Зарядник Li-ion батарей на LM 317 и TL431

[Denim]

Сейчас подключил аккум 3.7в - индикатор не загорается... если подключить аккум 1.5в то индикатор загорается....

[Denim]

Нашел блок питания, написано 9в 0,20А. Но по замерам 13в... видимо и ампер больше. Подключил этот блок питания, и помойму заработало! Сейчас вот поставил на зарядку аккум 2800 мАч 3.7в - посмотрю что получится!

Без нагрузки на выходе 4.19-4.20в, при подключении аккума 2800 мАч 3.7в - на выходе 3.74в.

[Denim]

Объясните пожалуйста по какому алгоритму отключается светодиод? Как определяется что заряд аккума закончен?

[Svarog]

Сам собирал эту схему с помощью наших форумчан, был глюк с индикацией заряда. Оказалось банальная глупость, по невнимательности неправильно впаял 361 транс. И еще тут есть хитрость в резисторах, тоесть R1 R4 R6 . R4 R6 задают ток заряда акума, а R1 отвечает за индикацию и он должен быть ровно в 2 раза больше по номиналу чем номинал параллельно соединенных R4 R6 (говорю из своего опыта) тогда индикация работает исправно. Принцип работы индикации прост, при подключении акума он потребляет ток, и переход на транзисторе открыт что приводит к прохождению через него тока и свечению светодиода. Когда же акум заряжается то потребляемый им ток потихоньку падает и переход на транзисторе тоже потихоньку закрывается что приводит к погасанию светодиода и к приближению готовности акума. Вам я бы порекомендавал R1 R4 R6 заменить на 3,3 Ом тогда ток заряда будет 516 миллиампер, что вполне сгодится для вашего акума 2800ма / 3,7в Только БП надо брать помощнее, я вот использовал БП от сгоревшего роутера) 12в 500 мА

[Svarog]

Если интерисует могу прикрепить печатку в формате спринт лайаут 5,0

[Denim]

Svarog

Спасибо за ответ и совет. Перепаяю R1 R4 R6 на 3.3 Ом! Сейчас батарея заряжается уже 10 часов и еще не заряжена. С 516 мАч дело пойдет видимо быстрее.

[Svarog]

Сейчас батарея заряжается уже 10 часов и еще не заряжена. С 516 мАч дело пойдет видимо быстрее.

Сейчас ток заряда батареи у тебя 100 мА с таким током заряжатся будет твоя батарея 30-34 часа, при токе заряда в пол ампера думаю часов 9 хватит, так как моя 2500 мА заряжается менее чем за 8 часов.

[Denim]

Только что погас светодиод! - итого батарея заряжалась 17 часов. Многовато конечно... R1 R4 R6 надо менять однозначно...

Без доп радиатора LM317 нормально будет работать?

[Zanzib]

Я свой заряжаю током 0.5С. Реально это где-то 1, 2 Ампера. Зарядка прекращается по достижению 4,19 В на аккумуляторе.
В делитель поставил два резистора с 0.01% допуском, один на 10 кОм, другой на 6.77кОм, хотя надо было бы 6.8 кОм. Казалось бы, что такое 30 Ом, что составляет около 0.005% от величины требуемого сопротивления7 Онако даже это дает погрешность в окончании напряжения заряда в одну сотую вольта (4,1916 в случае 6.8кОм и 4.1841 в случае 6.77кОм)
Таким образом аккумулятор чуть-чутьнедозаряжается, но это в принципе терпимо. Главное не больше, а на одну сотку меньше-не страшно.
Это я все к тому, что некоторые ваще ставят в делитель примитивное дешовое подстроечное сопротивление, которое грубо работает (хоть бы прецизионный многооборотник ставили)

[Svarog]

Только что погас светодиод! - итого батарея заряжалась 17 часов. Многовато конечно... R1 R4 R6 надо менять однозначно...

Без доп радиатора LM317 нормально будет работать?

если будеш покупать резюки на 3,3 Ома то R4 R6 бери 2 вата а R1 возьми 5 ват, ибо греется нереально, и на кренку надо радиатор ато згорит от перегрева.

