Начало » Практика » Блоки питания » Блок разрядки Li-ion аккумуляторов для длительного хранения

 
 
 

Блок разрядки Li-ion аккумуляторов для длительного хранения

15.08.19   Roll   6 549   7  

Вот привалит иногда маленькое счастье в виде нескольких полуживых аккумуляторных батарей от ноутбуков. После ревизии их содержимого остаётся некоторое количество условно годных для использования банок типа «18650». И, как обычно, прямо сейчас некуда их применить.

Однако и хранить их полностью заряженными или полностью разряженными (как обычно получается после проверки их ёмкости) нерационально — параметры аккумуляторов, особенно бэушных, в процессе хранения быстро «уплывают» безвозвратно.

В статье я хочу поделиться своим опытом работы с литий-ионными аккумуляторами. Расскажу об их хранении и правильной подготовке к хранению.

Коротко о проблеме

Как говорят многочисленные источники в Сети, хранить литиевые аккумуляторы рекомендуется при остаточном заряде около 40%, что для Li-Io составляет напряжение 3,6-3,7 вольта. Вручную подгонять такое напряжение затруднительно.

Обычные зарядники (например, мой OPUS BT-C3100), не имеют функции формирования напряжения хранения аккумуляторов.

У зарядного iMAX-B6 есть такой пункт в меню, но работать он может только с одним аккумулятором одновременно, т. к. это одноканальный прибор.

Схема и работа разрядника для хранения лития

Для правильной автоматической разрядки нам нужен параллельный стабилизатор напряжения около 3,65±0,05 Вольта, с ограничением тока и индикацией окончания разряда аккумулятора. И желательно многоканальный.

Режим балансировки для нескольких последовательно соединённых бэушных аккумуляторов даже не рассматривал, т. к. они имеют очень большой разброс ёмкостей и внутренних сопротивлений.

У меня скопилось солидное количество деталей от разного электронного «железа». Не зря же разбирал и собирал! Их можно приложить к данной задаче.

После некоторых раздумий родилась такая простая схема.
Блок разрядки Li-ion аккумуляторов для длительного хранения

Основа схемы — U1 регулируемый стабилитрон TL431. С помощью делителя на R6 и R7 устанавливается пороговое напряжение открытия этого стабилитрона. При открытии U1 и протекании тока через R4 и R5 открывается транзистор Т2 и подаёт плюс батареи на затвор Т3. Открывшись, Т3 подключает к батарее нагрузку — лампочку.

Лампа (6,3 В × 0,3 А) выбрана для «мягкой» разрядки аккумулятора. Лампочка является своего рода бареттером, и стабилизирует ток разрядки. В начале разряда — около 300 мА при напряжении на аккумуляторе 4,25 В и 60-80 мА при 3,65 В в конце разряда. Второе назначение лампы — «наглядность» процесса разрядки: лампа постепенно гаснет.

При приближении напряжения аккумулятора к нижнему установленному пределу ток через лампу понижается до величины около 60-80 мА, и лампочка уже не светится, но разряд ещё идёт. Падение напряжения на лампе составляет около 1-1,5 Вольт.

Для индикации окончания разряда служит каскад на Т1 и светодиоде HL. Пока идёт разряд и напряжение на лампочке превышает 0,6 В, транзистор Т1 остаётся открытым, светодиод HL светится.

При достижении аккумулятором напряжения нижнего установленного предела регулируемый стабилитрон TL431 закрывается, соответственно — последовательно закрываются Т2, Т3 и Т1. Светодиод HL гаснет.
В этом состоянии разрядник, потребляя менее 1 мА, и может находиться продолжительное время. Про аккумулятор в разряднике можно забыть на пару недель, и ничего неприятного с ним не случится.

Соблюдайте полярность подключения! Разрядник не боится переполюсовки аккумулятора. При этом горит лампочка (через встроенный в MOSFET диод), аккумулятор разряжается. Но режим разряда не контролируется, и НЕ СВЕТИТСЯ светодиод. В таком режиме можно просадить аккумулятор до напряжения 0,6 вольта, чем окончательно «огорчить» его и себя. Будьте внимательны.


