Procjena karakteristika određenog punjača je teška bez razumijevanja kako bi primjerno punjenje litijum-jonske baterije zapravo trebalo da se odvija. Stoga, prije nego što prijeđemo direktno na dijagrame, prisjetimo se malo teorije.

Šta su litijumske baterije?

U zavisnosti od materijala od kojeg je napravljena pozitivna elektroda litijumske baterije, postoji nekoliko varijanti:

• sa litijum-kobaltatnom katodom;
• sa katodom na bazi litijevog željeznog fosfata;
• na bazi nikl-kobalt-aluminijuma;
• na bazi nikl-kobalt-mangana.

Sve ove baterije imaju svoje karakteristike, ali budući da ove nijanse nisu od fundamentalnog značaja za općeg potrošača, neće se razmatrati u ovom članku.

Također, sve Li-ion baterije se proizvode u različitim veličinama i faktorima oblika. Mogu biti u kućištu (na primjer, danas popularni 18650) ili laminirani ili prizmatični (gel-polimer baterije). Potonje su hermetički zatvorene vrećice napravljene od posebnog filma, koje sadrže elektrode i elektrodnu masu.

Najčešće veličine litij-ionskih baterija prikazane su u donjoj tabeli (sve imaju nominalni napon od 3,7 volti):

Oznaka	Standardna veličina	Slična veličina
XXYY0, Gdje XX- indikacija prečnika u mm, YY- vrijednost dužine u mm, 0 - odražava dizajn u obliku cilindra	10180	2/5 AAA
	10220	1/2 AAA (Ø odgovara AAA, ali polovina dužine)
	10280
	10430	AAA
	10440	AAA
	14250	1/2 AA
	14270	Ø AA, dužina CR2
	14430	Ø 14 mm (isto kao AA), ali kraće dužine
	14500	aa
	14670
	15266, 15270	CR2
	16340	CR123
	17500	150S/300S
	17670	2xCR123 (ili 168S/600S)
	18350
	18490
	18500	2xCR123 (ili 150A/300P)
	18650	2xCR123 (ili 168A/600P)
	18700
	22650
	25500
	26500	WITH
	26650
	32650
	33600	D
	42120

Unutrašnji elektrohemijski procesi se odvijaju na isti način i ne ovise o faktoru forme i dizajnu baterije, tako da sve navedeno u nastavku važi podjednako za sve litijumske baterije.

Kako pravilno puniti litijum-jonske baterije

Najispravniji način punjenja litijumskih baterija je punjenje u dvije faze. Ovo je metod koji Sony koristi u svim svojim punjačima. Unatoč složenijem kontroleru punjenja, ovo osigurava potpunije punjenje litij-ionskih baterija bez smanjenja njihovog vijeka trajanja.

Ovdje govorimo o dvostepenom profilu punjenja za litijumske baterije, skraćeno CC/CV (konstantna struja, konstantni napon). Postoje i opcije s impulsnim i koraknim strujama, ali o njima se ne govori u ovom članku. Više o punjenju pulsnom strujom možete pročitati.

Dakle, pogledajmo detaljnije obje faze punjenja.

1. U prvoj fazi Mora se osigurati stalna struja punjenja. Trenutna vrijednost je 0,2-0,5C. Za ubrzano punjenje, dozvoljeno je povećanje struje na 0,5-1,0C (gdje je C kapacitet baterije).

Na primjer, za bateriju kapaciteta 3000 mAh, nominalna struja punjenja u prvoj fazi je 600-1500 mA, a ubrzana struja punjenja može biti u rasponu od 1,5-3A.

Da bi se osigurala stalna struja punjenja određene vrijednosti, krug punjača mora biti u stanju povećati napon na terminalima baterije. Zapravo, u prvoj fazi punjač radi kao klasični stabilizator struje.

Bitan: Ako planirate puniti baterije s ugrađenom zaštitnom pločom (PCB), tada prilikom projektiranja kruga punjača morate osigurati da napon otvorenog kruga kruga nikada ne može prijeći 6-7 volti. U suprotnom, zaštitna ploča se može oštetiti.

U trenutku kada napon na bateriji poraste na 4,2 volta, baterija će dobiti otprilike 70-80% svog kapaciteta (konkretna vrijednost kapaciteta ovisit će o struji punjenja: s ubrzanim punjenjem bit će nešto manja, sa nominalna naplata - malo više). Ovaj trenutak označava kraj prve faze punjenja i služi kao signal za prelazak u drugu (i završnu) fazu.

2. Druga faza punjenja- ovo je punjenje baterije konstantnim naponom, ali postupno opadajućom (opadajućom) strujom.

U ovoj fazi, punjač održava napon od 4,15-4,25 volti na bateriji i kontrolira trenutnu vrijednost.

Kako se kapacitet povećava, struja punjenja će se smanjiti. Čim se njegova vrijednost smanji na 0,05-0,01C, proces punjenja se smatra završenim.

Važna nijansa ispravnog rada punjača je njegovo potpuno odvajanje od baterije nakon završetka punjenja. To je zbog činjenice da je za litijumske baterije krajnje nepoželjno da ostanu pod visokim naponom dugo vremena, što obično osigurava punjač (tj. 4,18-4,24 volta). To dovodi do ubrzane degradacije kemijskog sastava baterije i, kao posljedica, smanjenja njenog kapaciteta. Dugotrajan boravak znači desetine sati ili više.

Tokom druge faze punjenja, baterija uspeva da dobije otprilike 0,1-0,15 više od svog kapaciteta. Ukupna napunjenost baterije tako dostiže 90-95%, što je odličan pokazatelj.

Pogledali smo dvije glavne faze punjenja. Međutim, obrada pitanja punjenja litijumskih baterija bila bi nepotpuna da se ne spominje još jedna faza punjenja - tzv. precharge.

Faza preliminarnog punjenja (prethodno punjenje)- ova faza se koristi samo za duboko ispražnjene baterije (ispod 2,5 V) kako bi se dovele u normalan način rada.

U ovoj fazi, punjenje je osigurano smanjenom konstantnom strujom sve dok napon baterije ne dostigne 2,8 V.

Preliminarna faza je neophodna kako bi se spriječilo bubrenje i smanjenje tlaka (ili čak eksplozija vatrom) oštećenih baterija koje imaju, na primjer, unutrašnji kratki spoj između elektroda. Ako se velika struja punjenja odmah prođe kroz takvu bateriju, to će neizbježno dovesti do njenog zagrijavanja, a onda ovisi.

Još jedna prednost prethodnog punjenja je prethodno zagrevanje baterije, što je važno kada se puni na niskim temperaturama okoline (u negrijanoj prostoriji tokom hladne sezone).

Inteligentno punjenje bi trebalo da bude u stanju da prati napon na bateriji tokom preliminarne faze punjenja i, ako napon ne raste duže vreme, zaključi da je baterija neispravna.

