18650 не заряжается. Как сделать зарядку для литий-ионных аккумуляторов самостоятельно

16.10.2018

Идея восстановления Li-ion аккумулятора 18650 обычно возникает в 2-х ситуациях: когда он ускоренно разряжается в процессе работы или не заряжается после сильного разряда. В 1-м случае имеет место естественная потеря емкости, постепенно происходящая при каждом цикле заряда-разряда. Восстановить емкость литий-ионного аккумулятора, который быстро разряжается, невозможно, причем независимо от его типоразмера.

Потеря емкости происходит быстрее из-за перезарядов и сильных разрядов накопителей энергии. Поэтому для сохранения их работоспособности важно использовать зарядные устройства, ограничивающие уровень заряда, схемы защиты от чрезмерного разряда и индикаторы малого заряда. Эти простые меры помогут дольше не задаваться вопросом, как восстановить емкость 18650.

Можно ли восстановить Li-ion аккумулятор, если он не хочет заряжаться?

Обычно проблемы с подзарядкой элементов питания возникают после их длительного пребывания в разряженном состоянии и после сильного охлаждения. Большинство аккумуляторов 18650 имеют защитный модуль. Он располагается между банкой и наружными клеммами. Его задача – отключение банки от клемм при падении напряжения ниже допустимой границы. Такое отключение выглядит как отсутствие напряжения на выходе элемента питания.

Если же аккумулятор был заблокирован из-за перегрузки, аналогично запирает 1-й транзистор и оставляет открытым 2-й. Можно ли восстановить литий-ионный аккумулятор 18650 в таких ситуациях? Да, можно. Но некоторые зарядники воспринимают малое напряжение как опасную ситуацию и в мерах безопасности отказываются заряжать такие элементы питания. Далее мы расскажем, что делать в таких ситуациях.

Как воскресить аккумулятор 18650, если он не заряжается?

Восстановление АКБ из 18650 элементов или отдельно взятого аккумулятора после критического разряда заключается в его возврате в нормальный режим функционирования. Но утраченную емкость при этом восстановить не удастся, даже теоретически. Чтобы зарядное устройство «согласилось» заряжать глубоко разрядившийся аккумулятор, нужно «толкнуть» его – увеличить напряжение на нем выше границы в 3,1–3,2 В.


Это делается с помощью другой (не такой «умной») зарядки. Нужно подсоединить к клеммам аккумулятора сторонний блок питания и ограничить предельный ток. В частности, подойдет зарядник для мобильного телефона. Обычно такие устройства имеют USB-выход и выдают напряжение 5 В. Остается только выбрать резистор для ограничения зарядного тока. Сопротивление резистора вычисляется по закону Ома.

Предположим, что напряжение на внутренней банке достигло критического значения 2 В. Отняв это значение от напряжения зарядного устройства, получим разницу 3 В. Чтобы зарядный ток не превышал 50 мА, сопротивление токоограничивающего резистора должно быть 3 В / 0,050 А = 60 Ом. При внутреннем КЗ, когда на резистор приходится все напряжение, на него распределяется мощность (5В)2 / 60 Ом = 0,42 Вт.

Вывод: Если вы озадачены вопросом, как восстановить аккумулятор 18650 после глубокого разряда, возьмите любую зарядку на 5 В и подходящий по параметрам резистор. Оптимальный вариант – 62 Ом (0,5 Вт). Подсоедините их к аккумулятору. Для фиксации проводков к клеммам элемента питания удобно использовать миниатюрные неодимовые магниты.

Если не заряжается

Если зарядка не происходит (резистор холодный), возможно несколько причин:

  1. схема защиты неисправна или ушла в очень глубокую защиту;
  2. произошел внутренний обрыв.

Как восстановить литиевые АКБ или 18650 элементы в таком случае? Можно попытаться убрать внешнюю полимерную оболочку каждого аккумулятора и подсоединить созданную зарядку непосредственно к банке, «+» к «+», «-» к «-». Если заряд все равно не пойдет, аккумулятор восстановлению не подлежит. Если пойдет – дождитесь, пока напряжение превысит порог в 3,1–3,2 В и далее зарядите аккумулятор штатной зарядкой.

Если же наоборот резистор сильно греется, а напряжение на аккумуляторе нулевое, это говорит о наличии внутри КЗ. Нужно снять с аккумулятора внешнюю полимерную оболочку, отпаять защитную плату и попробовать зарядить непосредственно банку. Если удастся, это означает, что проблема в неисправности защитной платы, и ее нужно заменить.

Обзор зарядок для литиевых аккумуляторов типа 18650

Современному человеку помогает множество гаджетов. В частности, мы используем ноутбуки, смартфоны, фотоаппараты, планшеты и т. д. Большая часть этих устройств в автономном режиме работает от аккумуляторных батарей литиевого типа. Благодаря аккумуляторам эти устройства действительно мобильны. Одна из разновидностей литиевых АКБ – это 18650. По виду они напоминают пальчиковые батарейки, но по размерам они больше. Такие аккумуляторные элементы присутствуют в АКБ ноутбуков, фонарях, электронных сигаретах. Именно последние сделали этот тип батарей особенно востребованным. Для тех, у кого есть такие аккумуляторы важно знать, как их правильно заряжать. В этой статье мы поговорим о зарядных устройствах (ЗУ) для аккумуляторов 18650. Мы расскажем об общих требованиях к таким устройствам, а также рассмотрим несколько примеров таких зарядок.

Зарядка для литиевых аккумуляторов 18650 должна выдавать на выходе 5 В и ток от 0,5 до 1 от номинальной ёмкости АКБ. То есть, литиевый элемент, ёмкость которого 2600 мАч, должен заряжаться током 1,3─2,6 ампера. Производители зарядных устройств для батарей литиевого типа изготавливают зарядки, которые проводят процесс в несколько этапов.

Первая стадия заряда проводится током (0,2─1) от величины ёмкости. При этом напряжение поддерживается на уровне 4,1─4,2 вольта (на одной банке). По времени этот этап длится чуть меньше часа. Вторая стадия проходит при постоянном напряжении. Некоторые производители выпускают устройства, в которых реализован импульсный режим. Это позволяет ускорить зарядку.

