У статті «Ремонт і модернізація світлодіодних ліхтарів» докладно розглянуто питання ремонту і доопрацювання електричних схем китайських світлодіодних ліхтарів, заміни вийшов з ладу кислотного акумулятора аналогом.
Але є ще один варіант заміни акумулятора при ремонті ліхтаря – заміна його літій-іонним акумулятором від несправних електронних пристроїв. Наприклад, стільникового телефону, фотоапарата, ноутбука або шуруповерта. Підійдуть також акумулятори, які вже не забезпечують необхідну тривалість роботи пристрою, але ще працездатні.
Перший літій-іонний акумулятор був випущений в 1991 році японською корпорацією Sony. Номінальна напруга одного елемента акумулятора складає 3,7 В. Мінімально-допустима – 2,75 В. Напруга заряду не повинно перевищувати 4,2 В при струмі заряду від 0,1 до 1 ємності акумулятора (С). Літій-іонні акумулятори практично не мають ефект пам’яті і мають малий струм саморозряду, при кімнатній температурі не більше 20% за рік. На поточний момент за технічними характеристиками є найкращими.
Раніше мені довелося ремонтувати і модернізувати LED ліхтар, в якому перегоріли всі світлодіоди. Після ремонту через кілька років роботи він перестав світити через вихід з ладу свинцевого акумулятора. Як видно на фотографії корпус його здувся.
Так ліхтар і припадав пилом на полиці, поки не вийшов з ладу літій-іонний акумулятор від фотоапарата. Аналіз показав, що в акумуляторі відмовив контроллер балансування і заряду. Два елементи акумулятора були в хорошому технічному стані, які я і вирішив встановити в ліхтар замість кислотного акумулятора.
Штатний зарядний пристрій ліхтаря для зарядки літій-іонного акумулятора не підходило, так як воно забезпечувало сталість струму заряду з неконтрольованим напругою. А для літій-іонного акумулятора при зарядці необхідно забезпечити струм зарядки величиною 0,1-1С при напрузі, що не перевищує 4,2 В на один елемент.
вибір контролера
для зарядки літій-іонного акумулятора
Можна виготовити контролер самостійно, але в продажу, наприклад, на Аліекспресс, продаються готові за ціною 0,2-0,3 цента, зібрані на мікросхемі TP4056 або її аналоги (ACE4054, BL4054, CX9058, CYT5026, EC49016, MCP73831, LTC4054, LC6000 , LP4054, LN5060, TP4054, SGM4054, U4054, WPM4054, IT4504, PT6102, PT6181, Y1880, VS6102, HX6001, Q7051).
На Аліекспресс був куплений найпростіший модуль контролера, технічні характеристики якого повністю задовольняють вимогам для зарядки літій-іонного акумулятора, встановленого в ліхтарі. Його зовнішній вигляд представлений на фотографії.
Контролер зібраний з поступовим зниженням електричній схемі. Змінюючи номінал резистора, що йде з другого виведення мікросхеми на загальний провід можна обмежити максимальний струм зарядки.
| Залежність максимального струму зарядки від величини R контролера TP4056 | |||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Номінал резистора, кому | 30 | 20 | 10 | 5 | 4 | 3 | 2 | 1,66 | 1,5 | 1,33 | 1,2 |
| Струм зарядки, мА | 50 | 70 | 130 | 250 | 300 | 400 | 580 | 690 | 780 | 900 | 1000 |
Вибір величини струму зарядки Li-ion акумулятора визначається виходячи з двох обмежень. Величина струму повинна знаходитися в межах 0,1-1 від ємності акумулятора (прийнято позначати буквою С). Наприклад, для акумулятора ємністю 600 мА? Год струм не повинен перевищувати 0,6 А. Отже, потрібно, щоб номінал токозадающего резистора склав 2 кОм (на резисторі повинна стояти маркування 202). І не перевищувати величини струму, який здатне забезпечити зарядний пристрій. Для даного випадку струм повинен бути більше 0,6 А. Струм завжди вказується на етикетці ЗУ.
| Технічні характеристики контролера TP4056 | ||
|---|---|---|
| Найменування | значення | Примітка |
| Вхідна напруга, В | 4,5-8,0 | Понад 5,5 В не рекомендується |
| Вихідна напруга, В | 4,2 | |
| Максимальний струм заряду, А | 1,0 | Можна змінювати величиною R з виведення 2 |
| Мінімальний струм заряду, А | 0,03 | При меньешм струмі піде в сон |
| Автооключеніе | є | При струмі задядкі <1/10 заданного R |
| індикатор роботи | є | Червоний-заряд, синій-заряджений |
| Моніторін напруги, В | 4,0 | Якщо нижче, то включається зарядка |
| Захист від переполюсовки | немає | Переполюсовка акумулятора не припустима |
| вхідний роз’єм | Micro-USB | Є контакти для пайки |
| вихідний роз’єм | немає | Є контакти для пайки |
| Габаритні розміри, мм | 19? 27 | |
| Вага модуля, гр | 1,9 |
Варто зауважити, що якщо поплутати полярність підключення акумулятора до виходу контролера, то чіп відразу проб’ється і на висновки акумулятора починає надходити підводиться до контролера напруга, що може вивести його з ладу.
Після зарядки Li-ion акумулятор від контролера відключати не обов’язково. У режимі сну або коли на контролер не подається напруга, він акумулятора вистачатиме розряджає.
В даній схемі контролера не задіяна функція відключення при нагріванні акумулятора вище допустимої температури. Але її можна включити, якщо висновок 1 мікросхеми від’єднати від загального проводу і підключити до висновку датчика температури акумулятора (такі є в акумуляторах всіх стільникових телефонів).
Якщо є необхідність використовувати контролер, який має захист від переполюсовки при підключенні акумулятора і короткого замикання виходу, то можна застосувати контролер, який ви бачите на фотографії.
На додаток до мікросхемі TP4056 встановлена DW01A (схема захисту) і чіп з двома ключовими польовими транзисторами SF8205A. Час захисту становить кілька хвилин при струмі 3А. Інші технічні характеристики не змінилися.
У ліхтарі акумулятори з контролером з’єднуються за допомогою пайки. Тому був обраний контролер без схеми захисту, представлений в статті першим.