Sve faze punjenja litijum-jonske baterije (uključujući fazu prethodnog punjenja) shematski su prikazane na ovom grafikonu:

Prekoračenje nazivnog napona punjenja za 0,15 V može smanjiti vijek trajanja baterije za polovicu. Smanjenje napona punjenja za 0,1 volt smanjuje kapacitet napunjene baterije za oko 10%, ali značajno produžava njen vijek trajanja. Napon potpuno napunjene baterije nakon vađenja iz punjača je 4,1-4,15 volti.

Dozvolite mi da sumiram gore navedeno i iznesem glavne tačke:

1. Koju struju trebam koristiti za punjenje li-jonske baterije (na primjer, 18650 ili bilo koje druge)?

Struja će ovisiti o tome koliko brzo želite da ga punite i može se kretati od 0,2C do 1C.

Na primjer, za bateriju veličine 18650 s kapacitetom od 3400 mAh, minimalna struja punjenja je 680 mA, a maksimalna je 3400 mA.

2. Koliko dugo je potrebno da se pune, na primjer, iste 18650 baterije?

Vrijeme punjenja direktno ovisi o struji punjenja i izračunava se pomoću formule:

T = C / I punjenje.

Na primjer, vrijeme punjenja naše baterije od 3400 mAh sa strujom od 1A bit će oko 3,5 sata.

3. Kako pravilno napuniti litijum-polimersku bateriju?

Sve litijumske baterije pune se na isti način. Nije bitno da li je litijum polimer ili litijum jonski. Za nas potrošače nema razlike.

Šta je zaštitna ploča?

Zaštitna ploča (ili PCB - ploča za kontrolu napajanja) je dizajnirana da zaštiti od kratkog spoja, prekomjernog punjenja i prekomjernog pražnjenja litijumske baterije. Zaštita od pregrijavanja je po pravilu ugrađena i u module zaštite.

Iz sigurnosnih razloga, zabranjeno je koristiti litijumske baterije u kućanskim aparatima osim ako nemaju ugrađenu zaštitnu ploču. Zato sve baterije mobilnih telefona uvijek imaju PCB ploču. Izlazni terminali baterije nalaze se direktno na ploči:

Ove ploče koriste šestokraki kontroler punjenja na specijalizovanom uređaju (JW01, JW11, K091, G2J, G3J, S8210, S8261, NE57600 i drugi analozi). Zadatak ovog kontrolera je da isključi bateriju iz opterećenja kada je baterija potpuno ispražnjena i isključi bateriju iz punjenja kada dostigne 4,25V.

Evo, na primjer, dijagrama ploče za zaštitu baterije BP-6M koja je bila isporučena sa starim Nokia telefonima:

Ako govorimo o 18650, mogu se proizvoditi sa ili bez zaštitne ploče. Zaštitni modul se nalazi u blizini negativnog terminala baterije.

Ploča povećava dužinu baterije za 2-3 mm.

Baterije bez PCB modula obično su uključene u baterije koje dolaze s vlastitim zaštitnim krugovima.

Svaka baterija sa zaštitom može se lako pretvoriti u bateriju bez zaštite;

Danas je maksimalni kapacitet baterije 18650 3400 mAh. Baterije sa zaštitom moraju imati odgovarajuću oznaku na kućištu ("Protected").

Nemojte brkati PCB ploču sa PCM modulom (PCM - modul napajanja). Ako prvi služe samo u svrhu zaštite baterije, onda su drugi dizajnirani za kontrolu procesa punjenja - ograničavaju struju punjenja na datom nivou, kontroliraju temperaturu i općenito osiguravaju cijeli proces. PCM ploča je ono što zovemo kontroler punjenja.

Nadam se da sada više nema pitanja: kako napuniti bateriju 18650 ili bilo koju drugu litijumsku bateriju? Zatim prelazimo na mali izbor gotovih rješenja sklopova za punjače (isti kontroleri punjenja).

Šeme punjenja litijum-jonskih baterija

Svi krugovi su prikladni za punjenje bilo koje litijumske baterije, ostaje samo odlučiti o struji punjenja i bazi elemenata.

LM317

Dijagram jednostavnog punjača na bazi LM317 čipa s indikatorom napunjenosti:

Krug je najjednostavniji, cijela postavka se svodi na postavljanje izlaznog napona na 4,2 volta pomoću trim otpornika R8 (bez priključene baterije!) i podešavanje struje punjenja odabirom otpornika R4, R6. Snaga otpornika R1 je najmanje 1 W.

Čim se LED ugasi, proces punjenja se može smatrati završenim (struja punjenja se nikada neće smanjiti na nulu). Nije preporučljivo držati bateriju na ovom punjenju dugo vremena nakon što je potpuno napunjena.

Mikrokrug lm317 se široko koristi u raznim stabilizatorima napona i struje (ovisno o strujnom krugu). Prodaje se na svakom uglu i košta peni (možete uzeti 10 komada za samo 55 rubalja).

LM317 dolazi u različitim kućištima:

Dodjela pinova (pinout):

Analozi LM317 čipa su: GL317, SG31, SG317, UC317T, ECG1900, LM31MDT, SP900, KR142EN12, KR1157EN1 (posljednja dva su domaće proizvodnje).

Struja punjenja se može povećati na 3A ako uzmete LM350 umjesto LM317. To će, međutim, biti skuplje - 11 rubalja po komadu.

Štampana ploča i sklop kola su prikazani u nastavku:

Stari sovjetski tranzistor KT361 može se zamijeniti sličnim pnp tranzistorom (na primjer, KT3107, KT3108 ili buržujski 2N5086, 2SA733, BC308A). Može se potpuno ukloniti ako indikator punjenja nije potreban.

Nedostatak kola: napon napajanja mora biti u rasponu od 8-12V. To je zbog činjenice da za normalan rad LM317 čipa razlika između napona baterije i napona napajanja mora biti najmanje 4,25 volti. Stoga ga neće biti moguće napajati iz USB porta.

MAX1555 ili MAX1551

MAX1551/MAX1555 su specijalizovani punjači za Li+ baterije, koji mogu da rade sa USB-a ili sa zasebnog adaptera za napajanje (na primer, punjač za telefon).

Jedina razlika između ovih mikro krugova je u tome što MAX1555 proizvodi signal koji ukazuje na proces punjenja, a MAX1551 proizvodi signal da je napajanje uključeno. One. 1555 je i dalje poželjniji u većini slučajeva, tako da je 1551 sada teško naći u prodaji.

Detaljan opis ovih mikro krugova od proizvođača je.

Maksimalni ulazni napon iz DC adaptera je 7 V, kada se napaja preko USB-a - 6 V. Kada napon napajanja padne na 3,52 V, mikrokolo se isključuje i punjenje prestaje.

Mikrokrug sam detektuje na kom je ulazu prisutan napon napajanja i povezuje se na njega. Ako se napajanje napaja preko USB magistrale, tada je maksimalna struja punjenja ograničena na 100 mA - to vam omogućava da uključite punjač u USB priključak bilo kojeg računala bez straha od spaljivanja južnog mosta.

Kada se napaja odvojenim napajanjem, tipična struja punjenja je 280 mA.

