Напруга батареї смартфона. Акумулятори для мобільних пристроїв – методи заряду

Як збільшити термін служби батареї? Чому смартфон так швидко розряджається? Ми перевіримо популярні міфи, які ви можете знайти в інтернеті, та розповімо всю правду про сучасні гаджети.

Міф: Зарядка ночами скорочує термін служби батареї

Чи варто заряджати телефон ночами? Давайте розберемося.

• В основі цього міфу лежить небезпека навантаження акумулятора. Але ця проблема не є актуальною для сучасних смартфонів.
• Навіть старі літієво-іонні батареї дуже рідко перегріваються, якщо вони надто довго підключені до зарядного пристрою. Сучасні батареї, однак, досить розумні, щоб без проблем витримати нічну зарядку.
• На жаль, у цьому міфі є частка правди: акумулятор дійсно втрачає зарядну здатність, якщо ви залишаєте його . Але ці втрати настільки мінімальні, що їх не помітите.
• Отже, вам не потрібно турбуватися, якщо ви хочете поставити свій смартфон заряджатися на ніч. Наслідки будуть далекі від тих, яких боялися власники телефонів зі старими батареями.

Порада: Акумулятор прослужить довше, якщо він постійно балансуватиме в діапазоні від 40 до 80 відсотків заряду.

Міф: Завершення роботи програм збільшує час роботи акумулятора

Багато власників смартфонів вважають, що вони можуть продовжити час автономної роботи свого гаджета, якщо закриють невикористовувані . Але це міф, адже сучасні мобільні телефони призначені для багатозадачності.

• Наприклад, якщо ви вийдете з програми в iOS, вона буде заморожена. Це означає, що програма перестане щось робити і не споживатиме енергію.
• Повністю завершуючи роботу програми, ви видаляєте дані з оперативної пам'яті гаджета. Коли ви вирішите відкрити його ще раз, програма має заново завантажитися в пам'ять смартфона. А цей процес вимагатиме набагато більше ресурсів батареї, ніж повторне відкриття.

Порада: Не завершуйте роботу програми, якщо незабаром знову використовуватимете її.

• Замість постійного закриття програм ви можете продовжити час автономної роботи своїх гаджетів іншими способами. Наприклад, або фонові оновлення програм.

Міф: Використовуйте лише оригінальні зарядні пристрої

Логічно, що більшість виробників хочуть, щоб ви використовували лише оригінальні зарядні пристрої. "Рідні" аксесуари досить дорогі, але те, що вони краще для акумулятора - це міф. Для багатьох гаджетів можна використовувати інші зарядні пристрої, і ми доведемо, чому.

• Сучасні пристрої для заряджання смартфонів стандартизовані. Як правило, час підживлення від «нерідного» приладу трохи більший, але це не впливає на роботу акумулятора.
• Ви можете заряджати свій смартфон практично будь-яким, але ми не радимо використовувати лише дешеві аксесуари, куплені на відомих китайських сайтах.
• Сторонні зарядні пристрої є бюджетною альтернативою, яку можна спокійно використовувати доти, доки вони сертифіковані та заряджають акумулятор до необхідного рівня.

Міф: Bluetooth, Wi-Fi та служби геолокації швидше розряджають акумулятор

Деякі програми дуже швидко розряджають акумулятор смартфона. Але це не стосується функцій на зразок Bluetooth, Wi-Fi і визначення місця розташування.

• Bluetooth і Wi-Fi не розряджають батарею так швидко, як багато хто вважає. Коли ми тестували смартфони, активність цих функцій у середньому скорочувала загальний час автономної роботи гаджета лише на 30 хвилин. Погодьтеся, це незначні втрати, якщо смартфон працює протягом доби.
• Але раніше все було інакше: і Bluetooth використовували інші модулі, для роботи яких потрібно було набагато більше живлення, ніж для сучасних аналогів. Прогрес не стоїть на місці і тепер ці служби не споживають так багато енергії.
• Вимкнення місцезнаходження не збільшить загальний термін служби батареї. Але якщо ви не використовуєте цю функцію, краще її вимкнути.

Порада: Найбільше енергії витрачається на підсвічування дисплея. Якщо ви не використовуєте смартфон, вимикайте екран. Зменшення яскравості дисплея допоможе заощадити заряд батареї.

Міф: Завжди повністю розряджайте акумулятор перед заряджанням

Багато хто думає, що акумулятор завжди повинен бути повністю розряджений, перш ніж його варто підключати до мережі. Але ми готові розвіяти цей міф.

• Таке правило було актуальним за часів нікель-кадмієвих або нікель-металогідридних. Саме вони мали так званий «ефект пам'яті», при якому знижується загальна ємність батареї, і вона не заряджається вище певного рівня.
• Сьогодні в смартфонах встановлені лише літій-іонні або літієво-полімерні акумулятори, які вже не мають «ефекту пам'яті». Однак деякі виробники рекомендують відкалібрувати батарею, якщо гаджет став швидко розряджатися або зовсім вимикатися на певному рівні заряду акумулятора.

