Як заряджати акумуляторні батареї. Як правильно заряджати акумулятори. За типом хімічної реакції

Несподівано розрядилася батарея від фотоапарата, ліхтарика, дитячої іграшки чи іншого потрібного приладу? Таку нагоду неможливо передбачити. Якщо ви не користуєтеся спеціальними батареями з індикаторами. Або завбачливо не носите із собою заміну. А як зарядити батареї в домашніх умовах? Ми поділимося з вами корисними інструкціями та рекомендаціями.

Які батареї можна зарядити?

Не кожен пальчиковий акумулятор можна заповнити енергією кустарним способом. Які батареї можна зарядити? Тільки пальчикові лужні (алкалінові). А ось сольові в жодному разі не можна! Не виключена можливість витікання складу чи вибуху виробу.

Спосіб 1: зарядний пристрій

Ми розібралися, чи можна зарядити батарейку. Якщо ви постійно користуєтеся подібними пальчиковими акумуляторами, то вам найпростіше купити спеціальне зарядний пристрійдля них. Такий апарат допоможе без зайвого клопоту "вдихнути життя" в батарейку.

Однак спосіб має і суттєві недоліки. Кожна зарядка знижує термін роботи акумулятора на одну третину. Крім того, процедура може спричинити витікання її складу.

Спосіб 2: блок живлення

Розглянемо, як зарядити батареї в домашніх умовах. Для цього способу вам знадобиться блок живлення та дроти для підключення до нього. Все на місці? Ось інструкція до дії:

Отримуючи пальчикову батарейку, що заряджається, даним способом, зверніть увагу і на ці рекомендації:

• Процес не піде, якщо ви переплутаєте полярність під час підключення проводів. Більш того, таким чином ви знищите заряд, що залишився в елементі.
• Описаним способом батарейку можна заряджати 1-2 рази.
• Спосіб підходить лише для пальчикових лужних елементів!
• Проводити процедуру можна за будь-яких умов довкілля (крім етапу морозильної камери).

Спосіб 3: нагрівання

Відновити заряд батарейки можна і звичайним нагріванням. Але будьте обережні - спосіб загрожує вибухом виробу!

Найпростіше - у наступному:

Спосіб 4: зменшення обсягу

Метод досить незрозумілий і екзотичний на перший погляд. Нам потрібно зменшити елемент живлення у розмірах, щоб заряд у ньому самостійно відновився.

Що робити для цього? Механічно зменшити, зробити тоншим об'єм корпусу. Для цього батарейку б'ють про щось тверде - асфальт, стіну, камінь, цеглу та інше. Або просто топчуть її щільним взуттям. Можна спробувати сплющити підручним інструментом – наприклад, плоскогубцями.

Таким способом вдасться зарядити всі пальчикові батареї. Треба сказати, що такий "варварський" спосіб допомагає відновити заряд у деяких випадках навіть до 100%!

Спосіб 5: дія розчинів

Продовжуємо розбирати, як зарядити батареї в домашніх умовах. Усередині цього способу можна виділити два методи.

Інструкція для першого:

Як зарядити батареї в домашніх умовах іншим способом:

1. Виконайте шилом або подібним інструментом поруч із вугільним стрижнем отвору в кришечках батарейки. Глибина кожного має бути в межах 3/4 висоти всього елемента живлення.
2. В отвір залийте рідину. Можна взяти не звичайну воду, а розчин подвійного оцту або соляної кислоти (не більше 8-10%).
3. Для достатнього насичення основи потрібно повторити процедуру залиття кілька разів, витримуючи проміжки часу, щоб склад встиг вбратися.
4. На закінчення обов'язково закупоріть отвори. Для цих цілей найкраще використовувати смолу чи пластилін.
5. А тепер можна використовувати елемент живлення – його заряд має відновитися до 70-80%.

Тепер ви знаєте, як можна зарядити пальчиковий лужний акумулятор. Виберіть будь-який зручний для себе спосіб. І, найголовніше, будьте гранично обережні! Від необережних дій батарейка може вибухнути!

У сучасному світііснує безліч пристроїв та акумуляторні батареї – це вже потреба. Поки одні змінюють одну батарейку за іншою, інші просто заряджають акумуляторну. Щоб виріб прослужив якомога довше, потрібно дотримуватись рекомендацій щодо заряджання, експлуатації та підбирати їх відповідно до вимог приладів.

Здриження

Які батарейки можна заряджати

Заряджати можна лише акумуляторні батареї, на корпусі яких зазначено. Заборонено вставляти в ЗУ звичайнісінькі моделі і не важливо якого вони типу - AA або менше.

АКБ AA NiСd

Якщо порушити правила безпеки, будьте готові до:

• Нічого не станеться, тоді вас можна зарахувати до щасливчиків;
• Елемент живлення зашипить та зіпсується;
• Можливий перегрів, спалах і навіть вибух;
• Коротке замикання у мережі.

Залежно від матеріалів акумулятори бувають наступних типів:

1. Нікель-металогідридний;
2. Нікель-кадмієвий;
3. Нікель-цинковий;
4. Літій-іонний;
5. Літій-полімерний.

Нікель-кадмієвий акумулятор має ефект пам'яті, тому його потрібно повністю розряджати і заряджати. У нікель-металогідридного теж є ефект пам'яті, але він зведений до мінімуму.

Акумуляторні елементи живлення мають схожі з класичними моделями типорозміри:

• Мізинчикова (AAA)
• Пальчікова (AA).
• Дюймовочка типу C.
• Барило або батарейка типу D.
• Крона або Корунд.
• 1/2 AA.
• Великий квадратний.

Таких типорозмірів можуть бути як батарейки, так і акумулятори через це дуже важливо не переплутати. Не буває акумуляторів таблеточного типу, крім обмеженої серії для слухових апаратів.

