Зарядное устройство для аккумуляторов 18650 своими руками. Как сконструкировать зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов в домашних условиях. Меры предосторожности: перезаряд недопустим

Всем привет! Хочу немного рассказать о Li-ion аккумуляторах 18650. Все большее место в повседневном быту занимают различные беспроводные устройства: портативные и удобные в работе аккумуляторные дрели, ноутбуки, которые позволяют долгое время работать без использования электрической сети. Все это делает нашу повседневную жизнь удобней и легче. Но особое место занимает использование автономных аккумуляторных устройств не рядом с домом, где всегда можно поставить устройство на зарядку, а далеко от источников электропитания.

В туристическом походе, на охоте или рыбалке самым необходимым, а порой и незаменимым электрическим прибором является фонарь. Современные фонари, оснащенные светодиодами, имеют огромное количество плюсов. Но главной характеристикой любого электрического фонаря, конечно, является продолжительность его работы. Для туристов, которые отправляются в многодневные путешествия, именно продолжительность работы фонаря имеет огромное значение при выборе. А эта характеристика напрямую зависит от типа аккумулятора, которым комплектуется фонарь.

Большую роль для любого туриста играет компактность и легкость снаряжения. Поэтому важной характеристикой для элементов питания являются размеры и вес – чем меньше, тем лучше. При этом аккумуляторы должны иметь большую емкость, которая обеспечит долгую и бесперебойную работу фонаря, зачастую основного источника света в темное время суток. Современные технологии позволяют объединить воедино небольшие размер и вес с большой емкостью аккумулятора.

Одними из самых распространенных элементов питания для светодиодных фонарей являются аккумуляторы типоразмера 18650. Эти компактные аккумуляторы с относительно большой емкостью лучше всего подходят для современных источников света, часто применяемых туристами, рыбаками и охотниками.

Немного теории о литиевых аккумуляторах 18650

В самом названии указаны размеры аккумулятора – 18 миллиметров в диаметре, 65 миллиметров в длину. Несмотря на то, что внешне они похожи на привычные многим батареи типоразмера АА (так называемые «пальчиковые» батарейки), аккумуляторы 18650 крупнее по размерам. Кроме того, отличительная особенность аккумуляторов 18650 - напряжение, которое на выходе составляет 3,7 В, против 1,5 В у аккумуляторов меньшего размера. Емкость аккумуляторов 18650 бывает разной: от 1600 до 3600 мАч. При этом необходимо обратить внимание на то, что емкость качественного аккумулятора не может превышать 3600 мАч. Аккумуляторы могут использоваться в фонарях как по одному, так и в системе Power Bank – устройстве, которое соединяет в себе несколько одинаковых элементов питания.

Одно из главных качеств и преимуществ аккумуляторов – отсутствие эффекта памяти и крайне низкий уровень саморазряда. Аккумуляторы 18650 выдерживают до 1000 циклов заряда/разряда, что является очень хорошим показателем для портативных аккумуляторов. Постепенно ресурс заряда аккумуляторов снижается, но при помощи специальных технических устройств емкость можно восстановить, единственным условием для восстановления является отсутствие механических повреждений батареи.

Необходимо учитывать, что для более рационального использования ресурса аккумулятора не стоит разряжать его полностью. Оптимальной является подзарядка аккумулятора при снижении емкости до 40% от номинала. В случае правильной эксплуатации аккумулятор будет служить надежно долгое время. При многочисленных плюсах аккумуляторы 18650 имеют один недостаток, связанный с их конструкцией. Зачастую батареи быстро выходят из строя, если их перезарядить или перегреть. Перезарядка ведет к нагреву аккумулятора, после чего происходит возгорание или взрыв батареи. Фирмы производители предусмотрели вариант защиты аккумуляторов от перегрева. При использовании аккумуляторов 18650 в Power Bank при последовательном соединении в цепь устанавливается электронная плата, которая ограничивает заряд всего устройства до заданной емкости.

Для аккумуляторов 18650, применяемых, например, в фонарях, используется индивидуальная система защиты от перезарядки и последующего за ней перегрева. Защита представляет собой небольшую электронную защитную плату, которая устанавливается на минусовом контакте незащищенного литий–ионного аккумулятора и приваривается стальной лентой к корпусу. Это предотвращает не только перегрев, но и короткое замыкание, которое может вывести из строя не только аккумулятор, но и зарядное устройство. Вся конструкция упаковывается в термопленку. Для зарядки аккумуляторов 18650 понадобится специальное зарядное устройство, которое подойдет для всех типов батарей такого типоразмера. Например, зарядное устройство ARE-X1 Fenix, зарядное устройство i1 NiteCore или зарядное устройство SmartCharger Pro Robiton.