Вступ.

Літій-іонний акумулятор.

Так звані

Внутрішній опір.

просідати

Контролер.

Процес заряджання.
не рекомендується

Як продовжити життя батареї?

Саме через уповільнені процеси заряджання охолодженого акумулятора буде слабоефективною. Більше того, це завдає йому певної шкоди. Потрібно дочекатися, коли температура батареї досягне кімнатної. Енергетичні властивості акумулятора повернуться до початкових значень.

37 сподобався

Дещо про Li-ion, або чому батарея швидко сідає

Літій-іонний акумулятор.
Літієві акумулятори відносять до елементів, що мають найвищу щільність енергії, але в той же час вони є найчутливішими до технології використання та заряджання. Це особливо актуально, враховуючи фактичну неможливість провести операцію відновлення ємності – літієві акумулятори не піддаються впливу ефекту пам'яті.
Так звані цикли тренування-відновленняслабко впливають термін служби Li-ion акумулятора, оскільки процеси окислення, підвищують внутрішній опір батареї, незворотні. Потрібно зауважити, що літієва батарея набагато сильніше схильна до старіння і через корозію незворотно втрачає частину ємності в процесі зберігання, навіть в ідеальних умовах на складі. Тому, набуваючи нової Li-Ion батареї, покупець повинен чітко знати дату її випуску. На жаль, найчастіше виробники кодують дату випуску батареї в серійному номері, роблячи важкодоступною для нас.
Для Li-Ion акумулятора не рекомендується режим, при якому стільниковий телефон використовується час від часу, через відносно низький ККД батареї в цьому випадку, а також порівняно малий термін експлуатації.

Внутрішній опір.
Це одна з основних характеристик акумулятора. Чим вона менша, тим краще. У нормі Li-Ion акумулятора внутрішній опір відповідає 150-250мОм при напрузі 3.6В.
Внутрішнє опір (далі ВС), за великим рахунком, визначає продуктивність батареї. Якщо при роботі з акумулятором з високим ПС потрібно забезпечити великий струм навантаження в короткочасному режимі, що характерно для стільникових телефонів, то вихідна напруга акумулятора буде просідатиза рахунок великого падіння на НД батареї. Оскільки споживання струму стільниковими телефонами носить імпульсний характер, то в пікові моменти споживання струму напруга акумулятора може впасти до межі напруги живлення і телефон повідомить, що акумулятор розряджений, незважаючи на те, що до повного розряду ще далеко. Таким чином телефон може підвести власника в найвідповідальніший момент.
Крім того, високе НД спричиняє серйозні втрати при зарядці, що виражається у надмірному нагріванні батареї. Також, при заряді батареї з високим сонцем, напруга на її комірці швидше досягає порогового, і телефон повідомить про завершення зарядки, але при цьому батарея буде недозаряджена.
Існують відповідні методи, що дозволяють виміряти НД батареї, проте вони часто недоступні пересічному користувачеві. Найбільш поширений метод полягає у вимірі падіння напруги в акумуляторі при постійному навантаженні на ньому.

Контролер.
Li-Ion акумулятори постачають спеціальною схемою-контролером, яка стежить за напругою комірки та відключає вихідні контакти батареї при догляді її напруги за допустимі межі.
На жаль, іноді трапляються неоригінальні батареї, виробник яких заощадив на контролері. Це може призвести до сумних наслідків, аж до розгерметизації батареї та вибуху внаслідок перегріву та підвищеної напруги на ній.
Мені самому довелося зіткнутися з неякісним виробом, у якому було встановлено псевдоконтролер:

Як видно з фото, вся ця електрична ахінея, в яку забули впаяти половину деталей, взагалі не отримує живлення - плюсовий вивід батареї електрично ніяк не пов'язаний з нею. Більше того, деякі висновки транзисторів або нікуди не підключені або закорочені. Це повністю виключає будь-яке втручання схеми у життя батареї. Не дивно, що після деякого часу експлуатації металева склянка батареї відчутно роздулася.
Контролери не дають заряджати батарею, яка розрядилася до 2.5 і менше. Справа в тому, що в такій глибоко розрядженій батареї відбуваються незворотні процеси руйнування електрохімічної структури і спроба зарядити цю батарею призведе до того, що в ній відбудеться виділення металевого літію. Виділення літію часто є причиною вибуху.