Čipovi imaju ugrađenu zaštitu od pregrijavanja. Ali čak i u ovom slučaju, krug nastavlja raditi, smanjujući struju punjenja za 17 mA za svaki stupanj iznad 110 ° C.

Postoji funkcija prethodnog punjenja (vidi gore): sve dok je napon baterije ispod 3V, mikrokolo ograničava struju punjenja na 40 mA.

Mikrokolo ima 5 pinova. Evo tipičnog dijagrama povezivanja:

Ako postoji garancija da napon na izlazu vašeg adaptera ni pod kojim okolnostima ne može prijeći 7 volti, onda možete bez stabilizatora 7805.

Opcija USB punjenja se može sklopiti, na primjer, na ovom.

Mikrokrug ne zahtijeva ni vanjske diode ni eksterne tranzistori. Općenito, naravno, prekrasne male stvari! Samo što su premalene i nezgodne za lemljenje. A i skupi su ().

LP2951

Stabilizator LP2951 proizvodi National Semiconductors (). Pruža implementaciju ugrađene funkcije ograničavanja struje i omogućava vam da generišete stabilan nivo napona punjenja za litijum-jonsku bateriju na izlazu kola.

Napon punjenja je 4,08 - 4,26 volti i postavlja se otpornikom R3 kada je baterija isključena. Napon se održava veoma precizno.

Struja punjenja je 150 - 300mA, ova vrijednost je ograničena unutarnjim krugovima LP2951 čipa (ovisno o proizvođaču).

Koristite diodu s malom obrnutom strujom. Na primjer, to može biti bilo koja serija 1N400X koju možete kupiti. Dioda se koristi kao dioda za blokiranje kako bi se spriječila povratna struja iz baterije u LP2951 čip kada je ulazni napon isključen.

Ovaj punjač proizvodi prilično nisku struju punjenja, tako da se svaka 18650 baterija može puniti preko noći.

Mikrokrug se može kupiti iu DIP paketu iu SOIC paketu (košta oko 10 rubalja po komadu).

MCP73831

Čip vam omogućava da kreirate prave punjače, a takođe je jeftiniji od popularnog MAX1555.

Tipičan dijagram povezivanja je preuzet iz:

Važna prednost kruga je odsustvo snažnih otpornika niskog otpora koji ograničavaju struju punjenja. Ovdje se struja postavlja otpornikom spojenim na 5. pin mikrokola. Njegov otpor bi trebao biti u rasponu od 2-10 kOhm.

Sastavljeni punjač izgleda ovako:

Mikrokrug se prilično dobro zagrijava tokom rada, ali čini se da mu to ne smeta. Ispunjava svoju funkciju.

Evo još jedne verzije štampane ploče sa SMD LED i mikro-USB konektorom:

LTC4054 (STC4054)

Vrlo jednostavna shema, odlična opcija! Omogućava punjenje strujom do 800 mA (vidi). Istina, ima tendenciju da se jako zagrije, ali u ovom slučaju ugrađena zaštita od pregrijavanja smanjuje struju.

Krug se može značajno pojednostaviti izbacivanjem jedne ili čak obje LED diode s tranzistorom. Tada će to izgledati ovako (morate priznati, ne može biti jednostavnije: par otpornika i jedan kondenzator):

Jedna od opcija štampanih ploča dostupna je na . Ploča je dizajnirana za elemente standardne veličine 0805.

I=1000/R. Ne biste trebali odmah postaviti visoku struju; prvo vidite koliko će se mikrokolo zagrijati. Za svoje potrebe uzeo sam otpornik od 2,7 kOhm, a struja punjenja je bila oko 360 mA.

Malo je vjerovatno da će biti moguće prilagoditi radijator ovom mikrokrugu, a nije činjenica da će biti efikasan zbog visoke toplinske otpornosti spoja kristalnog kućišta. Proizvođač preporučuje da se hladnjak napravi “kroz provodnike” – da tragovi budu što deblji i da se folija ostavi ispod tijela čipa. Općenito, što je više "zemljane" folije ostalo, to bolje.

Inače, većina toplote se odvodi kroz 3. krak, tako da ovaj trag možete učiniti vrlo širokim i debelim (napunite ga viškom lema).

LTC4054 paket čipa može biti označen kao LTH7 ili LTADY.

LTH7 se razlikuje od LTADY-a po tome što prvi može podići vrlo praznu bateriju (na kojoj je napon manji od 2,9 volti), dok drugi ne može (treba ga ljuljati zasebno).

Čip se pokazao vrlo uspješnim, tako da ima gomilu analoga: STC4054, MCP73831, TB4054, QX4054, TP4054, SGM4054, ACE4054, LP4054, U4054, BL4054, WPM4080, YPM4054 1, 2, HX6001 , LC6000, LN5060, CX9058, EC49016, CYT5026, Q7051. Prije upotrebe bilo kojeg od analoga, provjerite tehničke listove.

TP4056

Mikrokolo je napravljeno u kućištu SOP-8 (vidi), na trbuhu ima metalni hladnjak koji nije spojen na kontakte, što omogućava efikasnije odvođenje topline. Omogućava punjenje baterije strujom do 1A (struja ovisi o otporniku za podešavanje struje).

Za dijagram povezivanja potreban je minimum visećih elemenata:

Kolo provodi klasični proces punjenja - prvo punjenje konstantnom strujom, zatim konstantnim naponom i opadajućom strujom. Sve je naučno. Ako pogledate punjenje korak po korak, možete razlikovati nekoliko faza:

1. Praćenje napona priključene baterije (ovo se stalno dešava).
2. Faza predpunjenja (ako je baterija prazna ispod 2,9 V). Napunite strujom od 1/10 od one koju je programirao otpornik R prog (100 mA na R prog = 1,2 kOhm) do nivoa od 2,9 V.
3. Punjenje maksimalnom konstantnom strujom (1000 mA pri R prog = 1,2 kOhm);
4. Kada baterija dostigne 4,2 V, napon na bateriji je fiksiran na ovom nivou. Počinje postepeno smanjenje struje punjenja.
5. Kada struja dostigne 1/10 one koju je programirao otpornik R prog (100 mA pri R prog = 1,2 kOhm), punjač se isključuje.
6. Nakon što je punjenje završeno, kontroler nastavlja pratiti napon baterije (vidi točku 1). Struja koju troši strujni krug je 2-3 µA. Nakon što napon padne na 4.0V, punjenje počinje ponovo. I tako u krug.

Struja punjenja (u amperima) se izračunava po formuli I=1200/R prog. Dozvoljeni maksimum je 1000 mA.

Pravi test punjenja sa baterijom od 3400 mAh 18650 prikazan je na grafikonu:

Prednost mikrokola je u tome što struju punjenja postavlja samo jedan otpornik. Snažni otpornici niskog otpora nisu potrebni. Plus tu je indikator procesa punjenja, kao i indikacija kraja punjenja. Kada baterija nije priključena, indikator treperi svakih nekoliko sekundi.

Napon napajanja kruga treba biti unutar 4,5...8 volti. Što je bliže 4,5V, to bolje (tako da se čip manje zagrijava).