Також є Li-Ion акумулятори наступних типорозмірів, і їх можна заряджати:

Тип елемента живлення підбирається під конкретні пристрої. Фотоапаратам підходить AA, а ось для деяких іграшок знадобиться барило. Найпопулярнішими все ж таки залишаються 10440, і AAA.

Місткість акумулятора може бути різною від 150 мАг до 6000 мАг. Чим більша ємність, тим дорожчий пристрій. Розмір ємності вказується на корпусі великими літерами. Чим більша ємність, тим довше зможе пропрацювати пристрій.

Чому не можна заряджати звичайні батареї

Одноразові елементи мають зовсім інший принцип роботи – від електроліту до електродів надходять іони. Згодом їх запас вичерпується, тоді батарейка сідає. Якщо пропустити струм через звичайну модель, то відновлювального процесу просто не станеться. Наприклад, під час роботи марганцево-цинкових батарей цинковий електрод розчиниться.

Акумулятори влаштовані так, що показники електролітів та електродів можна повернути до початкового варіанту. Коли таку акумулятор підключають до ЗП, то з електроліту перетворюються іони кисню та водню. Починається відновний процес, де водень виступає каталізатором перетворення катода на свинець, а кисень – анода на діоксид свинцю.

Як визначити це батарейка або акумулятор

Перед покупкою варто знати кілька нюансів, які дозволять визначити звичайні батареї від заряджання:

1. Зверніть увагу на напис на корпусі. Якщо є ємність, то це АКБ, вона вказується в mah (міліамперах) за годину. Що більше цей показник, то довше вона прослужить.
2. Якщо на корпусі є напис rechargeable, то це заряджається. Якщо ж напис звучить як do not recharge, проводити зарядку заборонено.
3. Зверніть увагу на вартість виробу. Звичайні батарейки обійдуться дешевше за акумулятори. Ціна безпосередньо залежить від показників потужності та циклів перезарядки.
4. Акумуляторні батареї мають більший запас міцності. Служать довго, заряджаються поступово, а ось звичайні елементи живлення перестають функціонувати при підключенні до потужніших приладів.
5. Батарейка може похвалитися напругою ~1,5 В, а ось АКБ - ~1,2v, ~3,7v. У крони в обох випадках буде 9 вольт.
6. Якщо в маркуванні на корпусі є букви: R, CR, LR і FR, це батарейка.
7. Якщо на корпусі в маркуванні є: NiCd, Ni-MH, Ni-Zn, HR, ZR, KR, li-ion або li-pol, то це акумулятор.

Дотримуючись простих пунктів, кожен може визначити для себе необхідні елементи живлення.

На малюнку ліворуч акумулятор, тому що на корпусі написано: 850 mAh, rechargeable та nickel metal hydride. Справа батарейка, тому що на ній написано лише Alkaline (Лужна).

Як правильно заряджати акумуляторну батарейку

1. Перед проведенням заряджання в домашніх умовах, ознайомтеся з інструкцією до пристрою та рекомендаціями від виробника.
2. Сучасні акумулятори не мають ефекту пам'яті, тому займатися розкачуванням батареї не потрібно. Крім нікель-кадмієвих (Ni-Cd) АКб.
3. Дотримуйтесь температурного режиму, не вставляйте в зарядний пристрій при температурі нижче 5 градусів і вище 50 градусів Цельсія.
4. Підберіть зарядник спеціально під акумулятори, добре, якщо це було зроблено одразу. Врахуйте, що повільніше подається заряд енергії, то краще.
5. Не залишайте АКБ у ЗУ довше, ніж на добу. Якщо вони не зарядилися, то продовжувати немає сенсу.

Важливо! При зарядці акумулятор буде гріється, це нормально, але він не повинен бути дуже гарячим, якщо Вам здається, що він у ЗУ дуже сильно перегрівається, то припинити процедуру.

Скільки часу потрібно заряджати акумуляторні батареї

Щоб правильно визначити час заряджання акумулятора, використовуйте стандартну формулу:

Х (годин) = 1,4 * Y (мА * год) / Z (мА), де 1, 4 – коефіцієнт використовується, адже весь струм перетворюється на заряд АКБ, можна назвати це знижкою на тепловіддачу.

Частина струму перетворюється на тепло, тому елемент живлення перегрівається.

Якщо ємністю 2400 мАг, при цьому струм зарядного 150, то за формулою виходить: 1,4*2400/150 = 22,4

Для заряду АКБ ємністю 2400 мАг при заряді 150 мАч, що надходить, потрібно до 22 з половиною годин. Деякі ЗУ не визначають заряд елементів живлення, напруга постійно подається, навіть якщо батарея вже повністю заряджена. Такий підхід може завдати шкоди батареї, скоротивши її термін придатності або призводячи до непридатності через перегрівання.

Для того, щоб спростити собі життя, рекомендується використовувати сучасні розумні зарядні пристрої, які оснащені індикатором заряду. Вони можуть надати інформацію скільки міліампер (мА) було передано в батарею, а так як на корпусі зазначений ємність, то методом простого віднімання можна дізнатися на скільки відсотків заряджена батарея. Також після закінчення зарядки пристрій сам відключиться.

Залишились питання чи є що додати? Тоді напишіть нам про це у коментарях, це дозволить зробить матеріал більш повним та точним.

Для нормальної роботи будь-якого акумулятора потрібно завжди пам'ятати «Правило «Трьох П»:

1. Чи не перегрівати!
2. Чи не перезаряджати!
3. Чи не перерозряджати!

Для обчислення часу заряджання нікель-метал-гідридного акумулятора або батареї з декількох елементів можна використовувати таку формулу:

Час заряджання (год) = Місткість акумулятора (мАч) / Сила струму зарядного пристрою (мА)

Приклад:
Ми маємо акумулятор з ємністю 2000mAh. Струм заряду в нашому зарядному пристрої – 500mA. Ділимо ємність акумулятора на струм заряду та отримуємо 2000/500=4. Це означає, що при струмі 500 міліампер наш акумулятор з ємністю 2000 міліампергодин заряджатиметься до повної ємності 4 години!