Процес заряджання.
За процес заряду батареї відповідає спеціалізована мікросхема, яка поєднує в собі стабілізатори струму та напруги, а також елемент пам'яті, в якому записана інформація про послідовність та тривалість стадій заряду. Оскільки найчастіше певна мікросхема розрахована на певну ємність акумулятора, то не рекомендуєтьсявикористання в телефоні батареї з ємністю, яка відрізняється від стандартної для власного акумулятора.
Спрощений графік процесу повної зарядки для 750мАч Li-Ion акумулятора:


Процес зарядки за цим графіком можна поділити на дві стадії:
1. Заряд за постійної потужності, постійного струму.
2. Заряд при постійній напрузі.
Іноді можна зустріти швидкі зарядні пристрої, які, минаючи другу стадію, за одну годину заряджають акумулятор. Однак за такого способу батарея набирає всього близько 70% ємності.
Існують звані «жаби» - зарядні пристрої, які заряджають батарею безпосередньо через її вихідні контакти. Найчастіше в них не передбачена програма стадій зарядки, що негативно впливає на комірку. Часте використання такого способу заряджання сильно скорочує термін служби батареї.
Всупереч поширеній думці, заряджати літієвий акумулятор можна і наполовину розряджений, не обов'язково чекати повної розрядки, як це робилося для NiCd.

Як продовжити життя батареї?
У процесі використання літієвих акумуляторів корисно дотримуватися таких нескладних порад.

1. Під час заряджання відключитися від інтернету (особливо у випадку 3G або Wifi) та кабелю usb.
Будь-яке підключення впливає тривалість заряду, активне підключення тим паче, оскільки викликає розігрів батареї. При підвищенні температури на кожні 10 градусів швидкість реакції збільшується в 2-4 рази ((с) Вант-Гофф), в даному випадку в 2-4 рази зростає процес саморозряду та витоку струму в акумуляторі, він швидше зношується.
При активному підключенні час заряджання може збільшитись у кілька разів, і то при цьому сигнал повної зарядки не зовсім відповідатиме істині (температура та обмеження заряду з боку мікросхеми). Виходячи з цього, заряд при взагалі вимкненому телефоні в 4-8 разів скорочує руйнівні для акумулятора процеси під час заряджання.

2. Акумулятор, який тривалий час не використовується, повинен зберігатися зарядженим.
Зниження напруги нижче 2.5В робить акумулятор марним. Струм саморозряду для Li-Ion акумулятора становить 10% на місяць, не враховуючи витрати енергії на контролер.
Однак у разі тривалого зберігання все це не має жодного значення, оскільки, як було зазначено вище, процес старіння відбувається і спонтанно. Типовий термін служби акумулятора не перевищує 2-х років.

3. Не заряджайте акумулятор, який щойно потрапив під вплив негативних температур.
Під час охолодження процеси всередині акумулятора сповільнюються. Тому при активному використанні телефону можливе передчасне повідомлення про повну розрядку, хоча запас ще є. Ефект аналогічний високому внутрішньому опору, але має оборотний характер. Через уповільнену хімічну реакцію акумулятор просто не встигає постачати необхідний обсяг енергії, внаслідок чого відбувається просідання напруги.
Саме через уповільнені процеси заряджання охолодженого акумулятора буде слабоефективною. Більше того, це завдає йому певної шкоди. Потрібно дочекатися, коли температура батареї досягне кімнатної. Енергетичні властивості акумулятора повернуться до початкових значень. ">

За час використання мобільного апарату батарея обов'язково витрачатиме свій ресурс і «старітиме». Виявляється це у швидкому зниженні заряду та повільній зарядці. Іноді апарат після вимкнення просто не вмикається і не реагує на натискання кнопок. Це характерне та звичне явище для літієвих акумуляторів, які використовуються на даний момент у всіх смартфонах. Можна придбати нове джерело заряду, але за бажання заощадити є варіанти самостійного реанімування батареї.

Принцип роботи телефонного акумулятора

Більшість гаджетів має функцію роботи від батареї. Існує кілька видів акумуляторів для телефонів:

• Ni-Cd - нікель-кадмієві;
• Ni-Mh - нікель-металгідридні;
• Li-Ion – літій-іонні.

Найбільший обсяг заряду мають NiCd-акумулятори, вони легко виготовляються, зберігаються та експлуатуються. Часто використовуються для живлення медичного обладнання, радіостанцій, потужних інструментів та професійних відеокамер. NiMh-батареї виділяють більше тепла під час заряду, що вимагає використання складного алгоритму для визначення повного заряду. Тому більшість таких батарей мають внутрішній температурний датчик. Заряджається NiMh довго (перевищує в 2 рази тривалість заповнення заряду NiCd), але й ємність їх набагато більша.

Акумулятори типу Li-Ion при перерахуванні показників на один кілограм ваги вдвічі перевищують величину NiCd. З цієї причини літій-іонні батареї зараз використовуються у всіх телефонах, ноутбуках, де важливо, крім часу автономної роботи, ще й вага виробу. Сама конструкція батареї дуже проста: два графітові листки з оксиду літію та кобальту, які змащені електролітом і згорнуті в рулон.