[vladlat]

Я свой заряжаю током 0.5С. Реально это где-то 1, 2 Ампера. Зарядка прекращается по достижению 4,19 В на аккумуляторе.
В делитель поставил два резистора с 0.01% допуском, один на 10 кОм, другой на 6.77кОм, хотя надо было бы 6.8 кОм. Казалось бы, что такое 30 Ом, что составляет около 0.005% от величины требуемого сопротивления7 Онако даже это дает погрешность в окончании напряжения заряда в одну сотую вольта (4,1916 в случае 6.8кОм и 4.1841 в случае 6.77кОм)
Таким образом аккумулятор чуть-чутьнедозаряжается, но это в принципе терпимо. Главное не больше, а на одну сотку меньше-не страшно.
Это я все к тому, что некоторые ваще ставят в делитель примитивное дешовое подстроечное сопротивление, которое грубо работает (хоть бы прецизионный многооборотник ставили)

Всё правильно: не следует заряжать более 4.19 В!
"заряд выше 4.20 Вольт на элемент- позволяет вдуть дополнительных 10% емкости, но батарея очень быстро стареет. Почитайте теорию по литию - отпадут многие вопросы. "
http://msiw.ru/forum/16-19-30
А где гарантия что вольтметр не занижает показание? Ну впаяйте ещё 27 Ом...

[ftx07]

Вообще резистор R1 можно подобрать точно.

Делается так: в качестве нагрузки подключается переменный резистор на 1k последовательно с амперметром.
Убавляя сопротивление, добиваемся тока 3-10% от начального. Например, если был расчет на зарядник током 1А, добиваемся тока 30 мА.

При этом токе светодиод не должен гореть. Если горит, нужно уменьшить R1 (лучше его взять переменным на 100-200 Ом и параллельно ему воткнуть любой диод на 1А)
Далее чуть увеличиваем ток резистором в нагрузке, скажем до 33 мА и прибавляем R1 так, что бы светодиод зажегся.

В общем идея понятна, подбирая R1, нужно добиться того, что бы светодиод горел при > 30мА и гас при <= 30 мА.
Нужно помнить, что кренка работает при минимум 10мА.

Прикрепляю полный солюшн с расчетами в xls, платой и схемой в eagle и png (схема собрана и проверена, работает).

Отличие от оригинальной схемы в использовании другого типа транзистора (что не существенно, меняется только полярность подключения) и наличии диода, который позволяет взять любой маломощный R1.

ЗЫ: В некоторых источниках указаны другие значения тока в конце зарядки, не 3-10% от начального, а где-то 0.05 - 0.1C.
Скажем, для аккумулятора в 2000 мА/ч это уже будет 200 мА, а не 20-30. Судя по всему так работают большинство заводских зарядок. Доводить до 3% - это наверное идеал, но не оптимально по времени, поэтому и заряжают к примеру до 97%, а не 99.9%, что не критично.

ЗЫ2: Исправил значение R11 в схеме, из-за которого могло быть 8.43 В, а не 8.40 В

[Zanzib]

Я свой заряжаю током 0.5С. Реально это где-то 1, 2 Ампера. Зарядка прекращается по достижению 4,19 В на аккумуляторе.
В делитель поставил два резистора с 0.01% допуском, один на 10 кОм, другой на 6.77кОм, хотя надо было бы 6.8 кОм. Казалось бы, что такое 30 Ом, что составляет около 0.005% от величины требуемого сопротивления7 Онако даже это дает погрешность в окончании напряжения заряда в одну сотую вольта (4,1916 в случае 6.8кОм и 4.1841 в случае 6.77кОм)
Таким образом аккумулятор чуть-чутьнедозаряжается, но это в принципе терпимо. Главное не больше, а на одну сотку меньше-не страшно.
Это я все к тому, что некоторые ваще ставят в делитель примитивное дешовое подстроечное сопротивление, которое грубо работает (хоть бы прецизионный многооборотник ставили)

Всё правильно: не следует заряжать более 4.19 В!
"заряд выше 4.20 Вольт на элемент- позволяет вдуть дополнительных 10% емкости, но батарея очень быстро стареет. Почитайте теорию по литию - отпадут многие вопросы. "
http://msiw.ru/forum/16-19-30
А где гарантия что вольтметр не занижает показание? Ну впаяйте ещё 27 Ом...