А тепер більш детально про правила, яких потрібно намагатися дотримуватися, для нормальної роботи нікель-метал-гідридного (Ni-MH) акумулятора:

1. Зберігайте Ni-MH акумулятори з невеликою кількістю заряду (30-50% від його номінальної ємності).
2. Нікель-металогідридні акумулятори більш чутливі до нагрівання, ніж нікель-кадмієві (Ni-Cd), тому не перевантажуйте їх. Перевантаження може негативно позначитися на струмовіддачі акумулятора (здатність акумулятора тримати та видавати накопичений заряд). Якщо у вас є інтелектуальний зарядний пристрій з технологією « Delta Peak» (переривання заряду акумулятора по досягненню піку напруги), то ви можете заряджати акумулятори практично без ризику перезаряджання та руйнування їх.
3. Ni-MH (нікель-метал-гідридні) акумулятори після покупки можна (але не обов'язково!) піддавати «тренуванню». 4-6 циклів заряду/розряду для акумуляторів у якісному зарядному пристрої дозволяє досягти межі ємності, яка була розгублена в процесі перевезення та зберігання акумуляторів у сумнівних умовах після виходу з конвеєра заводу-виробника. Кількість подібних циклів може бути зовсім різною для акумуляторів від різних виробників. Якісні акумулятори досягають межі ємності вже після 1-2 циклів, а акумулятори сумнівної якості зі штучно завищеною ємністю не можуть досягти своєї межі і після 50-100 циклів заряду/розряду.
4. Після розряду або заряду намагайтеся дати охолонути акумулятору до кімнатної температури (~20 o C). Заряд акумуляторів при температурі нижче 5 o C або вище 50 o C може значно позначитися на терміні служби батареї.
5. Якщо хочете розрядити Ni-MH акумулятор, то не розряджайте його менше ніж до 0.9В для кожного елемента. Коли напруга нікелевих акумуляторів падає нижче 0.9В на елемент, більшість зарядних пристроїв, які мають «мінімальний інтелект», не можуть активувати режим заряду. Якщо Ваш зарядний пристрій не може розпізнати глибоко розряджений елемент (розряджений менше 0.9В), то варто вдатися до допомоги більш «тупого» зарядника або підключити акумулятор на короткий час до джерела живлення зі струмом 100-150мА до досягнення напруги на акумуляторі 0.9В.
6. Якщо ви постійно використовуєте ту саму збірку з акумуляторів в електронний пристрійв режимі дозаряду, іноді варто розряджати кожен акумулятор зі складання до напруги 0,9В і виробляти його повний заряд у зовнішньому зарядному пристрої. Подібну процедуру повного циклування варто проводити один раз на 5-10 циклів дозаряду акумуляторів.

Таблиця заряду типових Ni-MH акумуляторів

Дані в таблиці є актуальними для повністю розряджених акумуляторів.

Оцінка характеристик того чи іншого зарядного пристрою важко без розуміння того, як власне повинен протікати зразковий заряд li-ion акумулятора. Тому перш ніж перейти безпосередньо до схем, давайте трохи згадаємо теорію.

Якими бувають літієві акумулятори

Залежно від того, з якого матеріалу виготовлений позитивний електрод літієвого акумулятора, існує кілька різновидів:

• з катодом із кобальтату літію;
• з катодом на основі літованого фосфату заліза;
• на основі нікель-кобальт-алюмінію;
• на основі нікель-кобальт-марганцю.

У всіх цих акумуляторів є свої особливості, але так як для широкого споживача ці нюанси не мають принципового значення, у цій статті вони не розглядатимуться.

Також всі li-ion акумулятори виробляють у різних типорозмірах та форм-факторах. Вони можуть бути як у корпусному виконанні (наприклад, популярні сьогодні 18650), так і в ламінованому або призматичному виконанні (гель-полімерні акумулятори). Останні є герметично запаяні пакети з особливої ​​плівки, в яких знаходяться електроди і електродна маса.

Найбільш поширені типорозміри li-ion акумуляторів наведені в таблиці нижче (всі вони мають номінальну напругу 3.7 вольта):

Внутрішні електрохімічні процеси протікають однаково і не залежать від форм-фактора та виконання АКБ, тому все, сказане нижче, однаково відноситься до всіх літієвих акумуляторів.

Як правильно заряджати літій-іонні акумулятори

Найбільш правильним способомзаряду літієвих акумуляторів є заряд у два етапи. Саме цей спосіб використовує компанія Sonyу всіх своїх зарядниках. Незважаючи на більш складний контролер заряду, це забезпечує повніший заряд li-ion акумуляторів, не знижуючи термін їхньої служби.

Тут йдеться про двоетапний профіль заряду літієвих акумуляторів, скорочено іменованим CC/CV (constant current, constant voltage). Є ще варіанти з іпульсним та ступінчастим струмами, але в цій статті вони не розглядаються. Докладніше про зарядку імпульсним струмом можна прочитати.

Отже, розглянемо обидва етапи заряду докладніше.

1. На першому етапіповинен забезпечуватись постійний струм заряду. Розмір струму становить 0.2-0.5С. Для прискореного заряду допускається збільшення струму до 0.5-1.0С (де - це ємність акумулятора).

Наприклад, для акумулятора ємністю 3000 мА/год, номінальний струм заряду першому етапі дорівнює 600-1500 мА, а струм прискореного заряду може лежати не більше 1.5-3А.

Для забезпечення постійного зарядного струму заданої величини схема зарядного пристрою (ЗП) повинна вміти піднімати напругу на клемах акумулятора. На першому етапі ЗУ працює як класичний стабілізатор струму.

Важливо:якщо планується заряд акумуляторів із вбудованою платою захисту (PCB), то при конструюванні схеми ЗУ необхідно переконатися, що напруга холостого ходу схеми ніколи не зможе перевищити 6-7 вольт. В іншому випадку плата захисту може вийти з ладу.