Чому розряджається батарея

Власники смартфонів через рік чи півтора починають відзначати зниження працездатності апарату, заряд швидко йде. Це може статися з кількох причин, деякі з них можна вирішити програмним шляхом (відключення непотрібних функцій, wi-fi, чищення від вірусів), інші можна лише технічно виправити, відновивши ємність акумулятора. Популярними причинами, чому батарея розряджається виступають наступні фактори.

Переважна більшість смартфоном працюють на операційній системі Android, яка через складність і відкритий код схильна до збоїв, оптимізація роботи ОС знаходиться на низькому рівні. Автоматично у фоновому режимі працюють кілька десятків програм, навіть у режимі очікування (з вимкненим екраном) вони продовжують зжирати заряд і призводять до швидкого зниження ємності батареї. Багато цих фонових програм не потрібні пересічному користувачеві і їх слід відключити.

• Віруси

Система Андроїд є безкоштовною, поетом набула такої популярності, хакери не могли обійти це стороною і почали створювати під неї шкідливі програми. Діяльність таких вірусів призводить до швидкого зниження заряду акумулятора. Крім цього падає продуктивність смартфонів навіть із сильними процесорами. Визначити наявність «шкідників» допоможуть такі ознаки (крім антивірусів): поява рекламних оголошень у неналежних місцях, зростання температури корпусу гаджета, пригальмовування системи.

• Несправний акумулятор

Поломка батареї привозить до швидкої втрати енергії. Найчастіше це відбувається за тривалого використання, зазвичай, після дворічного срока. Це неминучий процес витрати ресурсу устаткування. Іноді зниження номінальної ємності акумулятора відбувається через забруднення анода та катода. Це призводить до уповільнення фізико-хімічних процесів, що впливають на здатність батареї звільняти накопичений заряд. Використовуючи деякі методи, можна досягти початкового значення батареї.

Місткість акумулятора та термін придатності

Відновлювальні процеси при постійному використанні пристрою не зможуть повертати повністю в ту ж кількість напруги. Згодом потужність АКБ знижується, він зношується і стає непридатним для використання. Li-Ion батареї мають термін придатності 2 роки з моменту виготовлення. За цей час втрачається від 20% до 35% їх потужності. Відновлення старого АКБ – це непросте завдання, тому звертайте увагу на дату виготовлення телефону.

Як перевірити акумулятор телефону

Для тесту вам потрібен прилад під назвою вольтметр, який допомагає заміряти напругу обладнання. Рекомендується спочатку провести візуальний огляд акумулятора. Якщо АКБ був тривалий час в експлуатації, то його структура могла зазнати деформування, наприклад, здутися. Якщо контакти потрапила рідина, то окислитися. Ці фактори впливають на ємність акумулятора та зниження питомого значення. Щоб перевірити батарею потрібно:

• витягти акумулятор із пристрою;
• до позитивного полюса додати позитивний контакт вольтметра;
• те саме зробити з негативним;
• в налаштуваннях встановити номінальне значення вимірюваної напруги.

Напруга, яку ви отримали при вимірі та відображатиме ступінь заряду батареї. Для оцінки показника можна скористатися такими значеннями:

• менше 1 В – потрібно зарядити акумулятор;
• близько 2 В - АКБ заряджений, ємність середня;
• 3,6-3,7 В – повністю заряджена батарея із високою ємністю.

Відновлення батареї телефону

За бажання можна спробувати відновити «життя» батареї за допомогою деяких методів. Відновлення акумулятора смартфона - тимчасовий захід, ресурс пристрою не нескінченний, тому в якийсь момент АКБ все одно доведеться замінити. Внизу описано методи збільшення ємності батареї, які можна виконати самостійно вдома. Для деяких знадобляться додаткові інструменти, уміння працювати руками. Якщо ви новачок у цій сфері, краще не відновити, а купити новий АКБ.

За допомогою спеціального зарядного пристрою

Відновити Li-Ion акумулятор можна за допомогою мультиметра та "Аймакс В6". Останній прилад легко купити, він добре виглядає за необхідності реанімації АКБ в домашніх умовах. Спершу перевіряємо саму батарею за допомогою мультиметра. Підключіть його, виставивши режим заміру напруги. За наявності глибокого розряду мультиметр покаже це у мінімальному значенні U в мілівольтах.

Іноді вимірювати справжню кількість напруги не дає контролер. Є два висновки – плюс та мінус, які безпосередньо йдуть з акумулятора на котролер. Напруга на виводах зазвичай 2, 6 В, але для літієвих батарейок це мало, щоб отримати реальну напругу потрібно зарядити акумулятор до 3, 2 В. Тоді мультиметр почне відображати справжню напругу. Необхідно заземлити мінусовий провід, а червоний підключити до живлення, виставляти великий струм не потрібно.