Prva noga se koristi za povezivanje temperaturnog senzora ugrađenog u litijum-jonsku bateriju (obično srednji terminal baterije mobilnog telefona). Ako je izlazni napon ispod 45% ili iznad 80% napona napajanja, punjenje se prekida. Ako vam nije potrebna kontrola temperature, samo stavite tu nogu na tlo.

Pažnja! Ovaj krug ima jedan značajan nedostatak: nepostojanje zaštitnog kruga od obrnutog polariteta baterije. U ovom slučaju, kontroler će zajamčeno izgorjeti zbog prekoračenja maksimalne struje. U ovom slučaju, napon napajanja kruga direktno ide na bateriju, što je vrlo opasno.

Pečat je jednostavan i može se napraviti za sat vremena na kolenu. Ako je vrijeme bitno, možete naručiti gotove module. Neki proizvođači gotovih modula dodaju zaštitu od prekomjerne struje i prekomjernog pražnjenja (na primjer, možete odabrati koju ploču trebate - sa ili bez zaštite i s kojim konektorom).

Možete pronaći i gotove ploče sa kontaktom za senzor temperature. Ili čak i modul za punjenje s nekoliko paralelnih TP4056 mikro krugova za povećanje struje punjenja i sa zaštitom od obrnutog polariteta (primjer).

LTC1734

Također vrlo jednostavna shema. Struja punjenja je podešena otpornikom R prog (na primjer, ako instalirate otpornik od 3 kOhm, struja će biti 500 mA).

Mikro kola su obično označena na kućištu: LTRG (često se mogu naći u starim Samsung telefonima).

Bilo koji pnp tranzistor je prikladan, glavna stvar je da je dizajniran za datu struju punjenja.

Na prikazanom dijagramu nema indikatora napunjenosti, ali na LTC1734 se kaže da pin “4” (Prog) ima dvije funkcije - podešavanje struje i praćenje kraja punjenja baterije. Na primjer, prikazano je kolo s kontrolom kraja punjenja pomoću komparatora LT1716.

LT1716 komparator u ovom slučaju može se zamijeniti jeftinim LM358.

TL431 + tranzistor

Vjerojatno je teško smisliti sklop koji koristi pristupačnije komponente. Najteži dio ovdje je pronaći izvor referentnog napona TL431. Ali oni su toliko česti da se nalaze gotovo posvuda (rijetko kada izvor napajanja radi bez ovog mikrokruga).

Pa, TIP41 tranzistor se može zamijeniti bilo kojim drugim s odgovarajućom strujom kolektora. Čak će i stari sovjetski KT819, KT805 (ili manje moćni KT815, KT817) moći.

Postavljanje kola se svodi na postavljanje izlaznog napona (bez baterije!!!) pomoću trim otpornika na 4,2 volta. Otpornik R1 postavlja maksimalnu vrijednost struje punjenja.

Ovaj krug u potpunosti implementira dvostepeni proces punjenja litijumskih baterija - prvo punjenje jednosmjernom strujom, zatim prelazak na fazu stabilizacije napona i glatko smanjenje struje na gotovo nulu. Jedini nedostatak je loša ponovljivost kola (kapriciozna je u postavljanju i zahtjevna za komponente koje se koriste).

MCP73812

Postoji još jedno nezasluženo zanemareno mikrokolo iz Microchipa - MCP73812 (vidi). Na osnovu toga dobija se vrlo jeftina opcija punjenja (i jeftina!). Cijeli komplet za tijelo je samo jedan otpornik!

Inače, mikrokolo je napravljeno u paketu pogodnom za lemljenje - SOT23-5.

Jedini nedostatak je što se jako zagrije i nema indikacije napunjenosti. Također nekako ne radi vrlo pouzdano ako imate izvor napajanja male snage (što uzrokuje pad napona).

Općenito, ako vam indikacija punjenja nije važna, a struja od 500 mA vam odgovara, onda je MCP73812 vrlo dobra opcija.

NCP1835

Nudi se potpuno integrisano rešenje - NCP1835B, koje obezbeđuje visoku stabilnost napona punjenja (4,2 ±0,05 V).

Možda je jedini nedostatak ovog mikrokola njegova suviše minijaturna veličina (futrola DFN-10, veličine 3x3 mm). Ne može svatko osigurati kvalitetno lemljenje takvih minijaturnih elemenata.

Među neospornim prednostima želim napomenuti sljedeće:

1. Minimalni broj dijelova tijela.
2. Mogućnost punjenja potpuno ispražnjene baterije (struja predpunjenja 30 mA);
3. Određivanje kraja punjenja.
4. Programabilna struja punjenja - do 1000 mA.
5. Indikacija punjenja i greške (može detektovati baterije koje se ne mogu puniti i to signalizirati).
6. Zaštita od dugotrajnog punjenja (promjenom kapacitivnosti kondenzatora C t možete podesiti maksimalno vrijeme punjenja od 6,6 do 784 minuta).

Cijena mikrokola nije baš jeftina, ali nije ni toliko visoka (~1$) da biste mogli odbiti da ga koristite. Ako vam odgovara lemilica, preporučio bih da odaberete ovu opciju.

Detaljniji opis je u.

Mogu li puniti litijum-jonsku bateriju bez kontrolera?

Da, možeš. Međutim, to će zahtijevati blisku kontrolu struje i napona punjenja.

Općenito, neće biti moguće napuniti bateriju, na primjer, naš 18650, bez punjača. Još uvijek morate nekako ograničiti maksimalnu struju punjenja, tako da će i dalje biti potrebna barem najprimitivnija memorija.

Najjednostavniji punjač za bilo koju litijumsku bateriju je otpornik povezan serijski sa baterijom:

Otpor i disipacija snage otpornika zavise od napona izvora napajanja koji će se koristiti za punjenje.

Kao primjer, izračunajmo otpornik za napajanje od 5 volti. Punićemo bateriju 18650 kapaciteta 2400 mAh.

Dakle, na samom početku punjenja, pad napona na otporniku će biti:

U r = 5 - 2,8 = 2,2 volta

Recimo da je naše napajanje od 5V predviđeno za maksimalnu struju od 1A. Krug će potrošiti najveću struju na samom početku punjenja, kada je napon na bateriji minimalan i iznosi 2,7-2,8 volti.

Pažnja: ovi proračuni ne uzimaju u obzir mogućnost da baterija bude jako duboko ispražnjena i da napon na njoj može biti mnogo niži, čak i na nulu.

Dakle, otpor otpornika potreban za ograničavanje struje na samom početku punjenja na 1 Amper bi trebao biti:

R = U / I = 2,2 / 1 = 2,2 Ohm

Rasipanje snage otpornika:

P r = I 2 R = 1*1*2,2 = 2,2 W

Na samom kraju punjenja baterije, kada se napon na njoj približi 4,2 V, struja punjenja će biti:

I punjenje = (U ip - 4,2) / R = (5 - 4,2) / 2,2 = 0,3 A

Odnosno, kao što vidimo, sve vrijednosti ne prelaze dozvoljene granice za datu bateriju: početna struja ne prelazi maksimalnu dozvoljenu struju punjenja za datu bateriju (2,4 A), a konačna struja premašuje struju kada baterija više ne dobija kapacitet (0,24 A).