Примеры зарядных устройств для аккумуляторов 18650

Зарядное устройство Nitecore Digicharger D4 рассчитано на зарядку максимум четырёх аккумуляторов. Бренд Nitecore успел зарекомендовать себя выпуском качественных устройств. D4 только подтверждает положительную репутацию.

Зарядное устройство Nitecore D4 имеет качественный, информативный дисплей, отображающий много полезных данных. Здесь вы можете увидеть скорость и время зарядки, напряжение на элементах, а также другие подобные данные. Средства управления позволяют переключаться между четырьмя отсеками и просматривать информацию по всем заряжаемым элементам. Благодаря этому в любой момент можете просматривать состояние аккумуляторов. Зарядка универсальна и в отсеки можно вставлять аккумуляторы разных форм-факторов. В том числе, формат 18650.

Зарядное устройство устанавливает скорость и время зарядки в автоматическом режиме. В этом есть плюсы, но есть и свои минусы. Ведь иногда может потребоваться более тонкая ручная настройка, но здесь в Nitecore D4 её нет. Среди возможностей имеется оптимизированный метод по зарядке IMR аккумуляторов. Кроме того, стоит отметить автоматическое прерывание зарядки по окончании процесса для всех поддерживаемых типов аккумуляторов. Это несомненный плюс в копилку этого устройства.

В целом, Nitecore D4 можно рекомендовать для ежедневного использования тем, кто имеет много мобильных устройств с разными типами аккумуляторов. В их числе, литиевые АКБ 18650. Функционал устройства довольно широкий, но для удобства новичков предусмотрена полностью автоматическая работа. Хорошее сочетание цены, возможностей и качества сборки.

Оценка характеристик того или иного зарядного устройства затруднительна без понимания того, как собственно должен протекать образцовый заряд li-ion аккумулятора. Поэтому прежде чем перейти непосредственно к схемам, давайте немного вспомним теорию.

Какими бывают литиевые аккумуляторы

В зависимости от того, из какого материала изготовлен положительный электрод литиевого аккумулятора, существует их несколько разновидностей:

  • с катодом из кобальтата лития;
  • с катодом на основе литированного фосфата железа;
  • на основе никель-кобальт-алюминия;
  • на основе никель-кобальт-марганца.

У всех этих аккумуляторов имеются свои особенности, но так как для широкого потребителя эти нюансы не имеют принципиального значения, в этой статье они рассматриваться не будут.

Также все li-ion аккумуляторы производят в различных типоразмерах и форм-факторах. Они могут быть как в корпусном исполнении (например, популярные сегодня 18650) так и в ламинированном или призматическом исполнении (гель-полимерные аккумуляторы). Последние представляют собой герметично запаянные пакеты из особой пленки, в которых находятся электроды и электродная масса.

Наиболее распространенные типоразмеры li-ion аккумуляторов приведены в таблице ниже (все они имеют номинальное напряжение 3.7 вольта):

Обозначение Типоразмер Схожий типоразмер
XXYY0 ,
где XX - указание диаметра в мм,
YY - значение длины в мм,
0 - отражает исполнение в виде цилиндра 		10180 2/5 AAA
10220 1/2 AAA (Ø соответствует ААА, но на половину длины)
10280
10430 ААА
10440 ААА
14250 1/2 AA
14270 Ø АА, длина CR2
14430 Ø 14 мм (как у АА), но длина меньше
14500 АА
14670
15266, 15270 CR2
16340 CR123
17500 150S/300S
17670 2xCR123 (или 168S/600S)
18350
18490
18500 2xCR123 (или 150A/300P)
18650 2xCR123 (или 168A/600P)
18700
22650
25500
26500 С
26650
32650
33600 D
42120

Внутренние электрохимические процессы протекают одинаково и не зависят от форм-фактора и исполнения АКБ, поэтому все, сказанное ниже, в равной степени относится ко всем литиевым аккумуляторам.

Как правильно заряжать литий-ионные аккумуляторы

Наиболее правильным способом заряда литиевых аккумуляторов является заряд в два этапа. Именно этот способ использует компания Sony во всех своих зарядниках. Несмотря на более сложный контроллер заряда, это обеспечивает более полный заряд li-ion аккумуляторов, не снижая срока их службы.

Здесь речь идет о двухэтапном профиле заряда литиевых аккумуляторов, сокращенно именуемым CC/CV (constant current, constant voltage). Есть еще варианты с ипульсным и ступенчатым токами, но в данной статье они не рассматриваются. Подробнее про зарядку импульсным током можно прочитать .

Итак, рассмотрим оба этапа заряда подробнее.

1. На первом этапе должен обеспечиваться постоянный ток заряда. Величина тока составляет 0.2-0.5С. Для ускоренного заряда допускается увеличение тока до 0.5-1.0С (где С - это емкость аккумулятора).

Например, для аккумулятора емкостью 3000 мА/ч, номинальный ток заряда на первом этапе равен 600-1500 мА, а ток ускоренного заряда может лежать в пределах 1.5-3А.

Для обеспечения постоянного зарядного тока заданной величины, схема зарядного устройства (ЗУ) должна уметь поднимать напряжение на клеммах аккумулятора. По сути, на первом этапе ЗУ работает как классический стабилизатор тока.

Важно: если планируется заряд аккумуляторов со встроенной платой защиты (PCB), то при конструировании схемы ЗУ необходимо убедиться, что напряжение холостого хода схемы никогда не сможет превысить 6-7 вольт. В противном случае плата защиты может выйти из строя.

В момент, когда напряжение на аккумуляторе поднимется до значения 4.2 вольта, аккумулятор наберет приблизительно 70-80% своей емкости (конкретное значение емкости будет зависит от тока заряда: при ускоренном заряде будет чуть меньше, при номинальном - чуть больше). Этот момент является окончанием первого этапа заряда и служит сигналом для перехода ко второму (и последнему) этапу.

2. Второй этап заряда - это заряд аккумулятора постоянным напряжением, но постепенно снижающимся (падающим) током.

