Circuito de carga para 4 baterías de iones de litio. Circuito de carga de una batería de ion de litio desde USB. Características de cargar baterías de litio y cargadores para ellas.

Las baterías de iones de litio son muy populares hoy en día y se utilizan en diversos dispositivos, como teléfonos, relojes inteligentes, reproductores, linternas y ordenadores portátiles. Por primera vez, la famosa empresa japonesa Sony fabricó una batería de este tipo (Li-ion). Diagrama esquemático La batería más simple se muestra en la siguiente imagen; al ensamblarla, tendrá la oportunidad de restaurar la carga de las baterías usted mismo.

Carga casera de baterías de litio - diagrama eléctrico

La base de este dispositivo son dos microcircuitos estabilizadores 317 y 431 (). Estabilizador integral LM317 en este caso sirve como fuente de corriente, tomamos esta pieza en la carcasa TO-220 y nos aseguramos de instalarla en el disipador de calor con pasta térmica. El regulador de voltaje TL431 fabricado por Texas Instruments también está disponible en paquetes SOT-89, TO-92, SOP-8, SOT-23, SOT-25 y otros.

Diodos emisores de luz (LED) D1 y D2 del color que desees. Elegí los siguientes: LED1 rojo rectangular de 2,5 mm (2,5 milCandelas) y LED2 verde difusión de 3 mm (40-80 milCandelas). Es conveniente utilizar LED SMD si no instala la placa terminada en la carcasa.

La potencia mínima de la resistencia R2 (22 ohmios) es de 2 vatios y la de R5 (11 ohmios) es de 1 vatio. Todos los demás son de 0,125-0,25W.

La resistencia variable de 22 kiloOhm debe ser del tipo SP5-2 (3296W importada). Estas resistencias variables tienen un ajuste de resistencia muy preciso, que se puede ajustar suavemente girando un par de tornillos sin fin similar a un perno de bronce.

Foto de medición de voltaje batería de iones de litio de Teléfono móvil antes de cargar (3,7 V) y después (4,2 V), capacidad 1100 mA*h.

PCB para cargador de litio

La placa de circuito impreso (PCB) existe en dos formatos para diferentes programas: se encuentra el archivo. Las dimensiones de la placa de circuito impreso terminada en mi caso son de 5 por 2,5 cm, dejé espacio en los lados para las fijaciones.

¿Cómo funciona la carga?

¿Cómo funciona el circuito terminado de dicho cargador? Primero, la batería se carga con una corriente constante, que está determinada por la resistencia de la resistencia R5; con una clasificación estándar de 11 ohmios, será de aproximadamente 100 mA. Además, cuando la fuente de energía recargable tenga un voltaje de 4,15-4,2 voltios, comenzará la carga con voltaje constante. Cuando la corriente de carga cae a valores pequeños, el LED D1 dejará de iluminarse.

Como sabes, el voltaje estándar para cargar Li-ion es de 4,2V, esta cifra se debe configurar en la salida del circuito sin carga, mediante un voltímetro, para que la batería quede completamente cargada. Si reduce un poco el voltaje, aproximadamente entre 0,05 y 0,10 voltios, la batería no estará completamente cargada, pero de esta manera durará más. Autor del artículo Egor.

Discuta el artículo CARGAR BATERÍAS DE LITIO

Me gustaron los pequeños microcircuitos para cargadores simples. Los compré en nuestra tienda local fuera de línea, pero por suerte se acabaron, tardaron mucho en transportarse desde otro lugar. Viendo esta situación, decidí pedirlos en pequeñas cantidades, ya que los microcircuitos son bastante buenos y me gustó cómo funcionan.
Descripción y comparación bajo el corte.

No en vano escribí sobre comparación en el título, ya que durante el viaje el perro podría haber crecido, aparecieron micrófonos en la tienda, compré varias piezas y decidí compararlas.
La reseña no tendrá mucho texto, pero sí bastantes fotografías.

Pero empezaré, como siempre, por cómo me llegó.
Viene completo con otras piezas diferentes, los mikruhi en sí estaban empaquetados en una bolsa con pestillo y una pegatina con el nombre.

