Mini ładowarka USB do ogniw Li-Ion

Urządzenie powstało właściwie przez jeden dzień, z potrzeby posiadania ładowarki z prawdziwego zdarzenia z poprawnym algorytmem ładowania dla ogniw litowo jonowych, którego nie posiadają ładowarki "made in china" za ~40-60zł. Przypomnę, że właściwy proces ładowania zawiera 2 fazy: CC-Constant Current w której ogniwo jest ładowane określonym, stałym prądem. Następnie gdy napięcie osiągnie napięcie końcowe ~4,20V rozpoczyna się faza druga - CV-Constant Voltage w której akumulator ładowany jest stałym napięciem 4,20V aż do zaniku prądu ładowania.


Zamówiłem więc w Maxim'ie sample układu MAX1811.




Zakres zasilania 4,35 - 6,50V. Napięcie końcowe - do wyboru 4,1 lub 4,2V z dokładnością na poziomie 0,5%. 2 prądy ładowania do wyboru - 100/500mA (to prądy maksymalne, w rzeczywistości wynoszą typowo 455/85mA). Układ potrafi „ożywiać” głęboko rozładowane ogniwa – jeśli napięcie akumulatora jest niższe niż 2,5V ładowarka przechodzi w tryb wstępnego ładowania prądem ~40mA. Gdy napięcie wzrośnie powyżej granicy 2,5V rozpoczyna się normalny proces ładowania. Ciekawe jest również zabezpieczenie termiczne. Gdy temperatura struktury niebezpiecznie wzrośnie, automatycznie obniżany jest prąd – gdy temperatura spadnie – podwyższany. Dioda sygnalizacyjna świeci się, gdy napięcie na akumulatorze jest niższe od napięcia końcowego – oznacza to, że sygnalizowana jest faza constant current. Dioda jest zgaszona w wypadku osiągnięcia napięcia końcowego (mimo, że faza constant voltage trwa) więc po zgaśnięciu diody polecam potrzymać ogniwo w ładowarce jeszcze jakiś czas co pozwoli w pełni wykorzystać jego pojemność.

Pierwsze szkice płytki zrobiłem na jakimś nudnym wykładzie, następnie przeniosłem na komputer, później druk na laserze i prasowanie



Później zgrubne docięcie i do trawienia. I cynowanie.







Dalej wlutowanie złącza usb, scalaka, diody sygnalizacyjnej, rezystora i dwóch kondensatorów tantalowych (ja zastosowałem 10uF/10V)



W karcie katalogowej układu zalecane jest by masa zajmowała możliwie dużą powierzchnię płytki, gdyż służy ona również do odprowadzania ciepła z układu. Ja dodatkowo przylutowałem do płytki cienką blachę miedzianą i zawinąłem pod płytkę.



Płytkę zamknąłem w obudowie od odbiornika myszki bezprzewodowej Wyprowadzenia do ładowania to docelowo krokodylki, które będą podłączane do koszyka z ogniwem, lub na magnesiki w wypadku nietypowych akumulatorów.



Pierwsze testy pomyślne



Test
Następnie przeprowadziłem pełny test. 2 mierniki, jeden monitoruje napięcie, drugi prąd ładowania. Dane spisywane do 10 minut a po przejściu do fazy CV co 5 minut

Układ pomiarowy


Akumulator to 18650 Panasonica z baterii laptopowej. Rozładowany do napięcia 3,20V, dłużej nie chciało mi się czekać. W chwili t=0 wkładamy do ładowarki. W fazie CC prąd niezmiennie wynosił 470mA. Po osiągnięciu napięcia 4,14V dioda zgasła i rozpoczęło się ładowanie CV gdzie prąd powolutku spadał a napięcie rosło do 4,19V.
Nie zauważyłem problemów z odprowadzaniem ciepła, cały układ był lekko cieplejszy od palca.

Zebrane dane i wykres.
Dane (klik!)


