www.elektronik.si

[josh]

simpe Li-Ion and Li-Pol cell charger
This is a simple charger for Lithium-ion (Li-Ion) and lithium polymer (Li-Pol) cells with well-known integrated circuit LM317. Charging characteristic is shown in the graph below. Charging takes place first in the current mode - Rising voltage, the current is constant. After reaching the target voltage (Umax), the charger goes into voltage mode when the voltage is constant and the current asymptotically approaches zero. At the moment the current is small, the cell is charged. Target voltage of Li-ion and Li-Pol accumulator is usually 4.2 V (for some types 4.1 V) Target voltage is not the same as the nominal voltage. It is generally 3.7 V (sometimes 3.6). The cell does not need to be charged the full 4.2 V, because it decreases its lifetime. If you reduce the target voltage to 4.1 V, capacity drops by 10% but lifetime (nubber of cycles) will increase almost twice. When using the cells, they should never discharge below 3.4 to 3.3 V. Cells Li-ion and Li-pol do not like storing in a charged or discharged state, they should be stored partially charged.
Charger schematic is shown below. Circuit LM317 serves as the voltage stabilizer. Li-Ion and Li-Pol is quite demanding on the accuracy of charging voltage. If you want to charge to full voltage (usually 4.2 V), it is necessary to adjust this voltage to with +/- 1% accuracy. Cells are very sensitive to overcharging. If you charge at 90% capacity (4.1 V), is sufficient a little less accuracy (around 3%). LM317 circuit provides a relatively accurate voltage stabilization. The target voltage is set by trimmer P1. We set it without connecting the cell, because the target voltage corresponds to the output voltage with no load. Stabilization of current is not as critical as the stabilizing voltage, so it is sufficient to stabilise it by a shunt resistor and NPN transistor. If the drop of shunt Rx reaches approximately 0.95 V (the total voltage drop of the NPN transistor's B-E and diode 1N4007) transistor starts to open. This reduces the voltage on the pin adj and so it stabilizes the current. Current is depending on value of Rx. Select it according to the type of charged cell. For charging current 200 mA, I used the value of 4R7. The value of Rx is calculated: Rx = 0.95 / Imax. It is good to connect appropriately dimensioned fuse in series with the cell for safety reasons. Supply voltage should be in the range of about 9 - 24V. Too high voltage increases the power loss of circuit LM317, too low would not allow the proper operation (it is necessary to count the voltage drop on shunt and minimal voltage drop for the integrated circuit). LM317 circuit should be placed on a sufficiently large heat sink. The charger is resistant to short-circuit at the output. LM317 in worst case (short circuit) dissipates a power loss: P = U in x I max. The maximum allowable loss of LM317 in TO220 version is 20W.
Warning! Li-ion and Li-pol cells may explode if a shorted, overcharged, charged or discharged eith too high currents, exposed to high temperature, mechanically damaged



Rx 1,5 ohm, navit cekas na nek upor (5,6K) in polni s 630 mA
Trafo 4 x 9,5 V žica fi 0,7 mm

[bostjang]

Klasična shema CC/CV regulatorja, ki pride v poštev tudi za Pb.

Še moja ideja za izboljšavo:

LED zaporedno s kolektorjem in imaš indikacijo CC (Constant Current).

[mucek]

LiIon rabi se vsaj UT in OT zascito, fajn je tudi timeout in odklop polnjenja, ko tok pade na 1/10 zacetnega. Za ta namen je na voljo kup namenskih cipov, tako da delati to z LM317 je sicer edukativno, ampak nepotrebno in potencialno nevarno.

Lp, G

[mosqito]

NE! Ne delati tega.

Razen, če si gasilec.... in si 100% časa ob bateriji z ustrezno gasilno opremo.
https://youtu.be/FS5wqiMX8Pw?t=268

[Proteus]

No ja za Pb je kar v redu, za Li(nn) pa res malce premalo.

[v.j.]

[jozkoc]

V naslovu piše enostaven polnilec, in kaj je bolj enostavnega kot to da uporabiš nekaj kar že poznaš in se ti vala doma med ostalo ropotijo. Polnilec z namenskim čipom pa verjetno ni več tako enostaven, pa pozanimat se katerega uporabit, pa kje se ga dobi če se ga dobi, pa potem najti še primerno shemo....

Izkušen elektronik bo seveda rekel da pretiravam, kakšen začetnik se bo pa verjetno strinjal z mojim mnenjem.

Na splošno sem pristaš uporabe univerzalnih elektronskih komponent ker imajo daljši rok trajanja. Na primer čip NE555, že desetletja ga uporabljamo, in mislim ter upam da ga bomo dolga desetletja še naprej. Vsa čast geniju ki ga je izumil.

Kar se pa varnosti tiče, če polniš baterijo z 1/10 toka (15h) ali 1/5 toka (8h) njene kapacitete potem ni nevarnosti da bi prišlo do pregrevanja baterij do te mere da bi prišlo do požara. Tisti ki imajo radi hitrejše polnjenje pa naj seveda uporabijo namenske čipe.

[v.j.]