Este microcircuito es un microcircuito cargador para baterías de litio con un voltaje final de carga de 4,2 voltios.
Puede cargar baterías con una corriente de hasta 800 mA.
El valor actual se establece cambiando el valor de la resistencia externa.
También admite la función de carga con poca corriente si la batería está muy descargada (tensión inferior a 2,9 Voltios).
Cuando se carga a un voltaje de 4,2 voltios y cae corriente de carga Por debajo de 1/10 del valor establecido, el microcircuito apaga la carga. Si el voltaje cae a 4,05 voltios, volverá a entrar en modo de carga.
También hay una salida para conectar un LED indicador.
Se puede encontrar más información en, este microcircuito tiene uno mucho más económico.
Además, aquí es más barato, en Ali es al revés.
En realidad, a modo de comparación, compré un análogo.

Pero imaginen mi sorpresa cuando los microcircuitos LTC y STC resultaron ser completamente idénticos en apariencia, ambos estaban etiquetados como LTC4054.

Bueno, tal vez sea aún más interesante.
Como todos saben, comprobar un microcircuito no es tan fácil, también se necesita un arnés de otros componentes de radio, preferiblemente una placa, etc.
Y en ese momento un amigo me pidió que reparara (aunque en este contexto sería más probable rehacer) un cargador para baterías 18650.
El original se quemó y la corriente de carga era demasiado baja.

En general, para realizar pruebas primero debemos ensamblar lo que probaremos.

Dibujé el tablero a partir de la hoja de datos, incluso sin un diagrama, pero daré el diagrama aquí por conveniencia.

Bueno, la placa de circuito impreso real. No hay diodos VD1 y VD2 en la placa, se agregaron después de todo.

Todo esto fue impreso y transferido a un trozo de textolita.
Para ahorrar dinero, hice otro tablero con restos, más adelante haré una reseña con su participación.

Bueno, en realidad se fabricó la placa de circuito impreso y se seleccionaron las piezas necesarias.

Y reharé ese cargador, probablemente sea muy conocido por los lectores.

En su interior hay un circuito muy complejo que consta de un conector, un LED, una resistencia y cables especialmente entrenados que permiten ecualizar la carga de las baterías.
Es broma, el cargador está ubicado en un bloque que está enchufado a un tomacorriente, pero aquí simplemente hay 2 baterías conectadas en paralelo y un LED conectado constantemente a las baterías.
Volveremos a nuestro cargador original más tarde.

Soldé la bufanda, seleccioné la placa original con contactos, soldé los contactos con los resortes, seguirán siendo útiles.

Perforé un par de agujeros nuevos, en el medio habrá un LED que indicará que el dispositivo está encendido, en los lados, el proceso de carga.

Soldado en nuevo tablero contactos con resortes, así como LED.
Es conveniente insertar primero los LED en la placa, luego instalar con cuidado la placa en su lugar original y solo después soldarla, luego se mantendrán uniformes y uniformes.

La placa está instalada en su lugar, el cable de alimentación está soldado.
La propia placa de circuito impreso fue desarrollada para tres opciones de fuente de alimentación.
2 opciones con conector MiniUSB, pero en opciones de instalación en diferentes lados de la placa y debajo del cable.
En este caso, al principio no sabía cuánto largo necesitaría el cable, así que soldé uno corto.
También soldé los cables que van a los contactos positivos de las baterías.
Ahora pasan por cables separados, uno para cada batería.

Así es como quedó desde arriba.

Bueno, ahora pasemos a las pruebas.

En el lado izquierdo del tablero instalé el mikruha comprado en Ali, en el derecho lo compré sin conexión.
En consecuencia, se ubicarán reflejados en la parte superior.

Primero, mikruha con Ali.
Corriente de carga.

Ahora comprado sin conexión.

Corriente de cortocircuito.
Asimismo, primero con Ali.

Ahora sin conexión.

Se notó que a 4,8 voltios la corriente de carga es de 600 mA, a 5 voltios cae a 500, pero esto se comprobó después del calentamiento, tal vez así es como funciona la protección contra sobrecalentamiento, aún no lo he descubierto, pero Los microcircuitos se comportan aproximadamente igual.

