Un chargeur de batteries Li-Ion de plus…

[Herve-P]

— Bonjour.
— Aujourd’hui, je propose la réalisation d’un chargeur de batteries Li-Ion. Un de plus, vous me direz !?… Mais celui-ci offre quelques caractéristiques intéressantes !
— Tout d’abord, laissez-moi vous présenter le sujet d’application de ce chargeur…
— Ayant acheté cette brosse rotative :

, et ma femme s’en étant servi quelque temps, il est apparu que la batterie d’origine (3 éléments Ni-MH de seulement 1000 mAh) nous a fait défaut et de plus, nous avions égaré le chargeur… Pas top !
— Alors est venu le moment de la remplacer par un élément Li-Ion provenant de RQP de batteries d’ordinateur portable : même tension que le pack d’origine mais plus grande sûreté de fonctionnement et surtout, autodécharge presque nulle !
— Mais il lui fallait un chargeur adapté… Je me mets en tête de réaliser le chargeur de Radiomann33, “légèrement” simplifié mais il ne me convenait pas tout-à-fait ! Alors, “fouillant” sur le Net, je tombe sur ce schéma, publié sur youtube :

— Une fois réalisé, je m’aperçois que ce schéma, tel présenté, ne fonctionne pas… Grrr ! Alors, “refouillant” sur le Net sur “Oscillateur à ampli op”, je m’aperçois qu’il ne lui manque qu’une seule résistance !!! Je décide alors de le simuler sur LTSpice… Effectivement, tel quel, ce schéma ne fonctionne pas !!!
— Dans la simulation, je lui rajoute la fameuse résistance manquante (R4 de 22k), tout en gardant les mêmes valeurs pour les autres composants, sauf R6 qui passe de 680 à 560 ohms. Et là, ça fonctionne, du moins en simulation :

— J’obtiens un courant de charge de ~400mA, qui est suffisant pour charger un élément Li-ion 18650 en deux ou trois heures !
— Voici le schéma “glané” sur le Net modifié :

— (Note : en regardant de plus près la valeur du condensateur, j’ai tout de suite vu que ce n’était pas un 473pF comme présenté mais, en regardant la vidéo, je me suis aperçu que c’était en réalité un 47nF !)
———/SUITE/———

[Herve-P]

———/SUITE/———
— Devant mon ordi, je “sors” mon fidèle “TCI” (Tracé de Ciruits Imprimés) et je “route” mon circuit, en prenant pour modèle une plaquette à pastilles que j’avais commandé quelque temps auparavant chez les Chinois, avec des pastilles double face à trous métallisés espacées de 2,54mm :

— On peut très bien réaliser cette plaquette par gravure chimique tout-à-fait classiquement ! Pour le réglage fin de la tension de fin de charge, je modifie “légèrement” le schéma en portant la valeur de R9 à 4k7 et en mettant en série avec R8 un ajustable de la même valeur (2k2 – Valeurs du schéma) car la valeur de la tension de la LED rouge peut varier suivant les modèles ! Re-simulation sur LTSpice en figurant la variation de valeur de l’ajustable pour voir qu’une des courbes tombe effectivement sur la valeur de 4,2V et je me décide de câbler ce circuit ! Il est présent ici, dans la brosse rotative :

— À droite, on voit les 3 LEDs alignées “comme des petits soldats à la parade” et qui signalent les étapes de charge !

• En bas, la LED rouge “power”,
• Au milieu, la LED verte “Full”,
• En haut, la LED jaune “Charge”.
  — Le transistor, au-dessus de l’ajustable, est un modèle PNP 2 ampères : un 2SA1273. Très suffisant pour cette application vu que, sur le Net, l’auteur de la vidéo avait mis un modèle 1,5A ! Pendant la charge, il conduit “à donf” et ne chauffe pas. En effet, pour une tension de batterie inférieure à 3,5V, il ne dissipe que 0,6W et est prévu pour 1W !
  — Vous remarquerez que j’ai utilisé des résistances très petites (1/8W) et de la bonne valeur… Ça fait un montage très compact qui loge “à l’aise” dans la place prévue pour le précédent module qui ne convenait pas pour la charge des accus Li-Ion ! Et à la place de l’unique LED rouge Ø 5mm, les trois LEDs Ø 3mm qui sont parfaitement visibles à l’arrière de la brosse, près de la prise coaxiale de charge ! J’ai évidemment agrandi le trou le la LED 5mm pour que les 3 LEDs 3mm puissent y entrer !
  — Pour la charge, il a été prévu d’utiliser un chargeur 5V 1,5A de téléphone portable. Pour “seulement” 400 mA de charge, ça sera largement suffisant ! Séances de réglage fin pour que l’extinction de la LED “Charge” et l’allumage de la LED “FULL” se passent bien vers 4,2V (mesure de la tension batterie au multimètre en cours de charge) et “roule ma poule” !
  — J’ai aussi modifié l’interrupteur de charge/fonctionnement du moteur en lui “offrant” une position neutre pour éviter que la batterie ne se décharge dans le chargeur car, une fois qu’on bascule sur “Charge”, la LED “Power” rouge s’allume avant de connecter le chargeur !
  — Si ça vous dit de le réaliser…
  — Cordialement !