Аймакс зручний тим, що він підтримує кілька режимів, що відрізняються для різного типу телефону АКБ. Активуйте відповідний режим (літій-полімерний або літій-іонний), виставте напругу 3,7 В, а заряду – 1 А. Почне підніматися напруга, що вказує на успішне відновлення ємності. Показник повинен досягти 3, 2 Вольта та батарея «розхитається». Потім її можна вставити назад у планшет, телефон або повністю зарядити за допомогою рідного приладу.

Відновлення ємності акумулятора телефону від іншої батареї

Вам знадобиться будь-який інший АКБ на 9 Вольт, ізолента, тонкий простий провід. Це відновлення акумулятора телефону своїми руками буде цікавим для всіх любителів електроніки. Відновити ємність можна за таким алгоритмом:

1. Підведіть проводки до контактів акумулятора, який потрібно відновити. Для кожного полюса потрібний свій.
2. Не можна замикати плюс і мінус одним і тим самим проводом, це призведе до короткого замикання і відновити АКБ ви вже не зможете.
3. Закріпіть контакти ізолентою, зробивши позначку маркером + та -.
4. Підключіть плюсовий контакт з «+» на 9-волтовій батарейці, так само і мінусової.
5. З цього боку також закріпіть контакти ізолентою.
6. Через якийсь час акумулятор повинен почати нагріватись.
7. Коли батарея стане помітно теплою, потрібно від'єднати її від «донора» та поставити в телефон, щоб перевірити її роботу.
8. Після увімкнення відразу перевірте рівень заряду, поставте заряджатися мобільний у стандартному режимі.

За допомогою резистора та "рідного" зарядного пристрою

Цей спосіб простий, не знадобиться спеціальних приладів або апаратів, вам потрібно буде лише ваш зарядний пристрій. Ремонт акумулятора телефону вимагатиме наступного:

• резисторний пристрій із номіналом мінімум 330 Ом, максимум – 1 кОм;
• джерело живлення 5-12 (підходить зарядне від телефону).

Щоб відновити батарейку, вам потрібно виконати наступну просту схему підключення: мінус від адаптера до мінуса АКБ, плюс виводиться через резистор до плюсу. Потім потрібно подати живлення та почнеться зростання напруги на акумуляторі. Вам слід довести його до показника 3 В, на цій піде від 10 до 15 хвилин. Потім можна використовувати акумулятор у звичному режимі.

Відновлення акумулятора телефону за допомогою вентилятора

Вам обов'язково знадобиться блок живлення з вихідною напругою не менше 12 В. До мінусового роз'єму вентилятора підключіть відповідний пристрій, так само з'єднайте і мінусовий і зафіксуйте вручну на батарейці дроту. БП підключіть до розетки, вентилятор повинен почати крутитися, що говорить про подачу струму. Довго тримати зарядку не слід, до необхідного показника U вистачає 30 секунд. Це допоможе «оживити» АКБ та заряджати його без проблем від звичайної розетки.

Реанімація батареї холодом

Цей варіант, як відновити акумулятор телефону, спрацьовує рідко, але спробувати можна, тому що немає ризику його зіпсувати. Необхідно покласти батарею в поліетиленовий пакет (фольга або папір не підходять), щоб вода не потрапила в телефон. Щоб реанімувати акумулятор, потрібно покласти його в холодильник (морозилку) на 12 годин. Після охолодження дайте йому в кімнаті нагрітися, не забуде протерти насухо. За допомогою заморожування вдається відновити трохи ємності, щоб зарядити через звичайну розетку.

Як відновити літієвий акумулятор після глибокого розряду

Якщо довго не використовувати пристрій, може статися глибокий розряд. Опускається напруга до неприпустимих показників, пристрій наглухо відключається контролером і зарядити його не виходить від розетки. Відновити АКБ у цьому випадку можна лише, відпаявши систему захисту. Потім проводиться запит за допомогою спеціального приладу, наприклад, Turnigy Accucell 6. Пристрій сам відстежуватиме процеси відновлення батареї.

За допомогою кнопки Type можна вибрати програму заряд. Натисніть кнопку «Старт, потім для Li-ion – 3,5 V, для Li-pol – 3,7 V. Струм має бути встановлення на 10% від номінальної ємності АКБ. Для цього потрібно натискати на кнопки "+" та "-". Коли значення досягне 4.2V, почнеться зміна режиму на «стабілізація напруги». Пристрій видасть аудіосигнал після закінчення заряджання, а на екрані з'явиться повідомлення Full

При здутті батареї

При деградації АКБ може розпочатися фізичне деформування. Здуття робить пристрій непридатним для використання, але можна спробувати відновити його. Вам потрібно знайти на батарейці своєрідний ковпачок, що знаходиться під платою датчика. Далі вам знадобиться голка чи цвях. Проколіть цей ковпачок, виконувати це потрібно акуратно, відокремивши від корпусу АКБ верхню частину із платою датчик із контактами. Дочекайтеся, щоб з корпусу вийшов весь газ, що скупчився, поставте на місце металеву пластинку. Для цього потрібно:

• покладе АКБ на рівну поверхню;
• покладіть зверху платівку;
• легко стиснути її корпус;
• коли він вирівняється, припаяйте платню датчик назад;
• місце проколу закрийте водостійким клеєм.

