شاحن لبطاريات ليثيوم أيون، تم تطوير الرسم التخطيطي الموضح في هذه المقالة بناءً على تجربة تصميم أجهزة شحن مماثلة، والجهود المبذولة للقضاء على الأخطاء وتحقيق أقصى قدر من البساطة. يتمتع الشاحن بجهد إخراج مستقر للغاية.
عنصر التصميم الرئيسي هو (IO1) - مصدر الجهد المرجعي. ثباتها أفضل بكثير من المقبول، وكما هو معروف بالنسبة لبطاريات الليثيوم أيون فهذه خاصية مهمة جدًا عند الشحن.
يستخدم العنصر TL431 في هذه الدائرة كمثبت للتيار في تشغيل الترانزستورات T1 و T2. شحن التدفقات الحالية من خلال R1. إذا تجاوز انخفاض الجهد عبر هذه المقاومة ما يقرب من 0.6 فولت، فإن التيار المتدفق عبر الترانزستورات T1 و T2 يكون محدودًا. قيمة المقاوم R1 تعادل تيار الشحن.
يتم التحكم في جهد الخرج بواسطة عنصر TL431 المذكور أعلاه. يتم تحديد القيمة بواسطة مقسم جهد الخرج (R5، R7، P1).
المكونات R4، C1 لقمع الضوضاء. من المريح جدًا الإشارة إلى مقدار تيار الشحن باستخدام LED1. يوضح التوهج مقدار التيار الذي يتدفق في الدائرة الأساسية للترانزستور T2، والذي يتناسب مع تيار الخرج. أثناء شحن بطارية الليثيوم أيون، ينخفض سطوع مؤشر LED تدريجيًا.
تم تصميم الصمام الثنائي D1 لمنع تفريغ بطارية الليثيوم أيون في حالة عدم وجود جهد عند مدخل الشاحن. لا تحتاج دائرة شحن البطارية إلى الحماية من التوصيل غير الصحيح للقطبية لبطارية الليثيوم أيون.
يتم وضع جميع المكونات على لوحة دوائر مطبوعة من جانب واحد.
المستشعر الحالي - يتكون المقاوم R1 من عدة مقاومات متصلة على التوازي. يجب وضع الترانزستور T2 على المشتت الحراري. يعتمد حجمه على تيار الشحن وفرق الجهد بين مدخلات ومخرجات الشاحن.
إن دائرة شاحن بطارية الليثيوم أيون بسيطة جدًا لدرجة أنه إذا تم تركيب مكونات الراديو بشكل صحيح، فيجب أن تعمل في المرة الأولى. الشيء الوحيد الذي قد يكون مطلوبًا هو ضبط جهد الخرج. بالنسبة لبطارية الليثيوم أيون، يبلغ هذا حوالي 4.2 فولت. عندما يكون الترانزستور T2 في وضع الخمول، يجب ألا يكون ساخنًا. يجب أن يكون جهد الدخل أعلى بـ 2 فولت على الأقل من جهد الخرج المطلوب.
الدائرة مصممة لشحن تيار يصل إلى 1 أمبير. إذا كنت بحاجة إلى زيادة تيار الشحن لبطارية ليثيوم أيون، فمن الضروري تقليل مقاومة المقاوم R6 ويجب أن يكون ترانزستور الخرج T2 ذو طاقة متزايدة.
في نهاية عملية الشحن، لا يزال مؤشر LED يتوهج قليلاً، وللتخلص من ذلك، يمكنك ببساطة توصيل مقاوم بمقاومة تبلغ 10...56 كيلو أوم بالتوازي مع مؤشر LED. لذلك، عندما ينخفض تيار الشحن إلى أقل من 10 مللي أمبير، سيتوقف مؤشر LED عن الإضاءة.
http://web.quick.cz/PetrLBC/zajic.htm
ربما يواجه العديد من الأشخاص مشكلة في شحن بطارية Li-Ion بدون وحدة تحكم؛ لقد واجهت هذا الموقف. لقد استلمت جهاز كمبيوتر محمولًا ميتًا، وكان هناك 4 علب SANYO UR18650A في البطارية حية.