Tole zadnje glede polnjenja z 1/10 toka velja za NiCd in NiMH, za litijeve nikakor ne. Litij ima tako malo izgub, da lahko rečemo da jih nima, zato tako imenovani "trickle charge" ni dovoljen, ker lahko pride do pregrevanja in uhajanja napetosti navzgor, če končna napetost ni omejena... za razliko od omenjenih, kjer je večinoma dovolj, da je omejen tok in da ne gre za hitro polnjenje.
Pri polnjenju z majhnim tokom in uhajanju napetosti nad 4,3V se celica že lahko greje, zagotovo prihaja do notranjih poškodb in razkrajanja aktivne plasti, uporabna kapaciteta se zmanjšuje, prihaja do mikro prebojev, ...
Potencialna nevarnost seveda obstaja, večji je tok polnjenja, večja je nevarnost in ja, ne glede na zgoraj napisano, spektakularni vžigi so mogoči, ampak ne kar tako hitro in veliko manj pri okroglih 18650, 21700 itd

Uporaba poznanega "dobrega starega" materiala je lahko smiselna, lahko naredimo dober in preprost polnilnik, po trugi strani pa ...

Preprost, vendar brez nastavitve napetosti je zelo dobro poznani kitajček TP4056, ki je integrirani polnilnik, možnost nastavitve toka z enim uporom, indikacija in zaključek polnjenja ko pade tok na vrednost, ki velja da je baterija polna, več o tem si lahko vsak prebere v tehničnem listu, ki se ga zlahka dobi na mnogih spletnih strani oziroma preko iskalnika.

Za dolgo življensko dobo baterij, varno uporabo in še več, se uporabljajo sufisticirani BMS in polnilniki, upošteva se SOC, sploh pri večjih kapacitetah je to pomembno, ampak to ne spada v kategorijo "preprosto".

Mimogrede še malo SSKJ

polnilec - oseba, ki se ukvarja s polnjenjem ...

polnilnik - naprava za polnjenje ...


.

[DusanK]

[bostjang]

Podobno enostavno je narejen en 'solar battery bank', izdelan vemo kje, ki ga imam. Iz sončne celice je zgolj dioda na Li-ion celico preko čipa za njeno zaščito. Nobenega temperaturnega senzorja ali kaj podobnega.
Za izhod je en 3 pinski (!) SOT-23 pretvornik navzgor na 5V.

[tretjic]

Polnilec ni nič slabši (ali pa nevarnejši) od kako drugače kupljenih oziroma "namenskih". Ali boš/ne boš povzročil požara z Lipoti je precej širše vprašanje, kot pa samo izbira polnilca.

Sam sem več let uporabljal nekaj podobnega, le da za 5S in 9A (občasno še uporabljam, ampak v glavnem sedaj rabim višje tokove). Ponavadi sem sicer priključil tudi balanser, a ne vedno. Zadeva je veliko bolj vzdržljiva od kitajskih kupljenih umotvorov (to je bil tudi razlog za izdelavo).

Mimogrede, ali ste kdaj preverjali delovanje "polnilcev", ki so znotraj različnih naprav, npr. kitajskih naglavnih svetilk?

[v.j.]

Pri polnjenju litijevih baterij je predvsem pomembno, da ne presežemo napetosti.

Izhod polnilnika mora biti z omejeno napetostjo.

Izhod polnilnika je lahko tokovni, če gre za šibek vir in za stabilizacijo napetosti poskrbi shunt regulator kot npr pri balanserjih.

Solarni polnilnik, ki polni baterijo direktno iz celice preko diode, ima lahko shunt regulator namesto serijskega napetostnega regulatorja, saj je večinoma napetost celice le nekoliko višja od končne napetosti baterije, tako da je to boljša rešitev. Solarna celica je tokovni vir, ima omejen tok, kar pomeni da vezje za omejitev toka ni potrebno.

Kitajske napravice imajo pogosto vgrajen TP4056, to so tiste malo boljše.

Polnilniki za 18xxx in 21xxx so nekdaj imeli vgrajen TP4056 in na njegovem izhodu vezje za zaščito polaritete s FET tranzistorjem... ker je to očitno predrago, so kitajci pogruntali nov SO8 čipek, torej v enaki velikosti kot TP4056, ki ima zaščito pred napačnim priklopom baterije že vgrajeno.

Pri teh polnilnikih, pri katerih se v ležišče vložijo "flat top" baterije, lahko pride do napačne polaritete baterije, ki lahko poškoduje polnilnik. Ker izhod TP4056 ne moremo zaščititi le z diodo zaradi padca napetosti, je bilo potrebno na izhod dodat FET v primerni vezavi.

Nov hibrid kitajske proizvodnje ima zaščito vgrajeno, saj mu napačen priklop baterije ne škodi. Oznak na teh čipih ni, sem gledal več polnilnikov, kupljeni v daljšem časovnem obdobju. Delujejo podobno kot TP4056, žal pa baterijo napolni na več kot 4,20V, kar na 4,23V in tudi 4,24V ni nič neobičajnega zanj, celo 4,25V v nekaterih primerih.

Baterija napolnjena na skoraj 4,25V se nič ne greje, niti mlačna ni, napolnjena je popolnoma "do vrha", kar dokazuje tudi primerjalni test z meritvijo kapacitete.
Tako napolnjena baterija bo imela krajšo življensko dobo, še posebej, če bo tako napolnjena neuporabljena počivala dalj časa.

Marsikdo bo trdil, da to so pa ja boljši polnilniki, saj baterijo napolnijo bolj... ja, res jo napolnijo, ampak to bateriji škodi, ni pa še nobene nevarnosti, pregrevanja, še daleč daleč od vžiga. Večinoma zaščita pred OC izklopi nekje na območju med 4,25 in 4,30V, torej je napetost tja do 4,30V za Li-ion še popolnoma varna, za Li-poly prav tako, saj ima nazivno napetost za 0,10V višjo.

LiFePO4 oziroma LFP baterije niso v tej kategoriji, njihova napetost in karakteristika je drugačna.