Ltc4054 lithiumbatterijlaadcontroller. Is het de moeite waard om zelf een laadregelaar voor een lithiumbatterij te maken? Hoe lithiumbatterijen op te laden

Gespecialiseerde microschakelingen TC4054, STC4054, LTC4054 (vermogensregelaars) zijn identiek en verschillen alleen qua fabrikant en prijs. Hun grote voordeel is de kleine hoeveelheid omsnoeringsband - slechts 2 passieve elementen. Indien gewenst kunt u een LED met een begrenzingsweerstand inschakelen, die het laadproces aangeeft: deze licht op tijdens het opladen en gaat uit wanneer deze is voltooid.

De voedingsspanning van de microschakeling ligt in het bereik van 4,25 - 6,5 volt, dus de oplader op deze microschakeling kan worden gevoed via USB-connectoren (trouwens, de meeste eenvoudige USB-aangedreven opladers zijn gebaseerd op deze microschakelingen). Laadt tot 4,2 V op met een maximale stroomsterkte tot 800 mA. Heeft kortsluitbeveiliging. bij de uitlaat en tegen oververhitting.

Dergelijke microschakelingen zijn bijvoorbeeld te vinden op de borden van telefoons van Samsung (modellen X100, C100, C110, E700, E800, E820, P100, P510 en enkele anderen). De microschakeling wordt in een klein pakket geproduceerd, maar solderen is relatief handig. De markering op de behuizing kan “LTH7” of “LTADY” zijn.

Pin-out van de microschakeling:

Laadcircuit voor TC4054

Hier is een schakelschema van een geheugen gebaseerd op deze microschakeling. De laadstroom wordt ingesteld door weerstand R2 volgens de formule ik = 1000 / R2, Waar I- stroom in ampère, R2- weerstand in ohm.

Opgemerkt moet worden dat bij hoge laadstromen de microschakeling behoorlijk merkbaar opwarmt en dat de optimale laadstroom daarvoor 300 mA zal zijn (met een weerstand van R2 = 3 kOhm). Wanneer de microschakeling oververhit raakt, vermindert het ingebouwde beveiligingscircuit automatisch de stroom in de belasting!

De chipbehuizing is niet bedoeld voor installatie op een radiator, daarom adviseert de fabrikant deze op de printplaat eromheen te laten staan een groot aantal van koper (vooral op de gemeenschappelijke “aarde” en op de 3e pinnen) en maak de breedst mogelijke sporen op de printplaat.

Sommige bronnen bevatten subjectieve informatie dat microcircuits in het LTH7-pakket, in tegenstelling tot LTADY, ​​een zeer lege batterij kunnen "opheffen", zelfs met een spanning van minder dan 2,9 volt, maar ik heb persoonlijk niet de gelegenheid gehad om deze informatie te verifiëren.

Analogen TC4054

Deze microschakeling heeft veel analogen (volgens referentieliteratuur):

MCP73831, TB4054, QX4054, TP4054, SGM4054, ACE4054, LP4054, U4054, BL4054, WPM4054, IT4504, Y1880, PT6102, PT6181, VS6102, HX6001, LC6000, , EC49016, CYT5026, Q7051...

Voordat u analogen gebruikt, is het uiteraard raadzaam om hun gegevensbladen () te controleren.

De batterij is een gemeenschappelijke energiebron voor verschillende mobiele toestellen, gadgets, robots... Klasse zonder draagbare apparaten, zou waarschijnlijk niet bestaan ​​of niet herkenbaar zijn. Een van de meest moderne typen Batterijen kunnen met recht worden beschouwd als lithium-ion en lithium-polymeer. Maar het apparaat heeft gewerkt, de batterij is leeg, nu moet je profiteren van het belangrijkste verschil met eenvoudige batterijen: laad hem op.

Het artikel zal kort ingaan op twee gemeenschappelijke microcircuits (meer precies, over één gemeenschappelijke LTC4054 en de vergelijkbare vervanging STC4054) voor het opladen van Li-ion-batterijen met één blikje.

Deze microschakelingen zijn identiek, het enige verschil zit in de fabrikant en de prijs. Een ander groot pluspunt is de kleine hoeveelheid bedrading - slechts 2 passieve componenten: een ingangscondensator van 1 µF en een stroominstelweerstand. Indien gewenst kunt u een LED toevoegen - een indicator van de status van het laadproces - het opladen is bezig - het opladen is voltooid; Voedingsspanning 4,25-6,5 V, d.w.z. Het opladen wordt gevoed door de gebruikelijke 5V, het is niet voor niets dat de meeste eenvoudige USB-aangedreven laders op basis van deze microcircuits zijn gebouwd. Laadt op tot 4,2 V. Maximale stroom 800mA.

Het bord is gebaseerd op een LTC4054- of STC4054-laadchip. Ingangscondensator met een capaciteit van 1 μF van standaardgrootte 0805. Stroominstelweerstand 0805, weerstand wordt hieronder berekend. En LED 0604 of 0805 met een stroombegrenzende weerstand van maat 0805 bij 680 Ohm.

De weerstand (of laadstroom) wordt berekend met behulp van de volgende formules:

Omdat Vprog=~1V, we krijgen de volgende vereenvoudigde formules

Enkele rekenvoorbeelden:

ik, ma	R, kOhm
100	10
212	4,7
500	2
770	1,3

Tenslotte nog een paar foto's van de optie zelfgemaakte USB-stick opladen voor lithium-polymeerbatterijen van een kleine helikopter.

De vooruitgang gaat vooruit en lithiumbatterijen vervangen steeds vaker de traditioneel gebruikte NiCd- (nikkel-cadmium) en NiMh-batterijen (nikkel-metaalhydride).
Bij een vergelijkbaar gewicht van één element heeft lithium een ​​hogere capaciteit, bovendien is de elementspanning drie keer hoger: 3,6 V per element, in plaats van 1,2 V.
De kosten van lithiumbatterijen beginnen die van conventionele alkalibatterijen te benaderen, hun gewicht en formaat zijn veel kleiner, en bovendien kunnen en moeten ze worden opgeladen. De fabrikant zegt dat ze 300-600 cycli kunnen weerstaan.
Er zijn verschillende maten en het kiezen van de juiste is niet moeilijk.
De zelfontlading is zo laag dat ze jarenlang blijven zitten en opgeladen blijven. Het apparaat blijft operationeel wanneer dat nodig is.

"C" staat voor Capaciteit

Vaak wordt een aanduiding als “xC” aangetroffen. Dit is eenvoudigweg een handige aanduiding van de laad- of ontlaadstroom van de batterij met aandelen van zijn capaciteit. Afgeleid van Engels woord"Capaciteit" (capaciteit, capaciteit).
Als ze het hebben over opladen met een stroomsterkte van 2C, oftewel 0,1C, bedoelen ze meestal dat de stroomsterkte respectievelijk (2 x batterijcapaciteit)/h of (0,1 x batterijcapaciteit)/h moet zijn.
Een accu met een capaciteit van 720 mAh, waarbij de laadstroom 0,5 C bedraagt, moet bijvoorbeeld worden opgeladen met een stroomsterkte van 0,5×720 mAh/h = 360 mA, dit geldt ook voor ontlading.

Je kunt zelf iets eenvoudigs of niet zo eenvoudigs doen Oplader, afhankelijk van jouw ervaring en mogelijkheden.

Schakelschema van een eenvoudige LM317-oplader

Rijst. 5.

Het applicatiecircuit zorgt voor een redelijk nauwkeurige spanningsstabilisatie, die wordt ingesteld door potentiometer R2.
Stroomstabilisatie is niet zo kritisch als spanningsstabilisatie, dus het is voldoende om de stroom te stabiliseren met behulp van een shuntweerstand Rx en een NPN-transistor (VT1).

De benodigde laadstroom voor een bepaalde lithium-ion (Li-Ion) en lithium-polymeer (Li-Pol) batterij wordt geselecteerd door de Rx-weerstand te wijzigen.
De weerstand Rx komt ongeveer overeen met de volgende verhouding: 0,95/Imax.
De waarde van weerstand Rx aangegeven in het diagram komt overeen met een stroom van 200 mA, dit is een geschatte waarde, deze hangt ook af van de transistor.

Het is noodzakelijk om een ​​radiator te voorzien, afhankelijk van de laadstroom en ingangsspanning.
De ingangsspanning moet minimaal 3 volt hoger zijn dan de accuspanning normale operatie stabilisator, welke is voor één blikje 7-9 V.

Schakelschema van een eenvoudige lader op LTC4054

Rijst. 6.

U kunt de LTC4054-laadcontroller loskoppelen van de oude mobiele telefoon bijvoorbeeld Samsung (C100, C110, X100, E700, E800, E820, P100, P510).

Rijst. 7. Deze kleine vijfpotige chip heeft het label "LTH7" of "LTADY"

Ik zal niet ingaan op de kleinste details van het werken met de microschakeling; alles staat in de datasheet. Ik zal alleen de meest noodzakelijke functies beschrijven.
Laadstroom tot 800 mA.
De optimale voedingsspanning ligt tussen 4,3 en 6 volt.
Laadindicatie.
Uitgangskortsluitbeveiliging.
Beveiliging tegen oververhitting (vermindering van de laadstroom bij temperaturen boven 120°).
Laadt de batterij niet op als de spanning lager is dan 2,9 V.

De laadstroom wordt ingesteld door een weerstand tussen de vijfde aansluiting van de microschakeling en aarde volgens de formule

I=1000/R,
waarbij I de laadstroom in Ampère is, is R de weerstandsweerstand in Ohm.

Indicator voor bijna lege lithiumbatterij

Hier eenvoudig circuit, waardoor de LED gaat branden wanneer de batterij bijna leeg is en de restspanning bijna kritiek is.

Rijst. 8.

Elke transistor met laag vermogen. De LED-ontstekingsspanning wordt geselecteerd door een verdeler van weerstanden R2 en R3. Het is beter om het circuit na de beveiligingseenheid aan te sluiten, zodat de LED de batterij niet volledig leegmaakt.

De nuance van duurzaamheid

Normaal gesproken claimt de fabrikant 300 cycli, maar laad je lithium even 0,1 Volt minder op, tot 4,10 V, dan loopt het aantal cycli op tot 600 of zelfs meer.

Bediening en voorzorgsmaatregelen

Het is veilig om te zeggen dat lithium-polymeerbatterijen de meest “gevoelige” batterijen zijn die er bestaan, dat wil zeggen dat ze verplichte naleving vereisen van verschillende eenvoudige maar verplichte regels, waarvan het niet naleven ervan problemen kan veroorzaken.
1. Opladen tot een spanning hoger dan 4,20 Volt per pot is niet toegestaan.
2. Sluit de batterij niet kort.
3. Ontladen met stromen die het laadvermogen overschrijden of de accu boven de 60°C verwarmen is niet toegestaan. 4. Een ontlading onder een spanning van 3,00 Volt per pot is schadelijk.
5. Het verwarmen van de accu boven 60°C is schadelijk. 6. Het drukloos maken van de accu is schadelijk.
7. Opslag in ontladen toestand is schadelijk.

Het niet naleven van de eerste drie punten leidt tot brand, de rest tot volledig of gedeeltelijk capaciteitsverlies.

Uit de ervaring van vele jaren gebruik kan ik zeggen dat de capaciteit van batterijen weinig verandert, maar dat de interne weerstand toeneemt en dat de batterij minder lang begint te werken bij een hoog stroomverbruik - het lijkt erop dat de capaciteit is afgenomen.
Om deze reden installeer ik meestal een grotere container, als de afmetingen van het apparaat dit toelaten, en zelfs oude blikjes van tien jaar oud werken redelijk goed.

Voor niet erg hoge stromen zijn oude mobiele telefoonbatterijen geschikt.

Je kunt veel perfect werkende 18650-batterijen uit een oude laptopbatterij halen.

Waar gebruik ik lithiumbatterijen?

Ik heb mijn schroevendraaier en elektrische schroevendraaier lang geleden omgebouwd tot lithium. Ik gebruik deze tools niet regelmatig. Nu, zelfs na een jaar niet-gebruik, werken ze zonder op te laden!

Ik plaatste kleine batterijen in kinderspeelgoed, horloges, enz., Waar vanuit de fabriek 2-3 "knoopcellen" waren geïnstalleerd. Waar precies 3V nodig is, voeg ik één diode in serie toe en het werkt precies goed.

Ik heb ze in LED-zaklampen gestopt.

In plaats van de dure Krona 9V met lage capaciteit heb ik 2 blikjes in de tester geïnstalleerd en vergat ik alle problemen en extra kosten.

Over het algemeen plaats ik hem waar ik kan, in plaats van batterijen.

Waar koop ik lithium en aanverwante nutsvoorzieningen

Te koop. Op dezelfde link vindt u oplaadmodules en andere handige artikelen voor doe-het-zelvers.

De Chinezen liegen meestal over de capaciteit en die is minder dan wat er staat.

Eerlijke Sanyo 18650

Ik hield van de kleine microcircuits voor eenvoudige opladers. Ik kocht ze in onze plaatselijke offline winkel, maar het toeval wilde dat ze daarheen liepen, het duurde lang voordat ze van ergens anders werden vervoerd. Toen ik naar deze situatie keek, besloot ik ze in kleine hoeveelheden te bestellen, omdat de microschakelingen redelijk goed zijn en ik de manier waarop ze werken leuk vond.
Beschrijving en vergelijking onder de snit.

Het was niet voor niets dat ik in de titel over vergelijking schreef, want tijdens de reis had de hond kunnen opgroeien in de winkel, ik kocht verschillende stukken en besloot ze te vergelijken.
De recensie zal niet veel tekst bevatten, maar wel heel veel foto's.

Maar ik zal, zoals altijd, beginnen met hoe het tot mij kwam.
Het werd compleet geleverd met verschillende andere onderdelen, de mikruhi zelf waren verpakt in een tas met een sluiting en een sticker met de naam.

Deze microschakeling is een ladermicroschakeling voor lithiumbatterijen met een laadeindspanning van 4,2 volt.
Hij kan batterijen opladen met een stroomsterkte tot 800mA.
De huidige waarde wordt ingesteld door de waarde van de externe weerstand te wijzigen.
Het ondersteunt ook de laadfunctie met een kleine stroom als de accu erg ontladen is (spanning lager dan 2,9 Volt).
Bij het opladen tot een spanning van 4,2 Volt en de laadstroom daalt tot onder 1/10 van de ingestelde waarde, schakelt de microschakeling het laden uit. Als de spanning daalt naar 4,05 Volt, gaat hij weer in de oplaadmodus.
Ook is er een uitgang voor het aansluiten van een indicatie-LED.
Meer informatie is te vinden in, deze microschakeling heeft een veel goedkopere.
Bovendien is het hier goedkoper, bij Ali is het andersom.
Ter vergelijking heb ik eigenlijk een analoog gekocht.

Maar stel je mijn verbazing voor toen de LTC- en STC-microschakelingen qua uiterlijk volledig identiek bleken te zijn, beide kregen het label LTC4054.

Nou ja, misschien is het zelfs nog interessanter.
Zoals iedereen begrijpt, is het niet zo eenvoudig om een ​​microcircuit te controleren; er is ook een kabelboom van andere radiocomponenten voor nodig, bij voorkeur een bord, enz.
En net op dat moment vroeg een vriend me om een ​​​​oplader voor 18650-batterijen te repareren (hoewel het in deze context waarschijnlijker zou zijn om deze opnieuw te maken).
De originele was doorgebrand en de laadstroom was te laag.

Over het algemeen moeten we voor het testen eerst in elkaar zetten waar we op gaan testen.

Ik heb het bord uit de datasheet getekend, zelfs zonder diagram, maar ik zal het diagram hier voor het gemak geven.

Eigenlijk printplaat. Er zijn geen diodes VD1 en VD2 op het bord; deze zijn achteraf toegevoegd.

Dit alles werd uitgeprint en overgebracht naar een stuk textoliet.
Om geld te besparen heb ik nog een bord gemaakt met restjes; een recensie met de deelname ervan volgt later.

Welnu, de printplaat is daadwerkelijk gemaakt en de benodigde onderdelen zijn geselecteerd.

En ik zal zo'n oplader opnieuw maken, deze is waarschijnlijk heel bekend bij de lezers.

Er zit veel in hem complexe schakeling, bestaande uit een connector, LED, weerstand en speciaal getrainde draden waarmee u de lading van de batterijen gelijk kunt maken.
Grapje, de oplader bevindt zich in een blok dat op een stopcontact is aangesloten, maar hier zijn er gewoon 2 batterijen parallel geschakeld en is er constant een LED op de batterijen aangesloten.
We keren later terug naar onze originele oplader.

Ik heb de sjaal gesoldeerd, het originele bord met contacten uitgezocht, de contacten zelf met de veren gesoldeerd, ze zullen nog steeds bruikbaar zijn.

Ik heb een paar nieuwe gaten geboord, in het midden zal er een LED zijn die aangeeft dat het apparaat is ingeschakeld, aan de zijkanten - het oplaadproces.

Ik heb de contacten met veren en LED's in het nieuwe bord gesoldeerd.
Het is handig om eerst de LED's in het bord te plaatsen, vervolgens het bord voorzichtig op de oorspronkelijke plaats te installeren en pas daarna te solderen, dan zullen ze gelijkmatig en gelijkmatig staan.

Het bord is op zijn plaats geïnstalleerd, de stroomkabel is gesoldeerd.
De printplaat zelf is ontwikkeld voor drie voedingsopties.
2 opties met een MiniUSB-connector, maar in installatiemogelijkheden aan verschillende zijden van het bord en onder de kabel.
IN in dit geval In eerste instantie wist ik niet hoe lang de kabel nodig zou zijn, dus heb ik een korte gesoldeerd.
Ik heb ook de draden gesoldeerd die naar de positieve contacten van de batterijen gaan.
Nu gaan ze door afzonderlijke draden, één voor elke batterij.

Hier is hoe het van bovenaf bleek.

Nou, laten we nu verder gaan met testen

Aan de linkerkant van het bord heb ik de mikruha geïnstalleerd die ik op Ali had gekocht, aan de rechterkant heb ik hem offline gekocht.
Dienovereenkomstig worden ze bovenaan gespiegeld geplaatst.

Eerst mikruha met Ali.
Laadstroom.

Nu offline gekocht.

Kortsluitstroom.
Evenzo, eerst met Ali.

Nu offline.

Er is volledige identiteit van de microschakelingen, wat goed nieuws is :)

Het viel me op dat bij 4,8 Volt de laadstroom 600 mA is, bij 5 Volt zakt deze naar 500, maar dit is na het opwarmen gecontroleerd, misschien werkt de oververhittingsbeveiliging zo, ik ben er nog niet achter, maar de microschakelingen gedragen zich ongeveer hetzelfde.

Nou, nu een beetje over het laadproces en het afronden van de herbewerking (ja, zelfs dit gebeurt).
Vanaf het allereerste begin dacht ik erover om alleen de LED in te stellen om de aan-status aan te geven.
Alles lijkt eenvoudig en vanzelfsprekend.
Maar zoals altijd wilde ik meer.
Ik besloot dat het beter zou zijn als het tijdens het laadproces zou worden gedoofd.
Ik heb een paar diodes gesoldeerd (vd1 en vd2 op het diagram), maar kreeg een klein minpuntje, de LED die de oplaadmodus aangeeft, brandt zelfs als er geen batterij in zit.
Of beter gezegd, hij schijnt niet, maar flikkert snel, ik heb parallel aan de accupolen een condensator van 47 µF toegevoegd, waarna hij heel kort, bijna onmerkbaar, begon te knipperen.
Dit is precies de hysteresis van het inschakelen van het opladen als de spanning onder de 4,05 volt daalt.
Over het algemeen was na deze wijziging alles in orde.
De batterij wordt opgeladen, het rode lampje brandt, het groene lampje brandt niet en de LED licht niet op als er geen batterij is.

De batterij is volledig opgeladen.

Wanneer uitgeschakeld, geeft de microschakeling geen spanning door aan de stroomconnector en is hij niet bang om deze connector te kortsluiten. Daarom ontlaadt hij de batterij niet naar de LED.

Niet zonder de temperatuur te meten.
Ik kreeg na 15 minuten opladen iets meer dan 62 graden.

Welnu, zo ziet een volledig afgewerkt apparaat eruit.
Externe veranderingen zijn minimaal, in tegenstelling tot interne veranderingen. Een vriend had een 5/Volt 2 Ampère voeding, en die was best goed.
Het apparaat levert een laadstroom van 600 mA per kanaal, de kanalen zijn onafhankelijk.

Zo zag de originele oplader eruit. Een vriend wilde mij vragen hem op te voeden laadstroom. Het kon zelfs zijn eigen land niet uitstaan, waar het anders op te voeden, slakken.

Samenvatting.
Naar mijn mening is het voor een chip van 7 cent heel goed.
De microcircuits zijn volledig functioneel en verschillen niet van de microcircuits die offline zijn gekocht.
Ik ben erg tevreden, nu heb ik een voorraad mikrukhs en hoef ik niet te wachten tot ze in de winkel liggen (ze waren onlangs weer uitverkocht).

Van de minnen - Dit is geen kant-en-klaar apparaat, dus je zult moeten etsen, solderen, etc., maar er is een pluspunt: je kunt een bord maken voor een specifieke toepassing, in plaats van te gebruiken wat je hebt.

Uiteindelijk is het goedkoper om een ​​werkend product zelf te laten maken dan kant-en-klare planken, en zelfs onder jouw specifieke omstandigheden.
Ik was het bijna vergeten, datasheet, diagram en trace -