Адаптер в качестве зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов шуруповерта.

В прошлый раз я рассматривал вопрос о замене никель-кадмиевых
NiСd аккумуляторов шуруповерта налитий-ионные. Теперь остался вопрос
зарядки этих аккумуляторов. Литий ионные аккумуляторы формата 18650 обычно
могут заряжаться до напряжения  4,20 Вольта на ячейку с допустимым отклонением не больше 50 милливольт потому,  что увеличение напряжения может привести повреждению структуры батареи. Ток
заряда аккумулятора может находится в  пределах от 0,1С до 1С(С-емкость аккумулятора). Лучше выбрать это значение  согласно даташиту на конкректный аккумулятор. Я применил в переделке
шуруповерта аккумуляторы марки SamsungINR18650-30Q 3000mAh 15A. Смотрим  даташит-ток зарядки -1,5А.

Наиболее  правильным будет провести заряд литиевых аккумуляторов  в два этапа по методу CCCV (constant current, constant voltage-постоянный ток, постоянное напряжение). Первый этап- должен обеспечен постоянный ток заряда. Величина тока составляет 0.2-0.5С. Для  аккумулятора с емкостью 3000 мА/ч, номинальный ток заряда на первом этапе равен 600-1500 мА. . Второй этап - зарядка аккумулятора постоянным напряжением, ток постоянно снижается. Поддерживается напряжение на аккумуляторе в пределах 4.15-4.25 вольта. Процесс заряда будет законченным когда току падет до 0.05-0.01С.На этом этапе ЗУ поддерживает на аккумуляторе напряжение 4.15-4.25 вольта и контролирует значение тока. По мере набора емкости, зарядный ток будет снижаться. Как только его значение уменьшится до 0.05-0.01С, процесс заряда считается оконченным.

Принимая во внимание вышесказанное применил готовые электронные модули с Алиэкспресс. Понижающая плата CCCV с ограничением по току на микросхеме XL4015E1 или на LM2596.Предпочтительней плата на XL4015E1 так, как она более удобна в настройках.

Характеристики  платы  на XL4015E1.

Максимальный  выходной ток до 5 Ампер. 

Напряжение на выходе: 0.8 В-30 Вольт. 
Напряжение на входе : 5 В-32 Вольт. 
Плата на LM2596 имеет аналогичные параметры, только ток чуть меньше - до 3 Ампер.

Плату для управление зарядом литий-ионной батареи выбрана ранее. В качестве источника
питания можно применить любой со следующими параметрами - выходное напряжение
не ниже 18 Вольт (для схемы 4S),ток не ниже 2-3 Ампер. В качестве первого примера построения 
зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов шуруповерта  я использовал адаптер
220\12 Вольт, 3 Ампера.

Предварительно я проверил какой  ток он может выдать при номинальной нагрузке. Подключил к выходу автолампу и  выждал полчаса. Выдает свободно без перегруза 1,9 Ампер. Также измерил
температуру на радиаторе транзистора-40 градусов Цельсия. Вполне  неплохой результат.

 Но в этом случае не хватает напряжения. Это легко исправимо, с помощью всего одной копеечной радиодетали-переменного резистора (потенциометр) на 10-20 кОм.

Рассмотрим типовую схему адаптера.

 На схеме есть управляемый стабилитрон TL431, он находится в цепи обратной связи.Его задача поддерживать стабильное выходное напряжение в соответствие с  нагрузкой. Через делитель из двух резисторов он подключен к плюсовому выходу  адаптера. Нам нужно припаять к резистору(или выпаять его совсем и на его место  припаять, тогда напряжение будет регулироваться и в меньшую сторону)  который подключен к выводу 1 стабилитрона TL431 и к минусовой шине переменный резистор. Вращаем ось потенциометра и выставляем нужное напряжение. В моем  случае я задал 18 Вольт(небольшой запас от 16,8 Вольт для падения на плате CCCV). Если у вас напряжение указанное на корпусах электролитических конденсаторах стоящих на выходе схемы будет меньше  нового напряжения они могут взорваться. Тогда надо заменить их на другие  конденсаторы +30% по новому напряжению.

Далее  подключаем к адаптеру плату для управление зарядом. Выставляем подстроечным резистором на плате напряжение 16,8 Вольт. Другим подстроечным  резистором выставляем ток 1,5 Ампера, предварительно подключаем тестер в режиме  амперметра к выходу платы. Теперь можно  подсоединить литий-ионную батарею шуруповерта. Зарядка прошла нормально, ток к концу заряда упал до  минимума, батарея зарядилась. Температура на адаптере была в пределах 40-43  градусов Цельсия, что вполне нормально. В дальнейшем  можно в корпусе  адаптера  для улучшения вентиляции (особенно в летнее время) насверлить отверстия. Окончание заряда батареи можно  увидеть по включению светодиода на плате на XL4015E1. В данном примере я использовал другую плату на LM2596 так, как случайно в ходе экспериментов сжег  XL4015E1. Советую делать зарядку лучше на плате  XL4015E1.Данный вариант с адаптером работает уже второй месяц вполне нормально. 

У меня есть еще штатное  зарядное от другого шуруповерта. Оно рассчитано на зарядкуникель-кадмиевых аккумуляторов. Хотелось использовать это  штатное зарядное чтобы заряжать и никель-кадмиевые  аккумуляторы и литий-ионные.

Это решилось просто- припаял к  выходным проводам (красный плюс, черный минус) провода к плате CCCV. Напряжение холостого хода на  выходе штатноезарядного было 27 Вольт, это вполне подходит для нашей зарядной платы. После подключил так же как и варианте с адаптером.

Окончание зарядки здесь мы видим  по изменению цвета свечения светодиода(переключился с красного на зеленый). Саму плату CCCV я поместил в подходящую пластмассовую коробку, выведя провода наружу.

 Если у вас штатное зарядное на трансформаторе то можно подключить плату CCCV после  диодного мостика выпрямителя.Способ переделки адаптера под  силу  начинающим  и может пригодиться в других целях, в результате получим бюджетный блок для питания различных  устройств.

Подробнее процесс работы с  зарядным устройством для переделанного шуруповерта можно посмотреть в видео 

Всем спасибо за  потраченное время и также желаю здоровья и успехов в покупках и жизни.