Зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов своими руками: 8 шагов (с изображениями)

2024 Автор: John Day | [email protected]. Последнее изменение: 2024-01-30 11:53

Батареи играют важную роль в любом проекте / продуктах с батарейным питанием. Перезаряжаемые батареи дороги, так как нам нужно покупать зарядное устройство вместе с батареями (до сих пор) по сравнению с использованием и выбрасывать батареи, но они имеют большое соотношение цены и качества. В аккумуляторных батареях используется несколько различных комбинаций электродных материалов и электролитов, например, свинцово-кислотный, никель-кадмиевый (NiCd), металлогидрид никеля (NiMH), литий-ионный (Li-ion) и литий-ионный полимер (литий-ионный полимер).

Я использовал литий-ионный аккумулятор в одном из своих проектов и решил построить зарядное устройство вместо того, чтобы покупать дорогое, так что приступим.

Шаг 1. Быстрое видео

Вот короткое видео, которое проведет вас через все шаги за несколько минут.

Нажмите здесь, чтобы посмотреть его на YouTube

Шаг 2: Список электронных компонентов

Вот список компонентов, необходимых для этого зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов.

• Модуль зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов на основе TP4056 с защитой аккумулятора,
• Настенный адаптер 12 В, 2 А,
• 2-контактный переключатель SPST,
• Регулятор напряжения 7805 (1 шт. В количестве) (можно пропустить, если у вас сетевой адаптер на 5 В),
• Конденсатор 100 нФ (4 шт. В количестве) (вы можете пропустить это, если у вас есть сетевой адаптер на 5 В),
• Литий-ионный аккумулятор 18650
• Разъем постоянного тока и,
• печатная плата общего назначения.

Шаг 3: Список инструментов

Вот список инструментов, используемых в этом зарядном устройстве для литий-ионных аккумуляторов.

• Припой, припой проволока,
• Горячий клинок (ссылка на мою инструкцию, которая поможет вам в создании этого клинка),
• Клеевой пистолет, клеевые стержни,
• Отвертка и запасные винты и,
• Пластиковый корпус - 8 см х 7 см х 3 см (примерно такой размер должен работать).

Теперь, когда все инструменты и компоненты на месте, давайте в завершение взглянем на наш модуль TP4056, который является неотъемлемой частью нашего зарядного устройства.

Шаг 4: Модуль зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов на основе TP4056

Давайте подробно рассмотрим этот модуль. На рынке доступны две версии этой коммутационной платы для литий-ионного зарядного устройства на основе TP4056; со схемой защиты аккумулятора и без нее. Мы будем использовать один со схемой защиты аккумулятора.

Коммутационная плата, содержащая схему защиты аккумулятора, обеспечивает защиту с помощью микросхем DW01A (микросхема защиты аккумулятора) и FS8205A (силовой полевой МОП-транзистор с двумя N-каналами). Следовательно, коммутационная плата с защитой аккумулятора содержит 3 микросхемы (TP4056 + DW01A + FS8205A), тогда как плата без защиты аккумулятора содержит только 1 микросхему (TP4056).

TP4056 - это полный модуль линейного зарядного устройства постоянного тока / постоянного напряжения для одноэлементных литий-ионных аккумуляторов. Благодаря корпусу SOP и небольшому количеству внешних компонентов TP4056 идеально подходит для использования в домашних условиях. Он может работать как с USB, так и с настенными адаптерами. Я приложил изображение контактной схемы TP4056 (изображение №2) вместе с изображением цикла заряда (изображение №3), показывающее зарядку постоянным током и постоянным напряжением. Два светодиода на этой коммутационной плате показывают различное рабочее состояние, такое как зарядка, прекращение зарядки и т. Д. (Изображение № 4).

Для безопасной зарядки литий-ионных аккумуляторов 3,7 В их следует заряжать постоянным током, в 0,2–0,7 раза превышающим их емкость, до тех пор, пока их напряжение на клеммах не достигнет 4,2 В, затем их следует заряжать в режиме постоянного напряжения до тех пор, пока зарядный ток не упадет до 10% от начального тарифа. Мы не можем прекратить зарядку при 4,2 В, потому что емкость, достигнутая при 4,2 В, составляет всего около 40-70% от полной емкости. Обо всем этом заботится TP4056. Теперь одна важная вещь: ток зарядки определяется резистором, подключенным к выводу PROG, модули, доступные на рынке, обычно поставляются с 1,2 кОм, подключенными к этому выводу, что соответствует току зарядки 1 ампер (Изображение № 5). Вы можете поиграть с этим резистором, чтобы получить желаемый зарядный ток.

Ссылка на даташит на TP4056

DW01A - это ИС для защиты аккумулятора, на рисунке № 6 показана типичная схема применения. МОП-транзисторы M1 и M2 подключаются извне через микросхему FS8205A.

Ссылка на техническое описание DW01A

Ссылка на даташит на FS8205A

Все это собрано на монтажной плате зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов TP4056, ссылка на которую указана в шаге №2. Нам нужно сделать только две вещи: подать напряжение в диапазоне от 4,0 до 8,0 В на входные клеммы и подключить батарею к клеммам B + и B- TP4056.

