10 простых схем зарядок литий-ионных аккумуляторов и как правильно заряжать

01.04.2023 Mister

Измерил напряжение на каждом элементе в отдельности — все были около 1,1 В, только один показал 0. Судя по всему это бракованная банка, она на помойке. Остальные по-прежнему будут работать. Для моей светодиодной сборки будет достаточно три ящика.

10 простых схем зарядок литий-ионных аккумуляторов и как правильно заряжать

Изучив интернет, вывел для себя важную информацию о никель-кадмиевых аккумуляторах: номинал напряжение каждого элемента 1,2 вольта, банку следует зарядить до напряжения 1,4 вольта (напряжение на банке без нагрузка), разряд должен быть не менее 0,9 вольта — если несколько элементов собраны последовательно, то не ниже 1 вольта на элемент. Можно заряжать током в одну десятую от ёмкости (в моём случае 1,2А/ч=0,12А), а по факту может быть большим (отвёртка на зарядку уходит не более часа, а значит зарядные токи не менее 1,2А). Для тренировки/восстановления полезно разряжать аккумулятор до 1В при любой нагрузке и снова зарядить, потом несколько раз. При этом оцените примерное время работы фонарь.

Итак, для трех последовательно соединенных элементов параметры следующие: напряжение заряда 1,4Х3=4,2 вольта,номинальное напряжение 1,2Х3=3,6 вольта, ток зарядки — что даст мобильное ЗУ со стабилизатором мин производство.

Единственный непонятный момент: как измерить минимальное напряжение разряженных аккумуляторов. Перед подключением моя лампа на трех элементах имела напряжение 3,5 вольта, при подключении — 2,8 вольта, напряжение быстрое восстанавливается при повторном отключении до 3,5 вольт. Я решил так: на нагрузке напряжение не должно опускаться ниже 2,7 вольта (0,9 В на ячейку), без нагрузки желательно 3 Вольта (1 В на ячейку). Тем не менее, свободный это займет много времени, чем дольше вы разряжаете, тем стабильнее напряжение, перестаньте быстро падать на светящиеся светодиоды!

10 простых схем зарядок литий-ионных аккумуляторов и как правильно заряжать

Свои и без того севшие аккумуляторы я разряжал несколько часов, иногда отключая лампу на несколько минут. В итоге было 2,71 В с подключенной лампой и 3,45 В без нагрузки, дальше разряжать не рискнул я принимаю к сведению светодиод продолжал светить, хотя и тускло.

Содержание статьи

Схема налобного фонаря

Популярной конструкцией светодиодного фонаря является налобный фонарь. Такой светильник позволяет полностью освободить руки и направить луч света в нужное место поворотом головы: следите за своим взглядом. Удобно при ремонте автомобиля, при ходьбе в темных местах и так далее

Схема такой лампы основана на принципе:

схема управления (отвечает за переключение режимов);
буферный усилитель;
транзисторный ключ для включения светодиода.

Один из вариантов такого устройства, это когда блок управления выполнен на стандартном микроконтроллере (например ATtiny85), куда зашита программа управления эмиттерным режимом, промежуточным усилителем выступает операционный усилитель OPA335, а полевой транзистор IRLR2905 используется как ключ.

Схема карманного светодиодного фонарика на микроконтроллере.

Такая схема дешева, надежна, но имеет технологический недостаток: перед установкой контроллер необходимо запрограммировать. Поэтому в серийном производстве в качестве блока управления используется специализированная микросхема FM2819 (на корпус можно нанести аббревиатуру 819L). Этот чип может включать и выключать светоизлучающий элемент и запрограммирован на четыре режима:

максимальная яркость;
средняя яркость;
минимальная яркость;
стробоскоп (мигающий свет).

Режимы меняются циклически коротким нажатием кнопки. Длительное нажатие переводит фонарик в режим SOS. Сменить программу нельзя (по крайней мере, в техпаспорте о такой возможности не упоминается). Микросхема не требует промежуточного усилителя, но очень мощные светодиоды нельзя подключать напрямую к выходу — есть предел нагрузки (и есть защита от его превышения). Макет карманного светодиодного фонаря на специализированной микросхеме.

Зарядные устройства для литиевых аккумуляторов: какие бывают, принцип работы, как выбрать хорошее!

10 простых схем зарядок литий-ионных аккумуляторов и как правильно заряжать

Поэтому мощные элементы соединяются через ключ. В большинстве случаев полевой транзистор, допускающий длительную сильноточную работу в цепи стока, например Fairchild FDS9435A или другие подобные, можно подобрать по параметрам из таблицы характеристик FDS9435A.

10 простых схем зарядок литий-ионных аккумуляторов и как правильно заряжать

Зарядное БП для LI ion 18650 за 5 минут

Состав	Максимальное напряжение затвор-исток, В	Сопротивление открытия канала	Максимальная теряемая мощность, Вт	Максимальный ток разряда в непрерывном режиме, А
R-канал	25	0,05 Ом при 5,3 А, 10 В	2,5	5.3

Схема фонарика сводится всего к двум активным элементам и цепочке из нескольких конденсаторов и резисторов (плюс, конечно, аккумуляторные батареи и набор светодиодов).