قررت استبدال مصباح LED بثلاث بطاريات AAA. نشأ السؤال حول توجيه الاتهام إليهم.
بعد البحث على الإنترنت، عثرت على مجموعة من الرسوم البيانية، لكن التفاصيل ضيقة بعض الشيء في مدينتنا.
حاولت الشحن من شاحن هاتف محمول، المشكلة تكمن في التحكم في الشحن، فأنت بحاجة إلى مراقبة التدفئة باستمرار، فهي تبدأ في التسخين، وتحتاج إلى قطع الاتصال بالشحن، وإلا ستتلف البطارية في أفضل الأحوال، وإلا يمكنك إشعال النار.
قررت أن أفعل ذلك بنفسي. اشتريت سريرًا للبطارية من المتجر. اشتريت شاحنًا من سوق السلع المستعملة. لتسهيل تتبع نهاية الشحن، يُنصح بالعثور على واحد مزود بمصباح LED ثنائي اللون يشير إلى نهاية الشحن. يتحول من الأحمر إلى الأخضر عند اكتمال الشحن.
ولكن يمكنك أيضًا استخدام واحدة عادية. يمكن استبدال الشاحن بكابل USB وشحنه من جهاز كمبيوتر أو شاحن بمخرج USB.
الشاحن الخاص بي مخصص فقط للبطاريات بدون وحدة تحكم. أخذت وحدة التحكم من بطارية الهاتف الخليوي القديمة. فهو يضمن عدم زيادة شحن البطارية فوق جهد 4.2 فولت، أو تفريغها أقل من 2...3 فولت. كما توفر دائرة الحماية من دوائر القصر عن طريق فصل البنك نفسه عن المستهلك في لحظة حدوث قصر في الدائرة.
أنه يحتوي على شريحة DW01 ومجموعة من اثنين من الترانزستورات SM8502A MOSFET (M1، M2). هناك أيضًا علامات أخرى، لكن الدوائر مشابهة لهذه وتعمل بشكل مماثل.
جهاز التحكم بشحن بطارية الهاتف الخليوي.
يتقدم التقدم للأمام، وتحل بطاريات الليثيوم بشكل متزايد محل بطاريات NiCd (النيكل والكادميوم) وNiMh (هيدريد معدن النيكل) المستخدمة تقليديًا.
مع وزن مماثل لعنصر واحد، يتمتع الليثيوم بقدرة أعلى، بالإضافة إلى أن جهد العنصر أعلى بثلاث مرات - 3.6 فولت لكل عنصر، بدلاً من 1.2 فولت.
بدأت تكلفة بطاريات الليثيوم تقترب من تكلفة البطاريات القلوية التقليدية، ووزنها وحجمها أصغر بكثير، بالإضافة إلى أنه من الممكن ويجب شحنها. تقول الشركة المصنعة أنها تستطيع تحمل 300-600 دورة.
هناك أحجام مختلفة واختيار المقاس المناسب ليس بالأمر الصعب.
التفريغ الذاتي منخفض جدًا لدرجة أنهم يظلون لسنوات ويظلون مشحونين، أي. يظل الجهاز قيد التشغيل عند الحاجة.
يمكنك صنع شاحن بسيط أو غير بسيط بنفسك، حسب خبرتك وقدراتك.
أرز. 5.
يتم تحديد تيار الشحن المطلوب لبطارية ليثيوم أيون (Li-Ion) وبطارية ليثيوم بوليمر (Li-Pol) معينة عن طريق تغيير مقاومة Rx.
تتوافق المقاومة Rx تقريبًا مع النسبة التالية: 0.95/Imax.
تتوافق قيمة المقاوم Rx المشار إليها في الرسم البياني مع تيار قدره 200 مللي أمبير، وهذه قيمة تقريبية، وتعتمد أيضًا على الترانزستور.
من الضروري توفير مشعاع اعتمادًا على تيار الشحن وجهد الإدخال.