Далее мы соберем остальную часть схемы зарядного устройства.

Шаг 5: Схема

Теперь давайте соединим электрические компоненты с помощью паяльника и припоя, чтобы завершить схему. Я приложил изображения схемы Фритцинга и моей версии физической схемы, взгляните на нее. Ниже приводится описание того же.

1. Клемма «+» разъема постоянного тока подключается к одной клемме переключателя, а клемма «-» разъема постоянного тока подключается к контакту GND регулятора 7805.
2. Другой вывод переключателя подключен к выводу Vin регулятора 7805.
3. Подключите три конденсатора по 100 нФ параллельно между Vin и контактом GND регулятора напряжения. (Используйте для этой цели печатную плату общего назначения)
4. Подключите конденсатор 100 нФ между Vout и контактом GND регулятора напряжения. (Используйте для этой цели печатную плату общего назначения)
5. Соедините вывод Vout регулятора напряжения 7805 с выводом IN + модуля TP4056.
6. Соедините вывод GND регулятора напряжения 7805 с выводом IN модуля TP4056.
7. Подключите клемму «+» держателя батареи к контакту B +, а клемму «-» держателя батареи к контакту B- модуля TP4056.

Выполнено.

Примечание: - если вы используете сетевой адаптер 5 В, вы можете пропустить часть регулятора 7805 (включая конденсаторы) и напрямую подключить клеммы «+» и «-» настенного адаптера к контактам IN + и IN- TP4056 соответственно

Примечание. - При использовании адаптера 12 В 7805 нагревается при токе 1 А. Радиатор может пригодиться

Далее соберем все, что есть в обшивке.

Шаг 6: Сборка: Часть 1 - Изменение корпуса

Выполните следующие действия, чтобы изменить корпус, чтобы он соответствовал электронным схемам.

1. Отметьте размеры батарейного отсека на корпусе с помощью ножа с лезвием (Изображение №-1).
2. Используйте горячий нож, чтобы разрезать корпус в соответствии с маркировкой на держателе батареи (изображения № 2 и 3).
3. После резки с использованием горячего ножа корпус должен напоминать Изображение №4.
4. Сделайте маркировку USB-порта TP4056 на корпусе. (Изображения №-5 и 6)
5. Используйте горячий нож, чтобы разрезать корпус в соответствии с маркировкой USB-порта. (Изображение № 7)
6. Измерьте и сделайте маркировку светодиодов TP4056 на корпусе. (Изображения № 8 и 9)
7. Используйте горячий нож, чтобы разрезать корпус в соответствии с маркировкой светодиодов. (Изображение № 10)
8. Выполните аналогичные шаги, чтобы сделать монтажные отверстия для разъема постоянного тока и переключателя (изображения № 11 и 12).

После модификации корпуса позволяет установить электронику.

Шаг 7: Сборка: Часть 2 - Размещение электроники внутри корпуса

Выполните следующие действия, чтобы поместить электронику внутрь корпуса.

1. Вставьте держатель батареи так, чтобы точки крепления находились за пределами корпуса; с помощью клеевого пистолета сделайте прочное соединение (Изображение №-1)
2. Поместите модуль TP4056 так, чтобы светодиоды и USB-порт были доступны снаружи корпуса, не нужно беспокоиться, если на предыдущем шаге были сделаны правильные измерения, все встанет на место автоматически, наконец, используйте клеевой пистолет, чтобы сделать прочное соединение. (Изображение №- 2)
3. Поместите схему регулятора напряжения 7805; используйте клеевой пистолет, чтобы сделать прочный стык. (Изображение №-3)
4. Поместите разъем постоянного тока и переключатель в соответствующие места и снова используйте клеевой пистолет, чтобы сделать прочное соединение. (Изображение № 4)
5. Наконец, после сборки внутри корпуса он должен выглядеть примерно как Изображение №5.
6. Используйте запасные винты и отвертку, чтобы закрыть заднюю крышку (Изображение №6).
7. Позже я даже использовал черную изоленту, чтобы прикрыть нежелательные выступы, образовавшиеся в результате прорезания горячего лезвия. (подача - тоже хороший вариант)

Готовое литий-ионное зарядное устройство выглядит так, как показано на Рисунке №7. Теперь протестируем зарядное устройство.

Шаг 8: пробный запуск

Вставьте разряженный литий-ионный аккумулятор в зарядное устройство, подключите вход 12 В постоянного тока или вход USB. Зарядное устройство должно мигать КРАСНЫМ светодиодом, указывая на то, что идет зарядка.

Через некоторое время после зарядки аккумулятора на зарядном устройстве должен мигать СИНИЙ светодиод.

Я прикрепил изображения зарядного устройства, которое заряжает аккумулятор и завершает процесс зарядки.

Так. Наконец мы закончили.

Спасибо за ваше время. Не забудьте посмотреть другие мои инструкции и мой канал на YouTube.