У момент, коли напруга на акумуляторі підніметься до значення 4.2 вольта, акумулятор набере приблизно 70-80% своєї ємності (конкретне значення ємності залежить від струму заряду: при прискореному заряді трохи менше, при номінальному - трохи більше). Цей момент є закінченням першого етапу заряду і є сигналом для переходу до другого (і останнього) етапу.

2. Другий етап заряду- це заряд акумулятора постійною напругою, але струмом, що поступово знижується (падаючим).

На цьому етапі ЗП підтримує на акумуляторі напругу 4.15-4.25 вольта та контролює значення струму.

У міру набору ємності зарядний струм буде знижуватися. Як його значення зменшиться до 0.05-0.01С, процес заряду вважається закінченим.

Важливим нюансом роботи правильного зарядного пристрою є його повне відключеннявід акумулятора після закінчення заряджання. Це пов'язано з тим, що для літієвих акумуляторів є вкрай небажаним їхнє тривале перебування під підвищеною напругою, що зазвичай забезпечує ЗП (тобто 4.18-4.24 вольта). Це призводить до прискореної деградації хімічного складу акумулятора і, як наслідок, зниження його ємності. Під тривалим перебуванням мається на увазі десятки годин і більше.

За час другого етапу заряду акумулятор встигає набрати ще приблизно 0.1-0.15 своєї ємності. Загальний заряд акумулятора у такий спосіб досягає 90-95%, що є відмінним показником.

Ми розглянули два основні етапи заряду. Однак, висвітлення питання заряджання літієвих акумуляторів було б неповним, якби не було згадано ще один етап заряду - т.зв. передзаряд.

Попередній етап заряду (передзаряд)- цей етап використовується лише для глибоко розряджених акумуляторів (нижче 2.5 В) для виведення їх на нормальний експлуатаційний режим.

На цьому етапі заряд забезпечується постійним струмомзниженої величини до того часу, поки напруга на акумуляторі досягне значення 2.8 У.

Попередній етап необхідний для запобігання спучування та розгерметизації (або навіть вибуху з займанням) пошкоджених акумуляторів, що мають, наприклад, внутрішнє коротке замикання між електродами. Якщо через такий акумулятор відразу пропустити великий струм заряду, це неминуче призведе до його розігріву, а як пощастить.

Ще одна користь передзаряду - це попередній прогрів акумулятора, що актуально при заряді при низьких температурах навколишнього середовища (у приміщенні, що не опалюється, в холодну пору року).

Інтелектуальна зарядка повинна вміти контролювати напругу на акумуляторі під час попереднього етапу заряду і, якщо напруга тривалий час не піднімається, робити висновок про несправність акумулятора.

Усі етапи заряду літій-іонного акумулятора (включаючи етап передзаряду) схематично зображені на цьому графіку:

Перевищення номінальної зарядної напруги на 0,15В може скоротити термін служби акумулятора вдвічі. Зниження напруги заряду на 0,1 вольт зменшує ємність зарядженої батареї приблизно на 10%, але значно продовжує термін служби. Напруга повністю зарядженого акумулятора після вилучення його із зарядного пристрою становить 4.1-4.15 вольта.

Резюмую сказане вище, позначимо основні тези:

1. Яким струмом заряджати акумулятор li-ion (наприклад, 18650 або будь-який інший)?

Струм буде залежати від того, як швидко ви хотіли б його зарядити і може лежати в межах від 0.2С до 1С.

Наприклад, для акумулятора типорозміру 18650 ємністю 3400 мА/год мінімальний струм заряду становить 680 мА, а максимальний - 3400 мА.

2. Скільки часу потрібно заряджати, наприклад, акумуляторні батареї 18650?

Час заряду залежить від струму заряду і розраховується за формулою:

T = З/I зар.

Наприклад, час заряду акумулятора ємністю 3400 мА/год струмом в 1А складе близько 3.5 годин.

3. Як правильно зарядити літій-полімерний акумулятор?

Будь-які літієві акумулятори заряджаються однаково. Не важливо, літій-полімерний він чи літій-іонний. Для нас, споживачів, жодної різниці немає.

Що таке захист захисту?

Плата захисту (або PCB - power control board) призначена для захисту від короткого замикання, перезаряджання та перерозряджання літієвої батареї. Як правило, в модулі захисту також вбудована і захист від перегріву.

З метою дотримання техніки безпеки заборонено використання літієвих акумуляторів у побутових приладах, якщо в них не вбудована плата захисту. Тому у всіх акумуляторах від мобільних телефонів завжди є PCB-плата. Вихідні клеми АКБ розміщені прямо на платі:

У цих платах використовується шестиногий контролер заряду на спеціалізованій мікрохвілі (JW01, JW11, K091, G2J, G3J, S8210, S8261, NE57600 та ін. аналоги). Завданням цього контролера є відключення батареї від навантаження при повному розряді батареї та відключення акумулятора від зарядки при досягненні 4,25В.

Ось, наприклад, схема плати захисту від акумулятора BP-6M, якими постачалися старі нокіївські телефони:

Якщо говорити про 18650, то вони можуть випускатися як із платою захисту так і без неї. Модуль захисту знаходиться в районі мінусової клеми акумулятора.

Плата підвищує довжину акумулятора на 2-3 мм.

Акумулятори без PCB-модуля зазвичай входять до складу батарей, що комплектуються власними схемами захисту.

Будь-який акумулятор із захистом легко перетворюється на акумулятор без захисту, досить просто розпотрошити його.

Сьогодні максимальна ємність акумулятора 18650 становить 3400 мА/ч. Акумулятори із захистом обов'язково мають відповідне позначення на корпусі (“Protected”).

Не варто плутати PCB-плату із PCM-модулем (PCM - power charge module). Якщо перші служать лише цілям захисту акумулятора, то другі призначені для управління процесом заряду - обмежують струм заряду на заданому рівні, контролюють температуру і забезпечують весь процес. PCM-плата - це те, що ми називаємо контролером заряду.

