Схема зарядника шуруповерта 18 вольт с контролем: Зарядное Устройство Для Шуруповерта 18 Вольт Схема

Аналогичный товар для рассмотрения

Бренд Amazon — Denali by SKIL Комплект аккумуляторной дрели 20 В с литиевой батареей 2,0 Ач и зарядным устройством 2,4 А

(73)

56,21 $

Примечание. Изделия с электрическими вилками предназначены для использования в США. Розетки и напряжение различаются в зависимости от страны, и для этого продукта может потребоваться адаптер или преобразователь для использования в вашем регионе. Пожалуйста, проверьте совместимость перед покупкой.

Простая схема литий-ионной батареи

К настоящему моменту мы изучили основы и механику обращения с LiIon. Когда дело доходит до разработки вашей схемы на основе литий-ионной батареи, я считаю, что вам также может быть полезна кулинарная книга с прямыми предложениями. Здесь я хотел бы дать вам коллекцию рецептов LiIon, которые хорошо работали для меня на протяжении многих лет.

Я буду говорить о конфигурациях ячеек с одной серией (1sXp) по простой причине – конфигурации с несколькими сериями я не считаю тем, с чем я много работал. Одни только конфигурации с одной серией приведут к довольно обширному описанию, но для тех, кто разбирается в обращении с LiIon, я приглашаю вас поделиться своими советами, хитростями и наблюдениями в разделе комментариев — в прошлый раз мы подняли немало интересных моментов. !

Зарядное устройство для дружественных соседей

Существует множество способов зарядки аккумуляторов, которые вы только что добавили в свое устройство, — в вашем распоряжении широкий выбор микросхем для зарядных устройств и других решений. Я хотел бы сосредоточиться на одном конкретном модуле, о котором я считаю важным, чтобы вы знали больше.

Вы, вероятно, видели повсюду синие платы TP4056 — они дешевы, и у вас есть один заказ на Aliexpress, чтобы приобрести кучу, а дюжина плат обойдется всего в несколько долларов. TP4056 — это микросхема зарядного устройства LiIon, способная заряжать ваши аккумуляторы со скоростью до 1 А. Многие платы TP4056 имеют встроенную схему защиты, что означает, что такая плата также может защитить ваш LiIon-аккумулятор от внешнего мира. Эту плату можно рассматривать как модуль; вот уже более полувека площадь печатной платы остается неизменной до такой степени, что вы можете добавить плату TP4056 на свои собственные печатные платы, если вам нужна зарядка и защита LiIon. Я часто так делаю — это намного проще и даже дешевле, чем паять TP4056 и все его вспомогательные компоненты. Вот посадочное место KiCad, если вы тоже хотите это сделать.

Это микросхема линейного зарядного устройства. Если вам нужен 1 А на выходе, вам нужен 1 А на входе, а разница входного и выходного напряжения, умноженная на ток, преобразуется в тепло. К счастью, модули TP4056 достаточно хорошо выдерживают высокие температуры, и вы можете добавить радиатор, если хотите. Максимальный зарядный ток устанавливается резистором между землей и одним из контактов, резистор по умолчанию равен 1,2 кОм, что дает ток 1 А; для ячеек малой емкости вы можете заменить его резистором 10 кОм, чтобы установить предел 130 мА, и вы можете найти в Интернете таблицы для промежуточных значений.

В микросхеме TP4056 есть кое-что интересное, о чем большинство людей не знают, если используют модули как есть. Контакт CE микросхемы жестко подключен к VIN 5 В, но если вы поднимете этот контакт, вы можете использовать его для отключения и включения зарядки с помощью входа логического уровня от вашего MCU. Вы можете отслеживать зарядный ток, подключив АЦП вашего микроконтроллера к выводу PROG — тому же выводу, который используется для резистора установки тока. Также имеется контакт термистора, обычно подключаемый к земле, но адаптируемый для широкого спектра термисторов с помощью резистивного делителя, будь то термистор, прикрепленный к ячейке вашего мешочка, или тот, который вы добавили извне в свой держатель 18650.

