Оглавление:
Всем привет. Давно назрела нужда в мощном зарядном устройстве для Li-Ion аккумуляторов 5S, а в перспективе и с ещё большим количеством ячеек. Желательно универсальным, с хорошим током и индикациями вольт-ампер. Готовое купить конечно можно, но хотелось сделать что-то своё, качественное. Так и появился на свет этот зарядник для литиевых АБ, способный заряжать сразу от 1 до 5 элементов, током до 2 А каждый.
Для создания зарядного устройства выбрал популярные и доступные модули на базе системы TP4056 (или TC4056), дополненные защитой от переразряда и перезаряда элементов (система DW01A + двойной N-MOSFET транзистор 8205A).
Индикаторы работы представлены двумя светодиодами — красным и синим:
- Синий и красный мигают (4 раза в секунду): элемент не подключен.
- Красный горит, синий выключен: идет зарядка.
- Синий горит, красный выключен: зарядка завершена.
Характеристики модуля TP4056
TP4056 — это линейное зарядное устройство с питанием от напряжения 4–8 В. Оно точно поддерживает все этапы процесса зарядки CC/CV (постоянный ток/постоянное напряжение).
- Конечное напряжение зарядки: 4,14–4,24 В. Для продления срока службы ячеек предпочтительно использовать модули с диапазоном 4,15–4,17 В.
- Ток зарядки по умолчанию: около 0,9 А, регулируется резистором R3 (50–1000 мА).
- Максимальный ток: выше 2 А, но для этого требуется эффективное охлаждение, чтобы защитная система от перегрева (порог 145 °C) не снижала мощность.
Модуль поддерживает зарядку глубоко разряженных элементов (вплоть до 0 В) и устойчив к короткому замыканию выхода. Однако он не выдерживает обратного подключения полюсов — это может повредить как модуль, так и схему защиты.
TP4056 оснащён дополнительными функциями:
- Ограничение пускового тока (мягкий старт).
- Защита UVLO от низкого входного напряжения.
- Автоподзарядка элемента при падении напряжения ниже 4,05 В.
Важное по выбору модулей
На рынке присутствуют многочисленные подделки модулей TP4056, которые могут быть небезопасны. Возможные проблемы:
- Перезаряд или недозаряд элементов.
- Зависание процесса зарядки.
- Некорректная работа с глубоко разряженными аккумуляторами.
- Закорачивание входа VCC с выходом BAT.
Ранее на рынке присутствовали оригинальные модули TP4056 от Top Power, но сейчас большинство — это клоны. Некоторые из них работают стабильно, но качество требует проверки. В моём устройстве использовались такие модули, и проблем пока не возникло.
Конструкция зарядного устройства
Простое подключение модулей TP4056 к ячейкам корпуса требует отдельного источника питания на 5 В для каждого модуля. Это исключает замыкание ячеек на общую массу модулей.
Выбрал пять модулей с конечным напряжением 4,15–4,16 В и модифицировал их:
- Заменил резисторы R3 на номинал 1 кОм, увеличив ток зарядки до ~1,1 А.
- Убрал SMD-светодиоды, заменив их разъемом для подключения внешних индикаторов.
- Добавил медные радиаторы под микросхему TP4056 для улучшения теплоотвода.
Для питания использовались стандартные импульсные блоки 5 В/2,4 А. Платы блоков были извлечены из корпусов и подключены короткими медными проводами к модулям TP4056, после чего собраны на основной плате (220×120 мм).
Каждый модуль оснащён защитой: если напряжение на ячейке превышает 4,3 В, она отключается от земли. Основная плата снабжена сетевым предохранителем (250 В/3,15 А) и фильтрующим конденсатором (470 нФ/300 В).
Корпус и охлаждение ЗУ
Зарядное устройство размещено в корпусе (247×150×117 мм), изготовленном из старых напольных ламинат-панелей. Вентиляция обеспечивается вентилятором, питающимся от последнего блока питания 5 В. На стенках корпуса предусмотрены вентиляционные отверстия, закрытые металлической сеткой.
Устройство подключается к аккумуляторам 1-5S через 6-контактный разъём ATX. Для зарядки используются холдер для 5 ячеек 18650, подключённых к заряднику через отдельную плату.