Сподіваюся, тепер не залишилося питань, як зарядити акумулятор 18650 чи будь-який інший літієвий? Тоді переходимо до невеликої добірки готових схемотехнічних рішень зарядних пристроїв (тих контролерів заряду).

Схеми заряджання li-ion акумуляторів

Всі схеми підходять для заряджання будь-якого літієвого акумулятора, залишається тільки визначитися із зарядним струмом та елементною базою.

LM317

Схема простого зарядного пристрою на основі мікросхеми LM317 з індикатором заряду:

Схема найпростіша, все налаштування зводиться до встановлення вихідної напруги 4.2 вольта за допомогою підстроювального резистора R8 (без підключеного акумулятора!) та встановлення струму заряду шляхом підбору резисторів R4, R6. Потужність резистора R1 – не менше 1 Ватт.

Як тільки згасне світлодіод, процес заряду можна вважати закінченим (зарядний струм до нуля ніколи не зменшиться). Не рекомендується довго тримати акумулятор у цій зарядці після того, як він повністю зарядиться.

Мікросхема lm317 широко застосовується у різних стабілізаторах напруги та струму (залежно від схеми включення). Продається на кожному кутку і коштує взагалі копійки (можна взяти 10 шт. За 55 рублів).

LM317 буває в різних корпусах:

Призначення висновків (цоколівка):

Аналогами мікросхеми LM317 є: GL317, SG31, SG317, UC317T, ECG1900, LM31MDT, SP900, КР142ЕН12, КР1157ЕН1 (останні два – вітчизняного виробництва).

Зарядний струм можна збільшити до 3А, якщо замість LM317 взяти LM350. Вона, правда, дорожче буде – 11 руб/шт.

Друкована плата та схема у зборі наведені нижче:

Старий радянський транзистор КТ361 можна замінити аналогічним. p-n-p транзистор(наприклад, КТ3107, КТ3108 або буржуазні 2N5086, 2SA733, BC308A). Його можна взагалі забрати, якщо індикатор заряду не потрібен.

Недолік схеми: напруга живлення має бути в межах 8-12В. Це пов'язано з тим, що для нормальної роботи мікросхеми LM317 різниця між напругою на акумуляторі та напругою живлення має бути не менше 4.25 Вольт. Таким чином, від USB-порту запитати не вдасться.

MAX1555 або MAX1551

MAX1551/MAX1555 - спеціалізовані зарядні пристрої для Li+ акумуляторів, здатні працювати від USB або окремого адаптера живлення (наприклад, зарядника від телефону).

Єдина відмінність цих мікросхем – МАХ1555 видає сигнал для індикатора процесу заряду, а МАХ1551 – сигнал того, що живлення включене. Тобто. 1555 в більшості випадків все-таки краще, тому 1551 зараз вже важко знайти у продажу.

Детальний опис цих мікросхем від виробника.

Максимальна вхідна напруга від DC-адаптера – 7 В, при живленні від USB – 6 В. При зниженні напруги живлення до 3.52 В мікросхема відключається і заряд припиняється.

Мікросхема сама детектує на якому вході є напруга живлення і підключається до нього. Якщо живлення йде по ЮСБ-шині, то максимальний струм заряду обмежується 100 мА - це дозволяє встромити зарядник в USB-порт будь-якого комп'ютера, не побоюючись спалити південний міст.

При живленні від окремого блоку живлення типове значення зарядного струму становить 280 мА.

У мікросхеми вбудовано захист від перегріву. Але навіть у цьому випадку схема продовжує працювати, зменшуючи струм заряду на 17 мА на кожний градус вище за 110°C.

Є функція попереднього заряду (див. вище): доки напруга на акумуляторі знаходиться нижче 3В, мікросхема обмежує струм заряду на рівні 40 мА.

Мікросхема має 5 висновків. Ось типова схема включення:

Якщо є гарантія, що на виході вашого адаптера напруга за жодних обставин не зможе перевищити 7 вольт, можна обійтися без стабілізатора 7805.

Варіант зарядки від USB можна зібрати, наприклад, на .

Мікросхеми не потребує ні зовнішніх діодів, ні зовнішніх транзисторів. Взагалі, звісно, ​​шикарні мікрохи! Тільки вони маленькі надто, паяти незручно. І ще коштують дорого().

LP2951

Стабілізатор LP2951 виробляється фірмою National Semiconductors(). Він забезпечує реалізацію вбудованої функції обмеження струму та дозволяє формувати на виході схеми стабільний рівень напруги заряду літій-іонного акумулятора.

Розмір напруги заряду становить 4,08 - 4,26 вольта і виставляється резистором R3 при відключеному акумуляторі. Напруга тримається дуже точно.

Струм заряду становить 150 - 300мА, це значення обмежено внутрішніми ланцюгами мікросхеми LP2951 (залежить від виробника).

Діод застосовувати з невеликим зворотним струмом. Наприклад, він може бути будь-яким із серії 1N400X, який вдасться придбати. Діод використовується, як блокувальний, для запобігання зворотного струмувід акумулятора до мікросхеми LP2951 при відключенні вхідної напруги.

Ця зарядка видає досить низький зарядний струм, тому який-небудь акумулятор 18650 може заряджатися всю ніч.

Мікросхему можна купити як у DIP-корпусі, так і в корпусі SOIC (вартість близько 10 рублів за штучку).

MCP73831

Мікросхема дозволяє створювати правильні зарядні пристрої, до того ж вона дешевша, ніж розкручена MAX1555.

Типова схема включення взята з:

Важливою перевагою схеми є відсутність низькоомних потужних резисторів, що обмежують струм заряду. Тут струм задається резистором, підключеним до 5-го виведення мікросхеми. Його опір має лежати у діапазоні 2-10 кОм.