С TP4056 тоже есть проблемы — это довольно простая микросхема. Эффективность не является обязательным условием при наличии настенного питания, но TP4056 действительно тратит приличную часть энергии в виде тепла. Модуль на основе импульсного зарядного устройства позволяет избежать этого и часто также позволяет заряжать более высокими токами, если это необходимо. Подключение ячейки в обратном порядке убивает микросхему, а также схему защиты — эту ошибку легко сделать, я делал это много, поэтому вам нужны запасные части. Если вы перепутаете контакты ячейки, выбросьте плату — не заряжайте свои ячейки неисправной микросхемой.

Кроме того, учитывая популярность TP4056, копии этой ИС производятся несколькими поставщиками микросхем в Китае, и я заметил, что некоторые из этих копий ИС ломаются легче, чем другие, например, больше не заряжают ваши элементы — опять же , держите запасные. TP4056 также не имеет таймеров зарядки, как другие, более современные ИС — тема, которую мы затронули в разделе комментариев к первой статье.

В целом, эти модули мощные и достаточно универсальные. Их даже безопасно использовать для зарядки элементов питания 4,3 В, так как из-за работы CC/CV элемент просто не будет заряжаться на полную мощность, что продлевает срок службы вашего элемента в качестве побочного эффекта. Если вам нужно выйти за рамки таких модулей, вы можете использовать множество ИС — линейные зарядные устройства меньшего размера, импульсные зарядные устройства, зарядные устройства со встроенными функциями питания и / или регулятора постоянного тока, а также множество ИС, которые делают LiIon зарядка как побочный эффект. Мир микросхем LiIon для зарядных устройств огромен, и в нем гораздо больше, чем в TP4056, но TP4056 — прекрасная отправная точка.

Схема защиты, которую вы увидите повсюду

Как и в случае с зарядными ИС, существует множество конструкций, и вам следует знать об одной — комбинации DW01 и 8205A. Он настолько распространен, что по крайней мере одно из ваших устройств, купленных в магазине, вероятно, содержит его, и модули TP4056 также поставляются с этим комбо. DW01 — это микросхема, которая отслеживает напряжение вашего элемента и ток, поступающий на него и от него, а 8205A — это два N-FET в одном корпусе, помогающие с фактической частью «подключить-отключить аккумулятор». Дополнительный токоизмерительный резистор отсутствует — вместо этого DW01 отслеживает напряжение на переходе 8205A. Другими словами, те же полевые транзисторы, которые используются для отключения ячейки от внешнего мира в случае отказа, используются в качестве токоизмерительных резисторов. Этот дизайн дешев, распространен и творит чудеса.

DW01 защищает от перегрузки по току, переразряда и перезаряда — первые два случая довольно часто встречаются в хобби-проектах, а последний пригодится, если ваше зарядное устройство когда-нибудь выйдет из строя. Если что-то не так, он прерывает соединение между отрицательным выводом ячейки и GND вашей схемы, другими словами, он выполняет переключение на низком уровне — по простой причине полевые транзисторы, которые прерывают GND, дешевле и имеют меньшее сопротивление. Мы также видели некоторые взломы, сделанные с этим чипом — например, мы рассмотрели исследования хакера, который выяснил, что DW01 можно использовать в качестве переключателя программного питания для вашей схемы — таким образом, чтобы не ставить под угрозу безопасность. Вам нужно только подключить вывод GPIO вашего MCU к DW01, желательно через диод — этот комментарий описывает подход, который мне кажется довольно отказоустойчивым.