Разрядник на макетке

Блок разрядки, собранный и испытанный на макетке.



Печатные платы

Оба варианта печатных плат забирайте в архиве в разделе файлов.

Плата под выводные детали — удобна для повторения в домашних условиях.



Плата под smd. Я заказывал у китайцев.


Детали разрядника

Я предлагаю два варианта платы: для выводного и smd монтажа, поэтому далее упоминаю детали для обоих типов.

Т1 и Т2 — любые маломощные кремниевые PNP транзисторы. В выводном корпусе TO-92 подойдут: BC556B, 2SA733, 2SA1206, КТ203, КТ208, КТ209, КТ3107, КТ502 и масса других. Перед установкой следует верно определить выводы Э-Б-К и правильно запаять.

Рекомендую «обуть» ноги транзисторов. Легко запастись разноцветными ПВХ-трубками, сняв их с кроссовки или кабеля UTP.

Например, на вывод базы оденьте изолятор белого цвета, на коллектор — красного, на эмиттер NPN — синего, на эмиттер PNP — чёрного или коричневого, или какого у вас больше. Цветовая схема на ваш вкус. И вы уже никогда не ошибётесь с распайкой выводов.

PNP транзисторы в планарном корпусе SOT23: BC807, а также другие, с обозначениями W06, 5Ap, 3Ep, K3N, 2A, 2D, 2L, t06, DKs.

C другой стороны, одинаковые цифробуковки на корпусе не всегда однозначны.
Например, в справочнике Туруты по SMD, за 2014 год, значкам «W06» соответствуют два разных транзистора:
W06 — PDTC124EU npn, 50V, 100mA, 200mW SOT-323
W06 — PMSS3906 pnp, 60V, 100mA, 200mW SOT-323
Под обозначением «t06» — тоже два разных транзистора, причём эти же!
А под сочетаниями «2A», «2D», «2L» вообще по десятку разных приборов, и часто совсем не транзисторов.
То есть проверять и проверять! Транзисторы я проверял китайским, ставшим уже народным, многофункциональным тестером MG328.


Т3 — полевой n-канальный MOSFET транзистор, у меня планарный APM3054N в корпусе TO-252, с негодной материнской платы. Важное условие — напряжение открытия MOSFETa должно быть не более 2,5 Вольт, желательно даже около 2,0. Подходят большинство низковольтных полевиков со старых материнок.

Высоковольтные, силовые полевики не подходят — у них напряжение открытия (sourse-gate) превышает 3,5 вольта, и они просто не откроются.

Полевики в больших планарных корпусах (ТО-263, DD-PAK) — CEB6030, K3570, K3296, K3572, 15N03, 14N03, FDB6670, FDB6035.
В корпусе TO252 — T40N03, APM2510, 70T03, P75N02.

У всех этих полевичков напряжение открытия 1,8 — 2,2 Вольта. Практически все они с напряжением «сток-исток» около 25-30 Вольт, не более. Вымерял сам, из того, что у меня есть в наличии.
У меня нет низковольтных полевиков в корпусе ТО-220, поэтому ничего о них сказать не могу.

Реальный совет — купите на рынке или найдите совсем старую убитую материнку, распотрошите и выберите нужные детальки. Всё есть на них.


Нагрузка — лампочка 6,3 В × 0,3 А, применялись повсеместно для освещения шкал ламповых радиоприёмников. Более позднее их применение — новогодние гирлянды и т. п. При отсутствии таких лампочек можно установить резистор 10-15 Ом на мощность не менее 1 Вт.

Светодиод HL — любой, видимого цвета, у меня он жёлтый.

Резистор R7 — желательно многооборотный — точнее настройка, и напряжение не прыгает со временем.
Остальные резисторы — какие есть в 50-летних запасах Родины, т. е. любые, по наличию, ±50% от номинала.

Если планируется более серьёзная нагрузка — в качестве Т3 необходимо применить более мощный транзистор и радиатор.