يجب أن يكون جهد الإدخال أعلى بمقدار 3 فولت على الأقل من جهد البطارية للتشغيل العادي للمثبت، وهو 7-9 فولت لبنك واحد.
أرز. 6.
أرز. 7. هذه الشريحة الصغيرة ذات 5 أرجل تحمل علامة "LTH7" أو "LTADY"
لن أخوض في أصغر تفاصيل العمل مع الدائرة المصغرة؛ كل شيء موجود في ورقة البيانات. سأصف فقط الميزات الأكثر أهمية.
تيار الشحن يصل إلى 800 مللي أمبير.
الجهد الأمثل للإمداد هو من 4.3 إلى 6 فولت.
إشارة الشحن.
حماية ماس كهربائى الناتج.
الحماية من الحرارة الزائدة (تقليل تيار الشحن عند درجات حرارة أعلى من 120 درجة).
لا يتم شحن البطارية عندما يكون جهدها أقل من 2.9 فولت.
يتم ضبط تيار الشحن بواسطة مقاوم بين الطرف الخامس للدائرة الدقيقة والأرض وفقًا للصيغة
أنا = 1000 / ر،
حيث I هي تيار الشحنة بالأمبير، R هي مقاومة المقاومة بالأوم.
أرز. 8.
يؤدي عدم الامتثال للنقاط الثلاث الأولى إلى نشوب حريق، والباقي - إلى فقدان القدرة الكاملة أو الجزئية.
من خلال تجربة سنوات عديدة من الاستخدام، أستطيع أن أقول إن سعة البطاريات تتغير قليلاً، لكن المقاومة الداخلية تزداد وتبدأ البطارية في العمل لفترة أقل عند الاستهلاك الحالي العالي - ويبدو أن السعة قد انخفضت.
لهذا السبب، أقوم عادة بتثبيت حاوية أكبر، حيث تسمح أبعاد الجهاز، وحتى العلب القديمة التي يبلغ عمرها عشر سنوات تعمل بشكل جيد.
بالنسبة للتيارات غير العالية جدًا، فإن بطاريات الهاتف الخليوي القديمة مناسبة.
أضع بطاريات صغيرة في ألعاب الأطفال والساعات وما إلى ذلك، حيث تم تركيب 2-3 خلايا "زر" من المصنع. عندما تكون هناك حاجة إلى 3 فولت بالضبط، أقوم بإضافة صمام ثنائي واحد على التوالي ويعمل بشكل صحيح.
أضعه في مشاعل LED.
بدلاً من جهاز Krona 9V الباهظ الثمن ومنخفض السعة، قمت بتثبيت علبتين في جهاز الاختبار ونسيت كل المشاكل والتكاليف الإضافية.
بشكل عام، أضعه حيثما أستطيع، بدلا من البطاريات.
عادة ما يكذب الصينيون بشأن السعة وهي أصغر مما هو مكتوب.
صادق سانيو 18650
يستخدم الأشخاص المعاصرون العديد من الأدوات الإلكترونية. هذا جهاز كمبيوتر محمول وهاتف محمول وجهاز لوحي وكاميرا وغيرها الكثير. يتم تشغيل معظم هذه الأجهزة بواسطة بطاريات الليثيوم. بعد كل شيء، نحن نقدرها على وجه التحديد لأنها أجهزة محمولة. ومع ذلك، فإن قابلية النقل تأتي على حساب الاضطرار إلى شحن البطاريات باستمرار. للقيام بذلك، سوف تحتاج إلى شاحن بطارية الليثيوم. في معظم الحالات، يتم توفير أجهزة الشحن مع الجهاز نفسه. هذا هو نفس محول الطاقة لجهاز الكمبيوتر المحمول أو الهاتف. من الناحية المثالية، بالطبع، يجب استخدام الشاحن القياسي للشحن. ولكن ماذا تفعل في حالة فقدانها أو تلفها. تحتاج إلى اختيار الشاحن المناسب. ما يجب مراعاته سيتم مناقشته في هذه المقالة.
