Зарядно за литиево-йонни акумулаторни батерии

    Понякога необходимостта от едно устройство, което липсва в домашната ми лаборатория, ме кара да запълня тази празнина. Естествено, или чрез покупка, или като сам си го направя. Така се случи и сега. След като завърших проектите си за радиоуправление на модели с Arduino и радиомодула nRF24L01, реших, че вместо да си купувам всяка седмица батерии за моделите, е по-добре да ги заместя с презареждаеми батерии, например литиево – йонни или полимерни (Li-Ion, Li-Po). По-разпространеното наименование у нас е акумулаторни батерии. Да-а-а-а, но те трябва да се зареждат. И ето така стигнах до този малък конструктивен проект. Закупих набързо специализирани захранващи модули, реализирани с интегрална схема TP4056 и буквално нахвърлих монтажа на бъдещото зарядно устройство на бредборд. Тестът беше един зарадно-разряден цикъл. След като се убедих, че "джаджата" работи, сглобих конструкцията. Но ето простичката електрическа схема, по която реализирах зарядното устройство:

    По време на експеримента реших, че за да имам на разположение заредени батерии в комбинация от различни напрежения, мога да изпълня зарядното в три блока. Това виждате на горната схема. Всеки блок е независим. По този начин мога да зареждам една, две или три батерии едновременно. Така си осигурих батерии с напрежение 3.7V, 7.4V и 11.1V.

    Модулът TP4056 е предназначен за зареждане на литиево–йонни батерии през USB конектора на лаптоп или компютър, чието напрежение е около 5V. Препоръчва се модулът да се захранва с напрежение от 4.8V до 5.5V. Именно затова съм свързал последователно на захранването два изправителни диода 1N4001/1A, чиято цел е да предпази схемата от обратна полярност, но и да намали подаваното входно напрежение от 6V до 5.3V-5.4V (с пада на напрежението върху прехода).

    Модулите ТР4056 представляват специалициран заряден чип осигуряващ константен ток и автоматично изключване на напрежението при достигане на праг 4.2V, считан за праг на пълното зареждане на Li-Ion батерия. При напълно заредени батерии си осигурявам напрежения 4.2V, 8.4V и 12.6V. Модулите са снабдени с два светодиода – червен индикатор на зареждане и зелен за индикация на заредено състояние, последното при достигане на 4.2V. След достигане на този праг зарядното автоматично се изключва и процеса на зареждане прекъсва.

    Модулите допускат регулиране на зарядния ток в широки граници чрез промяната на един резистор, което може да видите от характеристиките на интегралната схема ТР4056.

    След като направих експериментите и тестовете на бредборд, изчертах печатна платка, а след като я получих от фабриката, наредих блоковете върху нея и получих тази красота:


    Както може да забележите на снимките, печатната платка следва логиката и подреждането на модулите, както е показано на примерната принципна схема в началото на статията. Използваните държачи за батерии са за печатен монтаж с размер "АА". Както казах по-горе, зарядното позволява зареждане на една, две или три Li-Ion батерии, поединично или едновременно. Токът на зареждане е около 220 mA, а зарядното автоматично се самоизключва при пълно зареждане на батериите, достигайки напрежение на заряда 4.2V.

    На следващата снимка може да видите зарядното в цикъл. Например, две от батериите се зареждат, респективно червените светодиоди светят, а едната е достатъчно заредена и зеления светодиод индицира пълен заряд:

Архив [zip,pcb][2kb]

    Справочни данни:

    1. TP4056 [zip,pdf][48kb]
 

Валери Терзиев
15 юни 2017 година