V poslední době se objevilo několik zapojení nabíječů na Li-ion články. Používám Li-ion články pro pohon již cca. 2 roky. Toto zapojení vzniklo na základě těchto dlouhodobějších zkušeností a mnoha pokusů. Další poznatky jsou popsány v části o praktickém použití Li-ion článků.
K nabíjení Li-ion článků není třeba složitých nabíjecích algoritmů a různých speciálních a drahých obvodů. Zcela stačí zdroj přesného napětí s omezením proudu. Akumulátor si sám omezí proud na konci nabíjení a nelze jej prakticky přebít. Zkuste si např. nabitý NiCd znovu připojit na nabíječ ! Akumulátor Li-ion lze také dobíjet v jakémkoliv stavu vybití, bez vzniku pamětového efektu. Samovybíjení je tak malé, že není rozdíl zda jste nabíjeli před měsícem nebo hodinou. Jedinou nevýhodou je poněkud delší doba nabíjení. Dodaný náboj roste nelineárně s časem. Proto je výhodná indikace nabíjecího proudu. Dobré zapojení nabíječe pro tyto účely by mělo splňovat tyto parametry:
a) velká stabilita výstupního napětí
b) indikace velikosti nabíjecího proudu
c) malý rozdíl mezi vstupním a výstupním napětím
d) libovolná manipulace na vstupních i výstupních svorkách nesmí způsobit destrukci nabíječe
e) při odpojení od zdroje napětí nesmí docházet k vybíjení přes obvody nabíječe
f) jednoduchost
g) nízká cena

Zapojení s obvodem LM317
Jedná se o katalogové zapojení tohoto obvodu. Pracuje dobře. Mezi jeho nevýhody patří dosti velký úbytek napětí na nabíječi. Obvod LM317 musí mít pro správnou funkci cca. 2,5 V, což je hodně. Dále nelze jednoduše indikovat nabíjecí proud. Výstupním děličem musí téci značný proud a tím pádem vybíjení článku při výpadku vstupního napětí bude velké.

Zapojení s obvodem L200
Obvod L200 se první pohled jeví jako ideální. Po zkušenostech s ním, to však již není jisté. Stejně jako u LM317 má obvod dosti velký úbytek mezi vstupem a výstupem cca. 2V. Hlavní nevýhodu tohoto zapojení je , že pokud omylem připojíme nabíjenou baterii na výstup opačně dojde k okamžité destrukci IO. Tento jev lze odstranit, vždy ale za cenu zhoršení parametrů obvodu. Podrobněji zde. Jednoduchá indikace proudu zde také není možná. Cena obvodu také není nejnižší.

Popis zapojeni MZ
Toto originální zapojení vzniklo na základě zkušeností s předchozími obvody a snahou odstranit jejich chyby při maximální jednoduchosti. Splňuje všechny parametry uvedené v bodech a) až g). Základním prvkem zapojení je IO1 - referenční zdroj napětí TL431. Jeho stabilita je podstatně lepší než předchozích obvodů, což je u nabíječe Li-ion je velmi důležitá vlastnost. Jako stabilizátor proudu pracují tranzistory T1 a T2. Nabíjecí proud protéká přes odpor R1. Pokud úbytek napětí na tomto odporu přesáhne asi 0,6 V, začne se pomocí T1 omezovat proud tranzistorem T2. Hodnota odporu R1 tedy určuje nabíjecí proud. Díky použití tranzistorů PNP je úbytek na nabíječi podstatně menší než u ostatních zapojení. Další výhodou je, že minus pól výstupu je společný se vstupním. Výstupní napětí je řízeno již zmíněným obvodem TL431. Jeho velikost určuje dělič napětí na výstupu ( R5,R7,P1), který upravuje napětí na velikost referenčního napětí obvodu 2,5V. Součástky R4, C1 zamezují rozkmitání obvodu. Velmi důležitou je indikace nabíjecího proudu je pomocí D2. LED dioda indikuje proud báze T2, který je úměrný výstupnímu proudu. Jas diody postupně klesá a tím indikuje stav nabíjení hlavně v konečné části. Dioda D1 zamezuje vybíjení nabíjené baterie při nepřítomnosti napájecího napětí. Zapojení nepotřebuje žádnou ochranu na vstupu proti přepólování, je proti němu odolné! Dále má zajímavou vlastnost,a to pokud při nepřipojeném akumulátoru svítí jasně LED, je vstupní napětí nabíječe nižší než je třeba.