Ogólnie jestem zadowolony z konstrukcji. Ładowanie dużych ogniw o pojemności >2000mAh jest czasochłonne ze względu na dość mały prąd ładowania. Docelowo jednak będzie ona służyła do ładowania mniejszych akumulatorów <1000mAh.

Poniesione koszty: 2zł

Fajne!

Bardzo ciekawe urządzenie. IMO na płytce jest za dużo spoiwa jak na smd, ale jak kto woli Mógłbyś wstawić pcb w pdf albo eagle?

Ciekawy projekt , godny na miarę światełkowca Szkoda tylko że te i inne Maximy można tylko jako sample łatwo pozyskać .

ale chyba trzeba długo czekać nad nim, bo jak się go zostawi na dłużej to booom, ogień i po pakiecie.
Czyz nie?

W żadnym wypadku nic się nie stanie gdy zapomnimy o podłączonych ogniwach

Małe i przydatne. Gdzie kupiłeś tak tani układ? Ja widziałem za 13zł. Trochę szkoda laminatu

Bardzo fajna i przydatna ładowarka.
Ile ja się nawalczyłem z moim MAX-em aby ładował poprawnie. Teraz wiem że ścieżki muszą być naprawdę szerokie. Tylko dlaczego ten MAX przestaje sygnalizować ładowanie jeśli skończył dopiero pierwszą jego fazę? Jeśli odłączymy wtedy akumulator to nie będzie on wtedy w 100% naładowany.
Radzę uważać na błędne podłączenie biegunów akumulatora MAX tego nie przeżyje, wiem to z doświadczenia.
Układzik pewnie z sampli?
Ja teraz czekam na MCP73833, bo ładowanie prądem 500mA jest za wolne a ten MCP ma 1A prąd ładowania.

Układy otrzymałem jako sample, czyli za darmo Reszta laminatu oczywiście odcięta i posłuży do innych projektów

Nie wiem dlaczego sygnalizuje tak a nie inaczej. Zostawienie aku w ładowarce na godzinę po zgaśnięciu diody zaskutkuje myślę władowaniem dodatkowych ~10%. Odwrotnego podłączenia nie praktykowałem, za to MAX bez problemu znosi zwarcie zacisków wyjściowych. Co do MCP73833 to będzie następny projekt (już mam sample)

Ja bym trochę zmniejszył wymiary płytki, a złącze USB wytrawił na laminacie. Powstała by wtedy miniaturowa konstrukcja. Pozdrawiam

Można, ale zmiejszanie płytki a zarazem zmiejszanie powierzchni odprowadzania ciepła może wpłynąć na stabilność układu.

Kazda mobo/system daje bez problemu maksymalny prad z portu usb bez enumeracji urzadzenia, odczytania deskryptorow itp? Tutaj nie ma czesci komunikacyjnej przez usb, wiec plyta powinna zezwolic na jedynie 100 mA, a jak widze, jest chyba inaczej?

Nie znam się na tym. Też czytałem o tym ograniczeniu, ale jak widać mojego laptopa nie dotyczy

Znalazlem dyskusje, wychodzi na to, ze specyfikacja specyfikacja, a plyta daje prad jaki jej sie podoba.

https://www.elektroda.pl/rtvforum/topic1849687.html

W wielu notebookach przewidziane jest ładowanie nawet przy wyłączonym komputerze dlatego na większości komputerów powinno być na porcie ok 500mA, a w niektórych komputerach są opcje w biosie, które włączają funkcję ładowania przez usb.

Szkoda, ja nie mogę sobie tego posamplić bo pisze że jestem z konkurencyjnej firmy choć wcale nie jestem.

Bardzo ciekawa i estetyczna konstrukcja, ale mam jedno pytanie, jak stać się posiadaczem tego układu MAX1811. Patrzyłem w kilku sklepach i nic, autor tego tematu mówi, że otrzymał produkt jako sample - nie bardzo wiem o co chodzi. Proszę o pomoc.

