Przetwornice USB do ogniw Li-ion

Baterie Li-ion na dobre zagościły w naszych domach. Duże pojemności i ogólna dostępność sprawiły, że ogniwa są chętnie stosowane również przez miłośników DIY. Jedyny problem, jaki możemy napotkać na początku przygody z tymi bateriami to sposób ładowania. Li-ion, ze względu na swoje właściwości chemiczne, wymaga dość precyzyjnej ładowarki, która zakończy proces po osiągnięciu napięcia 4,1…4,2V. Dalszy wzrost grozi już uszkodzeniem ogniwa i eksplozją. Na szczęście wyspecjalizowane układy scalone kontrolujące ładowanie jak i gotowe moduły są łatwo dostępne.

Ładowarka Li-ion na układzie TP4056

Pierwszy, gotowy moduł to ładowarka oparta na scalaku TP4056. Płytka posiada gniazdko miniUSB, skąd czerpie prąd (szkoda, że nie zastosowano typowego microUSB), źródło zasilania o napięciu 5…8V można też doprowadzić do pól lutowniczych IN+ i IN-. Baterię Li-ion podłączamy do padów BAT+ i BAT-.

Ładowarka na TP4056

Stan pracy sygnalizują dwie diody LED. Pierwsza – czerwona świeci podczas ładowania, druga, niebieska oznacza podłączenie do zasilania/zakończenie ładowania. Moduł ładuje ogniwo dość dużym prądem o wartości 1000mA (1A). Wynika to z rezystora 1,2kΩ, wpiętego między nóżkę 2 układu a masę. Zmieniając ten opornik w zakresie 10kΩ-1,2kΩ można zmieniać prąd ładowania od 130mA do 1000mA.

Nota aplikacyjna dla układu TP4056 jest bardzo prosta i wygląda tak:

Schemat TP4056

W module zakupionym w Chinach zrezygnowano z pomiaru temperatury ogniwa, dioda podłączona pod nóżkę 6 /STBY jest koloru niebieskiego.

Układ kontroluje ładowanie baterii Li-ion w sposób zapewniający jej bezpieczeństwo. W opisie pomocna będzie charakterystyka z noty aplikacyjnej:

TP4056 ładowanie

Jak widać, mocno rozładowane ogniwo nie będzie od razu katowane maksymalnym prądem, wzrośnie on dopiero po przekroczeniu 3V i układ przejdzie w stan stabilizacji prądu. Gdy napięcie osiągnie wartość 4,1V, układ zacznie zmniejszać prąd, po osiągnięciu 4,2V przejdzie w tryb stabilizacji napięcia i zakończy ładowanie, gdy prąd pobierany przez ogniwo spadnie do wartości 1/10 prądu nominalnego.

Jeśli chcecie używać modułu zasilanego przez USB, korzystajcie z porządnych kabelków miniUSB. Większość niestety ma przewodność żył na poziomie sznurówek do butów, co powoduje bardzo duże spadki napięć i 5V na gnieździe USB zamienia się w 4V na module a prąd ładowania wynosi 300mA zamiast 1A. Jeśli układ będzie zasilany ze stabilizowanego zasilacza 5V, najlepiej podpiąć się do padów na płytce.

Układ bardzo tani (cena poniżej 2zł) i przydatny. Dokupiłem do niego koszyk na ogniwo 18650 i używam do ładowania baterii w latarkach.

Przetwornica podwyższająca Li-ion -> USB

Drugi układ, to prosty moduł przetwornicy. Całość składa się z 7 elementów elektronicznych – scalaka o oznaczeniu E50D, rezystora, dwóch kondensatorów, cewki, diody schottkiego i LED. Zasada działania jest prosta – do padów + i – podłączamy ogniwo Li-ion, a na gnieździe USB mamy stabilizowane 5V.

Przetwornica Li-ion USB

Do wejścia układu możemy doprowadzić napięcie o wartości od 0,9V, jednak układ pracuje znacznie stabilniej od 1,5V. Przy napięciu wejściowym 3,7V, do gniazdka USB podłączyłem telefon, który był ładowany prądem 400mA, a napięcie wyjściowe wynosiło 4,9V – całkiem nieźle. Prz prądzie 500mA, napięcie wyjściowe spada poniżej 4,6V.

Układ do kupienia na aliexpress za mniej niż 3zł.

Przetwornice USB – podsumowanie

Dwie powyższe przetwornice można z powodzeniem wykorzystać do budowy DIY powerbanku z wykorzystaniem ogniw 18650 odzyskanych z baterii laptopa czy płaskich Li-ion ze starego tabletu. Wykorzystany samodzielnie układ na TP4056 sprawdzi się jako autonomiczna ładowarka USB.

Wpis “Przetwornice USB do ogniw Li-ion” komentowano 3 razy

  1. Co do powerbanku DIY z dwu powyższych układów to mam dwa pytania:
    1. Jak zrobić zabezpieczenie przed nadmiernym rozładowaniem ogniwa?
    2. Czy można dla zwiększenia pojemności połączyć kilka ogniw równolegle?

Dodaj komentarz

This site uses Akismet to reduce spam. Learn how your comment data is processed.