بشكل عام، يجب أن يكون للشاحن جهد خرج قدره 5 فولت وتيار قيمته (0.5─1)*Cn. CH هي السعة الاسمية للبطارية. على سبيل المثال، بالنسبة لخلية الليثيوم بسعة 2200 مللي أمبير، يجب أن ينتج الشحن تيارًا قدره 1.1 أمبير.
تقوم معظم أجهزة الشحن من الشركات المصنعة ذات السمعة الطيبة بشحن بطاريات Li على عدة مراحل. تحدث المرحلة الأولى عند قيمة تيار ثابتة تبلغ 0.2─1 درجة مئوية وجهد 4.1─4.2 فولت (نعني هنا الجهد لكل عنصر أو جرة). تستمر هذه المرحلة حوالي 40-50 دقيقة. يتم تنفيذ المرحلة الثانية بجهد ثابت. هناك أجهزة تستخدم وضع النبض لتسريع عملية الشحن. بالنسبة لأنظمة أيون الليثيوم المزودة بنظام الجرافيت، يجب أن يقتصر الجهد الكهربي على 4.1 فولت لكل خلية.
إذا كنت تستخدم جهدًا أعلى من 4.1 فولت، فيمكنك زيادة كثافة طاقة البطارية. ولكن في الوقت نفسه، تبدأ التفاعلات المؤكسدة، مما يؤدي إلى تقصير عمر البطارية. في النماذج اللاحقة تم تصحيح هذه المشكلة باستخدام المواد المضافة. ويمكن زيادة الجهد عليها أثناء الشحن إلى 4.2 فولت مع انحراف قدره 0.05 لكل عنصر.
إذا تحدثنا عن بطاريات الليثيوم للاستخدام الصناعي وللقطاع العسكري، فإن أجهزة الشحن الخاصة بها تدعم جهد 3.9 فولت. وهذا يضمن عمر خدمة طويل وموثوقية.
إذا أنتج الشاحن تيارًا قدره 1C، فسيتم شحن البطارية خلال 2-3 ساعات تقريبًا. عندما يتم شحن الشحنة بالكامل ويصل الجهد إلى قيمة القطع، ينخفض التيار بشكل حاد ويصل إلى عدة بالمائة من القيمة الأصلية.
تجدر الإشارة إلى أنه مع زيادة تيار الشحن، لا ينخفض \u200b\u200bوقت الشحن عمليا. عند التيار الأعلى، يرتفع الجهد بشكل أسرع في المرحلة الأولى من العملية، لكن المرحلة الثانية من إعادة الشحن في هذه الحالة تستغرق وقتًا أطول.
توجد أجهزة شحن يمكنها شحن بطارية الليثيوم خلال ساعة تقريبًا. هذا الشاحن الخاص ببطاريات الليثيوم لا يحتوي على مرحلة ثانية وتكون البطارية جاهزة للاستخدام بعد الانتهاء من المرحلة الأولى. سيكون مستوى شحن البطارية 70 بالمائة. ولكن، نظرًا لطبيعة بطاريات الليثيوم، فإن هذا ليس أمرًا بالغ الأهمية بالنسبة لهم.
في الرسم البياني أعلاه يمكنك رؤية ثلاث مراحل لشحن بطارية Li:
خلال مرحلة التخزين، لا يمكن الشحن المتتابع لبطاريات الليثيوم نظرًا لأن ذلك يؤدي إلى تعدين الليثيوم. لكن إعادة الشحن على المدى القصير بالتيار المباشر يعوض عن فقدان الشحن. يجب إجراء هذا الشحن عندما ينخفض جهد الخلية إلى 4.05 فولت. وتتوقف عملية الشحن عند 4.2 فولت.
ونقطة أخرى مهمة. خلايا بطارية الليثيوم حساسة جدًا للشحن الزائد. حتى مع إعادة شحن طفيفة، تبدأ تعدين الليثيوم على سطح القطب السالب. إنه نشط للغاية ويتفاعل مع المنحل بالكهرباء. ونتيجة للتفاعل عند الكاثود، يتحرر الأكسجين ويزداد الضغط. ونتيجة لذلك، قد يحدث انخفاض في ضغط العناصر، واشتعال، وحتى انفجار صغير.