Настройка порога отключения

Перед первым включением желательно проверить монтаж. Это быстрее и проще, чем искать и менять умершие детали на уже смонтированной плате с плотным расположением.

На вход разрядника подайте напряжение 3,65 Вольта от регулируемого источника и с помощью R7 установите порог зажигания светодиода. Потом проверьте поведение схемы при несколько запредельных значениях нужных параметров (4,5 — 3,0) В. Но можно ограничиться и только установкой порогового напряжения.

Если вы считаете, что порог должен быть другим — устанавливайте свой. В принципе, на основе этой схемы можно рассчитать разрядник с любым разумным напряжением и мощностью. Изменяются только параметры делителя R6-R7 и мощность транзистора Т3 (полевики можно параллелить).

Магнитные клеммы

Если будет делаться схема для одиночного аккумулятора «18650», то в качестве клеммников для подключения к аккумуляторам очень удобно использовать магниты из негодных ноутбучных винчестеров.

Эту идею нашёл где-то в форумах Датагора. Держатся замечательно, при небольших токах проблем нет. Только провода нужно припаивать к железной подошве (!) магнита, а не к самому магниту. Иначе — размагнитятся, лично проверил.

Припаивать провод желательно, предварительно пропустив его через одно из отверстий железного основания. Так провод переломится намного позднее.

Моя итоговая конструкция разрядника

Я насдувал феном деталей со старой материнки и собрал многоканальный разрядник на SMD. Очень удачно применил держатель на 4 банки «18650», рекомендую.
Отличие схемы только в том, что при настройке вместо R7 подпаивался переменный резистор, устанавливался нужный порог напряжения. После замерялась полученная величина переменного резистора, и впаивался постоянный, ближайшего номинала. Мне так показалось проще, т. к. ±0,05-0,1 вольта не принципиально.

Лампочка впаивается в плату между точкой U4 и точками 1—1 (шина +5 Вольт). На фото ниже это хорошо видно.

Плата в работе.


Заметки о литии

1. В разрядник нужно вставлять предварительно заряженный (!) аккумулятор.

2. Всё описанное выше можно, и даже желательно, применять и к новым Li-Io аккумуляторам для их хранения более 1-2-х месяцев. Например, на зимнее межсезонье.

3. Естественно, эта методика применима ко всем другим Li-Io аккумуляторам, например — от сотовых телефонов. У них иногда барахлит контроллер, а сам аккумулятор — в рабочем состоянии.

4. Аккумуляторы, разряженные до «хранительного» напряжения, желательно сохранять при температуре +2… +4 °С. Лучшее место хранения — верхняя полка холодильника, у задней стенки, в герметичном пакете, и в непрозрачной светлой коробочке, чтоб жена не сразу поняла lol

Файлы

Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.


Плату под SMD при печати зеркалить не нужно. Монтаж идёт со стороны фольги.

Спасибо за внимание!

Камрад, рассмотри датагорские рекомендации

🌻 Халва для своих! +1800.00₽ для новичка на Aliexpress

Камрад, регистрируйся на Али по этой нашей ссылке. Ты получишь купон на 1800.00₽ на первый заказ. Не тяни, время действия купона ограничено.

🌼 Полезные и проверенные железяки — можно брать!

Куплено и опробовано читателями или в лаборатории редакции.

Александр (Roll)
Пермский край г. Чусовой
Профиль Roll
Я немолод, 1952 года рождения.
До 1994-го года жил в Молдавии, имел позывной UO5OID, 1-я категория.

Свой первый усилитель собрал в 8 классе, 6Н2П + 6П14П. Колонка 2х6ГД2 и 1ГД1 (все - Рига).
Колонка - обычная тумбочка, заполненная подушками. :)
До сих пор приятно вспомнить. Чисто и мягко звучало всё.

Пришёл за звуком для души и опытом для разума.
В последнее время склоняюсь к электропитанию конструкций.
 

Читательское голосование

Нравится

Статью одобрили 56 читателей.