Повне заряджання та розряджання акумулятора телефону

Це найпростіший, але малоефективний спосіб відновити ємність АКБ. Вам потрібно "поганяти" батарею кілька разів до повного розряду, а потім повністю відновити його. Для цього:

• скачайте ресурсомістку утиліту (AnTuTu) або гру і повністю посадіть телефон (до вимкнення);
• підключіть живлення та дочекайтеся 100% зарядки;
• Повторіть попередні пункти 3-4 рази.

Відео

Акумулятори для мобільних пристроїв – методи заряду

Бабуся купила автомобіль, проїхала деяку відстань, і раптом двигун заглох. Викликана служба технічної підтримки констатувала – закінчився бензин. Здивована старенька подає до суду: під час продажу їй ніхто не пояснив, що в машину ще треба заливати бензин.

Отже, акумулятор треба заряджати. У цьому їхня суттєва відмінність від батарейок. Але перш ніж говорити про зарядні пристрої, коротко зупинимося на основних методах заряду найпоширеніших типів акумуляторів. Слід зазначити, що методи заряджання акумуляторів на основі нікелю відрізняються від методів заряду літій-іонних акумуляторів. Тому при заряді останніх звертайте увагу на те, в який зарядний пристрій ви вставляєте їх. Іншими словами, не всякий зарядний пристрій для нікель-кадмієвих (NiCd) і нікель-метал гідридних (NiMH) акумуляторів підходить для заряду літій-іонних (Li-ion) акумуляторів.

Декілька слів про термінологію. Місткість акумулятора зазвичай позначається буквою "C" (capacity). Коли говорять про розряд, що дорівнює 1/10 C, це означає розряд струмом, рівним десятої частини від величини номінальної ємності акумулятора. Так, наприклад, для акумулятора ємністю 1000 мА·год це буде розряд струмом 1000/10 = 100 мА. Теоретично, акумулятор ємністю 1000 мА·год може віддавати струм 1000 мА протягом однієї години, 100 мА протягом 10 годин, або 10 мА протягом 100 годин. Практично, при високих значеннях струму розряду номінальна ємність ніколи не досягається, а при низьких струмах перевищується.

Аналогічно при заряді акумуляторів значення 1/10 C означає заряд струмом, чисельно рівним десятої частини заявленої ємності акумулятора.

Методи заряду NiCd та NiMH акумуляторів

Існуючі методи можна розділити на 4 основні групи:

• повільний заряд- Заряд постійним струмом величиною 0.1 С або 0.2 С протягом приблизно 15 або 6-8 годин відповідно.
• швидкий заряд- Заряд постійним струмом, рівним 1/3 С протягом приблизно 3-5 годин.
• прискорений або дельта V заряд— заряд із початковим струмом заряду, що дорівнює величині номінальної ємності акумулятора, при якому постійно вимірюється напруга на акумуляторі та заряд закінчується після того, як акумулятор повністю заряджений. Час заряду приблизно годину-півтори.
• реверсивний заряд- Імпульсний метод заряду, при якому короткі імпульси розряду розподіляються між довгими зарядними імпульсами.

Відразу зазначу: поділ це досить умовно і залежить від фірми-виробника акумуляторів. Підхід до питання про заряд акумуляторів приблизно такий: фірма розробляє різні типи акумуляторів під різні застосування та встановлює для кожного типу рекомендації та вимоги щодо найбільш сприятливих методів заряду. В результаті однакові за зовнішнім виглядом (розмірами) акумулятори (поодинокі елементи) можуть вимагати застосування різних методів заряду. Ілюстрацією цього підходу можуть бути матеріали, розміщені на і .

Повільний метод заряду

За такого методу можливо кілька варіантів: заряд напівпостійним струмом і заряд постійним струмом.

При заряді напівпостійним струмом початкове значення струму встановлюється приблизно рівним 1/10 С. У міру продовження заряду значення зменшується. Час заряду приблизно 15-16 годин. Практично метод реалізується зарядом через токозадавальний резистор від джерела постійної напруги (див. NiCd акумуляторів). Повільний заряд струмом в 1/10 C зазвичай безпечний для будь-якого акумулятора.

При заряді постійним струмом значення струму величиною 1/10 підтримується протягом усього часу заряду. (Рис.1)

Рисунок 1. Повільний метод заряду NiCd та NiMH акумуляторів

Під час заряджання спостерігається підвищення напруги на елементі акумулятора. Після досягнення повного заряду і при перезарядженні напруга починає зменшуватися.

Скорочення часу заряду в 2-2,5 рази можливе зі збільшенням струму до 0,2 З, але заодно необхідно обмежити час заряду 6-8 годинами.