Уважаемый vladlat, вы меня слабо поняли если не сказать, что ваще не поняли. Я ведь ничего и не спрашивал, а только привел ряд простых цифирей, чтобы некоторые поняли, что делитель должен быть изготовлен очень точно учитывая, что мы заряжаем лион. Кстати, тут кто-то спрашивал, зачем там ТЛ431, а кто-то ответил разумно, что она дешовая и на ней экономить не надо. Как раз не в экономии дело, а в том, что 431-я поддерживает опорное с точностью 2.495 вольта +/- 0.5%, то есть до миливольта фактически, что в данном случае как раз и надо. А люди суют какие-то 10% подстроечники с открытым сьемником, которые имеють непонятный ТК сопротивления, разброс и попросту ведут себя непредсказуемо.
А вы зачем-то излили на меня похвалу и сунули линк по зарядке лиона вместо того, чтобы сделать это для других.

[Хатуль_мадан]

...

[Zanzib]

Я бы выход модернизировал по такому принципу:



С помощью четырех тумблеров можно набрать ток заряда от 100мА до 1500мА с шагом 100мА.
Вообще-то, этот узел можно пересчитать под свои токи заряда и свой шаг.

[ftx07]

Почитал тему, прикольно. Но непонятно, зачем мучаться с подбором низкоомных резисторов, да и потом на нем рассеивать лишнюю мощность на тепло?...

Что-то не совсем так у меня получается. Как вы считали ток, при котором напряжение на входе первой TL-ки станет ниже 2.5 В ?

У меня получается так:

Дано:
R3 = 10 kOhm
R2_6 = 1/(1/10 + 1/100) = 9.1 kOhm
R4_5 = 1/(1/R4+1/R5) = 2.4 Ohm
U.ref = 2.5 V
U.out = 4.2 V
I.out.start = 500 mA
U.drop.vd2 = 0.3 V

Решение:
U.after.R5 = U.out + U.drop.vd2 = 4.5 V

I.out.ind = I.out.start / 5 = 100 mA
U.delta.R5 = I.out.ind * R4_5 = 0.24 V

На делителе индикатора будет
U.ind = U.after.R5 + U.delta.R5 = 4.74 V

А по вашей схеме на делителе индикатора будет
U.ind.scheme = (R3/R2_6+1) * U.ref = 5.25 V

А это ничего, что порог срабатывания зависит от R4-5, также при малых значениях R4-5 отличие напряжения при токах в начале и в конце зарядки будет ~ 0.9 V, делитель R2_6 - R3 должен подбираться очень точно, что бы TL определяла этот перепад.

По поводу мощного токоизмерительного резистора в индикаторе. Что думаете про оригинальную схему, но с диодом, параллельным R1 ?

[Zanzib]

ЗЫ: В некоторых источниках указаны другие значения тока в конце зарядки, не 3-10% от начального, а где-то 0.05 - 0.1C.
Скажем, для аккумулятора в 2000 мА/ч это уже будет 200 мА, а не 20-30. Судя по всему так работают большинство заводских зарядок. Доводить до 3% - это наверное идеал, но не оптимально по времени, поэтому и заряжают к примеру до 97%, а не 99.9%, что не критично.

Выскажу некоторые соображения, которые на мой взгляд, будут существенными. Во-первых, заряжать лионы током 1/4С есть глупость. Они спокойно заряжаются токами, равными 1/2С или даже 1С и не муркают. На то они и лионы, а не какой-нить плебейский Ni-Cd. А вот превышение напряжения на аккумляторе выше 4,2В трагически и существенно уменьшает время эксплуатации. Предложив 3,3 кОм в качестве дополнительного сопротивления, вы угробите аккумуляторы очень быстро, поскольку на них будет 8.43 вольта и пусть вам не кажется, что это смешная величина- всего какие-то 30 милливольт. На самом деле это очень критично и именно поэтому ряд фирм выпускают специализированные микросхемы, которые очень точно за всем этим следят.
Стандартный способ зарядки таких аккумуляторов заключается в том, что на первом этапе их заряжают током 1С до достижения 4.2В, на втором этапе в течение следующего поддерживают это напряжение и плавно снижают ток до 0.2С и наконец на третьем этапе, длящемся тоже 1 час плавно снижают ток до нуля и отключают аккумулятор. Итого на зарядку три часа. А вы что пишете?

ЭТАП 1 - Через аккумулятор протекает максимально допустимый ток заряда, пока напряжение на нем не достигнет порогового значения.
ЭТАП 2 - Максимальное напряжение на аккумуляторе достигнуто, ток заряда постепенно снижается до тех пор пока он полностью не зарядится.
Момент завершения заряда наступает когда величина тока заряда снизится до значения 3% от начального.