На этом этапе ЗУ поддерживает на аккумуляторе напряжение 4.15-4.25 вольта и контролирует значение тока.

По мере набора емкости, зарядный ток будет снижаться. Как только его значение уменьшится до 0.05-0.01С, процесс заряда считается оконченным.

Важным нюансом работы правильного зарядного устройства является его полное отключение от аккумулятора после окончания зарядки. Это связано с тем, что для литиевых аккумуляторов является крайне нежелательным их длительное нахождение под повышенным напряжением, которое обычно обеспечивает ЗУ (т.е. 4.18-4.24 вольта). Это приводит к ускоренной деградации химического состава аккумулятора и, как следствие снижению его емкости. Под длительным нахождением подразумевается десятки часов и более.

За время второго этапа заряда, аккумулятор успевает набрать еще примерно 0.1-0.15 своей емкости. Общий заряд аккумулятора таким образом достигает 90-95%, что является отличным показателем.

Мы рассмотрели два основных этапа заряда. Однако, освещение вопроса зарядки литиевых аккумуляторов было бы неполным, если бы не был упомянут еще один этап заряда - т.н. предзаряд.

Предварительный этап заряда (предзаряд) - этот этап используется только для глубоко разряженных аккумуляторов (ниже 2.5 В) для вывода их на нормальный эксплуатационный режим.

На этом этапе заряд обеспечивается постоянным током пониженной величины до тех пор, пока напряжение на аккумуляторе не достигнет значения 2.8 В.

Предварительный этап необходим для предотвращения вспучивания и разгерметизации (или даже взрыва с возгоранием) поврежденных аккумуляторов, имеющих, например, внутреннее короткое замыкание между электродами. Если через такой аккумулятор сразу пропустить большой ток заряда, это неминуемо приведет к его разогреву, а дальше как повезет.

Еще одна польза предзаряда - это предварительный прогрев аккумулятора, что актуально при заряде при низких температурах окружающей среды (в неотапливаемом помещении в холодное время года).

Интеллектуальная зарядка должна уметь контролировать напряжение на аккумуляторе во время предварительного этапа заряда и, в случае, если напряжение долгое время не поднимается, делать вывод о неисправности аккумулятора.

Все этапы заряда литий-ионного аккумулятора (включая этап предзаряда) схематично изображены на этом графике:

Превышение номинального зарядного напряжения на 0,15В может сократить срок службы аккумулятора вдвое. Понижение напряжения заряда на 0,1 вольт уменьшает емкость заряженной батареи примерно на 10%, но значительно продляет срок ее службы. Напряжение полностью заряженного аккумулятора после извлечения его из зарядного устройства составляет 4.1-4.15 вольта.

Резюмирую вышесказанное, обозначим основные тезисы:

1. Каким током заряжать li-ion аккумулятор (например, 18650 или любой другой)?

Ток будет зависеть от того, насколько быстро вы хотели бы его зарядить и может лежать в пределах от 0.2С до 1С.

Например, для аккумулятора типоразмера 18650 емкостью 3400 мА/ч, минимальный ток заряда составляет 680 мА, а максимальный - 3400 мА.

2. Сколько времени нужно заряжать, например, те же аккумуляторные батарейки 18650?

Время заряда напрямую зависит от тока заряда и рассчитывается по формуле:

T = С / I зар.

Например, время заряда нашего аккумулятора емкостью 3400 мА/ч током в 1А составит около 3.5 часов.

3. Как правильно зарядить литий-полимерный аккумулятор?

Любые литиевые аккумуляторы заряжаются одинаково. Не важно, литий-полимерный он или литий-ионный. Для нас, потребителей, никакой разницы нет.

Что такое плата защиты?

Плата защиты (или PCB - power control board) предназначена для защиты от короткого замыкания, перезаряда и переразряда литиевой батареи. Как правило в модули защиты также встроена и защита от перегрева.

В целях соблюдения техники безопасности запрещено использование литиевых аккумуляторов в бытовых приборах, если в них не встроена плата защиты. Поэтому во всех аккумуляторах от сотовых телефонов всегда есть PCB-плата. Выходные клеммы АКБ размещены прямо на плате:

В этих платах используется шестиногий контроллер заряда на специализированной микрухе (JW01, JW11, K091, G2J, G3J, S8210, S8261, NE57600 и пр. аналоги). Задачей этого контроллера является отключение батареи от нагрузки при полном разряде батареи и отключение аккумулятора от зарядки при достижении 4,25В.

Вот, например, схема платы защиты от аккумулятора BP-6M, которыми снабжались старые нокиевские телефоны:

Если говорить об 18650, то они могут выпускаться как с платой защиты так и без нее. Модуль защиты располагается в районе минусовой клеммы аккумулятора.

Плата увеличивает длину аккумулятора на 2-3 мм.

Аккумуляторы без PCB-модуля обычно входят в состав батарей, комплектуемых собственными схемами защиты.

Любой аккумулятор с защитой легко превращается в аккумулятор без защиты, достаточно просто распотрошить его.

На сегодняшний день максимальная емкость аккумулятора 18650 составляет 3400 мА/ч. Аккумуляторы с защитой обязательно имеют соответствующее обозначение на корпусе ("Protected").

Не стоит путать PCB-плату с PCM-модулем (PCM - power charge module). Если первые служат только целям защиты аккумулятора, то вторые предназначены для управления процессом заряда - ограничивают ток заряда на заданном уровне, контролируют температуру и, вообще, обеспечивают весь процесс. PCM-плата - это и есть то, что мы называем контроллером заряда.

Надеюсь, теперь не осталось вопросов, как зарядить аккумулятор 18650 или любой другой литиевый? Тогда переходим к небольшой подборке готовых схемотехнических решений зарядных устройств (тех самых контроллеров заряда).

Схемы зарядок li-ion аккумуляторов

Все схемы подходят для зарядки любого литиевого аккумулятора, остается только определиться с зарядным током и элементной базой.