Переделка фонарика на Li-Ion 18650

Еще один более современный фонарь с зарядкой от сети, внутри заменены аккумуляторы 18650 и зарядка от USB 5В.

Светодиоды в количестве 7 штук заменены на более качественные 5 мм типа "шляпа" и с более четким свечением. Но так как у фонарика было два режима, решил на будущее сделать плату под два типа светодиодов, 6 штук по 5 мм по кругу и центральный мощный светодиод CREE или 1 Вт, ровно ложится на подложку. В такой форме достигается рассеянный свет и лучистый свет.

Драйвер стандартный на LM358, ток центрального светодиода выбран в пределах 120 мА, что вполне достаточно для освещения и практически не нагревает подложку. Нагрев светодиодной подложки начнется от 150 мА, но если использовать двухсторонний стеклотекстолит, то можно использовать и другую сторону как небольшой радиатор, хотя это все же избыточно, так как световой поток будет лишь чуть ярче, но светодиодная подложка будет сильно нагреваться.

Собрал, проверил, под отражатель все подошло четко, светит достаточно ярко. Свет вышел холодным белым от 5-мм светодиода и немного теплым белым от CREE.

Корпус для фонаря

Получившееся устройство нужно где-то разместить, сделать какой-то практичный корпус.

Самый-Простой способ зарядить Li-Ion аккумулятор. Две детали!

Я хотел разместить аккумуляторы со светодиодным фонариком в полипропиленовом водопроводе, но коробки не влезли даже в трубу 32 мм, потому что внутренний диаметр трубы намного меньше. В итоге остановился на муфтах под полипропилен 32 мм. Я взял 4 разъема и 1 штекер, склеил их между собой клеем.

Склеив все в конструкцию, мы получили очень массивный фонарь, диаметром около 4 см. Если использовать любую другую трубу, можно значительно уменьшить размер фонаря.

Обмотав все это изолентой для лучшего вида, мы получили вот такой фонарь.

Переделка фонарика

Основная проблема в том, что "родной" блок питания фонарика (корпус, в котором расположены три батарейки ААА) чуть шире, и на полтора сантиметра ниже, чем у батарейки 18650. Это означает, что корпус самого фонаря будет небольшой высоты для 18650. По напряжению 18650 практически идентичен трем пальчиковым батарейкам, 18650 выдает 3,7 вольта, а три пальчиковых батарейки в сумме дают 3,6 вольта (1,2×3 = 3, 6). Так что если тело маленькое, его необходимо удлинить. Довольно проблематично было найти подходящую вставную трубку, которая заполнила бы лишнее пространство между батареей и стенками фонаря. В итоге не смог достать подходящую вставку.. Просто взял более-менее подходящую трубку, в состав которой входит 18650, и установив ее на дрель, грубой наждачной бумагой снял лишнюю толщину с вращающейся заготовки!

Итак, разбираем фонарик. Откручиваем переднюю и заднюю части фонарика от средней, и откладываем в сторону. С помощью дрели с отрезным диском распилили среднюю часть корпуса фонаря на две равные половинки. Обработанные края шлифуем наждачной бумагой, чтобы они стали ровными и гладкими. Затем вставляем трубку-вставку в переднюю часть фонаря с намотанным на нее рефлектором, надеваем сзади сверху с намотанным на нее дном с кнопкой. Получилась новая, вытянутая коробка, которая подходит под ширину 18650. Теперь регулируем высоту, вставляем батарею в коробку, отмеряем лишнее сверху, вынимаем вставку и отрезаем канцелярским ножом отмеренный край.

Еще в конструкции фонаря внутри крышки есть два металлических кольца и металлическая полоска, соединяющая плюс и минус кнопки выключателя. Естественно, что после удлинения корпуса металлическая полоса оказалась немного коротковата для нового дизайна. Мне также пришлось подогнать кольца под кожух. Слой мягкого пластика просто и быстро снялся напильником с краев вкладыша, где будет сидеть кольцо. Другое, переднее кольцо, было вставлено в переднюю часть фонаря, где расположены отражатель, линза и светодиод, так что возиться с ним не пришлось. С металлической полосой, соединяющей кольца, сделаем проще; просто прикрепите к подкладке полоску самоклеящейся алюминиевой фольги. Подкладочное кольцо надеваем на подготовленную изнанку подкладки.

Теперь рассмотрим «голову» фонарика. На предыдущем блоке питания, с батарейками-мизинцами, была небольшая выпуклость на плюсовом контакте, который соприкасался с плюсом. На аккумуляторе 18650 оба контакта плоские, поэтому пришлось припаять к плюсовому контакту на передней части фонаря такую же пружинку, которая на минусовой, задней части. Теперь собираем новое здание. Все детали встали на свои места как семья!

Осталось закапать суперклеем стыки между накладкой и спиленными краями корпуса для восстановления герметичности. Осталось еще место, точнее это оказался паз, который образовался после того, как на подкладке были установлены спиленные концы старого корпуса. Вот история каждого из них; перед склейкой всех деталей можно подогнать на это место кусок трубы с подходящими параметрами. Я решил просто замотать туда скотч и черную клейкую ленту; может где-то понадобится. Таким образом, мы «перевели» это устройство с трех аккумуляторов на один, равный им по напряжению, тем самым избавив себя от утомительной зарядки блока питания маленькими и не вместительными батареями.