Bueno, ahora un poco sobre el proceso de carga y la finalización del retrabajo (sí, incluso esto sucede).
Desde el principio pensé en configurar el LED para indicar el estado encendido.
Todo parece simple y obvio.
Pero como siempre, quería más.
Decidí que sería mejor si se apagara durante el proceso de carga.
Soldé un par de diodos (vd1 y vd2 en el diagrama), pero tuve un pequeño problema, el LED que indica el modo de carga brilla incluso cuando no hay batería.
O mejor dicho, no brilla, pero parpadea rápidamente, agregué un condensador de 47 µF en paralelo a los terminales de la batería, después de lo cual comenzó a parpadear muy brevemente, casi imperceptiblemente.
Esta es exactamente la histéresis de encender la recarga si el voltaje cae por debajo de 4,05 voltios.
En general, después de esta modificación todo estuvo bien.
La batería se está cargando, la luz roja está encendida, la luz verde no está encendida y el LED no se enciende donde no hay batería.

La batería está completamente cargada.

Cuando está apagado, el microcircuito no pasa voltaje al conector de alimentación y no teme cortocircuitar este conector, por lo tanto, no descarga la batería a su LED.

No sin medir la temperatura.
Obtuve un poco más de 62 grados después de 15 minutos de carga.

Bueno, así es como se ve un dispositivo completamente terminado.
Los cambios externos son mínimos, a diferencia de los internos. Un amigo tenía una fuente de alimentación de 5 voltios y 2 amperios y era bastante buena.
El dispositivo proporciona una corriente de carga de 600 mA por canal, los canales son independientes.

Bueno, así es como se veía el cargador original. Un amigo quería pedirme que aumentara la corriente de carga. Ni siquiera podía soportar su propia escoria, dónde más levantarla.

Resumen.
En mi opinión, para un chip que cuesta 7 céntimos está muy bien.
Los microcircuitos son completamente funcionales y no se diferencian de los comprados fuera de línea.
Estoy muy contento, ahora tengo un suministro de mikrukhs y no tengo que esperar a que estén en la tienda (hace poco dejaron de estar a la venta).

De las desventajas: este no es un dispositivo listo para usar, por lo que tendrá que grabar, soldar, etc., pero hay una ventaja: puede hacer una placa para una aplicación específica, en lugar de usar lo que tiene.

Bueno, al final, conseguir un producto funcional hecho por usted mismo es más barato que los tableros prefabricados, e incluso en sus condiciones específicas.
Casi lo olvido, hoja de datos, diagrama y calco.

Actualmente están muy extendidas las baterías de iones de litio del tipo 18650 de distintas capacidades. Con su adquisición surge el problema de la carga y se deben cumplir los requisitos técnicos para el proceso de carga. Éstos son algunos de estos requisitos:
- carga con corriente estable;
- modo de estabilización de voltaje;
- indicación del final de la carga;
- no exceder la temperatura permitida durante la carga de la batería.

Presentamos a su atención un circuito cargador de batería de iones de litio que es fácil de fabricar y configurar y que ha demostrado su eficacia en funcionamiento.

El circuito es un estabilizador de corriente y voltaje. Hasta que el voltaje de la batería durante la carga alcance el nivel Ustabil.=(R7/R5+1)*Uref (voltaje de referencia Uref TL431=2,5 V), TL431 está en estado cerrado y el circuito funciona como estabilizador de corriente. Ist.=0,6/R2 (0,6 es el voltaje de apertura del transistor KT816V). Tan pronto como el voltaje de la batería alcanza Ustabil., el circuito entra en modo de estabilización de voltaje. Para una batería de iones de litio, este valor es 4,2 V. Cuando el voltaje de la batería alcanza los 4,2 V, el LED amarillo comienza a encenderse, lo que indica que la batería está cargada entre un 80 y un 90 %. La corriente de carga disminuye a 7...8 mA. Deje la batería en este estado durante 10 a 15 horas hasta que alcance su capacidad máxima.