В этом видеоуроке показано, как сделать зарядку для популярных литий ионных аккумуляторов формата 18650, многие пользуются подобными. Видео канала “Обзоры посылок и самоделки от jakson” о том, как сделать своими руками всего за пол доллара, внизу статьи.
Тема актуальная, например, фонарик, который не имеет встроенной функции зарядки подобных аккумуляторов, ему не обойтись без самодельного зарядного устройства.

В Китае самые дешевые стоят от 3$, выше. Купить можно в этом китайском магазине .

Единственное, что приобрести – недорогие модули для зарядки литиевых акб, они способны зарядить те, что используются в радиоуправляемой технике, стоят недорого. Можно было бы сделать самому подобный модуль, но в этом нет смысла, скорее всего выйдет дороже. Продаются модули дешево в этом китайском магазине .

Чтобы аккумуляторы 18650 заряжались независимо друг от друга, поскольку они обладают разной емкостью, будем использовать два модуля.

По сути в этих модулях нет ничего хитрого, на входе стоит mini usb разъем для питания модуля, на выходе два контакта: плюсовой и отрицательный для подсоединения аккумулятора, так же два светодиода – индикаторы зарядки, один показывает процент зарядки, второй то, что акб уже зарядился.

Единственная задача, которую предстоит выполнить своими руками, это сделать корпус для зарядного устройства – для этого будем использовать обрезки двп, они простые в обработке.

Чтобы их разрезать без пыли и стружки, используем скальпель, подойдет другой острый, режущий инструмент, например, строительный канцелярский нож.

По структуре материал довольно мягкий, больше напоминает картон, нежели какую-то древесину.

В общем нарезал двп при помощи скальпеля, это заняло около 10 минут, но получилось не аккуратно, так как лезвие иногда соскакивало. Края, где был произведен срез, не ровные, они под углом, но это не критично, поскольку в эти места будет заливаться термоклей, которым скрепим конструкцию. А на краях можно поработать наждачкой, которая сгладит все изъяны.

Будет скомпонован корпус зарядного устройства.

С этой стороны выведем один mini usb разъем, от него второй модуль, поскольку нет смысла делать две дырки в корпусе.

Также на боковых стенках самодельной зарядки сделаем выемки, чтобы доставать аккумуляторы.

Подготовил все части корпуса, сделал в них отверстия, скрепим термоклеем.
Корпус для зарядного устройства почти готов, пора бы перейти к начинке, термоклей неплохо подходит для скрепления двп, он почти сразу хватается, в отличие от пва клея, вам при склейке практически не приходится ждать, так же от него несложно избавиться при помощи скальпеля.

В качестве контактных площадок, которые будут соприкасаться с аккумуляторами 18650, используем кусочки фольгированного текстолита. Залудим их, к ним будет просто подпаять провода.

Два модуля необходимо соединить между собой, поскольку будем использовать только один mini usb, для этого просто контакты питания на входе впаиваем друг к другу, минус к минусу, плюс к плюсу.
И вот, что в итоге должно получиться, соединили между собой входящие контакты питания.
Продолжение с 5 минуты об устройстве для регулярном восполнении заряда литий ионных акб типа 18650

Есть на близкую тему.

Современные Li-ion аккумуляторы имеют высокие массогабаритные показатели и обладают хорошей энергоёмкостью. На данный момент это наиболее эффективные портативные источники тока, способные питать устройства высокой мощности. Данные аккумуляторы появились у меня после поломки ноутбука, а именно я их снял с аккумуляторной батареи, и появился вопрос, как же зарядить эти аккумуляторы? Покупать специализированное зарядное устройство мне как всегда не хотелось, и, решил начать сборку ЗУ для Li-ion аккумуляторов. На рисунке ниже представлена принципиальная схема зарядного устройства, данная схема отличается высокой повторяемостью и надежностью, детали легкодоступные, а главное недорогие.

Для того, чтобы Li-ion аккумуляторы долго служили, необходимо их правильно заряжать. К концу завершения зарядки, напряжение должно уменьшаться, а когда аккумулятор зарядился, т.е. ток заряда станет почти нулевой, зарядка должна остановиться. Данная схема полностью удовлетворяет этим требованиям. Подключенное к нему разряженное АКБ заряжается током ~300мА, к концу заряда ток уменьшается до 30мА и дальше загорается светодиод VD2, который сигнализирует о завершении зарядки.
Светодиод VD1 сигнализирует о работе устройства, VD3 загорается при подключении АКБ.