LM317

Схема простого зарядного устройства на основе микросхемы LM317 с индикатором заряда:

Схема простейшая, вся настройка сводится к установке выходного напряжения 4.2 вольта с помощью подстроечного резистора R8 (без подключенного аккумулятора!) и установке тока заряда путем подбора резисторов R4, R6. Мощность резистора R1 - не менее 1 Ватт.

Как только погаснет светодиод, процесс заряда можно считать оконченным (зарядный ток до нуля никогда не уменьшится). Не рекомендуется долго держать аккумулятор в этой зарядке после того, как он полностью зарядится.

Микросхема lm317 широко применяется в различных стабилизаторах напряжения и тока (в зависимости от схемы включения). Продается на каждом углу и стоит вообще копейки (можно взять 10 шт. всего за 55 рублей).

LM317 бывает в разных корпусах:

Назначение выводов (цоколевка):

Аналогами микросхемы LM317 являются: GL317, SG31, SG317, UC317T, ECG1900, LM31MDT, SP900, КР142ЕН12, КР1157ЕН1 (последние два - отечественного производства).

Зарядный ток можно увеличить до 3А, если вместо LM317 взять LM350. Она, правда, подороже будет - 11 руб/шт .

Печатная плата и схема в сборе приведены ниже:

Старый советский транзистор КТ361 можно заменить на аналогичный p-n-p транзистор (например, КТ3107, КТ3108 или буржуйские 2N5086, 2SA733, BC308A). Его можно вообще убрать, если индикатор заряда не нужен.

Недостаток схемы: напряжение питания должно быть в пределах 8-12В. Это связано с тем, что для нормальной работы микросхемы LM317 разница между напряжением на аккумуляторе и напряжением питания должна быть не менее 4.25 Вольт. Таким образом, от USB-порта запитать не получится.

MAX1555 или MAX1551

MAX1551/MAX1555 - специализированные зарядные устройства для Li+ аккумуляторов, способные работать от USB или от отдельного адаптера питания (например, зарядника от телефона).

Единственное отличие этих микросхем - МАХ1555 выдает сигнал для индикатора процесса заряда, а МАХ1551 - сигнал того, что питание включено. Т.е. 1555 в большинстве случаев все-таки предпочтительнее, поэтому 1551 сейчас уже трудно найти в продаже.

Подробное описание этих микросхем от производителя - .

Максимальное входное напряжение от DC-адаптера - 7 В, при питании от USB - 6 В. При снижении напряжения питания до 3.52 В, микросхема отключается и заряд прекращается.

Микросхема сама детектирует на каком входе присутствует напряжение питания и подключается к нему. Если питание идет по ЮСБ-шине, то максимальный ток заряда ограничивается 100 мА - это позволяет втыкать зарядник в USB-порт любого компьютера, не опасаясь сжечь южный мост.

При питании от отдельного блока питания, типовое значение зарядного тока составляет 280 мА.

В микросхемы встроена защита от перегрева. Но даже в этом случае схема продолжает работать, уменьшая ток заряда на 17 мА на каждый градус выше 110°C.

Имеется функция предварительного заряда (см. выше): до тех пор пока напряжение на аккумуляторе находится ниже 3В, микросхема ограничивает ток заряда на уровне 40 мА.

Микросхема имеет 5 выводов. Вот типовая схема включения:

Если есть гарантия, что на выходе вашего адаптера напряжение ни при каких обстоятельствах не сможет превысить 7 вольт, то можно обойтись без стабилизатора 7805.

Вариант зарядки от USB можно собрать, например, на такой .

Микросхемы не нуждается ни во внешних диодах, ни во внешних транзисторах. Вообще, конечно, шикарные микрухи! Только они маленькие слишком, паять неудобно. И еще стоят дорого ().

LP2951

Стабилизатор LP2951 производится фирмой National Semiconductors (). Он обеспечивает реализацию встроенной функции ограничения тока и позволяет формировать на выходе схемы стабильный уровень напряжения заряда литий-ионного аккумулятора.

Величина напряжения заряда составляет 4,08 - 4,26 вольта и выставляется резистором R3 при отключенном аккумуляторе. Напряжение держится очень точно.

Ток заряда составляет 150 - 300мА, это значение ограничено внутренними цепями микросхемы LP2951 (зависит от производителя).

Диод применять с небольшим обратным током. Например, он может быть любым из серии 1N400X, какой удастся приобрести. Диод используется, как блокировочный, для предотвращения обратного тока от аккумулятора в микросхему LP2951 при отключении входного напряжения.

Данная зарядка выдает довольно низкий зарядный ток, так что какой-нибудь аккумулятор 18650 может заряжаться всю ночь.

Микросхему можно купить как в DIP-корпусе , так и в корпусе SOIC (стоимость около 10 рублей за штучку).

MCP73831

Микросхема позволяет создавать правильные зарядные устройства, к тому же она дешевле, чем раскрученная MAX1555.

Типовая схема включения взята из :

Важным достоинством схемы является отсутствие низкоомных мощных резисторов, ограничивающих ток заряда. Здесь ток задается резистором, подключенным к 5-ому выводу микросхемы. Его сопротивление должно лежать в диапазоне 2-10 кОм.

Зарядка в сборе выглядит так:

Микросхема в процессе работы неплохо так нагревается, но это ей вроде не мешает. Свою функцию выполняет.

Вот еще один вариант печатной платы с smd светодиодом и разъемом микро-USB:

LTC4054 (STC4054)

Очень простая схема, отличный вариант! Позволяет заряжать током до 800 мА (см. ). Правда, она имеет свойство сильно нагреваться, но в этом случае встроенная защита от перегрева снижает ток.

Схему можно существенно упростить, выкинув один или даже оба светодиодов с транзистором. Тогда она будет выглядеть вот так (согласитесь, проще некуда: пара резисторов и один кондер):

Один из вариантов печатной платы доступен по . Плата рассчитана под элементы типоразмера 0805.

I=1000/R . Сразу большой ток выставлять не стоит, сначала посмотрите, насколько сильно будет греться микросхема. Я для своих целей взял резистор на 2.7 кОм, при этом ток заряда получился около 360 мА.