Glavni nedostatak takvog punjenja je potreba za stalnim praćenjem napona na bateriji. I ručno isključite punjenje čim napon dostigne 4,2 volta. Činjenica je da litijumske baterije vrlo loše podnose čak i kratkotrajni prenapon - mase elektroda počinju brzo degradirati, što neizbježno dovodi do gubitka kapaciteta. Istovremeno se stvaraju svi preduslovi za pregrijavanje i smanjenje pritiska.

Ako vaša baterija ima ugrađenu zaštitnu ploču, o čemu je bilo riječi gore, onda sve postaje jednostavnije. Kada se dostigne određeni napon na bateriji, sama ploča će je odvojiti od punjača. Međutim, ovaj način punjenja ima značajne nedostatke, o kojima smo govorili u.

Zaštita ugrađena u bateriju neće dozvoliti njeno prepunjavanje ni pod kojim okolnostima. Sve što treba da uradite je da kontrolišete struju punjenja tako da ne prelazi dozvoljene vrednosti za datu bateriju (nažalost, zaštitne ploče ne mogu ograničiti struju punjenja).

Punjenje pomoću laboratorijskog napajanja

Ako imate napajanje sa strujnom zaštitom (ograničenjem), onda ste spašeni! Takav izvor napajanja je već punopravni punjač koji implementira ispravan profil punjenja, o čemu smo pisali gore (CC/CV).

Sve što treba da uradite da biste napunili li-ion je da podesite napajanje na 4,2 volta i podesite željeno ograničenje struje. I možete spojiti bateriju.

U početku, kada je baterija još uvijek prazna, laboratorijsko napajanje će raditi u režimu strujne zaštite (tj. stabiliziraće izlaznu struju na datom nivou). Zatim, kada napon na banci poraste na postavljenih 4,2V, napajanje će se prebaciti u režim stabilizacije napona, a struja će početi opadati.

Kada struja padne na 0,05-0,1C, baterija se može smatrati potpuno napunjenom.

Kao što vidite, laboratorijsko napajanje je gotovo idealan punjač! Jedina stvar koju ne može učiniti automatski je donijeti odluku da potpuno napuni bateriju i isključi se. Ali ovo je sitnica na koju ne treba ni obraćati pažnju.

Kako napuniti litijumske baterije?

A ako govorimo o bateriji za jednokratnu upotrebu koja nije namijenjena za punjenje, onda je tačan (i jedini ispravan) odgovor na ovo pitanje NE.

Činjenica je da bilo koju litijumsku bateriju (na primjer, uobičajeni CR2032 u obliku ravne tablete) karakterizira prisutnost unutarnjeg pasivizirajućeg sloja koji pokriva litijsku anodu. Ovaj sloj sprječava kemijsku reakciju između anode i elektrolita. A dovod vanjske struje uništava gornji zaštitni sloj, što dovodi do oštećenja baterije.

Usput, ako govorimo o nepunjivoj CR2032 bateriji, onda je LIR2032, koja je vrlo slična njoj, već punopravna baterija. Može se i treba naplatiti. Samo njegov napon nije 3, već 3,6V.

Kako napuniti litijumske baterije (bilo da se radi o bateriji telefona, 18650 ili bilo kojoj drugoj litij-ionskoj bateriji) raspravljalo se na početku članka.

85 kopejki/komad Kupi MCP73812 65 RUR/kom. Kupi NCP1835 83 RUR/kom. Kupi *Svi čipovi sa besplatnom dostavom

Napredak ide naprijed, a litijumske baterije sve više zamjenjuju tradicionalno korištene NiCd (nikl-kadmijum) i NiMh (nikl-metal hidridne) baterije.
Uz uporedivu težinu jednog elementa, litijum ima veći kapacitet, osim toga, napon elementa je tri puta veći - 3,6 V po elementu, umjesto 1,2 V.
Cijena litijumskih baterija počela se približavati cijenama konvencionalnih alkalnih baterija, njihova težina i veličina su mnogo manje, a osim toga, mogu se i trebaju se puniti. Proizvođač kaže da mogu izdržati 300-600 ciklusa.
Postoje različite veličine i nije teško odabrati pravu.
Samopražnjenje je toliko nisko da godinama sjede i ostaju napunjeni, tj. Uređaj ostaje u funkciji kada je to potrebno.

"C" označava kapacitet

Često se nalazi oznaka poput "xC". Ovo je jednostavno zgodna oznaka struje punjenja ili pražnjenja baterije s udjelima njenog kapaciteta. Izvedeno od engleske riječi “Capacity” (kapacitet, kapacitet).
Kada govore o punjenju strujom od 2C, odnosno 0,1C, obično misle da bi struja trebala biti (2 × kapacitet baterije)/h ili (0,1 × kapacitet baterije)/h, respektivno.
Na primjer, baterija kapaciteta 720 mAh, za koju je struja punjenja 0,5 C, mora se puniti strujom od 0,5 × 720 mAh / h = 360 mA, to vrijedi i za pražnjenje.

Možete sami napraviti jednostavan ili ne baš jednostavan punjač, ​​ovisno o svom iskustvu i mogućnostima.

Šema strujnog kruga jednostavnog punjača LM317

Rice. 5.

Aplikacioni krug pruža prilično preciznu stabilizaciju napona, koja se postavlja potenciometrom R2.
Stabilizacija struje nije toliko kritična kao stabilizacija napona, pa je dovoljno stabilizirati struju pomoću šant otpornika Rx i NPN tranzistora (VT1).

Potrebna struja punjenja za određenu litijum-jonsku (Li-Ion) i litijum-polimersku (Li-Pol) bateriju se bira promjenom Rx otpora.
Otpor Rx približno odgovara sljedećem omjeru: 0,95/Imax.
Vrijednost otpornika Rx prikazana na dijagramu odgovara struji od 200 mA, ovo je približna vrijednost, također ovisi o tranzistoru.

Potrebno je obezbediti radijator u zavisnosti od struje punjenja i ulaznog napona.
Ulazni napon mora biti najmanje 3 volta veći od napona baterije za normalan rad stabilizatora, što za jednu konzervu iznosi 7-9 V.

Šema strujnog kruga jednostavnog punjača na LTC4054

Rice. 6.

Možete ukloniti LTC4054 kontroler punjenja sa starog mobilnog telefona, na primjer, Samsung (C100, C110, X100, E700, E800, E820, P100, P510).

Rice. 7. Ovaj mali čip sa 5 nogu je označen sa "LTH7" ili "LTADY"

Neću ulaziti u najsitnije detalje o radu s mikrokolom, sve je u podatkovnom listu. Opisaću samo najpotrebnije karakteristike.
Struja punjenja do 800 mA.
Optimalni napon napajanja je od 4,3 do 6 volti.
Indikacija punjenja.
Izlazna zaštita od kratkog spoja.
Zaštita od pregrijavanja (smanjenje struje punjenja na temperaturama iznad 120°).
Ne puni bateriju kada je njen napon ispod 2,9 V.