В схеме используется операционный усилитель LM358N, его аналогом является КР1040УД1. Но если под рукой не окажется ни того ни другого, можно заменить на КР574УД2, только расположение выводов у него отличается. Транзистор VT1 S8550 или любой другой подходящий по параметрам. Светодиоды на напряжение 1.5 вольт, красного, зеленого и желтого цветов. Схема после сборки наладки не требует и начинает работать сразу. Среднее время зарядки аккумулятора 18650 емкостью 2200мА*час - 2 часа.

Список радиоэлементов

Обозначение	Тип	Номинал	Количество	Мой блокнот
D1	Операционный усилитель	LM358N	1	В блокнот
VT1	Биполярный транзистор	S8550	1	В блокнот
VD1-VD3	Светодиод		3	В блокнот
C1	Конденсатор	0.068 мкФ	1	В блокнот
C2	Электролитический конденсатор	220мкФ 10В	1	В блокнот
R1	Резистор	3.6 кОм	1	В блокнот
R2	Резистор	1 кОм	1	В блокнот
R3	Резистор	470 Ом	1	В блокнот
R4	Резистор	4.7 кОм	1	В блокнот
R5	Резистор	2.2 кОм	1	В блокнот
R6	Резистор	220 Ом	1	В блокнот
R7	Резистор	1 Ом	1	В блокнот
R8	Резистор	2.7 кОм	1	В блокнот
R9	Резистор	12 кОм	1	В блокнот
R10	Резистор	680 кОм	1

Литий-ионные батареи 18650 очень широко используются во многих электронных устройствах, которые мы используем сегодня. Например, светодиодные фонари, батареи в ноутбуках, электровелосипеды или Power Bank.

Эти батареи являются надежным источником питания, поэтому также очень удобно использовать их в проектах когда вы делаете что-то своими руками. По форме литий-ионные батареи 18650 напоминают пальчиковые батарейкт, но на выходе имеет напряжение 3,7 В с емкостью от 1600 до 3600 мАч (батарейки AA или AAA имеют напряжение 1,5 В/1,2 В).

Однако на данный момент зарядка этих батареек по-прежнему не простой вопрос, так как коммерческие зарядные устройства довольно дорогие. Кроме того, для литий-ионных батарей необходимо зарядное устройство хорошего качества, в противном случае срок службы батареи ухудшится. Сбалансированное зарядное устройство хорошо работает, но оно доступно в более высоком ценовом диапазоне.

Итак, в этом уроке мы решили сделать зарядное устройство Li-Ion, которое одновременно может заряжать четыре 18650-ых. Это зарядное устройство очень простое в изготовлении и выполняет работу сбалансированного зарядного устройства, прекращая питание отдельных батареек после полной зарядки.

Шаг 1: Комплектующие

Нам понадобятся несколько "запчастей" для нашего зарядного устройства:

печатная плата общего назначения
модуль TP4056
скрепки
коннектор
PCB выключатели
3.7V Li-Ion аккумуляторы
Паяльник

Купить это всё можно в разных магазинах, особенно в зарубежных, как пример, Amazon или E-bay.

Шаг 2: Начинаем собирать

Возьмите печатную плату общего назначения и поместите батареи поверх платы;
Отметьте расстояние между краями батарей и их ширину печатной плате;
Разверните 8 канцелярских скрепок и используя плоскогубцы, вырезайте зажимы с краев, как видно на изображении выше;
Должно быть сделано в общей сложности 8 U-образных зажимов (в зависимости от количества заряжаемых батарей);
Вставьте U-образные зажимы в печатную плату, чтобы батареи можно было установить между зажимами;
Зажимы будут действовать как держатели батарей;
Кроме того, используйте оставшиеся части от скрепок, чтобы сделать боковые упоры;
Хорошо прикрепите зажимы на плате как показано на рисунке.

Примечание: убедитесь, что зажимы не подключены друг к другу во время пайки.

Шаг 3: Добавляем компоненты

Поместите модуль зарядки TP4056 на печатную плату, как показано на рисунке выше;
Используя маркер, отметьте отверстия модуля на плате;
Припаяйте штифт в каждом из отмеченных отверстий;
Вставьте модуль над штифтами и аккуратно припаяйте;
Используйте количество модулей, равное количеству заряжаемых батарей, т.е. один модуль на батарею;
Припаяйте все модули на плату, как показано на рисунке;
Возьмите переключатели и припаивайте их между каждым модулем на печатной плате.