Когда вы впервые подключаете литий-ионный аккумулятор к комбинации DW01+8205A, иногда его выход активируется, а иногда нет. Например, если у вас есть держатель для 18650 и подключенная к нему схема защиты, вероятность того, что ваша схема включится, как только вы вставите батарею, составляет 50/50. Решение простое — либо внешнее зарядное подключить, либо закоротить OUT- и B- чем-нибудь металлическим (часто добавляю внешнюю кнопку), но с этим надоело разбираться. Так же, как и TP4056, комбинация DW01+8205A умирает, если вы подключаете батарею в обратном порядке. Кроме того, DW01 имеет внутреннюю разводку для отсечки переразряда 2,5 В, что технически невозможно изменить. Если у вас нет отдельного программно-управляемого отключения, FS312 является совместимой по выводам заменой DW01 с точкой переразряда 3,0 В, что поможет вам продлить срок службы вашей батареи.

Вы можете купить партию готовых модулей схемы защиты или просто использовать схему защиты, размещенную на плате модуля TP4056. Вы также можете накопить приличный запас цепей защиты, вынимая их из одноэлементных батарей всякий раз, когда ячейка вздувается или умирает — будьте осторожны, чтобы не проколоть ячейку, пока вы это делаете, пожалуйста.

Все способы получить 3,3 В

Для литий-ионного элемента 4,2 В полезный диапазон напряжений составляет от 4,1 В до 3,0 В — элемент на 4,2 В быстро падает до 4,1 В при подаче питания от него, а при 3,0 В или ниже, внутреннее сопротивление элемента обычно растет достаточно быстро, поэтому вы больше не будете получать много полезного тока из своего элемента. Если вы хотите получить 1,8 В или 2,5 В, это не проблема, а если вы хотите получить 5 В, вам понадобится какой-нибудь повышающий регулятор. Тем не менее, большинство наших чипов по-прежнему работают при напряжении 3,3 В — давайте посмотрим, какие у нас есть варианты.

Когда дело доходит до регулирования LiIon с напряжением до 3,3 В, линейные стабилизаторы почти уступают импульсным стабилизаторам с точки зрения эффективности, часто имеют меньший ток покоя (без нагрузки), если вы хотите работать с низким энергопотреблением, и более низкий уровень шума, если вы хочу делать аналоговые вещи. Тем не менее, ваш обычный 1117 не подойдет — это старая и неэффективная конструкция, а 1117-33 начинает шлифовать свои шестерни примерно при 4,1 В. Вместо этого используйте совместимые по выводам замены с низким падением напряжения, такие как AP2111, AP2114 и BL9.110 или AP2112, MIC5219, MCP1700 и ME6211, если вы не против SOT23. Все эти линейные регуляторы удобно обеспечивают 3,3 В с входным напряжением до 3,5 В, а иногда даже 3,4 В, если вы хотите питать что-то вроде ESP32. Трудно отрицать простоту использования линейного стабилизатора — достаточно одной микросхемы и нескольких конденсаторов.

Если вам нужен постоянный ток от 500 мА до 1000 мА или даже больше, вам лучше всего подойдет импульсный стабилизатор. Мой личный фаворит — PAM2306 — этот регулятор используется на Raspberry Pi Zero, он очень дешевый и доступный, и даже имеет две отдельные выходные шины. Учитывая его способность выполнять 100% рабочий цикл, он может выжать много сока из ваших ячеек, что часто желательно для проектов с более высокой мощностью, где время выполнения имеет значение. И эй, если вы получили Pi Zero с мертвым процессором, вы не ошибетесь, отрезав часть печатной платы и припаяв к ней несколько проводов. При проектировании собственной платы используйте рекомендации таблицы данных для параметров катушки индуктивности, если весь процесс «выбора правильной катушки индуктивности» вас запутал.

