Зарядное устройство 7,4V (2S) Li-Ion от USB порта (5V)

[hardlock]

Озадачился я быстрой и простой зарядкой 2х банок лития от USB порта (5 Вольт). На просторах Aliexpress нашлась вот такая забавная штука. Brand New 7.4V Lipo Battery USB Charger Cable for WLtoys V912 V913 V915 V262 V323 V333 V666 RC Toys Part. Позиционируется как зарядка для Ли-Полек для вертолётиков и коптеров. Цена копеечная, даже если не будет работать - не обидно. Заказал две: $3,36 за пару.

Приехало в двух пакетиках в общем чёрном пакете без пупырки.

Что я делаю со всеми покупками? Правильно - разбираю )))

Плата поближе.

Нарисовать схему не составило труда. Единственный вопрос по микросхеме. Это либо что-то специализированное, либо простой PIC контроллер типа PIC16F688 - по распиновке подходит. Резисторы R1, R4, R6 и R2, R5, R7 распаяны бутербродом.

Самое интересное - испытание.
Поставил на зарядку 2S2P аккумулятор (убитый из ноута). Зелёный светодиод замигал с частотой приблизительно 1 Гц. Судя по схеме банки заряжаются по одной, подключаясь через пары полевых транзисторов (VT2 + VT4 - одна банка, VT3 + VT5 - другая банка). Судя по пульсации тока банки чередуются приблизительно с частотой 1 Гц. Ток заряда не контролируется и ограничен сопротивлением открытых ключей и резистором R3. Про реальный ток заряда - чуть ниже. Через несколько часов моя сборка зарядилась и зелёный светодиод загорелся на постоянно. Замер напряжения на банках 2 мультиметрами - 4,20 В + 4,20 В... Большего мне не надо.

ВНИМАНИЕ!
Схема не подходит для заряда аккумуляторов и одновременной работы вашего устройства с USB портом, т.к. в этой схеме НЕ должно быть связи земли USB порта и минуса аккумулятора.

Ток заряда.
Как я и говорил ток заряда ограничен только падением на проводах, транзисторах, резисторе R3 и разъёмах.
Собираем тестовый "стенд")))

Вот для примера при разных входных напряжениях (мультиметр включен в разрыв одной из банок):

В конце заряда (на банках около 4,1 Вольта):

В конце заряда зелёный светодиод загорается на постоянно. В убитые аккумы (2S2P) залито 7000мА/ч без учёта потерь:

[pollstar]

Поясните плиз, зачем VT1 в схеме?

[hardlock]

pollstar, могу только предполагать.
Между циклами заряда ячеек есть цикл измерения напряжений на банках. Вот как раз в этом цикле VT1 открывается и притягивает батарею к земле, а через делители (R1, R4, R6) / R21 и (R2, R5, R7) / R20 происходит замер напряжений банок.

[pollstar]

Что им помешало использовать VT5 для этой же цели.
На Али кстати уже цена на сей девайс более 4$
Вот теперь и думаю сделать на STM32

[hardlock]

Там диод VD2 ещё стоит. Надо учитывать падение напряжения на нем. А оно может быть нелинейно...

[pollstar]

Логично. Ну тогда за дело:)

[pollstar]

Прошел месяц и родился девайс

Прошивка тестовая
https://drive.google.com/open?id=0BwEdS ... 29JSTRUV00

[pollstar]

У девайса конечно есть косяки и в схеме и в прошивке, но задачу выполняет и будет "допиливаться".

[hardlock]

Мельком глянул схему. Не совсем ясен выбор контроллера. Зачем аж stm32? Или что было под рукой?
Суммарная стоимость дэвайса? Хоть ориентировочно...

[pollstar]

Розница будет порядка 90-100 грн(3,5$). Данный контроллер стоит 16 грн. Ни один AVR или PIC не дотягивает до цены, при данных возможностях

[hardlock]

Нда... Посмотрел цены... В Украине в вороне 15,90грн., т.е. около $0,60, в РБ цена от 2,60р., т.е. от $1,35.... Но контроллер интересный, согласен.

[pollstar]

Можно сделать еще дешевле на STM8S003, там цена будет 10 грн и еще уйдет микросхема LDO, и стоимость вообще упадет до 70-80 грн

[hardlock]

pollstar, всё равно китайцев не переплюнешь по цене )))

[pollstar]

дешевле 3$ на текущий момент не нашел в Китае. При большом заказе, цена еще упадет, вот китайцы и лупят их тысячами

[hardlock]

pollstar, 18,36 за 10 штук с бесплатной доставкой. Но не суть - своя разработка всегда в приоритете. За это огромный плюс!