Радиатор к этой микросхеме вряд ли получится приспособить, да и не факт, что он будет эффективен из-за высокого теплового сопротивления перехода кристалл-корпус. Производитель рекомендует делать теплоотвод "через выводы" - делать как можно более толстые дорожки и оставлять фольгу под корпусом микросхемы. И вообще, чем больше будет оставлено "земляной" фольги, тем лучше.

Кстати говоря, бОльшая часть тепла отводится через 3-ю ногу, так что можно сделать эту дорожку очень широкой и толстой (залить ее избыточным количеством припоя).

Корпус микросхемы LTC4054 может иметь маркировку LTH7 или LTADY.

LTH7 от LTADY отличаются тем, что первая может поднять сильно севший аккумулятор (на котором напряжение меньше 2.9 вольт), а вторая - нет (нужно отдельно раскачивать).

Микросхема вышла очень удачной, поэтому имеет кучу аналогов: STC4054, MCP73831, TB4054, QX4054, TP4054, SGM4054, ACE4054, LP4054, U4054, BL4054, WPM4054, IT4504, Y1880, PT6102, PT6181, VS6102, HX6001, LC6000, LN5060, CX9058, EC49016, CYT5026, Q7051. Прежде, чем использовать какой-либо из аналогов, сверяйтесь по даташитам.

TP4056

Микросхема выполнена в корпусе SOP-8 (см. ), имеет на брюхе металлический теплосьемник не соединенный с контактами, что позволяет эффективнее отводить тепло. Позволяет заряжать аккумулятор током до 1А (ток зависит от токозадающего резистора).

Схема подключения требует самый минимум навесных элементов:

Схема реализует классический процесс заряда - сначала заряд постоянным током, затем постоянным напряжением и падающим током. Все по-научному. Если разобрать зарядку по шагам, то можно выделить несколько этапов:

  1. Контроль напряжения подключенного аккумулятора (это происходит постоянно).
  2. Этап предзаряда (если аккумулятор разряжен ниже 2.9 В). Заряд током 1/10 от запрограммированного резистором R prog (100мА при R prog = 1.2 кОм) до уровня 2.9 В.
  3. Зарядка максимальным током постоянной величины (1000мА при R prog = 1.2 кОм);
  4. При достижении на батарее 4.2 В, напряжение на батарее фиксируется на этому уровне. Начинается плавное снижение зарядного тока.
  5. При достижении тока 1/10 от запрограммированного резистором R prog (100мА при R prog = 1.2кОм) зарядное устройство отключается.
  6. После окончания зарядки контроллер продолжает мониторинг напряжения аккумулятора (см. п.1). Ток, потребляемый схемой мониторинга 2-3 мкА. После падения напряжения до 4.0В, зарядка включается снова. И так по кругу.

Ток заряда (в амперах) рассчитывается по формуле I=1200/R prog . Допустимый максимум - 1000 мА.

Реальный тест зарядки с аккумулятором 18650 на 3400 мА/ч показан на графике:

Достоинство микросхемы в том, что ток заряда задается всего лишь одним резистором. Не требуются мощные низкоомные резисторы. Плюс имеется индикатор процесса заряда, а также индикация окончания зарядки. При неподключенном аккумуляторе, индикатор моргает с периодичностью раз в несколько секунд.

Напряжение питания схемы должно лежать в пределах 4.5...8 вольт. Чем ближе к 4.5В - тем лучше (так чип меньше греется).

Первая нога используется для подключения датчика температуры, встроенного в литий-ионную батарею (обычно это средний вывод аккумулятора сотового телефона). Если на выводе напряжение будет ниже 45% или выше 80% от напряжения питания, то зарядка приостанавливается. Если контроль температуры вам не нужен, просто посадите эту ногу на землю.

Внимание! У данной схемы есть один существенный недостаток: отсутствие схемы защиты от переполюсовки батареи. В этом случае контроллер гарантированно выгорает из строя из-за превышения максимального тока. При этом напряжение питания схемы напрямую попадает на аккумулятор, что очень опасно.

Печатка простая, делается за час на коленке. Если время терпит, можно заказать готовые модули. Некоторые производители готовых модулей добавляют защиту от перегрузки по току и переразряда ( , например, можно выбрать какая плата вам нужна - с защитой или без, и с каким разъемом).

Так же можно найти готовые платы с выведенным контактом под температурный датчик. Или даже модуль зарядки с несколькими запараллеленными микросхемами TP4056 для увеличения зарядного тока и с защитой от переполюсовки (пример).

LTC1734

Тоже очень простая схема. Ток заряда задается резистором R prog (например, если поставить резистор на 3 кОм, ток будет равен 500 мА).

Микросхемы обычно имеют маркировку на корпусе: LTRG (их можно часто встретить в старых телефонах от самсунгов).

Транзистор подойдет вообще любой p-n-p, главное, чтобы он был рассчитан на заданный ток зарядки.

Индикатора заряда на указанной схеме нет, но в на LTC1734 сказано, что вывод "4" (Prog) имеет две функции - установку тока и контроль окончания заряда батареи. Для примера приведена схема с контролем окончания заряда при помощи компаратора LT1716.

Компаратор LT1716 в данном случае можно заменить дешевым LM358.

TL431 + транзистор

Наверное, сложно придумать схему из более доступных компонентов. Здесь самое сложное - это найти источник опорного напряжение TL431. Но они настолько распространены, что встречаются практически повсюду (редко какой источник питания обходится без этой микросхемы).

Ну а транзистор TIP41 можно заменить любым другим с подходящим током коллектора. Подойдут даже старые советские КТ819, КТ805 (или менее мощные КТ815, КТ817).

Настройка схемы сводится к установке выходного напряжения (без аккумулятора!!!) с помощью подстроечного резистора на уровне 4.2 вольта. Резистор R1 задает максимальное значение зарядного тока.

Данная схема полноценно реализует двухэтапный процесс заряда литиевых аккумуляторов - сначала зарядка постоянным током, затем переход к фазе стабилизации напряжения и плавное снижение тока практически до нуля. Единственный недостаток - плохая повторяемость схемы (капризна в настройке и требовательна к используемым компонентам).