Зарядка у зборі виглядає так:

Мікросхема в процесі роботи непогано так нагрівається, але це їй не заважає. Свою функцію виконує.

Ось ще один варіант друкованої платизі smd світлодіодом та роз'ємом мікро-USB:

LTC4054 (STC4054)

Дуже проста схема, чудовий варіант! Дозволяє заряджати струмом до 800 мА (див. ). Щоправда, вона має властивість сильно нагріватися, але в цьому випадку вбудований захист від перегріву знижує струм.

Схему можна суттєво спростити, викинувши один або навіть обидва світлодіоди з транзистором. Тоді вона виглядатиме ось так (погодьтеся, простіше нікуди: пара резисторів і один кондер):

Один з варіантів друкованої плати доступний . Плата розрахована під елементи типорозміру 0805.

I=1000/R. Відразу великий струм виставляти не варто, спочатку подивіться, наскільки сильно грітиметься мікросхема. Я для своїх цілей взяв резистор на 2.7 ком, при цьому струм заряду вийшов близько 360 мА.

Радіатор до цієї мікросхеми навряд чи вдасться пристосувати, та й не факт, що він буде ефективним через високий тепловий опір переходу кристал-корпус. Виробник рекомендує робити тепловідведення "через висновки" - робити якомога товстіші доріжки та залишати фольгу під корпусом мікросхеми. І взагалі чим більше буде залишено "земляної" фольги, тим краще.

До речі кажучи, більша частина тепла відводиться через 3 ногу, так що можна зробити цю доріжку дуже широкою і товстою (залити її надмірною кількістю припою).

Корпус мікросхеми LTC4054 може мати маркування LTH7 чи LTADY.

LTH7 від LTADY відрізняються тим, що перша може підняти акумулятор, що сильно сів (на якому напруга менше 2.9 вольт), а друга - ні (потрібно окремо розгойдувати).

Мікросхема вийшла дуже вдалою, тому має купу аналогів: STC4054, MCP73831, TB4054, QX4054, TP4054, SGM4054, ACE4054, LP4054, U4054, BL4054, WPM4054, WPM4054, PM4054 VS6102, HX6001, LC6000, LN5060, CX9058, EC49016, CYT5026, Q7051. Перш, ніж використовувати будь-який з аналогів, звіряйтеся по датацит.

TP4056

Мікросхема виконана в корпусі SOP-8 (див. ), має на череві металевий теплознімач не з'єднаний з контактами, що дозволяє ефективніше відводити тепло. Дозволяє заряджати акумулятор струмом до 1А (струм залежить від резистора, що струмозадає).

Схема підключення вимагає мінімум навісних елементів:

Схема реалізує класичний процес заряду - спочатку заряд постійним струмом, потім постійною напругою і струмом, що падає. Все по-науковому. Якщо розібрати зарядку по кроках, можна виділити кілька етапів:

1. Контролює напругу підключеного акумулятора (це відбувається постійно).
2. Етап передзаряду (якщо акумулятор розряджено нижче 2.9 В). Заряд струмом 1/10 від запрограмованого резистором R prog (100мА при R prog = 1.2 кОм) рівня 2.9 В.
3. Заряджання максимальним струмом постійної величини (1000мА при R prog = 1.2 кОм);
4. При досягненні на батареї 4.2 В напруга на батареї фіксується на цьому рівні. Починається плавне зниження зарядного струму.
5. При досягненні струму 1/10 від запрограмованого резистором R prog (100мА при R prog = 1.2кОм) зарядний пристрій вимикається.
6. Після закінчення заряджання контролер продовжує моніторинг напруги акумулятора (див. п.1). Струм, що споживається схемою моніторингу 2-3 мкА. Після падіння напруги до 4.0В, заряджання вмикається знову. І так по колу.

Струм заряду (в амперах) розраховується за формулою I=1200/R prog. Допустимий максимум - 1000 мА.

Реальний тест зарядки з акумулятором 18650 на 3400 мА/год показано на графіку:

Гідність мікросхеми в тому, що струм заряду задається лише одним резистором. Не потрібні потужні низькоомні резистори. Плюс є індикатор процесу заряджання, а також індикація закінчення заряджання. При непідключеному акумуляторі індикатор блимає з періодичністю раз на кілька секунд.

Напруга живлення схеми має лежати не більше 4.5...8 вольт. Чим ближче до 4.5В – тим краще (так чіп менше гріється).

Перша нога використовується для підключення датчика температури, вбудованого в літій-іонну батарею (зазвичай це середнє виведення акумулятора стільникового телефону). Якщо на виводі напруга буде нижчою за 45% або вище 80% від напруги живлення, то зарядка припиняється. Якщо контроль температури вам не потрібний, просто посадіть цю ногу на землю.

Увага! Ця схема має один істотний недолік: відсутність схеми захисту від переполюсування батареї. У цьому випадку контролер гарантовано вигоряє з ладу через перевищення максимального струму. У цьому напруга живлення схеми безпосередньо потрапляє на акумулятор, що дуже небезпечно.

Печатка проста, робиться за годину на коліні. Якщо час терпить, можна замовити готові модулі. Деякі виробники готових модулів додають захист від перевантаження по струму і перерозряду (наприклад, можна вибрати яка плата вам потрібна - із захистом або без, і з яким роз'ємом).

Також можна знайти готові плати з виведеним контактом під температурний датчик. Або навіть модуль зарядки з кількома запаралеленими мікросхемами TP4056 для збільшення зарядного струму та із захистом від переполюсування (приклад).

LTC1734

Теж дуже проста схема. Струм заряду задається резистором R prog (наприклад, якщо поставити резистор на 3 ком, струм дорівнюватиме 500 мА).

Мікросхеми зазвичай мають маркування на корпусі: LTRG (їх можна часто зустріти у старих телефонах від самсунгів).

Транзистор підійде взагалі будь-який p-n-pголовне, щоб він був розрахований на заданий струм зарядки.

