Зарядное устройство литиевого аккумулятора на микросхеме LM317

Довольно простое ЗУ автоматического типа можно собрать на микросхеме LM317, которая представляет из себя типовой линейный стабилизатор напряжения с регулируемым выходным напряжением. Микросборка может также работать в роли стабилизатора тока. Вторая схема - более продвинутое зарядное устройство на LM317 с балансиром.

Простое зарядное устройство для литиевого аккумулятора на LM317

В данном варианте литиевой зарядки используются два стабилизатора, один из которых подсоединен по схеме стабилизатора тока, а на другом выполнен пороговый узел.

Простое зарядное устройство для литиевого аккумулятора на микросхеме LM317

С помощью сопротивлений делителя напряжения R2 и R3 можно задать требуемый номинал на выходе, до значения которого будет заряжаться литиевый аккумулятор, в нашей конструкции, сопротивление R3 заменено переменным резистором, для удобной регулировки. Когда напряжение на батареи достигнет уровня напряжения заряда, то процесс заряда остановится.

Схема зарядного устройства для литиевого аккумулятора на LM317

Максимально разрешенный зарядный ток может достигать уровня в 1,5 Ампера, этого вполне хватает для зарядки аккумуляторов этого типа. Индикаторный светодиод будет гореть в процессе заряда и потухнет, когда батарея будет заряжена полностью.

Параллельный светодиоду подключен резистор, сопротивление которого рассчитываем по закону ома:

R1=U/I ,

где U напряжение, необходимое для максимального свечения светодиода, I выходной ток ЗУ (в Амперах), это сопротивление подбирается в зависимости тока вашего блока питания.

Микросхему на печатной плате нужно обязательно разместить на теплоотводе, если зарядный ток устройства выше 500мА.

Зарядное устройство для литиевых аккумуляторов на LM317 с балансиром

Простейший вариант балансира - это ограничитель напряжения. Он представляет из себя типовой компаратор, сравнивающий напряжение на одной банке LiPo с пороговым значением номиналом в 4.20 вольта. По достижении этого номинала приоткрывается мощный транзисторный ключ, соединенный параллельно банке LiPo, пропускающий большую часть зарядного тока (1А и более) и преобразующий энергию в тепло. На долю самой банки аккумулятора достается довольно малая часть тока, что, практически, стопорит ее заряд, давая дозарядиться соседним банкам. Таким образом, выравнивание напряжений на отдельных компонентах батареи осуществляется только в конце процесса заряда по достижении элементами порогового уровня.

Но такие балансиры в радиолюбительской практике бывают только самодельными. Все фирменные микроконтрольные балансиры базируются на другом принципе работы. Вместо того, чтобы рассеивать полные зарядные токи в конце, микропроцессор постоянно контролирует напряжения на отдельных банках и постепенно выравнивает их в течение всего времени заряда. К банке, заряженной выше других, микропроцесссорный балансир подсоединяет параллельно некоторое сопротивление (около 50-80 Ом), пропускающее через себя часть тока заряда и лишь немного замедляющее заряд этой банки, но не стопоря его полностью. В отличие от мощных транзисторов на радиаторе,микропроцессорный балансир не требует габаритных радиаторов. Но в рамках нашей статьи остановимся на балансире первого типа.

Для зарядки аккумуляторных батарей током не более 1,5А применяем два интегральных стабилизатора LM317T на раздельных радиаторах для еще больших токов его можно заменить LM350.

Схема зарядного устройства для литиевых аккумуляторов на LM317 с балансиром

Входное напряжение U1 является величиной постоянной и зарядный ток управляется в цепи сопротивлением резистора R1. Для того, чтобы узнать номинал резистора R1, потребуется воспользоваться формулой закона Ома:

R1 = 1,25/максимальный ток заряда.

Так как для этой схемы я планировал трехбаночный литиевый элемент с зарядом 1000мА, то:

R1 = = 1,25/1000мА = 1,25 Ом.

С ЗУ в данном исполнении, не следует заряжать емкость на 100%, т.к нельзя быть уверенным в том, что в результате эксплуатации будет полный ее разряд. Поэтому в описываемой схеме необходим заряд 960 мА или 96% от заряда общего объема емкости. Тогда резистор R1 = 1,302, его можно получить в результате последовательно соединенных резисторов по 1 Ом и параллельно с 100 Ом многооборотным сопротивлением.

Резистор регулировки выходного напряжения сопротивление R3

R3=(96×V)-120

Т.е для банок банок V=8.4v, поэтому R3=(96×8.4)-120=686 Ом, а для трех банок V=12.6v - R3=(96×12.6)-120=1090 Ом.

В роли сопротивления R3 лучше всего взять многооборотный резистор R3 номиналом в 5 кОм. Его необходимо отрегулировать так, чтобы через каждую банку протекало напряжение в 4,2 Вольта (настройку следует проводить без подключенного аккумулятора).

ЗУ для литиевых аккумуляторов на LM317 с балансиром

Все банки аккумулятора заряжаются примерно одинаково. Даже если ЗУ батареи на 0,1 В меньше (4,1 В вместо 4,2 В), это не повредит АКБ.