Итак, PAM2306 — это регулятор Pi Zero, и он также совместим с LiIon? Да, вы можете питать Pi Zero напрямую от литий-ионной батареи, так как все бортовые схемы работают до 3,3 В на контактах «5 В». Я тщательно тестировал его на своих устройствах, и он работает даже с Pi Zero 2 W. В сочетании с этим питанием и зарядным устройством у вас есть полный пакет «Linux с питанием от батареи» со всей мощью Raspberry Pi. обеспечивает – по цене всего нескольких компонентов. Одна проблема, на которую следует обратить внимание, заключается в том, что порт MicroUSB VBUS будет иметь напряжение батареи — другими словами, вам лучше заполнить порты MicroUSB горячим клеем на случай, если кто-то подключит туда блок питания MicroUSB, и коснитесь контрольных точек данных USB для USB. подключение.

Путь питания, чтобы соединить их всех

Теперь у вас есть зарядка, и у вас есть 3,3 В. Есть одна проблема, о которой я должен вам напомнить — пока вы заряжаете аккумулятор, вы не можете рисовать ток от него, так как зарядное устройство полагается на измерения тока для управления зарядкой; если вы путаете зарядное устройство с дополнительной нагрузкой, вы рискуете перезарядить аккумулятор. К счастью, поскольку у вас подключено зарядное устройство, у вас должно быть доступно 5 В. Было бы здорово, если бы вы могли питать свои устройства от этого источника 5 В, когда он есть, и использовать аккумулятор, когда его нет! Мы обычно используем диоды для таких решений по питанию, но это приведет к дополнительному падению напряжения и потерям мощности при работе от батареи. К счастью, есть простая трехкомпонентная схема, которая работает намного лучше.

В этой цепи питания P-FET играет роль одного из диодов, а резистор открывает FET, когда зарядное устройство отсутствует. P-FET не имеет падения напряжения, но вместо этого имеет сопротивление в доли Ома, поэтому вы избегаете потерь, когда зарядное устройство не подключено. Как только зарядное устройство подключено, полевой транзистор закрывается, и зарядное устройство питает вашу схему через вместо него диод. Вам нужен P-FET логического уровня — IRLML6401, CJ2305, DMG2301LK или HX2301A подойдут, и есть тысячи других, которые будут работать. Что касается диода, то стандартный Шоттки типа 1N5819(SS14 для SMD) подойдет. Это вездесущая схема, и она заслуживает своего места в наборе инструментов для схем.

Вы можете купить щиты и модули, которые содержат все эти части, а иногда и больше, на одной плате. Вы также можете купить микросхемы, которые содержат все или некоторые части этой схемы, часто улучшенные, и не беспокоиться о специфике. Однако эти ИС, как правило, более дорогие и гораздо более подвержены нехватке микросхем, чем решения на основе отдельных компонентов. Кроме того, когда возникают проблемы, понимание внутренней работы очень помогает. Таким образом, важно, чтобы основы были демистифицированы для вас, и вы не чувствуете себя вынужденным повторно использовать платы powerbank в следующий раз, когда захотите сделать свое устройство портативным.

Следите за тем, что делают другие форумы. Часто вы будете видеть описанную выше схему зарядное устройство + регулятор + цепь питания, особенно когда речь идет о более дешевых платах с чипами, такими как ESP32. В других случаях вы увидите более сложные решения для управления питанием, такие как чипы Powerbank или PMIC. Иногда они будут работать лучше, чем простая схема, иногда наоборот. Например, некоторые платы TTGO с батарейным питанием используют чипы powerbank и чрезмерно усложняют схему, что приводит к странному поведению и неисправностям. С другой стороны, другая плата TTGO использует PMIC, который больше подходит для таких плат, что обеспечивает безупречную работу и даже детальный контроль управления питанием для пользователя.

Взламывайте портативные устройства так, как вы не могли раньше

Теперь вы знаете, что нужно, чтобы добавить входной разъем литий-ионного аккумулятора в ваш проект, и секреты плат, которые уже поставляются с ним. Это ни с чем не сравнимое чувство — взять с собой на прогулку проект микроконтроллера, когда вы проверяете свою концепцию.