MCP73812

Есть еще одна незаслуженно обделенная вниманием микросхема от компании Microchip - MCP73812 (см. ). На ее базе получается очень бюджетный вариант зарядки (и недорогой!). Весь обвес - всего один резистор!

Кстати, микросхема выполнена в удобном для пайки корпусе - SOT23-5.

Единственный минус - сильно греется и нет индикации заряда. Еще она как-то не очень надежно работает, если у вас маломощный источник питания (который дает просадку напряжения).

В общем, если для вас индикация заряда не важна, и ток в 500 мА вас устраивает, то МСР73812 - очень неплохой вариант.

NCP1835

Предлагается полностью интегрированное решение - NCP1835B, обеспечивающее высокую стабильность зарядного напряжения (4.2 ±0.05 В).

Пожалуй, единственным недостатком данной микросхемы является ее слишком миниатюрный размер (корпус DFN-10, размер 3х3 мм). Не каждому под силу обеспечить качественную пайку таких миниатюрных элементов.

Из неоспоримых преимуществ хотелось бы отметить следующее:

  1. Минимальное количество деталей обвеса.
  2. Возможность зарядки полностью разряженной батареи (предзаряд током 30мА);
  3. Определение окончания зарядки.
  4. Программируемый зарядный ток - до 1000 мА.
  5. Индикация заряда и ошибок (способна детектировать незаряжаемые батарейки и сигнализировать об этом).
  6. Защита от продолжительного заряда (изменяя емкость конденсатора С т, можно задать максимальное время заряда от 6,6 до 784 минут).

Стоимость микросхемы не то чтобы копеечная, но и не настолько большая (~1$), чтобы отказаться от ее применения. Если вы дружите с паяльником, я бы порекомендовал остановить свой выбор на этом варианте.

Более подробное описание находится в .

Можно ли заряжать литий-ионный аккумулятор без контроллера?

Да, можно. Однако это потребует плотного контроля за зарядным током и напряжением.

Вообще, зарядить АКБ, к примеру, наш 18650 совсем без зарядного устройства не получится. Все равно нужно как-то ограничивать максимальный ток заряда, так что хотя бы самое примитивное ЗУ, но все же потребуется.

Самое простейшее зарядное устройство для любого литиевого аккумулятора - это резистор, включенный последовательно с аккумулятором:

Сопротивление и мощность рассеяния резистора зависят от напряжения источника питания, который будет использоваться для зарядки.

Давайте в качестве примера, рассчитаем резистор для блока питания напряжением 5 Вольт. Заряжать будем аккумулятор 18650, емкостью 2400 мА/ч.

Итак, в самом начале зарядки падение напряжение на резисторе будет составлять:

U r = 5 - 2.8 = 2.2 Вольта

Предположим, наш 5-вольтовый блок питания рассчитан на максимальный ток 1А. Самый большой ток схема будет потреблять в самом начале заряда, когда напряжение на аккумуляторе минимально и составляет 2.7-2.8 Вольта.

Внимание: в данных расчетах не учитывается вероятность того, что аккумулятор может быть очень глубоко разряжен и напряжение на нем может быть гораздо ниже, вплоть до нуля.

Таким образом, сопротивление резистора, необходимое для ограничения тока в самом начале заряда на уровне 1 Ампера, должно составлять:

R = U / I = 2.2 / 1 = 2.2 Ом

Мощность рассеивания резистора:

P r = I 2 R = 1*1*2.2 = 2.2 Вт

В самом конце заряда аккумулятора, когда напряжение на нем приблизится к 4.2 В, ток заряда будет составлять:

I зар = (U ип - 4.2) / R = (5 - 4.2) / 2.2 = 0.3 А

Т.е., как мы видим, все значения не выходят за рамки допустимых для данного аккумулятора: начальный ток не превышает максимально допустимый ток заряда для данного аккумулятора (2.4 А), а конечный ток превышает ток, при котором аккумулятор уже перестает набирать емкость (0.24 А).

Самый главный недостаток такой зарядки состоит в необходимости постоянно контролировать напряжение на аккумуляторе. И вручную отключить заряд, как только напряжение достигнет 4.2 Вольта. Дело в том, что литиевые аккумуляторы очень плохо переносят даже кратковременное перенапряжение - электродные массы начинают быстро деградировать, что неминуемо приводит к потери емкости. Одновременно с этим создаются все предпосылки для перегрева и разгерметизации.

Если в ваш аккумулятор встроена плата защиты, о которых речь шла чуть выше, то все упрощается. По достижении определенного напряжение на аккумуляторе, плата сама отключит его от зарядного устройства. Однако такой способ зарядки имеет существенные минусы, о которых мы рассказывали в .

Защита, встроенная в аккумулятор не позволит его перезарядить ни при каких обстоятельствах. Все, что вам остается сделать, это проконтролировать ток заряда, чтобы он не превысил допустимые значения для данного аккумулятора (платы защиты не умеют ограничивать ток заряда, к сожалению).

Зарядка при помощи лабораторного блока питания

Если в вашем распоряжении имеется блок питания с защитой (ограничением) по току, то вы спасены! Такой источник питания уже является полноценным зарядным устройством, реализующим правильный профиль заряда, о котором мы писали выше (СС/СV).

Все, что нужно сделать для зарядки li-ion - это выставить на блоке питания 4.2 вольта и установить желаемое ограничение по току. И можно подключать аккумулятор.

Вначале, когда аккумулятор еще разряжен, лабораторный блок питания будет работать в режиме защиты по току (т.е. будет стабилизировать выходной ток на заданном уровне). Затем, когда напряжение на банке поднимется до установленных 4.2В, блок питания перейдет в режим стабилизации напряжения, а ток при этом начнет падать.

Когда ток упадет до 0.05-0.1С, аккумулятор можно считать полностью заряженным.

Как видите, лабораторный БП - практически идеальное зарядное устройство! Единственное, что он не умеет делать автоматически, это принимать решение о полной зарядке аккумулятора и отключаться. Но это мелочь, на которую даже не стоит обращать внимания.

Как заряжать литиевые батарейки?