Struja punjenja se postavlja otpornikom između petog terminala mikrokola i mase prema formuli

I=1000/R,
gdje je I struja punjenja u Amperima, R je otpor otpornika u Ohmima.

Indikator slabe litijumske baterije

Evo jednostavnog kruga koji pali LED kada je baterija prazna i njen preostali napon je blizu kritičnog.

Rice. 8.

Bilo koji tranzistori male snage. Napon paljenja LED dioda se bira djeliteljem od otpornika R2 i R3. Bolje je spojiti krug nakon zaštitne jedinice tako da LED ne isprazni bateriju u potpunosti.

Nijansa trajnosti

Proizvođač obično tvrdi 300 ciklusa, ali ako litij napunite samo 0,1 Volt manje, na 4,10 V, tada se broj ciklusa povećava na 600 ili čak više.

Rad i mjere opreza

Sa sigurnošću se može reći da su litijum-polimerske baterije „najosjetljivije“ baterije koje postoje, odnosno zahtijevaju obavezno poštivanje nekoliko jednostavnih, ali obaveznih pravila, nepoštovanje kojih može uzrokovati probleme.
1. Punjenje do napona većeg od 4,20 volti po tegli nije dozvoljeno.
2. Nemojte kratko spojiti bateriju.
3. Nije dozvoljeno pražnjenje strujama koje prelaze kapacitet opterećenja ili zagrijavanje baterije iznad 60°C. 4. Pražnjenje ispod napona od 3,00 volti po tegli je štetno.
5. Zagrijavanje baterije iznad 60°C je štetno. 6. Smanjenje pritiska baterije je štetno.
7. Skladištenje u ispražnjenom stanju je štetno.

Nepoštivanje prve tri tačke dovodi do požara, ostatak - do potpunog ili djelomičnog gubitka kapaciteta.

Iz iskustva dugogodišnjeg korištenja mogu reći da se kapacitet baterija malo mijenja, ali se unutarnji otpor povećava i baterija počinje raditi kraće pri velikoj potrošnji struje - čini se da je kapacitet pao.
Iz tog razloga najčešće ugrađujem veći kontejner, kako to dimenzije uređaja dopuštaju, a i stare limenke stare deset godina sasvim dobro rade.

Za ne baš velike struje, prikladne su stare baterije za mobitele.

Možete dobiti puno savršeno ispravnih baterija 18650 iz stare baterije za laptop.

Gdje da koristim litijumske baterije?

Svoj šrafciger i električni odvijač sam davno pretvorio u litijum. Ove alate ne koristim redovno. Sada, čak i nakon godinu dana nekorištenja, rade bez punjenja!

Baterije sam stavljao u dječje igračke, satove i sl., gdje su fabrički ugrađene 2-3 "dugmaste" ćelije. Tamo gdje je potrebno točno 3V, dodam jednu diodu u seriju i radi kako treba.

Stavio sam ga u LED lampe.

Umjesto skupe Krone 9V malog kapaciteta, u tester sam ugradio 2 limenke i zaboravio sve probleme i dodatne troškove.

Uglavnom, stavljam ga gdje god mogu, umjesto baterija.

Gdje mogu kupiti litijum i pripadajuće komunalne usluge

Na prodaju. Na istom linku ćete pronaći module za punjenje i druge korisne stvari za DIYers.

Kinezi obično lažu o kapacitetu i manji je od onoga što piše.

Iskren Sanyo 18650

U ovom članku ćemo govoriti o Li-Ion kontroleru punjenja na MCP73833.

Slika 1.

Prethodno iskustvo

Do sada sam koristio LT4054 kontrolere, i da budem iskren, bio sam zadovoljan njima:

Omogućio je punjenje kompaktnih Li-Pol baterija kapaciteta do 3000 mAh

Bio je ultra-kompaktan: sot23-5

Imao indikator punjenja baterije

Ima gomilu zaštita, što ga čini praktički neuništivim čipom

Slika 2.

Dodatna prednost je što sam prije nego što sam počeo išta s tim, kupio 50 komada, po vrlo skromnoj cijeni.

Uočio sam nedostatke u radu, koji su me, iskreno govoreći, stavili u djelimičnu omamljenost:

Maksimalna deklarisana struja je 1A, pomislio sam. Ali već pri 300 mA tokom punjenja, čip se zagrijava do 110 * C, čak i u prisustvu velikih poligona radijatora i radijatora pričvršćenog na plastičnu površinu čipa.

Kada je termička zaštita uključena, očito se aktivira komparator, koji brzo resetuje struju. Kao rezultat toga, mikrokolo se pretvara u generator, koji ubija bateriju. Ovako sam ubio 2 baterije dok nisam shvatio šta nije u redu sa osciloskopom.

S obzirom na gore navedeno, dobio sam problem sa vremenom punjenja uređaja od oko 10 sati. Naravno, to je bilo jako nezadovoljno mene i potrošača moje elektronike, ali šta da radim: svi su htjeli produžiti vijek trajanja sa istim parametrima uređaja, a ponekad i puno troše.

S tim u vezi, počeo sam da tražim kontroler koji bi imao mnogo bolje parametre i mogućnosti odvođenja toplote, a moj izbor se do sada zaustavio na MCP73833, uglavnom zbog činjenice da je moj prijatelj imao ove kontrolere na lageru, a ja sam zviždao par komada je brzo (brže od njega) zalemio prototip i izvršio testove koji su mi bili potrebni.

Malo o samom kontroleru.

Dozvolite mi da se ne bavim potpunim i temeljitim prijevodom tablice (iako je ovo korisno), već vam brzo i jednostavno kažem šta sam prvo pogledao u ovom kontroleru i sviđalo mi se to ili ne.

1. Opći dijagram prebacivanja je ono što vam upada u oči od početka. Lako je primijetiti da se, s izuzetkom indikacije (koju ne morate raditi), pojas sastoji od samo 4 dijela. Oni uključuju dva filter kondenzatora, otpornik za programiranje struje punjenja baterije i 10k termistor za kontrolu pregrijavanja Li-Ion baterije. Ovo kolo je prikazano na slici 3. Ovo je definitivno cool.

Slika 3. Dijagram povezivanja MCP73833

2. Mnogo je bolja s vrućinom. To se može vidjeti čak i iz dijagrama povezivanja, jer su vidljive identične noge koje se mogu koristiti za odvođenje topline. Osim toga, s obzirom na činjenicu da je čip dostupan u msop-10 i DFN-10 paketima, koji su po površini veći od sot23-5. Štaviše, u kućištu DFN-10 postoji poseban poligon, koji se može i treba koristiti kao hladnjak za veliku površinu. Ako mi ne vjerujete, pogledajte sliku 4. Ona prikazuje pinoute nogu kućišta DFN-10 i raspored PCB-a koji je preporučio proizvođač, sa odvođenjem topline pomoću poligona.