Для участия в голосовании зарегистрируйтесь и войдите на сайт с вашими логином и паролем.
 

Поделись с друзьями!

 

 

Связанные материалы

 

Схема на Датагоре. Новая статья Зарядное устройство Li-Ion аккумуляторов с проверкой ёмкости, PIC12F675... У меня скопилось около двух десятков Li-Ion батарей от плееров, бритв, телефонов. Это и послужило...
Схема на Датагоре. Новая статья Автоматическое зарядно-тренирующее и измеряющее устройство для 12-вольтовых герметичных аккумуляторов (PIC12F675). Часть 2... Предлагаю вашему вниманию дополнения и улучшения к моему проекту на Датагоре «Автоматическое...
Схема на Датагоре. Новая статья Схемка в блокнот. Устройство для разрядки никель-кадмиевых аккумуляторов... При эксплуатации никель-кадмиевых аккумуляторов перед тем как ставить их на зарядку, их надо...
Схема на Датагоре. Новая статья Устройство для проверки ёмкости герметичных аккумуляторов 12V... Дешёвые, малогабаритные и удобные в эксплуатации герметичные аккумуляторы напряжением 12 Вольт...
Схема на Датагоре. Новая статья Аккумуляторы Джи Пи. Купил? Охлади!... Здравствуйте, дорогие единомышленники!:) Помните навязчивую рекламку? Джи Пи - увидел - купи!...
Схема на Датагоре. Новая статья Li-ion и Li-polymer аккумуляторы в наших конструкциях... Прогресс идет вперед, и на смену традиционно используемым NiCd (никель-кадмиевым) и NiMh...
Схема на Датагоре. Новая статья Простое зарядное устройство-автомат на LM317 с фиксированным током зарядки и ограничением напряжения... Зарядное устройство для щелочных и свинцовых аккумуляторов ёмкостью до 10-15 Ампер-час, для...
Схема на Датагоре. Новая статья Автоматическое зарядное устройство с циклическим и буфферным режимами для герметичных аккумуляторов малой ёмкости... Простое автоматическое зарядное устройство для зарядки свинцовых аккумуляторов небольшой емкости,...
Схема на Датагоре. Новая статья Автоматическое зарядно-тренирующее и измеряющее устройство для 12-вольтовых герметичных аккумуляторов (PIC12F675)... 28-04-2014 ОБНОВЛЕНИЕ! Предлагаю вашему вниманию дополнения и улучшения к этому моему проекту на...
Схема на Датагоре. Новая статья Замена Li-ion АКБ в Ectaco JetBook... Приветствую, сограждане! Несколько лет назад мне был дарован очень интересный девайс, который тогда...
Схема на Датагоре. Новая статья Простой зарядник для литиевых аккумуляторов... Обнаружил, что у меня валяется некоторое количество вполне исправных литиевых аккумуляторов от...
 

Общаемся по статье 💬

Блок разрядки Li-ion аккумуляторов для длительного хранения

Комментарии, вопросы, ответы, дополнения, отзывы

 

<
Читатель Датагора

sever2k6
Сергей

  • Кандидат
Комментарий # 1 от 08-05-20, 0:50.
  • С нами с 12.05.2012
  • 2 комментария
  • 0 публикаций
 
Всегда восхищаюсь таким скрупулёзным подходом к незначительным, казалось бы, деталям!
Для сохранения этой самой скрупулёзности, предложу игнорировать транзисторы APMxxxx в своих конструкциях. Уж очень много было их поменяно на материнках с socket 478. В основном, конечно это APM3055, но и APM3054 были.

<
Читатель Датагора

Roll
Александр

  • Гражданин
Комментарий # 2 от 11-05-20, 16:21.
  • С нами с 18.04.2009
  • 17 комментариев
  • 1 публикация
 
sever2k6,
Спасибо за совет. Думаю, что в этой схеме некритичен тип транзистора. Очень лёгкие режимы работы ключей как по токам, так и по напряжениям...
Главное, чтоб он в схеме открывался. И потом закрывался. :)

<
Читатель Датагора

Roll
Александр

  • Гражданин
Комментарий # 3 от 20-05-20, 12:35.
  • С нами с 18.04.2009
  • 17 комментариев
  • 1 публикация
 
Ещё одно применение этой схемы - балансир для банок LiFePO4 аккумуляторов, при заряде их последовательной группой...