И если мы говорим об одноразовой батарейке, не предназначенной для перезарядки, то правильный (и единственно верный) ответ на этот вопрос - НИКАК.

Дело в том, что любая литиевая батарейка (например, распространенная CR2032 в виде плоской таблетки) характеризуется наличием внутреннего пассивирующего слоя, которым покрыт литиевый анод. Этот слой предотвращает химическую реакцию анода с электролитом. А подача стороннего тока разрушает вышеуказанный защитный слой, приводя к порче элемента питания.

Кстати, если говорить о незаряжаемой батарейке CR2032, то есть очень похожая на нее LIR2032 - это уже полноценный аккумулятор. Ее можно и нужно заряжать. Только у нее напряжение не 3, а 3.6В.

О том же, как заряжать литиевые аккумуляторы (будь то аккумулятор телефона, 18650 или любой другой li-ion аккумулятор) шла речь в начале статьи.

85 коп/шт. Купить MCP73812 65 руб/шт. Купить NCP1835 83 руб/шт. Купить *Все микросхемы с бесплатной доставкой

Среди Li-Ion АКБ особенной популярностью пользуется аккумулятор 18650. Сфера его применения очень широка: такие элементы можно встретить в аккумуляторных связках ноутбуков, шуруповертов, в устройствах типа мехмод, предназначенных для осуществления питания электронных сигарет или бытовых фонариков. Их можно встретить в переносных трубках стационарных телефонов. Также в последнее время набирает популярность переделка шуруповерта с на литиевые аккумуляторы именно этого типа, ввиду того, что они работают гораздо дольше элементов прошлого поколения.

Когда в то или иное устройство вставлен 18650 аккумулятор, как заряжать его правильно и сколько времени - вопросы, который задаст любой ответственный владелец бытового электроприбора с такими батарейками.

Немного о литий-ионных батареях

Поскольку эта АКБ является разновидностью Li-Ion аккумуляторов, следует упомянуть о том, что этих элементов сейчас довольно высок. Для литиевых аккумуляторов 18650, так же, как и для других АКБ с литием в составе, характерен высокий уровень емкости и способность длительное время держать заряд .

Кстати, свое популярное в Интернете обозначение этот аккумулятор завоевал благодаря своим параметрам: диаметр его составляет 18 миллиметров, а высота - 65, что довольно удобно и компактно, учитывая его широкие возможности.

Раньше большая часть таких батареек отличалась повышенной взрывоопасностью, в буквальном смысле слова. Причиной были определенного вида химические реакции, протекавшие во время перегрева элементов в условиях высоких температур. Также имело место и механическое замыкание внутри одной или нескольких «банок», приводившее к воспламенению.

Сейчас все аккумуляторы такого типа снабжены специальными устройствами с контроллером в составе схемы , что не позволяет допустить критического перегревания и взрыва. Это устройство можно найти в любой батарейке 18650, если аккуратно вскрыть ее и посмотреть, что находится внутри.

Если такие элементы долго не использовать и оставлять разряженными, они могут быстро терять свои свойства. Поэтому зарядка 18650 должна проводиться регулярно, при этом, должна обязательно соблюдаться определенная схема. Например, нужно знать, каким током заряжать Li-Ion, или же каким напряжением должна проводиться зарядка 18650, чтобы не произошло их перегрева и преждевременного выхода из строя.

Как заряжать АКБ 18650

Перед тем как перейти к теме зарядного устройства, нужно обозначить основные принципы зарядки для литиевых аккумуляторов 18650.

«Зарядников» продается всегда много, причем многие из них являются универсальными, однако основные правила для литий-ионных батарей должны быть такими:

  • Начало зарядки осуществляется с напряжением 0,05 В, а заканчиваться процесс должен при подъеме U до 4,2 В . Важно помнить о том, что это - допустимый максимум, безопасный для батарей.
  • Ток заряда: допускается заряжать аккумулятор при показателях 0,5 А и 1 А. При 1 А процесс будет протекать гораздо быстрее, но, поскольку для любых батарей рекомендован более плавный ток заряда Li, лучший показатель - это 0,5 А. Конечно, если батарейки нужно зарядить срочно, уровень тока можно повысить до 1 А. Но в обычных случаях не следует без особой надобности ускорять ход зарядки.
  • Время, в течение которого заряжается батарея, не должно превышать трех часов - чтобы не повредить внутреннюю химическую структуру АКБ, вызвав ее перегрев.
  • Если приобретенное устройство снабжено автоматической системой контроля зарядки , оно само «знает» о том, сколько времени следует заряжать аккумулятор.
  • На некоторых зарядниках (как покупных, так и самодельных) такого контроля нет , поэтому, в данном случае, придется контролировать весь процесс самостоятельно.

Какое устройство следует использовать

В магазинах популярной электроники предлагается широкий выбор подходящих зарядных устройств. В самое дешевое, с уровнем тока в 1 ампер, можно поместить одну батарейку 18650-й модели.

Есть более усовершенствованный вариант, с двумя «гнездами» для элементов, с максимальным показателем напряжения в 4,2 В . Эта зарядка для 18650 уже немного дороже, но она снабжена индикатором уровня зарядки, который контролирует, сколько времени АКБ должна заряжаться.

Есть еще похожий вариант, с такими же характеристиками - в него можно вставлять не только элементы 18650, но и модели 26650.

Можно приобрести и универсальное зарядное устройство , которое подходит для всех видов аккумуляторных батарей, начиная с никель-кадмиевых и заканчивая литий-ионными.

Зарядных устройств вполне достаточно, причем большинство из них снабжены и индикаторами, и системой безопасности, которая избавляет от необходимости постоянно проверять уровень напряжения или тока. Конечно, качество зарядника напрямую зависит от того, сколько денег будет на него потрачено.

Если есть умение, время и желание не тратиться на покупку зарядного устройства, изготовить его можно и самостоятельно - разумеется, для этого понадобится определенная схема.

Как сделать зарядку для литий-ионных аккумуляторов самостоятельно

Зарядку для аккумуляторов 18650 своими руками смастерить вполне реально. Главное, знать основные принципы работы электрической цепи и те показатели, при которых можно заряжать АКБ.

