей периодически возникает вопрос, вынесенный в заголовок раздела – зачем нужен контроллер заряда, если есть схема защиты (индивидуальная или общая в виде платы балансировки). Дело в том, что эти устройства решают разные задачи:
- защитный модуль предохраняет элемент от перезаряда, не дает уйти в глубокий разряд, отключает батарею при превышении допустимой температуры;
- контроллер заряда формирует правильный режим пополнения энергии – стабилизирует ток на заданном уровне, осуществляет дозаряд по различным алгоритмам.
А путаница может возникнуть из-за того, что встречаются случаи, когда часть функций этих устройств дублируется. Так, защита от перегрева может быть встроена как в плату защиты, так и в контроллер заряда. А предохранять от перезаряда может как встроенная плата (отключая батарейку), так и зарядное устройство (завершая процесс пополнения энергии).
Общий принцип сборки для любого зарядного для 18650
В первую очередь надо изготовить плату. Ее можно разработать самостоятельно (в программах типа Sprint LayOut), можно найти готовую в интернете. Дальше два пути:
- Изготовить плату методом ЛУТ или по другой домашней технологии.
- Заказать плату в Китае.
Во втором варианте плата будет заведомо качественнее, но обойдется дороже, да и подождать придется не один день.
При сборке зарядки для аккумуляторов типоразмера 18650 на специализированных микросхемах, надо иметь в виду, что их корпуса зачастую сверхминиатюрны, и для пайки таких элементов нужны отдельные навыки.
Читайте также: Как из блока питания компьютера сделать зарядное устройство
Тест устройства
При первом включении надо измерить напряжение на выходе зарядника. Оно не должно превышать 4,2 вольта. Если в схеме есть орган регулировки, надо выставить выходной уровень на это значение. При первой зарядке крайне желательно проконтролировать ток. Он должен на каждом этапе вписываться в определенное для этой схемы значение.
Для наглядности видео.
Рекомендации по зарядке литиевых аккумуляторов 18650
В первую очередь, нельзя допускать глубокого разряда литий-ионных элементов. В большей степени это касается незащищенных аккумуляторов, но АКБ с платой защиты также радикально не ограждены от данной проблемы. Да, схема отключит элемент при достижении нижнего порога, но саморазряда она не отменит. Поэтому при хранении неиспользуемых АКБ лучше их периодически подзаряжать. Если глубокого разряда избежать не удалось, можно попробовать довести аккумулятор до напряжения 2,4 вольта малым зарядным током (0,1..0,2 от емкости). Если получится – дальше можно заряжать обычным способом, если нет – элемент придется утилизировать.
Также надо внимательно относиться к вопросам перезарядки. Элементы с маркировкой Protected отключатся при достижении верхнего лимита, а вот банки без платы защиты будут заряжаться дальше. И погасание светодиода ЗУ проблему не снимает – в большинстве случаев это всего лишь индикация достижения номинального напряжения, а отключения зарядника не происходит. Учитывая пожароопасность литий-ионных аккумуляторов и проблемы с их тушением, надо самостоятельно следить за окончанием процесса и вовремя выключать зарядник из сети.
Самодельные зарядные устройства для литий-ионных батарей работают ничуть не хуже промышленных. Но только если собраны и настроены грамотным пользователем, понимающим процессы, происходящие во время пополнения энергии.