Метод швидкого заряду

Різновидом повільного заряду є метод швидкого заряду, при якому використовується струм заряду величиною від 0,3 до 1,0 C. Але при цьому можливий перегрів акумулятора, особливо при струмах заряду, близьких до 1 C. , в останній вбудовується термозапобіжник та термодатчик. Термодатчик використовується для вимірювання температури, зміна якої розглядається як критерій для припинення заряду. Справа в тому, що при досягненні повного заряду температура елементів акумулятора різко підвищується. І коли вона підвищиться на 10 градусів Цельсія і більше до навколишнього середовища, заряд необхідно припинити, або перейти в режим повільного заряду. При будь-якому методі заряду, якщо застосовуються великі струми заряду, додатково потрібен запобіжний таймер.

Метод дельта V заряду

Це найкращий і, мабуть, основний метод швидкого заряду NiCd та NiMH акумуляторів для мобільних телефонів. Сутність методу полягає у вимірюванні зміни напруги на акумуляторі для визначення (фіксування) моменту повного заряду та необхідності його припинення.

Якщо вимірювати напругу на виводах акумулятора під час заряду постійним струмом, можна помітити, що напруга спочатку повільно підвищується, а в точці повного заряду короткочасно зменшуватиметься. Величина зменшення невелика, приблизно 15-30 мВ елемент для NiCd і 5-10 для NiMH, але явно виражена. Цей невеликий спад напруги приймається за критерій припинення заряду. Крім того, метод дельта V заряду майже завжди супроводжується вимірюванням температури, що забезпечує додатковий критерій оцінки ступеня заряду акумулятора (а для вірності зарядні пристрої для великих акумуляторів високої ємності зазвичай мають також таймери безпеки).

Рисунок 2. Метод дельта V заряду NiCd та NiMH акумуляторів

На рис.2 наведено графік заряду зі струмом величиною 1 C. Після досягнення повного заряду, струм заряду зменшується до 1/30 … 1/50 C для компенсації явища саморозряду акумулятора.

Існують електронні схеми, розроблені спеціально для реалізації методу дельта V заряду. Наприклад MAX712 та MAX713. Реалізація заряду за цим методом складніше і дорожче, ніж інші, але дає результати, що добре відтворюються. У той же час слід зазначити, що в акумуляторі з хоча б одним поганим елементом з ланцюжка послідовно з'єднаних метод дельта V заряду може не працювати і призвести до руйнування інших елементів.

NiMH акумулятори мають специфічні проблеми із зарядом. Величина дельта V у них дуже мала, і її найважче виявити, ніж у випадку NiCd акумуляторів. Тому NiMH акумулятори для стільникових телефонів мають температурні датчики як резервний засіб для виявлення моменту повного заряду.

Інша проблема, що виникає при заряді за цим методом, полягає в тому, що при використанні в автомобілях електричні перешкоди маскують виявлення дельта V, телефони в основному керують зарядом за температурою. Це може призвести до пошкодження акумулятора, оскільки в автомобілі телефон постійно підключений, і багаторазові запуски та зупинки двигуна мають місце. Щоразу, коли запалення вимикається кілька хвилин і потім вмикається назад, ініціюється новий цикл заряду.

Реверсивний метод заряду

У аналізаторах акумуляторів Cadex 7000 [ , ] та CASP/2000L(H) використовуються реверсивні імпульсні методи заряду, при якому короткі імпульси розряду розподіляються між довгими зарядними імпульсами. Вважається, що такий метод заряду покращує рекомбінацію газів, що виникають у процесі заряду, і дозволяє проводити заряд більшим струмом за менший час. Крім того, відновлюється площа активної поверхні робочої речовини акумулятора, усуваючи цим «ефект пам'яті».

На рис.3 схематично зображено часова діаграма реверсивного методу заряду NiCd і NiMH акумуляторів, реалізована в аналізаторі Cadex 7000. Цифрою 1 позначено навантажувальний (розрядний) імпульс, а цифрою 2 - зарядний.

Рисунок 3. Реверсивний метод заряду NiCd та NiMH акумуляторів

Величина зворотного імпульсу навантаження визначається у відсотках від заряду струму в діапазоні від 5 до 12%. Оптимальне значення – 9%.

Метод заряду літій-іонних (Li-ion) акумуляторів

Для заряду Li-ion акумуляторів використовується метод "постійна напруга/постійний струм", суть якого полягає в обмеженні напруги на акумуляторі. У цьому він подібний до методу заряду свинцево-кислотних акумуляторів (SLA). Основні відмінності полягають у тому, що для Li-ion акумуляторів - вище напруга на елемент (номінальна напруга елемента 3,6 проти 2 В для SLA), більш жорсткий допуск на цю напругу (±0,05 В) і відсутність повільного підзаряду по закінчення повного заряду.