Примечание: обязательно просмотрите видео (ниже) и посмотрите изображения, чтобы избежать ошибок.

Шаг 4: Подключаем компоненты

См. схему соединения выше и припаяйте все компоненты вместе;
Обязательно отметьте полярность на держателях батарей из U-образных зажимов;
Подключите клеммы держателя аккумулятора к входным клеммам модуля зарядки TP4056 в соответствии с полярностью;
Соедините модули так, чтобы они могли передавать питание от одного стационарного зарядного устройства;
Кроме того, устанавливайте соединения между переключателями так, чтобы они могли использоваться для независимого управления мощностью модулей.

Шаг 5: Тестируем зарядное устройство

Вставьте батареи в держатели батарей на плате;
Подключите зарядное устройство мобильного телефона к одному из модулей и включите питание;
Индикатор будет светиться на модуле, чтобы указать зарядку;
Используйте переключатели для управления питанием, подаваемом на батареи;
Выключите все переключатели, если вы хотите зарядить только одну батарею;
Включите переключатели в зависимости от количества зарядки батарей в определенное время;
Поскольку каждая батарея имеет отдельное зарядное устройство, поэтому они никогда не столкнутся с проблемой перезарядки и подзарядки (самая распространенная проблема, которая повреждает литий-ионные элементы).

Примечание: модуль зарядки TP4056 способен обеспечить 1A при 5 В. Так как мы сделали зарядное устройство на 4 батарейки, необходимо использовать мобильное зарядное устройство 2А, такое, что по крайней мере 500 мА обеспечивают каждую ячейку.

Шаг 6: Видео урока

Итак, друзья, на этом мы завершаем урок. Сделайте его дома и используйте любое количество литий-ионных элементов, не беспокоясь о его заряде.

Если вы, возможно, пропустили что-то - посмотрите на видео как сделать это замечательное и очень полезное зарядное устройство.

Кроме того, не забудьте оставить свои отзывы и предложения в комментариях в нашей группе ВКонтакте. Следите за обновлениями наших уроков.

Сегодня можно увидеть большой ассортимент разнообразных зарядных систем. Каждое предназначается для конкретного аппарата. Зарядное устройство 18650 несколько отличается от аналогичного прибора для зарядки кислотных батарей. Литиевый аккумулятор 18650 имеет высокое напряжение каждой банки.

Магазины, торгующие электротехникой, предлагают огромный ассортимент зарядных устройств. Наиболее дешевая зарядка для li ion аккумулятора 18650 дает ток равный 1 амперу. Устройство предназначено для зарядки одного аккумулятора 18650.

Промышленность выпускает улучшенную зарядную систему, предназначенную для работы с аккумуляторами 18650. Здесь можно одновременно поместить сразу 2–4 элемента. Максимальное напряжение не превышает 4,2 вольта. Устройство имеет высокую стоимость, так как оно оборудовано контроллером заряда, следящим за временем и напряжением заряда.

Любителям универсальных устройств, предлагается зарядка для таких батарей разного типа. Этот зарядник способен одновременно заряжать никелевые, а также литий-ионный аккумулятор 18650. Большинство современных зарядных устройств оборудованы системой безопасности, следящей за напряжением, а также зарядным током. Естественно, чем выше качество зарядника, тем выше его стоимость.

Заводские изделия сначала подают большой ток, постепенно снижая его значение. В результате изделие не перегревается, увеличивается срок службы ion аккумулятора.
Чтобы одновременно зарядить четыре батареи 18650, подойдет зарядное устройство Nitecore Digicharger D4. Прибор оборудован информативным дисплеем, показывающим полезную информацию. На экране высветится время зарядки, скорость заряда, а также напряжение элементов. Управление прибором дает возможность переключаться между разными отсеками, для прочтения информации о каждом заряжаемым аккумуляторе. Прибор относится к универсальной группе, поэтому в нем можно заряжать батареи различного типа.

Изделие автоматически устанавливает время заряда, регулирует его скорость. К сожалению, зарядник не оборудован ручной настройкой, что исключает тонкую подстройку. Устройство автоматически завершает процесс заряда любого аккумулятора.

Nitecore D4 будет оптимальным прибором, если существует потребность ежедневного использования. Особенно это касается лиц, у которых несколько мобильных устройств с аккумуляторами разного типа.

Самодельное зарядное

Чтобы самостоятельно сделать зарядку для аккумуляторов 18650, важно предварительно изучить, как работают электрической цепи, а также параметры, разрешающие проводить зарядку АКБ. Известно несколько способов.

