В настоящее время одними из самых распространенных источников питания для автономных устройств являются литий-ионные и литий-полимерные батареи. Эти типы батарей имеют хорошие показатели плотности заряда, однако они могут быть химически нестабильными в жестких условиях эксплуатации, что требует уделять им повышенное внимание во время их заряда.

Предлагаем проект двухрежимного зарядного устройства (режимы CC и CV), которое можно будет использовать для заряда литий-ионных и литий-полимерных батарей напряжением 3,7В 7,4В и 12В.

Режим CC (Constant Charge, постоянный заряд)

В этом режиме зарядный ток батареи должен оставаться постоянным. Чтобы обеспечить постоянство тока во время заряда необходимо соответствующим образом изменять напряжение, подаваемое на батарею.

Режим CV (Constant Voltage, постоянное напряжение)

В этом режиме напряжение, подаваемое на батарею, будет оставаться постоянным, а зарядный ток будет изменяться.

Схема устройства приведена ниже

В режиме СС аккумулятор заряжается от источника постоянного тока, выполненного на ЦАП U1, операционном усилителе U2 и полевом транзисторе Q1. Ток заряда устанавливается кодами по I2C в ЦАП. В этом режиме реле RL1 и RL2 обесточены. Ток заряда определяется путем измерения напряжения на резисторе R18, подключенного к аналоговому входу А0 Ардуино. При достижении максимального значения напряжения аккумулятора открывается транзистор Q5, включается реле RL1, аккумулятор подключается к стабилизатору напряжения U3 и устройство переходит в режим подзарядки постоянным напряжением (CV).

В режиме СV аккумулятор заряжается от источника постоянного напряжения, выполненного на стабилизаторе U3. Напряжение заряда устанавливается переключением резисторов R8, R9 или R10 в зависимости от номинального напряжения заряжаемого аккумулятора. При зарядке аккумулятора 3,7В включен резисиор R8, при 7,4В - R9, при 12В - R10. Значение напряжения заряда через делитель R12,RV2 поступает на аналоговый вход А1 Ардуино. Ток заряда в этом режиме измеряется путем измерения падения напряжения на резисторе R13. Это напряжение усиливается операционным усилителем U2C и поступает на вход А6 Ардуино. При достижении напряжения аккумулятора значения напряжения заряда открывается транзистор Q6, включается реле RL2 и аккумулятор отключается от зарядного устройства. Подробнее на видео.

Установка тока заряда

Включить устройство с подключенным аккумулятором . На дисплее включится картинка

Кнопками UP, DOWN установить ток и кнопкой SET сохранить значение тока в памяти Ардуино. Далее кнопкой MODE включить режим установки напряжения заряда.

Установка напряжения заряда

Кнопками UP, DOWN установить напряжение заряда и кнопкой SET сохранить значение напряжения в памяти Ардуино. Далее кнопкой MODE включить режим заряда.

Литиево полимерные аккумуляторы могут выйти из строя при превышении температуры выше 45℃. Поэтому в устроцйстве применен температурный дачик U4 LM35. При превышении температуры вышеуказанной аккумулятор отключается.

Подробнее на видео.

В качестве индикатора применен цветной TFT дисплей 1.8" ST7735. Питание от источника 24В 1А. Сердцем устройства является Ардуино Нано.Скетч для Ардуино выполнен в FLPROG 7.3.8.

Перечень элементов, проект в протеусе, проект в FLPROG с прошивкой, чертеж печатной платы в EagleCAD c гербер файлами для заказа платы в архиве

Плата ТОР

Плата ТОР в сборе

Плата ТОР без индикатора

Плата ВОТ

Плата ВОТ в сборе

Вид сверху 3D