Un poco sobre el propósito de los elementos del circuito.
LED1 - de color azul, se ilumina cuando la batería (CA) está instalada en la caja de carga cuando la fuente de alimentación del cargador no está conectada. Cuando el voltaje en la batería es inferior a 3 V, el LED1 no se enciende.
LED2 - amarillo. Sirve para indicar el final del proceso de carga de la batería. Cuando se coloca un AK descargado en la caja, el LED2 no se enciende. Si se enciende, esto indica que se inserta un AK cargado en la caja (con la alimentación del cargador no conectada).
R2: limita la corriente de carga del AK.
R5, R7: sirven para establecer el voltaje en 4,2 V en los contactos de la caja de carga antes de instalar la batería en ella (se puede usar cualquiera).

Todas las partes de la memoria, excepto el transistor, están instaladas en placa de circuito impreso desde el lado de los conductores impresos:

Opción de tabla para quienes no son perezosos para perforar agujeros en fibra de vidrio:

El transistor está equipado con un pequeño disipador de calor. Durante la carga, el transistor se calienta hasta 40°C. La resistencia R2 también se calienta, por lo que es mejor instalar dos resistencias de 10 ohmios en paralelo para reducir el calentamiento.
El voltaje de la fuente de alimentación para cargar una batería es de aproximadamente 5 V. corriente continua. Si es necesario cargar varias baterías a la vez, el voltaje de alimentación se selecciona de modo que sea 4,2V en cada unidad. La potencia de la fuente de alimentación se selecciona a partir de la corriente de carga de cada batería. Puede ser usado fuente de pulso nutrición. Las dimensiones del cargador serán menores.
El proceso de configuración del cargador es sencillo. Sin insertar la batería, suministramos energía al circuito. Ambos LED deberían encenderse. A continuación, medimos el voltaje en los contactos de la caja de carga. Si es de 4,2 V, estás de suerte y la configuración está casi completa. Si el voltaje es mayor o menor que 4.2V, apague la alimentación, en lugar de la resistencia R5 o R7, suelde una resistencia multivuelta variable de 10k y ajuste con precisión el voltaje a 4.2V en los contactos de la caja. Habiendo medido el valor de la resistencia resultante de la resistencia ajustable, seleccionamos la misma constante y la soldamos al circuito. Una vez más, verifique el voltaje en los contactos de la caja de carga. Comprobamos la cantidad de corriente de carga con un amperímetro en los contactos de la caja de carga sin insertar la batería. Al seleccionar el valor de la resistencia R2, puede configurar la corriente de carga deseada. No nos dejemos llevar por las corrientes elevadas, la batería puede calentarse, lo cual es absolutamente inaceptable. El sobrecalentamiento hace que la capacidad de las baterías de iones de litio disminuya y no se recupere.
Lo mejor es cargar las baterías una a la vez. Si necesita cargar varias baterías simultáneamente, puede conectar los bloques en serie según este esquema.

En este esquema, cada batería se carga por separado. El voltaje al final de la carga de cada batería será de 4,2 V y la corriente de carga será de 0,5 A. Al cargar, por ejemplo, siete baterías simultáneamente, el voltaje de la fuente de alimentación debe ser 4,2 V*7 = 29,5 V. La potencia de la fuente de alimentación está determinada por la corriente de carga de 0,5 A para cada batería, es decir, aproximadamente 40 W.

Foto del dispositivo terminado.

Hoy en día, muchos usuarios han acumulado varias baterías de litio en funcionamiento y sin usar que aparecen al reemplazarlas. teléfonos móviles a los teléfonos inteligentes.

Al utilizar baterías en teléfonos con cargador propio, gracias al uso chips especializados Para controlar la carga, prácticamente no hay problemas con la carga. Pero cuando se utilizan baterías de litio en diversos productos caseros, surge la pregunta de cómo y con qué cargar dichas baterías. Algunas personas piensan que las baterías de litio ya contienen controladores de carga incorporados, pero en realidad tienen circuitos de protección incorporados; estas baterías se denominan baterías protegidas. Los circuitos de protección que contienen están diseñados principalmente para proteger contra descargas profundas y sobretensiones cuando se cargan por encima de 4,25 V, es decir, Esta es una protección de emergencia, no un controlador de carga.