<
Читатель Датагора

Datagor
Игорь Котов

  • Главный редактор
Комментарий # 4 от 20-05-20, 12:52.
  • С нами с 26.02.2006
  • 2 319 комментариев
  • 276 публикаций
 
Цитата Roll
  балансир для банок LiFePO4 аккумуляторов

Александр, а поподробнее. Можно с картинкой от руки.

<
Читатель Датагора

Roll
Александр

  • Гражданин
Комментарий # 5 от 20-05-20, 13:44.
  • С нами с 18.04.2009
  • 17 комментариев
  • 1 публикация
 
Ещё одно применение этой схемы - балансир для LiFePO4 аккумуляторов, при заряде их последовательной группой. Только лампочки нужно использовать на 3,5 вольта. Или резисторы 5-6 Ом, двухваттные.
Особенно это актуально при первоначальной тренировке новых аккумуляторов, так как штатные китайские балансиры имеют ограниченный ток балансировки, обычно около 50-60 мА, и при бОльшем токе заряда не справляются со своей задачей. При резисторах 5-6 Ом схема обеспечит ток балансироки до полуампера, что желательно при первичной зарядке группы.
балансир

Штриховая линия означает временное соединение, на заряд и первичную балансировку. После заряда, естественно, отключить от батареи.
Для постоянного контроля батареи желателен BMS промышленный, с защитами.

<
Читатель Датагора

EVA
Евгений

  • Гражданин
Комментарий # 6 от 20-05-20, 15:18.
  • С нами с 8.08.2015
  • 77 комментариев
  • 5 публикаций
 
  Только лампочки нужно использовать на 3,5 вольта.

Как я понимаю лампы в статье 6.3V намеренно выбраны на напряжение ниже для большей надежности и режима "бареттера" /стабилизации тока/. Для LiFePO4 можно на 4.5V-6.3V чтобы не перегорали и светили не так ярко. Для увеличения тока можно использовать несколько ламп параллельно.
При использовании ламп накаливания T1,R1,R2,HL не нужны т.к. лампочки уже являются индикатором.

<
Читатель Датагора

Roll
Александр

  • Гражданин
Комментарий # 7 от 20-05-20, 15:47.
  • С нами с 18.04.2009
  • 17 комментариев
  • 1 публикация
 
Цитата EVA
   ... При использовании ламп накаливания T1,R1,R2,HL не нужны т.к. лампочки уже являются индикатором.

Первоначальная схема задумывалась для разряда аккумуляторов, и не имел особого значения тип разряда. Да, лампочка - это бареттер и дополнительный индикатор разряда.
Но индикация светодиодом тоже нужна.
Цитирую статью:
  Соблюдайте полярность подключения! Разрядник не боится переполюсовки аккумулятора. При этом горит лампочка (через встроенный в MOSFET диод), аккумулятор разряжается. Но режим разряда не контролируется, и НЕ СВЕТИТСЯ светодиод. В таком режиме можно просадить аккумулятор до напряжения 0,6 вольта, чем окончательно «огорчить» его и себя.


Оно вам надо?
Собственно, все эти схемы - это идеи, которые можно применить в нужных местах, по мере возникновения потребности. И, конечно допустимы, и даже рекомендуются до- и пере-делки, для конкретных возникающих задач...

Информация
Вы не можете участвовать в комментировании. Вероятные причины:
— Администратор остановил комментирование этой статьи.
— Вы не авторизовались на сайте. Войдите с паролем.
— Вы не зарегистрированы у нас. Зарегистрируйтесь.
— Вы зарегистрированы, но имеете низкий уровень доступа. Получите полный доступ.