Способ №1

Самый простой способ подзарядить батарейку в экстренных условиях - просто воспользоваться стареньким, но работающим зарядным устройством от телефона «Нокиа» или «Самсунг». Благо, параметры тока и напряжения в таких зарядниках не навредят АКБ.

Схема проста, и с ней справится даже школьник:

  1. У зарядки нужно освободить провода от связывающей их оболочки, разъединить их на плюсовой и минусовой полюса . Обычно красный проводок - это плюс, а черный - минус, так что, путаницы быть не должно.
  2. Теперь нужно просто прикрепить батарейку к оголенным контактам проводков пластилином .
  3. Соблюдая полярность, подсоединить устройство к сети, либо компьютеру - и элемент можно спокойно заряжать, время от времени следя за процессом.

На вопрос, сколько держать батарейку на таком «экспресс-заряднике», ответ простой: часа будет вполне достаточно для того, чтобы восстановить параметры ее емкости.

Способ №2

Как сделать зарядку более совершенного типа? Здесь схема может быть немного сложнее, учитывая то, что придется воспользоваться подручными инструментами в виде паяльника, припоя, клея и флюса. Однако самый важный элемент, который понадобится домашнему зарядному устройству, можно приобрести на AliExpress - это плата зарядки . Поэтому собрать такое устройство самостоятельно большого труда не составит.

Схема такова: п лата припаивается к заранее подготовленному пластиковому боксу с двумя проводками («пл юс» и «минус»). В боксе и будет находиться батарейка во время зарядки. Сам бокс можно достать из любого бытового прибора, вышедшего из строя: это может быть старый зарядник, либо игрушка. Главное, чтобы размеры бокса соответствовали элементам 18650.

С пайкой проблем возникнуть не должно - на плате указаны те места, куда следует припаивать проводки . Кроме того, сама плата уже заранее оснащена двумя светодиодными индикаторами красного и зеленого цвета, которые будут сигнализировать об уровне заряда.

Плату следует аккуратно приклеить на бокс в любое удобное место, затем припаять проводки, не забывая соблюдать полярность . Перед пайкой провода нужно будет слегка зачистить и за лудить с помощь канифоли и капнуть на плату немного жидкого флюса (или припоя). Важно следить за тем, чтобы не произошло замыкания проводков между собой.

Такая схема позволяет изготовить простое, но надежное и очень дешевое зарядное устройство в короткое время. Теперь осталось с помощью usb-разъема подсоединить его к компьютеру или сети - и можно заряжать батарейки. Как правильно заряжать их - уже ясно, главное, следить за показаниями индикаторов. Зеленый цвет всегда будет сигналить о заряженном состоянии элементов.

Не стоит часто проводить этим батарейкам популярную «прокачку» в виде нескольких циклов «заряд-разряд». Будет лучше следить за уровнем их заряда: он не должен превышать 90%. Именно такая схема действий поможет продлить жизнь любому типу литиевых батарей и максимально сохранить показатели их емкости.

Также не стоит допускать их глубокого разряда - в противном случае, восстановить прежние параметры будет весьма проблематично. Для того, чтобы быть уверенным в покупке качественных элементов, всегда следует обращать внимание на время их выпуска. Если им больше трех лет - можно считать их просроченными.

Когда приходится постоянно иметь дело с той или иной портативной техникой, нужно всегда знать о том, как зарядить аккумулятор правильно. Если это 18650 аккумулятор, как заряжать его максимально продуктивно? Зная основные показатели тока и напряжения, не составит труда провести процесс зарядки без ущерба для батареек. А если есть необходимость и желание, простое зарядное устройство всегда можно изготовить своими руками.

У меня начали спрашивать, а как быть, если аккумулятор выдает 0 вольт.

И вот у меня наконец появился такой образец, и сегодня хочу попробовать его восстановить.

У всех худо-бедно нормальных аккумуляторов на сегодняшний день присутствует защита от короткого замыкания. В большинстве случаев это механическая защита, представляющая из себя клапан, который поднимается при перегреве аккумулятора, разрывая цепь и предотвращая дальнейший нагрев источника питания.

И вот этот клапан необходимо протолкнуть на место, чтобы восстановить на аккумуляторе напряжение.

Сразу отмечу, что это мероприятие не безопасно, при этом, даже если в процессе восстановления ничего не случится, есть огромная вероятность, что аккумулятор взорвется или загорится во время последующей эксплуатации, так что я ответственности ни за что не несу.

В общем протолкнуть этот клапан можно двумя способами.

Первый - простой.

Если вы посмотрите на плюсовой контакт, то увидите, что он из себя представляет, что то, вроде набалдашника, стоящего на трех ножках. Берем небольшую шлицевую отвертку, вставляем поочередно, между этими ножками и продавливаем.

У меня после этих манипуляций аккумулятор показал нормальный заряд.

Второй способ – более сложный, и как говорят более предпочтительный, т.к. при первом способе очень велика вероятность повредить клапан, гораздо выше, по сравнению со сложным.

Нам понадобится дрель и маленькое сверло, на 1 или 1.5 мм. Аккуратно просверливаем отверстие в плюсовом контакте, так чтобы сверло не ушло внутрь, и не повредило клапан.

После чего берем, какой-нибудь пластиковый или деревянный стержень, и аккуратно давим на клапан, пока он не встанет на свое место (в большинстве случаев может послышаться щелчок).

Я пробовал восстановить еще один аккумулятор и этим способом, но у меня к сожалению ничего не вышло, скорее всего изначально батарейка была полностью мертва, хотя как такое может быть - не знаю.

В заключение хочу сказать, что несмотря на то, что аккумулятор я восстановил, пользоваться им уже не буду, т.к. это не безопасно. Не известно была ли повреждена защита, да и вообще сработает ли она второй раз, а значит вероятность возгорания или взрыва этого аккумулятора очень высока. И как по мне, лучше потратить несколько сот рублей на новый аккумулятор, чем устранять последствия пожара.

Вот что случается после возгорания аккумулятора 18650 (фотка найдена на pikabu):