Slika 4.

3. Prisutnost 10k termistora. Naravno, u većini slučajeva ga neću koristiti, jer sam siguran da neću pregrijati bateriju, ali: postoje zadaci u kojima mislim na potpuno punjenje baterije za samo 30 minuta rada iz napajanja. U takvim slučajevima, sama baterija se može pregrijati.

4. Prilično složen sistem indikacije punjenja baterije. Kao što sam shvatio i pokušao: postoji 1 LED koja je odgovorna za to da li se napajanje napaja iz napajanja za punjenje. U teoriji, stvar nije toliko potrebna, ali: imao sam slučajeva kada sam pokvario konektor i kontroler jednostavno nije dobio 5V na ulazu. U takvim slučajevima je odmah bilo jasno šta nije u redu. Izuzetno korisna funkcija za programere. Za potrošače se lako zamjenjuje jednostavnom LED diodom duž ulazne linije od 5V, instaliranom sa otpornikom za ograničavanje struje.

5. Preostale dvije LED diode su pokvarene tokom faze punjenja. Ovo vam omogućava da ispraznite MK (ako ne trebate, na primjer, da prikažete napunjenost baterije na displeju) u smislu obrade napunjenosti baterije tokom punjenja (indikacija da li je napunjena ili ne).

6. Programiranje struje punjenja u širokom rasponu. Lično sam pokušao da povećam struju punjenja na 1A na ploči prikazanoj na slici 1, i na oko 890mA ploča je ušla u termičku zaštitu u stabilnom režimu. Kako ljudi iz okoline kažu, sa velikim rasponima su savršeno izvukli 2A iz ovog kontrolera, a prema tehničkom opisu maksimalna struja punjenja je 3A, ali imam niz nedoumica vezanih za termičko opterećenje na mikrokrugu.

7. Ako vjerujete u podatkovnu tablicu, onda ovo mikrokolo ima: Low-Dropout Linear Regulator Mode - način rada smanjenog ulaznog napona. U ovim načinima, koristeći DC-DC pretvarač, možete pažljivo smanjiti napon na ulazu mikrokola tijekom početka punjenja kako biste smanjili njegovu proizvodnju topline. Osobno sam pokušao smanjiti napon, a toplina je logično postala manja, ali na ovom mikrokrugu bi trebalo pasti najmanje 0,3-0,4V kako bi mogao udobno napuniti bateriju. Čisto tehnički, napraviću mali modul koji to radi automatski, ali nemam novca ni vremena za to, pa sa zadovoljstvom molim sve zainteresovane da mi se jave na mejl. Ako bude još nekoliko ljudi, objavit ćemo takvu stvar na našoj web stranici.

8. Nije mi se svidjelo što je tijelo bilo jako malo. Zalemiti ga bez fena za kosu (DFN-10) je teško, i neće dobro ići, bez obzira kako na to gledate. Bolje je sa msop-10, ali je potrebno dosta vremena početnicima da nauče kako ga lemiti.

9. Nije mi se svidjelo što ovaj kontroler nema ugrađen BMS (zaštita baterije od brzog punjenja/pražnjenja i niz drugih problema). Ali skuplji kontroleri iz TI imaju takve stvari.

10. Svidjela mi se cijena. Ovi kontroleri nisu skupi.

Šta je sledeće?

A onda ću implementirati ovaj čip u svoje različite ideje o uređajima. Na primjer, trenutno se u fabrici proizvodi probna verzija razvojne ploče zasnovane na STM32F103RCT6 i 18650 baterijama. Već imam razvojnu ploču za ovaj kontroler, koja se jako dobro dokazala, i želim je upotpuniti prijenosnom verzijom kako bih svoj radni projekt ponio sa sobom i ne razmišljao o napajanju i traženju utičnice u koju bih ubacite napajanje.

Također ću ga koristiti u svim rješenjima koja zahtijevaju struje punjenja veće od 300mA.

Nadam se da ćete moći koristiti ovaj koristan i jednostavan čip u svojim uređajima.

Ako vas uopće zanima napajanje baterija, evo mog ličnog videa o baterijskom napajanju uređaja.

Prvo morate odlučiti o terminologiji.

Kao takav nema kontrolera pražnjenja i punjenja. Ovo je glupost. Nema smisla upravljati pražnjenjem. Struja pražnjenja ovisi o opterećenju - koliko treba, toliko će i trebati. Jedina stvar koju trebate učiniti prilikom pražnjenja je pratiti napon na bateriji kako biste spriječili njeno preterano pražnjenje. U tu svrhu koriste .

Istovremeno, odvojeni kontroleri naplatiti ne samo da postoje, već su apsolutno neophodni za proces punjenja litij-ionskih baterija. Postavljaju potrebnu struju, određuju kraj punjenja, prate temperaturu itd. Regulator punjenja sastavni je dio bilo kojeg.

Na osnovu svog iskustva, mogu reći da kontroler punjenja/pražnjenja zapravo znači sklop za zaštitu baterije od previše dubokog pražnjenja i, obrnuto, prekomjernog punjenja.

Drugim riječima, kada govorimo o kontroleru punjenja/pražnjenja, govorimo o zaštiti ugrađenoj u gotovo sve litijum-jonske baterije (PCB ili PCM moduli). evo nje:

A evo i njih:

Očigledno, zaštitne ploče su dostupne u različitim oblicima i sastavljaju se pomoću različitih elektronskih komponenti. U ovom članku ćemo pogledati opcije za zaštitne krugove za Li-ion baterije (ili, ako želite, kontrolere za pražnjenje/punjenje).

Kontrolori punjenja-pražnjenja

Pošto je ovo ime tako dobro uvriježeno u društvu, i mi ćemo ga koristiti. Počnimo s, možda, najčešćom verzijom na DW01 (Plus) čipu.

DW01-Plus

Ovakva zaštitna ploča za li-ion baterije nalazi se u svakoj drugoj bateriji mobilnog telefona. Da biste došli do njega, potrebno je samo otkinuti samoljepilo s natpisima koji je zalijepljen na bateriju.

Sam DW01 čip je šestokraki, a dva tranzistora sa efektom polja su strukturno napravljena u jednom paketu u obliku sklopa sa 8 krakova.

Pin 1 i 3 kontrolišu prekidače za zaštitu od pražnjenja (FET1) i prekidače za zaštitu od preopterećenja (FET2), respektivno. Granični naponi: 2,4 i 4,25 volti. Pin 2 je senzor koji mjeri pad napona na tranzistorima s efektom polja, koji pruža zaštitu od prekomjerne struje. Prijelazni otpor tranzistora djeluje kao mjerni šant, tako da prag odziva ima vrlo veliko raspršivanje od proizvoda do proizvoda.

Cijela šema izgleda otprilike ovako:

Desno mikrokolo sa oznakom 8205A je tranzistori sa efektom polja koji djeluju kao ključevi u kolu.

S-8241 serija

SEIKO je razvio specijalizovane čipove za zaštitu litijum-jonskih i litijum-polimerskih baterija od prekomernog pražnjenja/prepunjenja. Za zaštitu jedne limenke koriste se integrisana kola serije S-8241.