Індикатора заряду на зазначеній схемі немає, але на LTC1734 сказано, що висновок "4" (Prog) має дві функції - установку струму і контроль закінчення заряду батареї. Для прикладу наведено схему з контролем закінчення заряду за допомогою компаратора LT1716.

Компаратор LT1716 у цьому випадку можна замінити дешевим LM358.

TL431 + транзистор

Напевно, складно придумати схему більш доступних компонентів. Тут найскладніше - це знайти джерело опорної напруги TL431. Але вони настільки поширені, що зустрічаються практично всюди (рідко яке джерело живлення обходиться без цієї мікросхеми).

Ну а транзистор TIP41 можна замінити будь-яким іншим з відповідним струмом колектора. Підійдуть навіть старі радянські КТ819, КТ805 (чи менш потужні КТ815, КТ817).

Налаштування схеми зводиться до встановлення вихідної напруги (без акумулятора!!!) за допомогою підстроювального резистора на рівні 4.2 вольта. Резистор R1 визначає максимальне значення зарядного струму.

Дана схема повноцінно реалізує двоетапний процес заряду літієвих акумуляторів - спочатку заряджання постійним струмом, потім перехід до фази стабілізації напруги і плавне зниження струму практично до нуля. Єдиний недолік - погана повторюваність схеми (примхлива в налаштуванні і вимоглива до компонентів, що використовуються).

MCP73812

Є ще одна незаслужено обділена увагою мікросхема від компанії Microchip – MCP73812 (див. ). На її базі виходить дуже бюджетний варіант зарядки (і недорогий!). Весь обвіс - всього один резистор!

До речі, мікросхема виконана у зручному для паяння корпусі – SOT23-5.

Єдиний мінус сильно гріється і немає індикації заряду. Ще вона якось не дуже надійно працює, якщо у вас малопотужне джерело живлення (яке дає просідання напруги).

Загалом, якщо вам індикація заряду не важлива, і струм в 500 мА вас влаштовує, то МСР73812 - дуже непоганий варіант.

NCP1835

Пропонується повністю інтегроване рішення - NCP1835B, що забезпечує високу стабільність зарядної напруги (4.2±0.05).

Мабуть, єдиним недоліком даної мікросхеми є її мініатюрний розмір (корпус DFN-10, розмір 3х3 мм). Не кожному під силу забезпечити якісне паяння таких мініатюрних елементів.

З незаперечних переваг хотілося б відзначити таке:

1. Мінімальна кількість деталей обважування.
2. Можливість заряджання повністю розрядженої батареї (передзаряд струмом 30мА);
3. Визначення закінчення заряджання.
4. Програмований зарядний струм – до 1000 мА.
5. Індикація заряду та помилок (здатна детектувати незаряджувані батареї та сигналізувати про це).
6. Захист від тривалого заряду (змінюючи ємність конденсатора С, можна задати максимальний час заряду від 6,6 до 784 хвилин).

Вартість мікросхеми не те щоб копійчана, а й не настільки велика (~1$), щоб відмовитися від її застосування. Якщо ви дружите з паяльником, я б порекомендував зупинити свій вибір на цьому варіанті.

Більше докладний описзнаходиться в .

Чи можна заряджати літій-іонний акумулятор без контролера?

Так можна. Однак це вимагатиме щільного контролю за зарядним струмом та напругою.

Взагалі, зарядити АКБ, наприклад, наш 18650 без зарядного пристрою не вийде. Все одно потрібно якось обмежувати максимальний струм заряду, так що хоча б найпримітивніше ЗУ, але все ж таки буде потрібно.

Найпростіший зарядний пристрій для будь-якого літієвого акумулятора - це резистор, послідовно включений з акумулятором:

Опір та потужність розсіювання резистора залежать від напруги джерела живлення, яке використовуватиметься для заряджання.

Давайте як приклад, розрахуємо резистор для блоку живлення напругою 5 Вольт. Заряджатимемо акумулятор 18650, ємністю 2400 мА/год.

Отже, на початку зарядки падіння напруга на резисторі становитиме:

U r = 5 – 2.8 = 2.2 Вольта

Припустимо, що наш 5-вольтовий блок живлення розрахований на максимальний струм 1А. Найбільший струм схема буде споживати на початку заряду, коли напруга на акумуляторі мінімальна і становить 2.7-2.8 Вольта.

Увага: у цих розрахунках не враховується ймовірність того, що акумулятор може бути дуже глибоко розрядженим і напруга на ньому може бути набагато нижчою, аж до нуля.

Таким чином, опір резистора, необхідне обмеження струму на початку заряду лише на рівні 1 Ампера, має становити:

R = U / I = 2.2 / 1 = 2.2 Ом

Потужність розсіювання резистора:

P r = I 2 R = 1 * 1 * 2.2 = 2.2 Вт

В самому кінці заряду акумулятора, коли напруга на ньому наблизиться до 4.2, струм заряду становитиме:

I зар = (U іп – 4.2) / R = (5 – 4.2) / 2.2 = 0.3 А

Тобто, як ми бачимо, всі значення не виходять за рамки допустимих для даного акумулятора: початковий струм не перевищує максимально допустимий струм заряду для даного акумулятора (2.4 А), а кінцевий струм перевищує струм, при якому акумулятор перестає набирати ємність ( 0.24 А).

Найголовнішим недоліком такої зарядки є необхідність постійно контролювати напругу на акумуляторі. І вручну вимкнути заряд, як тільки напруга досягне 4.2 Вольта. Справа в тому, що літієві акумулятори дуже погано переносять навіть короткочасну перенапругу - електродні маси починають швидко деградувати, що неминуче призводить до втрати ємності. Поруч із створюються всі передумови для перегріву і розгерметизації.

Якщо у ваш акумулятор вбудована плата захисту, про які йшлося трохи вище, все спрощується. Після досягнення певної напруги на акумуляторі, плата сама відключить його від зарядного пристрою. Однак такий спосіб зарядки має суттєві мінуси, про які ми розповідали у .