[Radioman33]

bjr Hervé,
sur le site de shdesigns:
shdesigns.org/lionchg.shtml
tu as un montage beaucoup plus simple pour charger un élément Li-ion…!

[Herve-P]

— Oui je sais, mais ayant essayé, la coupure de charge n’est pas franche… Pas top ! Or, je voulais justement une coupure de charge franche et le circuit que j’ai trouvé et modifié est justement ce que je recherchais ! C’est p’têt un peu compliqué, mais ça marche bien ! Parfois, il faut savoir ne pas trop simplifier les choses pour obtenir un fonctionnement correct !
— L’intensité de charge de ~400mA “tient” presque jusqu’à la coupure et en ~30 secondes, on voit nettement le clignotement de la LED jaune “Charge” diminuer et la LED verte “Full” s’allumer !
— Je suis en train d’en construire un nouveau et je compte essayer divers amplis op doubles : le TL072 ou 082, le RC4558 ou 4538, etc… car je l’ai pourvu d’un support tulipe !
*** Du coup, je l’ai construit, le nouveau ! Le voici en train de charger un élément 3,7V. L’ayant essayé sur un élément 3,6V, j’attendrai l’allumage de la LED verte pour le régler finement :

— Je l’ai câblé sur une plaquete plus étroite que l’autre afin de le loger à côté du “boîtier” de charge, confectionné à partir d’une boîte de k7 ! Voici son PCB :

— Il fonctionne avec un 5218A et il tourne “comme une horloge” ! Le transistor, un 2SA966 (1,5A, 0,9W) est un peu chaud, mais il tient ! Le courant fourni est voisin de ~500mA.
— Cordialement !

[jmespe]

bonjour hervé

voilà un montage qui a l’air bien bizarre
si je comprends bien le schéma ( !!) c’est ic1A qui détecte la fin de charge sur la base de …
la tension de seuil d’une led (d3)
le pont r8/r9 divise par 2 , donc la fin de charge (4.20V pour un 18650) doit se faire à 2.1 V sur la patte 3
quelle tension as tu en patte 2 ???

[Herve-P]

— Comme LED de régulation/indication Power, j’ai une LED rouge. Je viens de mesurer les tensions patte 2 et 3 et j’ai 1,62V sur les 2 (la LED verte commence à s’allumer) ! Mais avec le pont de résistances, je n’ai pas tout-à-fait la moitié car le basculement se fait bien à 4,2V tension batterie ! C’est pour ça que j’ai monté d’un côté une résistance de 4k7 et de l’autre, une résistance de 2k2 en série avec un ajustable de la même valeur !
— Si tu regardes bien la simulation sur LTSpice (1er message), j’ai bien à peu près les mêmes tensions pattes 2 et 3 au point de basculement (courbes rouge et turquoise) : regarde bien ! La courbe bleue est la tension batterie (simulée de 3,7V à 4,3V en 15s), la rose fuschia est l’intensité qui passe dans le transistor et la verte la tension de sortie de U2.
— Cordialement !

[jmespe]

ha, effectivement, je n’avais pas vu que tu as complètement modifié le pont diviseur

cependant, une led n’est pas égale à une autre (meme si une led peut bel et bien servir de régul de tension, cyrob vient juste de faire une vidéo à ce sujet !)
donc sur ton montage physique, il faut effectivement mettre un potar entre r10 et r11
pour rendre ce pont (finement) ajustable

autre question, qu’est ce qui règle ici le courant de charge ???
et question stupide: pourquoi ces petits créneaux sur le courant ??

[Herve-P]

— Ce qui règle le courant de charge, c’est le rapport R8/R6 (simulation). La valeur de départ de R6 est de 680 ohms, ce qui donne un courant de ~300mA. Mais j’ai changé pour 560 ohms, ce qui donne un courant de ~400mA. J’avais mis 510 ohms (~450mA) mais comme j’utilise un chargeur qui donne ce courant, j’ai préféré assurer en mettant 560 ohms.
— Les petits créneaux sur le courant de charge viennent de l’oscillateur qui envoie une tension par la LED D1, que j’ai mis en vert mais qui est jaune, et qui perturbe un peu la polarisation de Q1.
— Voici une autre simulation où j’ai rajouté R12 (220k) pour assurer un petit hystérésis sur U2 pour une meilleure commutation :

— Elle est montée près des pattes du circuit intégré, côté pistes.
— Une autre simulation où on voit nettement l’effet de R12 pour l’hystérésis (courbes turquoise et fushia – La tension “batterie” varie entre 3,7V et 4,3V et redescend vers 3,7V !) :

*** Si tu veux voir comment ça tourne, télécharge LTSpice et fais la même chose que moi ! ***
— Cordialement !