Algunos "hágalo usted mismo" en el sitio escribirán inmediatamente que por poco dinero puede pedir una placa especial en China, con la que puede cargar baterías de litio. Pero esto es sólo para los amantes de las "compras". No tiene sentido comprar algo que se pueda montar fácilmente en unos minutos a partir de piezas comunes y baratas. No debemos olvidar que tendrás que esperar aproximadamente un mes para recibir la placa solicitada. Y un dispositivo comprado no brinda tanta satisfacción como uno hecho en casa.

El cargador propuesto puede ser replicado por casi cualquier persona. Este esquema es muy primitivo, pero hace frente perfectamente a su tarea. Todo lo que se requiere para una carga de alta calidad de baterías de iones de litio es estabilizar tensión de salida cargador y limitar la corriente de carga.

Cargador Se distingue por su fiabilidad, compacidad y alta estabilidad de la tensión de salida y, como saben, para las baterías de iones de litio esta es una característica muy importante a la hora de cargar.

Circuito de carga para batería de iones de litio.

El circuito del cargador se realiza en estabilizador ajustable voltaje TL431 y un transistor NPN bipolar de media potencia. El circuito le permite limitar la corriente de carga de la batería y estabiliza el voltaje de salida.

El transistor T1 actúa como elemento regulador. La resistencia R2 limita la corriente de carga, cuyo valor depende únicamente de los parámetros de la batería. Se recomienda utilizar una resistencia de 1 W. Otras resistencias pueden ser de 125 o 250 mW.

La elección del transistor está determinada por la corriente de carga requerida para cargar la batería. Para el caso que nos ocupa, cargar baterías desde teléfonos móviles, se pueden utilizar transistores NPN nacionales o importados de potencia media (por ejemplo, KT815, KT817, KT819). Si el voltaje de entrada es alto o se utiliza un transistor de baja potencia, el transistor debe instalarse en un radiador.

El LED1 (resaltado en rojo en el diagrama) sirve para indicar visualmente la carga de la batería. Cuando enciende una batería descargada, el indicador se ilumina intensamente y se atenúa mientras se carga. La luz indicadora es proporcional a la corriente de carga de la batería. Pero hay que tener en cuenta que si el LED se apaga por completo, la batería aún se cargará con una corriente inferior a 50 mA, lo que requiere un seguimiento periódico del dispositivo para evitar sobrecargas.

Para aumentar la precisión del seguimiento del final de la carga, se ha agregado una opción adicional para indicar la carga de la batería al circuito del cargador (resaltada verde) en LED2, transistor PNP de baja potencia KT361 y sensor de corriente R5. El dispositivo puede utilizar cualquier tipo de indicador dependiendo de la precisión requerida del control de carga de la batería.

El circuito presentado está destinado a cargar solo una batería de iones de litio. Pero este cargador también se puede utilizar para cargar otro tipo de baterías. Solo necesita configurar el voltaje de salida requerido y la corriente de carga.

hacer un cargador

1. Compramos o seleccionamos entre los disponibles componentes para su montaje según el esquema.

2. Montaje del circuito.
Para comprobar el funcionamiento del circuito y su configuración, montamos el cargador en la placa de circuito.

El diodo en el circuito de alimentación de la batería (bus negativo - cable azul) está diseñado para evitar que la batería de iones de litio se descargue en ausencia de voltaje en la entrada del cargador.

3. Configuración del voltaje de salida del circuito.
Conectamos el circuito a una fuente de alimentación con un voltaje de 5...9 voltios. Usando la resistencia del recortador R3, configuramos el voltaje de salida del cargador entre 4,18 - 4,20 voltios (si es necesario, al final del ajuste medimos su resistencia e instalamos una resistencia con la resistencia requerida).

4. Configuración de la corriente de carga del circuito.
Habiendo conectado una batería descargada al circuito (como lo indica el encendido del LED), usamos la resistencia R2 para configurar el valor de la corriente de carga usando el probador (100...300 mA). Si la resistencia R2 es inferior a 3 ohmios, es posible que el LED no se encienda.

5. Prepare la placa para montar y soldar piezas.
Cortamos el tamaño requerido del tablero universal, procesamos cuidadosamente los bordes del tablero con una lima, limpiamos y estañamos las pistas de contacto.