Praktické provedení
Všechny součástky jsou umístěny na desce plošného spoje. Jsou použity zcela běžné typy. Snímací odpor R1 je složen z několika odporů paralelně. Tranzistor T2 by měl mít chladič. Jeho velikost je závislá na nabíjecím proudu a rozdílu napětí mezi vstupem a výstupem nabíječe. Je možné použít nějakou krabičku. Jeden vzorek byl vestavěn do "krabičky" z kousku hliníkového profilu 20x40mm , který slouží zároveň jako chladič ( T2 je odizolován podložkou ).
předloha pro plošný spoj 300dpi Rozpiska ( všechny součástky lze zakoupit v GM electronic ), Odpory metalizované 0.6W, 1%
R1 - 2R4 ( osazen 1kus = proud 0,25A, 2 kusy = 0,5 A, 3 kusy = 0,75 A )
R2 - 1K
R3 - 100R
R4 - 560R
R5 - 56K pro 2 články, 100K pro 3 články a 12V Pb, 15K pro jeden článek , 39K pro 6V Pb
R6 - 820R ( pro vstupní napětí nad 15V zvýšit hodnotu na 1K2 až 1K5 )
R7 - 22K
P1 - PT6VK005, trimr 5K
C1 - 47n ( keram .)
D1 - 1N4001 ( 1N4007)
LED1 - L3MM 2MA/R ( pro nízký proud )
T1 - BC556
T2 - BD244C
IO1 - TL431
Plošný spoj - objednat zde ( spoj vrtaný, cínovaný, s nepáj. maskou: 30,- Kč ; sada součástek bez chladiče 60,- Kč ) Oživení
Zapojení je tak jednoduché, že při pečlivé práci musí pracovat napoprvé. Pro nastavení doporučuji napájet ze stabilizovaného zdroje s napětím asi o 5 V větším než požadované. Jedinou činností je nastavení přesné hodnoty výstupního napětí. Ta je u běžných Li-ion 4,2 V na článek, některé starší typy 4,1 V a u gelových Pb baterií asi 13,9V ( nebo 6,95V ). Napětí nastavujeme bez zátěže a tranzistor T2 nesmí být horký ! Zkontrolovat můžeme též max. proud do zkratu ( krátkodobě ). Přesná hodnota nabíjecího proudu není kritická. Měla by být maximálně cca. 0,7 C akumulátoru. Samozřejmě můžeme nabíjet i menším proudem s tím , že nabíjecí doba bude příslušně delší. Na konci prvního nabíjení ještě zkontrolujeme, zda napětí odpovídá nastavenému.
Při napájení nabíječe z transformátoru s usměrňovačem je nutné použít dostatečně velký filtrační kondenzátor ( minimálně asi 3000 uF na 1A proudu ) a tvrdý transformátor, aby vstupní napětí do nabíječe bylo i při maximálním proudu alespoň o 1 V vyšší než konečné nabíjecí napětí.

Modifikace zapojení
Zapojení je navrženo pro proudy asi do 1 A. Pro větší proudy je nutno zmenšit hodnotu R6 , aby byl výstupní tranzistor byl dostatečně vybuzen. Ke konci nabíjení proud klesá již málo a indikační dioda může velmi slabě svítit. Pokud by toto někomu vadilo, stačí připojit paralelně k LED diodě odpor s hodnotou cca. 10K - 56 K. Potom při proudu např. pod 10 mA již dioda zcela zhasne. Nebyl by samozřejmě problém doplnit zapojení např. zvukovou signalizací ukončení nabíjení. Vzhledem k nabíjecí době si myslím , že to není nutné. Při nahrazení diody D1 propojkou je úbytek napětí na nabíječi velmi malý a dokáže nabít i 3 článkový Li-ion z autobaterie ( doba nabíjení je trochu delší ). Můžeme také použít schottky diodu s menším úbytkem.
Příklad:
Změřené parametry na vzorku: vstupní napětí 13,8 V , výstupní napětí 12,6 V proud až 1A !!! Dioda D1 použita 1N5820.