• максимальна напруга заряду 4,2 або 4,1 вольта, залежно від моделі акумулятора;
• напруга закінчення розряду 3,0 вольта;
• рекомендований струм заряду 0,7 ° С, струм розряду (навантаження) - 1 ° С і менше;
• якщо напруга на акумуляторі менше 2,9 вольта, то струм заряду, що рекомендується, 0,1 С;
• глибокий розряд може призвести до пошкодження акумулятора (тобто. повинно дотримуватися загальне правило - Li-ion акумулятори люблять швидше перебувати в зарядженому стані, ніж у розрядженому, і заряджати їх можна в будь-який час, не чекаючи розряду);
• у міру наближення напруги на акумуляторі до максимального значення струм заряду зменшується. Закінчення розряду має відбуватися при зменшенні струму заряду до (0,1 … 0,07) залежно від моделі акумулятора. Після закінчення заряду струм заряду повністю припиняється.
• діапазон температур при заряді від 0 до 45 градусів за Цельсієм, при розряді від мінус 10 до 60 градусів за Цельсієм.

Наведені вище дані можуть відрізнятися в той чи інший бік акумуляторів інших виробників.

У той час як для SLA акумуляторів допустима деяка гнучкість в установці значення напруги припинення заряду, для Li-ion акумуляторів виробники дуже суворо підходять до вибору цієї напруги. Поріг напруги припинення заряду для Li-ion акумуляторів 4,10 або 4,20 В, допуск на установку для обох типів ±0,05 на елемент. Для новостворених Li-ion акумуляторів, ймовірно, будуть визначені інші значення цієї напруги. Отже, зарядні пристрої для них повинні бути адаптовані до необхідної напруги заряду.

Більш високе значення порогу напруги забезпечує і більше значення ємності, тому на користь виробника вибрати максимально можливий поріг напруги без порушення безпеки. Однак, на величину цього порога впливає температура акумулятора, і його встановлюють досить низьким для того, щоб допустити підвищену температуру при заряді.

У зарядних пристроях та аналізаторах акумуляторів, які дозволяють змінювати значення цього порога напруги, його правильне встановлення має дотримуватися при обслуговуванні будь-яких акумуляторів Li-ion типу. Однак більшість виробників не позначають тип Li-ion акумулятора та напруги закінчення заряду. І якщо напруга встановлена ​​неправильно, то акумулятор з більш високою напругою видасть нижче значення ємності, а акумулятор з нижчим буде трохи перезаряджений. При помірній температурі пошкодження акумулятора не відбувається.

Саме в цьому, як правило, і полягає причина того, що акумулятор, заряджений, наприклад, у «рідному» телефоні, працює менше або більше часу, ніж цей же акумулятор, заряджений у настільному зарядному пристрої невідомого виробника.

Підвищення температури акумулятора при заряді незначне (від 2 до 8 градусів залежно від типу та виробника)

Не рекомендується втручання споживача в будь-який Li-ion зарядний пристрій.

Повільний підзаряд після закінчення заряду, характерний для акумуляторів на основі нікелю, не застосовується, тому що Li-ion акумулятор не терпить перезарядження. Повільний заряд може спричинити металізацію літію та призвести до руйнування елемента. Замість цього час від часу для компенсації маленького саморозряду акумулятора через невеликий струм споживання пристроєм захисту може застосовуватися короткочасний заряд.

Li-ion акумулятори містять кілька вбудованих пристроїв захисту: плавкий запобіжник, термозапобіжник та внутрішню схему управління, яка відключає акумулятор у нижній та верхній точках напруги розряду та заряду.

Запобіжні заходи:Ніколи не намагайтеся заряджати літієві батареї! Спроба зарядити ці акумулятори може викликати вибух і займання, які поширюють отруйні речовини та можуть заподіяти пошкодження обладнання.

Заходи безпеки:У разі руйнування літій-іонного акумулятора, витоку електроліту та попадання його на шкіру чи очі негайно промийте ці місця проточною водою. Якщо електроліт потрапив у вічі, промийте їх проточною водою протягом 15 хвилин і зверніться до лікаря.

Під час написання статті використані матеріали, люб'язно надані п. Isidor Buchmann, засновником та головою Канадської компанії Cadex Electronics Inc. [ — Акумулятори для мобільних пристроїв та портативних комп'ютерів. Аналізатори 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 способом заряду літієвих акумуляторів є заряд у два етапи. Саме цей спосіб використовує компанія Sony у 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 повне відключення від акумулятора після закінчення зарядки. 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 струмом зниженої величини доти, доки напруга на акумуляторі не досягне значення 2.8 Ст.

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 її служби. Напруга повністю зарядженого акумулятора після виймання 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 на аналогічний 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 струму від акумулятора в мікросхему 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 плати із 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 , 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 середній вивід 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-p, головне 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 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.

Більш докладний опис знаходиться у .

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.