ЗЫ: От себя просьба, начинаю осваивать СТМ, можно мне поглядеть исходники? В ЛС, или на почту. Нераспространение гарантирую )))

[pollstar]

В схеме выявил косяки.
1.Питание МК 3,3В. Поэтому при отключении вывода USB от аккумулятора через диод MOSFETа течет ток, достаточный для работы МК, хоть и со сбоем. Программно решается как контроль за напряжением питания. Но еще не реализовано.
Но лучше бы добавить еще диод.
2. При разводке не учел величину тока под дорожками диодов и ограничительного резистора - греются.
3. R20, R21 - заменить на 5К1
4. R3 - 0,5R (2x1R типоразмер 1210) - ограничить ток. будет греться все равно, но не критично.
5. Развести питание VDD и VDDA через дроссель
6. LDO U1 использовать более дешевый и распространенный
7. Перевернуть USB разъем, а то приходится паять снизу

Из программных необходимостей:
1.Сделать контроль питания
2.Фильтр сдвиговый накопительный, для измерения напряжения на АКБ.

Об индикации
- мигают все три светодиода - отключена батарея или сильно разряжен АКБ (заряд идет попеременно все равно)
- горит красный и поочередно мигают зеленые - происходит попеременная зарядка банок
- горит красный и мигает один зеленый - происходит выравнивание банки до напряжения перезаряженной банки
- горит красный, мигает один зеленый, горит один зеленый - одна банка заряжена, происходит выравнивание банки до напряжения заряженной банки
-горят оба зеленых - банки заряжены

[pollstar]

Версия прошивки 0.02
-добавлен программный фильтр
-поднята частота переключения заряда банок

https://drive.google.com/open?id=0BwEdS ... UxjTnVQZDQ

[hardlock]

pollstar, спасибо, в ЛС получил. У меня вопрос по заряду. Насколько оптимален заряд лития импульсами, да ещё и

поднята частота переключения заряда банок

Не исследовали вопрос?

[pollstar]

Нет. Не критично. Просто АЦП успевает отработать и можно еще поднять немного.
Основной проблемой являются переходные процессы при отключении MOSFETов и включении Q1 для замера напряжений на банках. Там нужна задержка.

Что касается заряда лития импульсами - не исследовал данный вопрос. Пока ответить нечего.
Но я не стремился идеализировать зарядную характеристику. Иначе бы делал контроль тока, напряжения, температуры.

[Denis_K]

http://www.ixbt.com/mobile/battery-charge.html
Контроль напряжения очень важен при заряде акб...

[hardlock]

Denis_K, блин, а мы тут думали что можно не контролировать )))

[Denis_K]

hardlock, это был ответ на

Но я не стремился идеализировать зарядную характеристику

.

[pollstar]

http://www.ixbt.com/mobile/battery-charge.html
Контроль напряжения очень важен при заряде акб...

Спасибо за ссылку.
Контроль заряда в данной зарядке идет только по напряжению.
Но поскольку зарядное напряжение от USB на каждую банку поступает примерно 4,7 В, для ограничения тока заряда установлен резистор R3 = 0,5 Ома (кстати у меня два в параллель на 1 Ом типоразмера 1206)

Зарядку делал в основном для заряда АКБ для МД Квазар АРМ. Использую четыре АКБ NCR18650 из старого ноута. Подключение - два параллельно в банке и потом обе банки последовательно.
R3 греется наверное до 50-60 градусов. Заряжается АКБ до 8,4 В. Полный цикл от полного разряда 3В до заряда 4,2В на банку, по времени пока не измерял
https://drive.google.com/open?id=0BwEdS ... 0pELV9kNWs

[pollstar]

Прошивка с исправленным фильтром
при отключении/подключении батареи зарядка четко определяет её наличие.
фильтр стал с лучшим сглаживанием помех
https://drive.google.com/open?id=0BwEdS ... mlJbmNXZUk

[pollstar]

Последняя редакция прошивки.
При подключенной батареи , без подключения к USB, контроллер пытался запустится, при этом слабо мигали индикаторы.
Теперь исправлено
https://drive.google.com/open?id=0BwEdS ... XFnUmhXcmM