Układ można kupić w TME, ale obecnie nie mają go na stanie oraz w farnellu.
Sample, czyli darmowe próbki otrzymywane od producenta jeśli uzna, że je dobrze spożytkujesz, a nie np. sprzedasz na alle... . Decyzję o wysyłce podejmują wg własnych kryteriów, ale przy powołaniu się na swoją uczelnię (politechnikę) i użyciu konta mailowego na domenie put.poznan.pl bez problemu otrzymałem już 2 paczki.

EDIT: Widzę, że komuś nie spodobał się mój post i zamawianie sampli za "pośrednictwem" uczelni. Jak to ktoś ujął:

Cytat:

wskazywanie drogi "obejścia" przy zamiawianiu sampli nie jest chyba na miejscu.

Nie wiem jakie "obejście" miał na myśli autor raportu (może to wkoło domu), ale IMO wysyłanie sampli do przyszłych inżynierów, zachęcanie ich do swoich wyrobów, jest chyba głównym celem każdej firmy pokroju Maxima...

A jak MAX zachowuje się, przy podłączeniu ogniwa na odwrót? Jakoś nie umiem się doczytać w dokumentacji tej informacji.

Sam jestem ciekaw, ale nie aż tak by to przetestować
W dokumentacji faktycznie nic o tym nie pisze.

Mad Bekon napisał:

A jak MAX zachowuje się, przy podłączeniu ogniwa na odwrót? Jakoś nie umiem się doczytać w dokumentacji tej informacji.

Ja też nie mogłem się doszukać tej informacji i spróbowałem.
Głupio zrobiłem ale dla Innych piszę teraz ze 100% pewnością że MAX1811 NIE JEST ODPORNY NA ODWROTNE PODŁĄCZENIE AKUMULATORA.

A skutkiem odwrotnego podłączenia będzie zwarcie między wejściem a wyjściem.

Bardzo fajny projekt tylko mam kilka pytań co do małej przeróbki układu. Jestem początkujący i średnio znam się na elektronice, więc jeśli nawet moje pytania będą banalne prosze o odpowiedz.
1. Czy można podłączyć prąd wejściowy większy lub niższy niż 500ma (mam na myśli 1a lub 300ma, ładowarka ma być do wielu zastosowań)?
2. Czy coś się stanie jak podczas ładowania będzie zmieniał się prąd ładowania ?
3. I jeszcze jedno, czy jak podłącze kilka akumulatorów np.: 2 (nokia bl-5c) równolegle będzie ładowało poprawnie i nic się nie stanie.
Za odpowiedzi będę bardzo wdzięczny. Tylko proszę w miarę prosto odpowiedzieć, bo kiepsko się znam na elektronice.

1. Do układu dostarczasz napięcie. Prąd to już sprawa wtórna i w tym wypadku wydajność prądowa źródła musi być co najmniej 500mA.
2. Nie wiem w jaki sposób miał by się zmieniać prąd ładowania? Przebieg wartości prądu ładowania w zależności od napięcia na ładowanym ogniwie masz na wykresie.
3. Tak, naładują się poprawnie, tylko zajmie to 2x więcej czasu. Tak więc lepiej ładować pojedynczo.

Odporność na odwrotne podłączenie: wystarczy dać na wyjściu diodę szotkiego podłączoną tak, żeby wtedy przewodziła. No i pamiętać o zastosowaniu bezpiecznika
Za kilka złotych można kupić MCP73113 (1.1A max) i jeszcze taniej MCP73811 (450mA i bardziej prymitywny algorytm) oraz wspomniany MCP73833 (1A, dość złożona funkcjonalność - tutaj jestem zaskoczony niską cen.ą). Schemat podłączenia bardzo podobny.
Przynajmniej nie trzeba kombinować z LM317

Przecież to nam ograniczy napięcie o ~0,3V!

Tak, jeśli ktoś wpadnie na dziwny pomysł włączenia jej szeregowo

Pardon. Późna godzina.