На вашем графике, который вы откуда-то скопипастили, ведь четко написано, чо первый этап длится 1 час. Тогда почему вы пишете про "максимально допустимый ток заряда" и не указываете, какой? Ведь за 1 час вы не дотянете аккумудятор до кондиции, заряжая его токами в 0.25С.
Затем на том же графике видно, что второй этап тоже длится 1 час, вы же пишете чепуху, - "Максимальное напряжение на аккумуляторе достигнуто, ток заряда постепенно снижается до тех пор пока он полностью не зарядится." Что значит "пока он полностью не зарядится"? Кто это определяет и как?
А про третий этап ваще молчок, только про то, что якобы момент заряда завершен при 3% от начального тока, который ведь разный можно выбрать- и 0.5С и 1 С и даже 0.25С по вашему убеждению.
Короче, жирная тройка (работа-то проделана, хотя, к сожалению, мимо кассы)

[Хатуль_мадан]

Что-то не совсем так у меня получается. Как вы считали ток, при котором напряжение на входе первой TL-ки станет ниже 2.5 В ?

.... А по вашей схеме на делителе индикатора будет
U.ind.scheme = (R3/R2_6+1) * U.ref = 5.25 V

....А это ничего, что порог срабатывания зависит от R4-5, также при малых значениях R4-5 отличие напряжения при токах в начале и в конце зарядки будет ~ 0.9 V, делитель R2_6 - R3 должен подбираться очень точно, что бы TL определяла этот перепад.

По поводу мощного токоизмерительного резистора в индикаторе. Что думаете про оригинальную схему, но с диодом, параллельным R1 ?

По поводу мощного резистора с диодом, то все правильно, будет хорошо работать, но это на диоде все равно лишние потери в напряжении и тепло, минимум 0,7В * 0,5А = 0,35Вт да и смысл его применять, когда можно воспользоваться уже имеющимися. К тому же этот порог будет фиксированным и не зависит от основного тока заряда. Например: заряжаете током 0,1А, отключение 25мА; заряжаете 0,5А, а отключение все равно 25мА, как то нехорошо.
У меня в схеме, контролируется падение напряжение на "зарядном" резисторе, определяющем ток заряда, порог окончания пропорционален падению на этом же резисторе. По простому, пока на R4_5 падает 1,2В то светодиод горит (номинальный ток заряда), а как только падение уменьшается до 0,2В (подстраивается R6, ток уменьшается в 5 раз) то светодиод гаснет. При этом не важно, каким током заряжали 0,1А, 0,5А или 1А.

Вы ошиблись : U.ind.scheme = (R2_6/R3 +1) * U.ref = 4.775 V, а не U.ind.scheme = (R3/R2_6+1) * U.ref = 5.25 V
Можно иначе: U.ind.scheme = (U.ref/R3)*R2_6+U.ref= 4.775 V
Теперь Ur4_5=U.ind.scheme-4,2-Uvd2=0.2В (примерно, зависит от Uvd2, что нехорошо, но терпимо) при этом ток падает более чем в 5 раз. Можно считать заряд окончен. А если и недозарядим на несколько процентов, то аккумулятор целее будет...

Zanzib, непонятно какой криминал Вы увидели в приведенной цитате? Все то же самое, но другими словами. А разве нельзя эти аккумуляторы заряжать маленьким током, но долго и до тех же 4,2В? Чем это хуже? Перезаряда нет, но длительно, зато минимум мощности на нагрев и прочее. К тому же не у всех есть блоки питания с выходом от 8В и током более 2А. Многовато. Поэтому и уменьшают ток заряда в ущерб времени.

[ftx07]

Выскажу некоторые соображения, которые на мой взгляд, будут существенными. Во-первых, заряжать лионы током 1/4С есть глупость

Если вы про предыдущий мой пост, то речь была про ток в конце зарядки и там он был 0.1C, т.е. ток при котором гаснет индикатор. В калькуляторе да, в качестве примера задан 0.25C (БП больше не тянул), можно вписать туда 1.

На вашем графике, который вы откуда-то скопипастили, ведь четко написано, чо первый этап длится 1 час

Все ссылки приводятся в xls-файле, в конце. Конкретно график взят здесь - http://www.powerinfo.ru/accumulator-liion.php.
Один час это для другого аккумулятора и зарядного тока.