Захист, вбудований в акумулятор, не дозволить його перезарядити за жодних обставин. Все, що вам залишається зробити, це проконтролювати струм заряду, щоб він не перевищив допустимі значення для акумулятора (плати захисту не вміють обмежувати струм заряду, на жаль).

Заряджання за допомогою лабораторного блоку живлення

Якщо у вашому розпорядженні є блок живлення із захистом (обмеженням) по струму, то ви врятовані! Таке джерело живлення є повноцінним зарядним пристроєм, що реалізує правильний профіль заряду, про який ми писали вище (СС/СV).

Все, що потрібно зробити для заряджання li-ion - це виставити на блоці живлення 4.2 вольта і встановити бажане обмеження струму. Можна підключати акумулятор.

Спочатку, коли акумулятор ще розряджений, лабораторний блок живлення працюватиме в режимі захисту струму (тобто стабілізуватиме вихідний струм на заданому рівні). Потім, коли напруга на банку підніметься до 4.2В, блок живлення перейде в режим стабілізації напруги, а струм при цьому почне падати.

Коли струм впаде до 0.05-0.1С, акумулятор можна вважати повністю зарядженим.

Як бачите, лабораторний БП – практично ідеальний зарядний пристрій! Єдине, що він не вміє робити автоматично, це приймати рішення про повну зарядку акумулятора та відключатися. Але це дрібниця, яку навіть не варто звертати уваги.

Як заряджати літієві батареї?

І якщо ми говоримо про одноразову батарейку, не призначену для перезарядки, то правильна (і єдино правильна) відповідь на це питання - НІЯК.

Справа в тому, що будь-яка літієва батарейка (наприклад, поширена CR2032 у вигляді плоскої таблетки) характеризується наявністю внутрішнього шару, що пасивує, яким покритий літієвий анод. Цей шар запобігає хімічній реакції анода з електролітом. А подача стороннього струму руйнує вищезгаданий захисний шар, приводячи до псування елемента живлення.

До речі, якщо говорити про батарею CR2032, що незаряджається, тобто дуже схожа на неї LIR2032 - це вже повноцінний акумулятор. Її можна і потрібно заряджати. Тільки в неї напруга не 3, а 3.6В.

Про те ж, як заряджати літієві акумулятори (чи то акумулятор телефону, 18650 або будь-який інший li-ion акумулятор) йшлося на початку статті.

Одним із найважливіших критеріїв коректної роботи, хорошої ефективності та тривалого терміну експлуатації акумуляторної батареї вважається її правильний заряд. Це стосується абсолютно всіх акумуляторів, будь то потужні промислові великої ємності, або маленькі батарейки у Ваших планшетах або телефонах.

Більша частина акумуляторних батареймають так званий "ефект пам'яті" в тій чи іншій мірі. Він виявляється у тому, що батарейки "запам'ятовують" межі ємності, що експлуатується.
Тому, власне, і ведеться підготовче тренування батарей. У зв'язку з наявністю вищепереліченого результату, не рекомендовано заряджати батареї, що ще не сіли до кінця.
У цьому випадку акумуляторні батареї також "запам'ятають" межі, до яких їм надається можливість доходити.
Підсумком стане скорочення фізичної ємності батарей, їхня швидка розрядка, недовговічність роботи.

При придбанні нових акумуляторних батарейок рекомендовано провести їх "тренування". Вона полягає у повному розряді/заряді самої батареї. Простіше кажучи, необхідно розрядити батарейки, після чого зарядити їх "до упору". Процес повторюється 3-4 рази.
Після такої процедури батарейки прослужать значно довше. При цьому ви начебто "розганяєте" їх, підвищуєте потенційну ємність до меж.

Чим менше разряжается акумулятор і що менш глибоким є кожен окремо взятий його розряд, то більшим буде термін його служби.

Як зарядити акумулятор?

• Оптимальний варіант - заряджання постійним струмом 0.1 - 0.2 С протягом 6-8 годин.

• Швидкий заряд – протягом 3-5ч. струмом приблизно третина від номінального.

• Прискорений заряд - виконується струмом, що дорівнює величині номінальної ємності самого акумулятора, можливий розігрів і руйнування елемента.

Новіший різновид літій-іонних акумуляторів з більшою щільністю енергії і меншим розміром (товщина елемента від 1мм! при значній гнучкості). Використання до мінус 20 градусів. І повна відсутність "ефекту пам'яті".
Акумулятори такого типу вибухо- та пожежо-небезпечні, при перезарядженні, швидкому розряді або замиканні елемента. Тому всі елементи забезпечуються вбудованою платою контролера заряду та розряду.
Кількість робочих циклів у районі 900 повних заряд-розрядів. Слід зазначити, що глибокий розряд може повністю вивести батарею з ладу. Рекомендується розряджати такі акумулятори не більше ніж на 40% від їхньої максимальної ємності.
Зарядка проводиться напругою 4.2 вольта на елемент струмом 1C і завершується процес зарядки при струмі 0.1-0.2С. Час заряду приблизно 2:00.

У більшості випускається у вигляді пальчикових батарейокта малогабаритних дискових акумуляторах (таблетках)
Напруга живлення одного елемента – 1.37 вольт
Саморозряд цього типу - приблизно 10% на місяць.
Вони схильні до "ефекту пам'яті" і такі акумулятори не рекомендується використовувати в буферному режимі. Після тривалої бездіяльності такого акумулятора, потрібно провести цикл заряду-розряду струмом приблизно номінальної ємності. Цикл розряду з 1.36 вольт до 1 вольта нижче не рекомендується.
Номінальний струм заряджання в межах 0.1-1 від номінальної ємності елемента.
Може використовуватись при температурах до мінус 50 градусів.

Pb (свинцево-кислотний) акумулятор

AGM акумулятор