Простейшим вариантом считается подзарядка батарейки зарядным устройством, подходящим к телефонам «Самсунг». Сила тока, а также напряжения такого зарядника, подходит к АКБ 18650.

Схема подключения достаточно проста. Провода зарядника освобождаются от фиксирующей оболочки. Определяется минусовой контакт, а также плюсовой провод. Плюс всегда подается красным проводом, минус черным. Перепутать невозможно.

К аккумулятору подсоединяют оголенные контакты, соблюдая полярность. Провода фиксируются обыкновенным пластилином. Остается только подать питание и начать зарядку, регулярно контролируя процесс. В течение часа параметры емкости будут полностью восстановлены.

Другой метод, предназначен для усовершенствования зарядки. Но схема подключения будет сложнее. Для работы понадобиться:

паяльник;
припой;
клей;
флюс.

Важнейшим элементом для домашнего устройства считается плата зарядки. Она продается в интернет-магазинах. Сборка выполняется в определенной последовательности. Сначала подготавливается пластмассовый бокс с проводами (плюс, минус). К нему припаивается зарядная плата. Батарейка вкладывается в бокс, подается питание, начинается зарядка.

Чтобы воспользоваться таким вариантом, важно подобрать бокс (емкость) габариты которого соответствовали размерам батареи 18650. Припаивать провода нужно на места, специально обозначенные на плате. Чтобы контролировать величину заряда, плата оборудована несколькими светодиодными индикаторами, различного оттенка (красный, зеленый).

Плата фиксируется к боксу в любом месте, позволяющим видеть работу индикаторов. Затем припаиваются провода, выдерживая полярность. Концы, перед началом пайки, тщательно зачищаются, затем покрываются канифолью. На поверхность платы капают жидким флюсом (2–3 капли).

Во время пайки провода не должны контактировать между собой. Описанную схему можно самостоятельно собрать очень быстро. Стоит она недорого, зато отличается высокой надежностью и отличным зарядом. После подачи напряжения, останется только смотреть на индикатор. Зеленая лампочка показывает силу заряда батарейки.

Общие требования к зарядке аккумуляторов 18650

Во время заряда литиевых батарей 18650, на выходе обязательно должно подаваться напряжение 5 В, значение тока 0,5 – 1А (берется от минимального значения ёмкости АКБ). Другими словами, литиевый аккумулятор, ёмкостью 2600 мАч, необходимо заряжать током, в диапазоне 1,32,6 ампера. Изготовители зарядок для таких батарей, выпускают устройства, выполняющие такой процесс, несколькими шагами.

Сначала подается ток 0,2 А. Причем напряжение одной банки достигает 4,1–4,2 вольта. На такую операцию уходит меньше одного часа. На втором этапе подается постоянное напряжение. Чтобы уменьшить время заряда, на производстве начали выпускать зарядник с импульсным режимом

Некоторые литий-ионные аккумуляторы оборудованы графитовым электродом. Чтобы заряд проходил нормально, необходимо, чтобы на каждый элемент подавалось напряжение, превышающее 4,1 вольта. Если взять обычный литиевый аккумулятор, повышение напряжения приведет к увеличению энергетической плотности, одновременно начнут свою активную деятельность окислительные процессы.

В результате срок эксплуатации литиевого аккумулятора резко снижается. Такого явления не наблюдается в батареях, оборудованных графитовыми электродами. Окисление снижается специальными добавками. Другими словами увеличение напряжения в графитовых батареях не является критичным, но лучше этого не делать.
Если начать заряжать аккумуляторы 18650 током 1А, для полного заряда потребуется приблизительно 2–3 часа. За этот время напряжение поднимется до определённой величины. Во время работы зарядное устройство быстро уменьшает ток на несколько процентов (считается от первоначальной величины). Увеличение тока заряда (больше 1 ампера) не оказывает серьезного влияния на время зарядки. Вторая стадия заряда, обычно продолжается намного дольше, чем в самом начале.

Промышленность изготавливает зарядные устройства, которые способны полностью зарядить литиевый аккумулятор18650 приблизительно за один час. Эти приборы не в состоянии провести второй этап, он полностью отсутствует. На первоначальном этапе зарядка АКБ осуществляется примерно на 60–80 процентов. Затем она начинает эксплуатироваться в приборе. Такой заряд не может считаться критичным для литиевых элементов. Даже наоборот, они не должны полностью заряжаться, аккумулятор не должен сильно разряжаться