6. Instalación del circuito depurado en la placa de trabajo.
Transferimos las piezas de la placa de circuito a la que funciona, soldamos las piezas y hacemos las conexiones que faltan con un cable de montaje delgado. Una vez finalizado el montaje, comprobamos minuciosamente la instalación.

Puede familiarizarse con el circuito del cargador, que es perfecto para baterías de iones de litio.

Al principio, su autor quería presentar una versión simple en el chip lm317, pero en este caso la carga debe realizarse desde una fuente más grande. Alto voltaje de 5 voltios. La razón es que la diferencia entre los voltajes de entrada y salida del microcircuito lm317 debe ser de al menos 2 voltios. El voltaje de una batería de iones de litio cargada es de aproximadamente 4,2 voltios. Por tanto, la diferencia de voltaje es inferior a 1 voltio. Y esto significa que se le puede ocurrir otra solución.

En AliExpress puedes comprar una placa especializada para cargar baterías de litio, que cuesta alrededor de un dólar. Sí, es cierto, pero ¿por qué comprar algo que se puede hacer en un par de minutos? Además, tarda un mes en recibir el pedido. Pero si decides comprar uno ya hecho para poder usarlo inmediatamente, cómpralo en esta tienda china. En el buscador de tiendas introduzca: TP4056 1A

El esquema más simple

Hoy veremos opciones de cargador UDB para baterías de litio que cualquiera puede replicar. El esquema es el más simple que se te ocurra.

Este es un circuito híbrido donde hay estabilización de voltaje y limitación de corriente de carga de la batería.

Descripción de la operación de carga

La estabilización de voltaje se basa en el popular microcircuito de diodo Zener ajustable tl431. Transistor como elemento amplificador. La corriente de carga la establece la resistencia R1 y depende únicamente de los parámetros de la batería que se está cargando. Esta resistencia se aconseja con una potencia de 1 vatio. Y todas las demás resistencias son de 0,25 o 0,125 vatios.

Como sabemos, el voltaje de una lata de una batería de iones de litio completamente cargada es de aproximadamente 4,2 voltios. Por lo tanto, en la salida del cargador debemos configurar exactamente este voltaje, que se establece seleccionando las resistencias R2 y R3. hay muchos programas en línea calculando el voltaje de estabilización del microcircuito tl431.
Para lograr el ajuste más preciso del voltaje de salida, se recomienda reemplazar la resistencia R2 con una resistencia multivuelta de aproximadamente 10 kiloohmios. Por cierto, esa solución es posible. Usamos un LED como indicador de carga; casi cualquier LED, del color que prefieras, servirá.
Toda la configuración se reduce a configurar el voltaje de salida en 4,2 voltios.
Algunas palabras sobre el diodo Zener tl431. Este es un microcircuito muy popular, no lo confunda con transistores en un paquete similar. Este microcircuito se encuentra en casi cualquier fuente de alimentación conmutada, por ejemplo, una computadora, donde el microcircuito se encuentra con mayor frecuencia en el arnés.
El transistor de potencia no es crítico, cualquier transistor de conducción inversa de potencia media o alta es adecuado, por ejemplo, de los soviéticos, KT819, KT805. De los menos potentes KT815, KT817 y cualquier otro transistor con parámetros similares.

¿Para qué baterías es adecuado el dispositivo?

El circuito está diseñado para cargar sólo una lata de batería de litio. Puede cargar baterías estándar 18 650 y otras baterías, solo necesita configurar el voltaje apropiado en la salida del cargador.
Si de repente, por alguna razón, el circuito no funciona, verifique la presencia de voltaje en el pin de control del microcircuito. Debe ser de al menos 2,5 voltios. Este es el voltaje de funcionamiento mínimo para el voltaje de referencia externo del chip. Aunque existen versiones donde el voltaje mínimo de funcionamiento es de 3 Voltios.
También es recomendable construir un pequeño banco de pruebas para el chip especificado para comprobar su funcionalidad antes de soldarlo. Y después del montaje, comprobamos cuidadosamente la instalación.

En otra publicación hay material sobre mejora.