наконец на третьем этапе, длящемся тоже 1 час плавно снижают ток до нуля и отключают аккумулятор

Нет, этап 3 - это компенсирующий заряд, его в принципе не рассматриваем, т.к. задача заряжать разряженные аккумуляторы, а не компенсировать их саморазряд при хранении. Я ничего не придумываю, все этапы описаны по ссылке.

Предложив 3,3 кОм в качестве дополнительного сопротивления, вы угробите аккумуляторы очень быстро, поскольку на них будет 8.43 вольта

Это да, когда я расставлял номиналы, я брал их с реальной схемы, а там у меня 5k6 был на самом деле 5k56, а 3k3 3k31, погрешность не более 1%.

т.е. с R11 будет 1/(1/3.31+1/8.20) = 2.358, что даст 8.395 В
без R11 будет 8.20, что даст напряжение - 4.195 В

В любом случае, руководствуясь только обозначениями, не найти таких постоянных резисторов, что бы было заданное напряжение с точностью до 100-х долей В, даже 1% погрешность уже может дать разброс > 0.03 В.
Поэтому можно просто поставить переменник, либо подбирать с нужной погрешностью из кучи с одинаковым номиналом, мне повезло, я подобрал.
Согласен, что на схеме надо указывать точно, чуть погодя исправлю.

Ведь за 1 час вы не дотянете аккумудятор до кондиции, заряжая его токами в 0.25С.

Не надо смотреть на время на графике. График приведен в качестве иллюстрации механизма зарядки (он изначально был для другого аккумулятора и токов зарядки и взят по приведенной ссылке).
Привел я его, что бы показать, что вот подключаем разряженный аккумулятор и видим, что ток большой, а напряжение < 4.2В. Как только оно достигнет 4.2 - начинается второй этап, здесь уже контролируем ток и выключаем при нужном пороге светодиод.

Время для заданной емкости и тока примерно рассчитывается в калькуляторе.

"Максимальное напряжение на аккумуляторе достигнуто, ток заряда постепенно снижается до тех пор пока он полностью не зарядится." Что значит "пока он полностью не зарядится"? Кто это определяет и как?

Если верить http://www.powerinfo.ru/accumulator-liion.php полностью зарядиться он должен при достижении тока зарядки 3% от начального. Напряжения 4.2В он достигает значительно раньше, чем снижается ток до этого предела. Определяет этот момент транзистор с резистором и светодиодом.

А про третий этап ваще молчок

См. выше

только про то, что якобы момент заряда завершен при 3% от начального тока, который ведь разный можно выбрать- и 0.5С и 1 С и даже 0.25С

Цитата с http://www.powerinfo.ru/accumulator-liion.php :

... батарея достигает состояния полного заряда, когда напряжение на ней становится равным напряжению отсечки, а ток при этом значительно уменьшается и составляет примерно 3% от начального тока заряда.

Цитата с http://mobipower.ru/modules.php?name=Ne ... le&sid=238

... Заводские контроллеры считают зарядку законченной, когда ток упадет до заданного значения - как правило, это 0,1С. На нашем графике это 50 миллиампер.

И как правильно ?

Хатуль_мадан: ваша схема пожалуй обладает еще одним преимуществом, на транзисторе невозможно добиться резкого выключения светодиода по достижении минимального тока, а на TL можно.
Единственно, в начале зарядки, когда кренка ограничивает ток, светодиод может не гореть. т.к. напряжение будет значительно меньше 4.2В

[Хатуль_мадан]

....Хатуль_мадан: ваша схема пожалуй обладает еще одним преимуществом, на транзисторе невозможно добиться резкого выключения светодиода по достижении минимального тока, а на TL можно. Единственно, в начале зарядки, когда кренка ограничивает ток, светодиод может не гореть. т.к. напряжение будет значительно меньше 4.2В

Нет, не так. Светодиод будет гореть, так как в этом случае идет номинильный ток заряда, на токоограничивающем резисторе падает 1,25В, а не 0,2В как в момент выключения.
Сравним начало заряда: U= Umin_ak+dUvd2+Ur5=3,6+0,35+1,25=5,2В (порог 4,7В превышен) значит светодиод будет гореть.
Конец заряда: U=4.2+0.25+0.2=4.65В (ниже прорга 4,7В) светодиод потушен.
По поводу резкого гашения, тоже не совсем так, быстрее конечно, чем у транзистора, но все же есть небольшой интервал плавного переключения, для резкого нужно ввести резистор положительной ОС.