بالإضافة إلى ذلك، إذا تم تجاوز جهد الشحن بشكل مستمر، فسيتم تقليل عمر بطاريات الليثيوم. لذلك، في معظم بطاريات الليثيوم، بالإضافة إلى الخلايا نفسها، هناك لوحة حماية.
تتحكم اللوحة في عملية شحن وتفريغ العناصر حسب حدود الجهد الأدنى والأعلى. غالبًا ما تستخدم أجهزة استشعار درجة الحرارة لإيقاف تشغيل العناصر عند درجة حرارة 90 درجة مئوية. تحتوي بعض أنواع البطاريات على صمام ميكانيكي يفتح عندما يزيد الضغط داخل العلبة عن حد معين.
هناك استثناءات. على سبيل المثال، البطاريات التي تحتوي على المنغنيز لا تتمتع بمثل هذه الحماية. يمنع المنغنيز بقوة المعدنة عند الأنود وتكوين الأكسجين. ولذلك، فإن مثل هذه الحماية ليست ضرورية.
كل هذا يجب أن يؤخذ في الاعتبار عند اختيار الشاحن. إذا كنت ستقوم بشحن علبة الليثيوم مباشرة بدون وحدة تحكم، فيجب مراقبة الجهد باستمرار. ولكن من الأفضل استخدام الأجهزة ذات التحكم الآلي أو شحن البطارية من خلال لوحة الحماية.
إذا فقدت الشاحن القياسي لهاتفك، فإن "الضفدع" سيساعدك. هذا هو واحد من الأجهزة الأكثر شيوعا. تلقت الشحنة اسمها لشكلها المميز.
لا يمكن أن يكون أسهل في الاستخدام. يحتوي الشاحن على جهتي اتصال قابلتين لتعديل العرض: زائد وناقص. تحتاج إلى تثبيتها في وضع مناسب للبطارية التي يتم شحنها. ثم يتم إدخال البطارية بحيث يكون هناك اتصال بأطرافها، ويتم تثبيتها بشريط التثبيت العلوي. وبطبيعة الحال، يجب مراعاة القطبية أثناء التثبيت. ثم يتم إدخال الجهاز في موصل 220 فولت وشحنه حتى يظهر المؤشر نهاية العملية.
تناولت في المقالة السابقة مسألة استبدال بطاريات مفك البراغي المصنوعة من النيكل والكادميوم (النيكل والمنغنيز) NiCd (NiMn) ببطاريات الليثيوم. من الضروري مراعاة عدة قواعد لشحن البطاريات.
يمكن عمومًا شحن بطاريات Li-ion بحجم 18650 بجهد 4.20 فولت لكل خلية مع تسامح لا يزيد عن 50 مللي فولت لأن زيادة الجهد يمكن أن تلحق الضرر ببنية البطارية. يمكن أن يتراوح تيار شحن البطارية من 0.1xC إلى 1xC (هنا سعة C). من الأفضل تحديد هذه القيم من ورقة البيانات. لقد استخدمت بطاريات العلامة التجارية في إعادة صنع مفك البراغي. نحن ننظر إلى ورقة البيانات - تيار الشحن -1.5A.
يجب أن توفر المرحلة الأولى تيار شحن ثابت. القيمة الحالية هي 0.2-0.5C. لقد استخدمت بطارية بسعة 3000 مللي أمبير، مما يعني أن تيار الشحن الاسمي سيكون 600-1500 مللي أمبير. بعد شحن العلبة بجهد ثابت، يتناقص التيار باستمرار.
يتم الحفاظ على جهد البطارية ضمن 4.15-4.25 فولت. يتم شحن البطارية إذا انخفض التيار إلى 0.05-0.01 درجة مئوية. مع مراعاة ما سبق، نستخدم اللوحات الإلكترونية من Aliexpress. لوحة CC/CV متدرجة مع الحد الحالي على شريحة XL4015E1 أو على LM2596. يُفضل استخدام لوحة كهذه لأنها أكثر ملاءمة للتكوين.
قائمة الأدوات والمواد.
محول 220\12 فولت، 3 أمبير - قطعة واحدة؛
-شاحن مفك البراغي القياسي (أو مصدر الطاقة) ؛
-لوحة شحن CC/CV على أو -1 قطعة؛
- توصيل الأسلاك - حديد لحام؛
-اختبار؛
- صندوق بلاستيكي للوحة الشحن - قطعة واحدة؛
- ميني فولتميتر - قطعة واحدة؛
- المقاوم المتغير (الجهد) لـ 10-20 كيلو أوم - قطعة واحدة ؛
- موصل الطاقة لحجرة بطارية مفك البراغي - 1 جهاز كمبيوتر.
الخطوةالاولى. تجميع شاحن بطارية مفك البراغي على محول.
لقد اخترنا بالفعل لوحة CCCV أعلاه. كمصدر للطاقة، يمكنك استخدام أي واحد مع المعلمات التالية - جهد الخرج لا يقل عن 18 فولت (لدائرة 4S)، التيار 3 أ. في المثال الأول لصنع شاحن لبطاريات الليثيوم أيون لمفك البراغي، لقد استخدمت محول 12 فولت، 3 أمبير.
أولاً، قمت بفحص التيار الذي يمكن أن ينتجه عند الحمل المقدر. قمت بتوصيل مصباح سيارة بالمخرج وانتظرت نصف ساعة. إنه ينتج 1.9 أمبير بحرية دون تحميل زائد، وقمت أيضًا بقياس درجة الحرارة على مشعاع الترانزستور - 40 درجة مئوية. الوضع الطبيعي تماما.
ولكن في هذه الحالة ليس هناك ما يكفي من التوتر. يمكن إصلاح ذلك بسهولة باستخدام مكون راديو واحد رخيص الثمن - مقاوم متغير (مقياس الجهد) يتراوح بين 10-20 كيلو أوم. دعونا نلقي نظرة على دائرة محول نموذجية.
بعد ذلك، نقوم بتوصيل لوحة التحكم بالشحن بالمحول. قمنا بضبط الجهد على اللوحة بمقاوم تشذيب على 16.8 فولت. وباستخدام مقاوم تشذيب آخر قمنا بضبط التيار على 1.5 أ، وقم أولاً بتوصيل جهاز الاختبار في وضع مقياس التيار الكهربائي بإخراج اللوحة. يمكنك الآن توصيل مجموعة مفك البراغي الليثيوم أيون. سارت عملية الشحن بشكل جيد، وانخفض التيار إلى الحد الأدنى في نهاية الشحن، وتم شحن البطارية. كانت درجة الحرارة على المحول بين 40-43 درجة مئوية، وهو أمر طبيعي تمامًا. في المستقبل، يمكنك حفر ثقوب في جسم المحول لتحسين التهوية (خاصة في فصل الصيف).
يمكن رؤية نهاية شحن البطارية من خلال مؤشر LED الموجود على اللوحة عند تشغيل XL4015E1. في هذا المثال، استخدمت لوحة LM2596 أخرى بنفس الطريقة التي قمت بها عن طريق الخطأ بحرق لوحة XL4015E1 أثناء التجارب. أنصحك بشحن أفضل على لوحة XL4015E1.
الخطوة الثانية. تجميع دائرة شاحن بطارية مفك البراغي باستخدام شاحن قياسي.
كان لدي شاحن قياسي من مفك براغي آخر. وهي مصممة لشحن بطاريات النيكل والمنغنيز. وكانت المهمة هي شحن بطاريات النيكل والمنغنيز والليثيوم أيون.
يمكن للمبتدئين تنفيذ طريقة تحويل المحول ويمكن أن تكون مفيدة لأغراض أخرى؛ ونتيجة لذلك، نحصل على وحدة ميزانية لتشغيل الأجهزة المختلفة.
مزيد من التفاصيل في الفيديو:
أتمنى للجميع الصحة والنجاح في الحياة والعمل!