Зарядное устройство для Li Ion аккумуляторов

    Гаджетов становится всё больше и возникает необходимость, чтобы в пути иметь возможность с ними работать, а времени работы от встроенных аккумуляторов зачастую недостаточно. Решением является внешний аккумулятор, он же power bank. Такой я в ближайшее время соберу, аккумуляторы уже куплены, как соберу - дополню данную статью. Кроме того, наиболее предпочтительным видом аккумуляторов является литий-ионный. С одной стороны они достаточно долговечные, а с другой стороны являются лидерами по плотности энергии на единицу массы в сравнении с другими видами аккумуляторов. Ассортимент выпускаемых аккумулторов очень велик, в Китае можно заказать на любой вкус и цвет. Справедливости ради упомяну, что недостатком литий-ионных аккумулторов является их высокая стоимость в сравнении с другими видами аккумуляторов. Однако мало внедрить литий-ионные аккумулторы, возникает проблема их зарядки. Дело в том, что они крайне чувствительны к перезаряду. То есть если на одну банку подать более 4,2 Вольта, то аккумулятор эффекто сгорает. Однако эффекты эффетами, перезаряд литий-ионного аккумултора может запросто привести к пожару (поищите ролики на тему "взрыв аккумулятора ноутбука"), либо если устройство будет вблизи человека - привести к травмам (ежегодно взрывающиеся аккумуляторы смартфонов калечат по нескольку человек). Если с одной банкой всё более менее просто, то с зарядкой последовательно включенных банок могут быть проблемы при неравномерном заряде, скажем на двух включенных последовательно банках не должно быть более 8,4 В. Однако может возникнуть ситуация, когда одна банка уже зарядилась до 4,2 Вольт, а на второй скажем ещё только 4 Вольта. Если не принять дополнительных мер, то на первой банке будет 4,4 Вольта и есть риск её возгорания. Во избежание этого, при зарядке батарей из литий-ионных аккумулторов необходимо следить, чтобы ни на какой из них не получилось более 4,2 Вольта.

    Проблему балансировки зарядки банок я решил таким образом, что в моём зарядном устройстве 4 абсолютно независимых канала. При выборе контроллера зарядки сперва купил MCP73812T, он дёшев, но никак не отображает окончание зарядки, то есть не поддерживает подключения свтодиода. Есть и более дорогие контроллеры, которые также контролируют температуру банки, то есть при слишком низкой, либо слишком высокой температуре зарядки просто не будет. Поэтому я решил собирать зарядное устройство на микросхеме STC4054. Покупал здесь chipnn.ru. Магазин неплохой, с адекватными ценами. На начало 2015 года цена одного контроллера 45 рублей. Но дочего же он мелкая :убиваюсьапстену:. Микруха спокойно умещается в клетке школьной тетрадки 5 на 5 мм. Схема приведена ниже: При сопротивленни резистора на программирующем выводе в 2 килоОма ток зарядки должен быть порядка 500 миллиампер. Максимально микросхема до 800 мА тянет. Также была придумана схема универсального разъёма - то есть заряжать можно сколь угодно баночные аккумулторные батареи (до 4х), и при 3х и 4х баночных батареях снимать максимум напряжения можно одинаковым разъёмом. Начал изготовление с перемотки трансформатора - намотал 4 обмотки с напряжением порядка 5-6 Вольт (микросхема максимум терпит 6,5 Вольт). Для стабилизации сперва хотел применить l7805, но подумав решил обойтись простым стабилитроном на 1 Ватт и напряжением 6,2 Вольта. Однако без нагрузки он очень сильно нагревается, то есть напряжение на выходе трансформаторе должно быть впритык. В общем при такой системе крайне рекомендован вентилятор. Для лучшего теплоотвода стабилитрон впаян с большим удалением от платы, так он лучше обдувается и выводы играют роль радиатора. Кроме того, в печатной плате под стабилитроном просверлено отверстие для лучшей циркуляции охлаждающей жидкости воздуха. Хохмы ради замерил температуру стаблитрона при отключенной нагрузке - намерял 100 градусов. И вместо 6,2 Вольт, на микрухе было 6,5 Вольт. В качестве светодиода пойдёт в принципе любой. В качестве корпуса применил банку от клея ПВА :). Оцените размеры микросхемы - паять её надо сильно трезвым :) Верхняя крышка. Отверстия просверлены над наиболее горячими элементами - выпрямительными мостами и контроллерами. Отверстия с боков чуть меньше центральных. Внизу установлен вентилятор: Трансформатор на почтительном удалении от платы: К вентилятору обязателен противопылевой фильтр: Вид собранного устройства. В Сколково умрут от зависти :))))))))))))))) Лампочки горят, ток идёт, система работает ...

   

    Есть у меня шуруповёрт, куплен был задёшево несколько лет назад. Энергомаш 3112Э с одним никель-кадмиевым аккумулятором, несмотря на дешевизну он до сих пор исправно работает, никаких замечаний нет, более того при разборке оказалось, что его двуступенчатый планетарный редуктор изготовлен из металла, что меня удивило при сверхнизкой цене шуруповёрта. Также его преимуществом был аккумулятор на 12 В (10 банок по 1,2 В), отчего сам шуруповёрт был довольно лёгким и удобным в работе. Но обратная сторона - даже новым он разряжался относительно быстро в сравнении с моделями, у которых аккумулятор на 18 В. В последнее же время он совсем стал слаб, то есть его заряженного хватало всего на несколько шурупов \ сверлений. Параллельно с этим я решил утилизировать ноутбук в возрасте 5 лет - он стал слишком слаб, тормозил даже при интренет сёрфинге. Современные ноутбуки отслеживают износ аккумулятора, внутри самого аккумултора стоит хитрый контроллер. У моего аккумулятора показывался износ в 50%, однако сейчас я эти аккумуляторы активно эксплуатирую, и что-то их износа не замечаю. При вскрытии корпуса аккумулятора оказалось, что там последовательно включены три пары параллельно включенных банок, в заряженном состоянии дают 12,6 В - как раз сколько и надо шуруповёрту. По опыту эксплуатации могу сказать, что токоотдача 6 банок литий-ионных ничуть не уступает никель-кадмиевым, то есть с максимальным усилием шуруповёрт работает. Правда сколько в таком режиме протянут аккумуляторы - непонятно.

    Вот фото заряжающегося шуруповёрта:

Сам шуруповёрт стал ещё компактнее и ещё легче: Вот маркировка аккумуляторов. Аккумуляторы типоразмера 18650. Если кто не знает, это значит диаметр банки 18 мм, длина 65 мм и не более того. То есть внутри аккумулятора может быть что угодно, с какими угодно характеристиками, то есть не факт, что другие аккумуляторы будут нормально работать в шуруповёрте, выдавать требуемы ток. Разъёмы аккумуляторной батареи сзади, можно как заряжать, так и подключить какую-либо внешнюю загрузку: