Самодельное зарядное устройство для литий ионных аккумуляторов шуруповерта
Характеристики XL4015E1.
Максимальный выходной ток до 5 А.
Напряжение на выходе: 0.8 В-30 В.
Напряжение на входе 5 В-32 В.
Плата на LM2596 имеет аналогичные параметры, только ток до 3 А.
Перечень инструментов и материалов.
-адаптер 22012 В, 3 А -1шт;
-штатное зарядное устройство шуруповерта (или источник питания);
-плата заряда CC/CV на XL4015E1 или на LM2596 -1шт;
-соединительные провода -паяльник;
-тестер;
-пластмассовая коробка для плата заряда -1шт;
-минивольтметр -1шт;
-переменный резистор (потенциометр) на 10-20 кОм -1шт;
-разъем питания для аккумуляторного отсека шуруповерта -1шт.
Шаг первый. Сборка ЗУ аккумуляторов шуруповерта на адаптере.
Плату cccv мы уже выбрали выше. В качестве источника питания можно применить любой с такими параметрами-выходное напряжение не ниже 18 В (для схемы 4S),ток 3 А. В первом примере изготовления зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов шуруповерта я использовал адаптер 12 В, 3 А.
Предварительно я проверил какой ток он может выдать пир номинальной нагрузке. Подключил к выходу автолампу и выждал полчаса. Выдает свободно без перегруза 1,9 А. Также измерил температуру на радиаторе транзистора-40°C. Вполне нормальный режим.
Но в этом случае не хватает напряжения. Это легко исправимо, с помощью всего одной копеечной радиодетали-переменного резистора (потенциометр) на 10-20 кОм. Рассмотрим типовую схему адаптера.
На схеме есть управляемый стабилитрон TL431, он находится в цепи обратной связи. Его задача поддерживать стабильное выходное напряжение в соответствие с нагрузкой. Через делитель из двух резисторов он подключен к плюсовому выходу адаптера. Нам нужно припаять к резистору(или выпаять его совсем и на его место припаять, тогда напряжение будет регулироваться и в меньшую сторону) который подключен к выводу 1 стабилитрона TL431 и к минусовой шине переменный резистор. Вращаем ось потенциометра и выставляем нужное напряжение. В моем случае я задал 18 В (небольшой запас от 16,8 В для падения на плате CC/CV). Если у вас напряжение указанное на корпусах электролитических конденсаторах стоящих на выходе схемы будет больше нового напряжения они могут взорваться. Тогда надо заменить их с запасом 30% по напряжению.
Далее подключаем к адаптеру плату для управление зарядом. Выставляем подстроечным резистором на плате напряжение 16,8 В. Другим подстроечным резистором выставляем ток 1,5 А, предварительно подключаем тестер в режиме амперметра к выходу платы. Теперь можно подсоединить литий-ионной сборку шуруповерта. Зарядка прошла нормально, ток к концу заряда упал до минимума, батарея зарядилась. Температура на адаптере была в пределах 40-43°C, что вполне нормально. В перспективе можно в корпусе адаптера для улучшения вентиляции (особенно в летнее время) насверлить отверстия.
Окончание заряда батареи можно увидеть по включению светодиода на плате на XL4015E1. В данном примере я использовал другую плату на LM2596 так, как случайно в ходе экспериментов сжег XL4015E1. Советую делать зарядку лучше на плате XL4015E1.
Шаг второй. Сборка схемы зарядного устройства аккумуляторов шуруповерта на штатном зарядном.
У меня было штатное зарядное от другого шуруповерта. Оно рассчитано на зарядку никель-марганцевых аккумуляторов. Задача стояла в том чтобы заряжать и никель-марганцевые аккумуляторы и литий-ионные.
Это решилось просто- припаял к выходным проводам (красный плюс, черный минус) провода к плате CC/CV.
Напряжение холостого хода на выходе штатное зарядного было 27 В, это вполне подходит для нашей зарядной платы. Далее все то же как и варианте с адаптером.
Окончание зарядки здесь мы видим по изменению цвета свечения светодиода(переключился с красного на зеленый).
Саму плату CC/CV я поместил в подходящую пластмассовую коробку, выведя провода наружу.
Если у вас штатное зарядное на трансформаторе то можно подключить плату CC/CV после диодного мостика выпрямителя.
Способ переделки адаптера под силу начинающим и может пригодиться в других целях, в результате получим бюджетный блок для питания различных устройств.
Подробнее в ролике:
Зарядное для аккумуляторов шуруповерта
Здравствуйте уважаемые посетители. Хочу предложить несложную схемку зарядного устройства для герметичных аккумуляторов шуруповерта. Схема представлена на рисунке 1.
Основой схемы является трехвыводной интегральный регулируемый стабилизатор положительного напряжения КР142ЕН12А. Стабилизатор допускает работу с током нагрузки до 1,5А. Этим параметром и ограничивается максимальный ток заряда аккумуляторов.
Схема работает следующим образом. Переменное напряжение величиной 12,6 – 13В, снимаемое с вторичной обмотки сетевого трансформатора, выпрямляется диодным мостом VD1 – D3SBA40. Его можно заменить на RC201, RS201, KBP005, BR305, KBPC1005 или собрать мост из отдельных диодов с прямым выпрямленным током не менее двух ампер. На выходе выпрямителя стоит конденсатор фильтра С1, который уменьшает пульсации выпрямленного напряжения. На конденсаторе уже присутствует постоянное напряжение равное амплитудному значению переменного напряжения 12,6… 13В. Т.е. 12,6 • √2 ≈ 17,7В. Такое напряжение будет, если в качестве сетевого трансформатора будут применены готовые накальные трансформаторы, например ТН17, ТН18, ТН19 с соответствующим подключением вторичных обмоток. У меня трансформатор – перемотанный ТВК-110Л1. Действующее напряжение его вторичной обмотки – 14В.
С выпрямителя напряжение подается на интегральный стабилизатор DA1, выходное напряжение, которого устанавливается с помощью резистора R4 на уровне, необходимом для вашего конкретного аккумулятора. Например, вы знаете, что напряжение полностью заряженной батареи равно 14,1В, то такое напряжение и надо выставить на выходе стабилизатора. Датчиком тока зарядки служит резистор R3, параллельно которому включен подстроечный резистор R2, с помощью этого резистора устанавливается уровень ограничения зарядного тока, который равен 0,1 от емкости аккумулятора. Мощность, выделяемая на резисторе R3 равна I2 заряда • R3 = 1,52 • 1 = 2,25Вт, так что можно применить двухваттный резистор номиналом 1Ом, но при этом зарядный ток надо немного уменьшить. Вообще данная схема является стабилизатором напряжения с ограничением по току нагрузки. На первом этапе аккумулятор заряжается стабильным током, потом, когда ток заряда станет меньше величины тока ограничения, аккумулятор будет заряжаться уменьшающимся током до напряжения стабилизации микросхемы DA1.
Датчиком зарядного тока для индикатора HL1 служит диод VD2. В этом случае светодиод HL1 будет индицировать прохождение тока вплоть до, ? 50 миллиампер. Если в качестве датчика тока использовать все тот же R3, то светодиод будет гаснуть уже при токе ≈0,6А, т.е. конец зарядки аккумуляторов, судя по погасшему светодиоду, наступал бы слишком рано. Аккумулятор не был бы полностью заряжен. Этим устройством можно заряжать и шестивольтовые аккумуляторы. Кстати можно прикинуть, возможно ли заряжать аккумуляторы с напряжением 1,25В. Напряжение на входе стабилизатора DA1 – 20В, ток заряда допустим — 1,5А. первоначальное напряжение на аккумуляторе равно одному вольту, значит, в этом случае на микросхеме упадет 20В – 1В = 19В. При этом на ней выделится мощность равная U•I = 19В • 1,5А = 28,5Вт. Максимально допустимая мощность рассеивания для КР142ЕН12А равна 30Вт. Т.е. при условии применения соответствующего радиатора возможна зарядка и отдельного аккумуляторного элемента с напряжением 1,25В. Площадь радиатора для данной мощности можно прикинуть по диаграмме здесь.
Зарядное устройство собрано на печатной плате, рисунок которой можно скачать здесь. Специфические детали, которые применил я, показаны на фото1. Ну, я думаю, что имея топологию платы в формате лау, вы можете применить и другие комплектующие, изменив рисунок проводников. Если в качестве сетевого трансформатора будете использовать ТВК-110Л1, то первичную обмотку можно оставить полностью, т.е. 3000витков. Значит, в этом случае количество витков на один вольт будет равно W1вольт = W1/U1 = 3000/220 ≈ 13,7. Количество витков вторичной обмотки будет равно W2 = U2 • W1вольт = 12,6 • 13,7 ≈ 173 витка. Диаметр провода D = 0,7√I = 0,7 • √1 = 0,7мм – для тока заряда в 1А. Если вторичная обмотка не будет убираться в окне сердечника, то придется пожертвовать небольшим током холостого хода трансформатора и пересчитать количество витков первичной обмотки для другого коэффициента. Считаем. Площадь сечения сердечника ТВК-110Л1 Sс = 6,4см2 (ШЛ20×32), W1вольт = 50/Sс = 50/6,4 ≈ 8витков на вольт, тогда количество витков первичной обмотки будет равно 220 • 8 =1760витков. Придется смотать 3000 — 1760 = 1240витков. Ну, вторичную обмотку пересчитаете уже сами. Если возникнут вопросы, то у меня есть просьба, задавайте их на форуме. Возможно ответы на них будут интересны и другим посетителям сайта. До свидания. К.В.Ю.
Скачать схему и рисунок печатной платы.
Простое зарядное для шуруповерта
Зарядные устройства
После года эксплуатации емкость Ni-Cd батарей аккумуляторов двух шуруповёртов резко уменьшилась, а штатное зарядное устройство (ЗУ) не выдержало экспериментов самодеятельных дачных электриков (напряжение сети колебалось в интервале 165…270 В).
Как сделать простое зарядное устройство для шуруповерта своими руками
Вообще-то, штатное зарядное устройство для шуруповерта и при нормальном напряжении вело себя не совсем адекватно, сильно разогревалось, а окончание процесса зарядки установить было невозможно.
Восстановление потерявших ёмкость аккумуляторных батарей (10 шт. Ni-Cd аккумуляторов) я произвёл по методике [1]. В результате одна батарея стала работать удовлетворительно, второй это не помогло, поэтому она была заменена четырьмя Li-Ion аккумуляторами (типоразмер — 18650, ёмкость — 9800 мА ч). Для зарядки этих разных батарей было изготовлено комбинированное зарядное устройство, схема которого показана на сайте.
Ток зарядки определяет суммарная ёмкость конденсаторов С1 и С2 и составляет около 120 мА. Собственное потребление устройства — около 10 мА. Зарядное устройство для шуруповерта допускает значительные колебания напряжения питания, а режим короткого замыкания в цепи нагрузки ему не страшен. Переменный ток выпрямляет диодный мост VD1. Пороговое напряжение, до которого заряжается батарея, устанавливают подстроечными резисторами R9 (Ni-Cd) или R11 (Li-Ion).
Пока батарея не заряжена, ток зарядки протекает через диод VD2, транзисторы VT1 и VT2 закрыты. Светодиод HL1 светит, сигнализируя об этом процессе. При достижении порогового напряжения ток через параллельный стабилизатор напряжения на микросхеме DA1 (который работает как компаратор) резко увеличивается, поэтому последовательно открываются транзисторы VT2 и VT1. В результате ток зарядки протекает через транзистор VT1 и напряжение на нём уменьшается.
В результате светодиод HL1 гаснет, а диод VD2 закрывается, не давая батарее разряжаться. Цепь VD3R7 обеспечивает гистерезис переключения компаратора (примерно 1,8 В), так как после отключения зарядного тока происходит снижение напряжения на батарее. При включении зарядного устройства без подключённой батареи светодиод HL1 кратковременно вспыхивает (частота вспышек определяется ёмкостью конденсатора СЗ). Подобная картина наблюдается и при подключении неисправного аккумулятора с обрывом цепи или малой ёмкостью.
Большинство элементов смонтированы на печатной плате из фольгированного стеклотекстолита, чертёж которой показан на рис. 2. Применены постоянный резистор R1 МЛТ, С2-23, остальные — для поверхностного монтажа типоразмера 1206, конденсаторы С1, С2 использованы из компьютерного импульсного блока питания, можно применить аналогичные, рассчитанные для работы на переменном токе. Оксидный конденсатор СЗ — импортный или К50-6, К50-35. Транзистор IRFZ24N можно заменить транзистором IRFZ34N, IRFZ44N.
Терморезисторы RK1, RK2 можно заменить одним сопротивлением 10…30 Ом, диодный мост 2W10 можно заменить мостом DB107 или четырьмя диодами 1N4007. Такими же диодами можно заменить диоды SMA4007 и КД513А. Светодиод может быть маломощным любого свечения.
Плату размещают на дне пластмассового корпуса подходящего размера, на его верхней крышке сделано отверстие для светодиода, на боковых — отверстия для переключателя, сетевого провода и проводов для подключения аккумуляторной батареи.
Налаживание устройства заключается в установке требуемого порогового напряжения подстроечными резисторами R9 и R11. Вместо аккумулятора временно подключают конденсатор большой ёмкости (2000…5000 мкФ) и вольтметр. Регулировка производится по максимальному показанию вольтметра. Для Li-Ion батареи порог отключения — 16,5 В, так как предельно допустимое напряжение составляет 16,8 В или 4,2В на элемент, порог для Ni-Cd батареи — 15,2 В, так как предельно допустимое напряжение составляет 15,2 В или 1,52В на элемент.
Указанные пороги взяты из имеющейся практики, к сожалению, в различных источниках встречается значительный разброс данного параметра, очевидно, что причиной этому является влияние легирующих присадок и разные условия проведения измерений.
Виды аккумуляторов для шуруповерта
Например, для свинцовых аккумуляторов приведены данные [2] о требуемом напряжении 14,7В при температуре +25 °С, а батарея GP12-4.5-S начинает кипеть уже при 14,1 В, а у автомобильных аккумуляторов такого эффекта не наблюдается.
Можно заряжать и свинцовые аккумуляторы малой ёмкости. При этом пороговое напряжение — 14,2 В или то, что требуется для конкретного типа аккумулятора. Без изменения схемы можно увеличить зарядный ток в несколько раз соответствующим увеличением ёмкости конденсаторов С1 и С2 при соответствующей коррекции печатной платы.
При зарядке аккумуляторной батареи следует соблюдать правила техники безопасности и исключить возможность прикосновения к батарее и другим элементам устройства, поскольку они имеют гальваническую связь с сетью 230 В. Поэтому отключение и подключение заряжаемой батареи следует проводить только при отключённом от сети зарядное устройство. Соответствующую предупреждающую надпись надо обязательно разместить на корпусе устройства.