Prekidači za zaštitu od prekomjernog pražnjenja i prepunjavanja rade na 2,3V i 4,35V, respektivno. Strujna zaštita se aktivira kada je pad napona na FET1-FET2 jednak 200 mV.

AAT8660 serija

LV51140T

Slična zaštitna shema za litijske jednoćelijske baterije sa zaštitom od prekomjernog pražnjenja, prekomjernog punjenja i prekomjernih struja punjenja i pražnjenja. Implementirano pomoću LV51140T čipa.

Granični naponi: 2,5 i 4,25 volti. Drugi krak mikrokola je ulaz detektora prekomjerne struje (granične vrijednosti: 0,2V pri pražnjenju i -0,7V pri punjenju). Pin 4 se ne koristi.

R5421N serija

Dizajn kola je sličan prethodnim. U radnom režimu, mikrokolo troši oko 3 μA, u režimu blokiranja - oko 0,3 μA (slovo C u oznaci) i 1 μA (slovo F u oznaci).

Serija R5421N sadrži nekoliko modifikacija koje se razlikuju po veličini napona odziva tokom punjenja. Detalji su dati u tabeli:

SA57608

Druga verzija kontrolera punjenja/pražnjenja, samo na SA57608 čipu.

Naponi pri kojima mikrokolo odvaja limenku od vanjskih kola ovise o slovnom indeksu. Za detalje pogledajte tabelu:

SA57608 troši prilično veliku struju u stanju mirovanja - oko 300 µA, što ga razlikuje od gore navedenih analoga na gore (gdje je potrošena struja reda veličine frakcija mikroampera).

LC05111CMT

I na kraju, nudimo zanimljivo rješenje jednog od svjetskih lidera u proizvodnji elektronskih komponenti On Semiconductor - kontroler punjenja-pražnjenja na čipu LC05111CMT.

Rješenje je zanimljivo po tome što su ključni MOSFET-ovi ugrađeni u samo mikrokolo, tako da od dodatnih elemenata ostaje samo par otpornika i jedan kondenzator.

Prijelazni otpor ugrađenih tranzistora je ~11 milliohma (0,011 oma). Maksimalna struja punjenja/pražnjenja je 10A. Maksimalni napon između terminala S1 i S2 je 24 Volta (ovo je važno kada se baterije kombinuju u baterije).

Mikrokolo je dostupno u WDFN6 2.6x4.0, 0.65P, Dual Flag paketu.

Krug, kao što se i očekivalo, pruža zaštitu od prekomjernog punjenja/pražnjenja, struje preopterećenja i struje prekomjernog punjenja.

Kontroleri punjenja i zaštitni krugovi - u čemu je razlika?

Važno je shvatiti da zaštitni modul i kontroleri punjenja nisu ista stvar. Da, njihove funkcije se u određenoj mjeri preklapaju, ali bi bilo pogrešno nazivati ​​zaštitni modul ugrađen u bateriju kontrolerom punjenja. Sada ću objasniti u čemu je razlika.

Najvažnija uloga svakog kontrolera punjenja je implementacija ispravnog profila punjenja (obično CC/CV - konstantna struja/konstantni napon). Odnosno, kontroler punjenja mora biti u stanju ograničiti struju punjenja na datom nivou, kontrolirajući na taj način količinu energije koja se „ulijeva“ u bateriju po jedinici vremena. Višak energije se oslobađa u obliku topline, tako da se svaki regulator punjenja prilično zagrije tokom rada.

Iz tog razloga, kontroleri punjenja nikada nisu ugrađeni u bateriju (za razliku od zaštitnih ploča). Kontroleri su jednostavno dio pravog punjača i ništa više.

Osim toga, niti jedna zaštitna ploča (ili zaštitni modul, kako god želite da je nazovete) nije u stanju ograničiti struju punjenja. Ploča samo kontroliše napon na samoj banci i, ako pređe unapred određene granice, otvara izlazne prekidače, čime se banka isključuje iz spoljašnjeg sveta. Inače, zaštita od kratkog spoja također radi na istom principu - tijekom kratkog spoja, napon na banki naglo pada i pokreće se krug zaštite od dubokog pražnjenja.

Zabuna između zaštitnih krugova za litijumske baterije i kontrolera punjenja nastala je zbog sličnosti praga odziva (~4,2V). Samo u slučaju zaštitnog modula limenka je potpuno isključena sa eksternih terminala, a kod kontrolera punjenja se prebacuje u režim stabilizacije napona i postepenog smanjenja struje punjenja.

Zašto je litijum-jonskoj bateriji potreban kontroler punjenja?

Mnogi čitatelji stranice pitaju se o tome što je kontroler punjenja litijum-jonske baterije i za šta je potreban. Ovaj problem je ukratko spomenut u materijalima koji opisuju različite vrste litijumskih baterija. Ova vrsta baterije gotovo uvijek uključuje kontroler punjenja, koji se još naziva i zaštitna ploča sustava za nadzor baterije (BMS). U ovom članku ćemo detaljnije pogledati što je ovaj uređaj i kako funkcionira.

Najjednostavniju verziju kontrolera punjenja litijum-jonske baterije možete vidjeti ako rastavite bateriju tablet računara ili telefona. Sastoji se od konzerve (baterijske ćelije) i BMS zaštitne ploče. Ovo je kontroler punjenja, koji se može vidjeti na slici ispod.

Osnova je čip kontrolera sigurnosti. Tranzistori sa efektom polja koriste se za odvojenu kontrolu zaštite pri punjenju i pražnjenju ćelije baterije.

Svrha zaštitnog kontrolera je da osigura da baterija nije napunjena iznad napona od 4,2 volta. Ćelija litijumske baterije ima nominalni napon od 3,7 volti. Prekomjerno punjenje i prekoračenje napona iznad 4,2 volta može uzrokovati kvar ćelije.

U baterijama pametnih telefona i tableta, BMS ploča prati proces punjenja i pražnjenja jednog elementa (ćelije). Postoji nekoliko takvih limenki u baterijama laptopa. Obično od 4 do 8 sati.

Kontroler također prati proces pražnjenja ćelije baterije. Kada napon padne ispod praga (obično 3 volta), krug isključuje banku od trenutnog potrošača. Kao rezultat toga, uređaj na baterije se jednostavno isključuje.
Među ostalim funkcijama kontrolera punjenja, vrijedi istaknuti zaštitu od kratkog spoja. Neke BMS zaštitne ploče uključuju termistor za zaštitu ćelije baterije od pregrijavanja.

BMS zaštitne ploče za litijum-jonske baterije

Gore opisani kontroler je najjednostavnija opcija za BMS zaštitu. U stvari, postoji mnogo više varijanti takvih ploča, a neke su prilično složene i skupe. Ovisno o opsegu primjene, razlikuju se sljedeće vrste:

• Za prijenosnu mobilnu elektroniku;
• Za kućanske aparate;
• Koristi se u obnovljivim izvorima energije.

Često se takve BMS zaštitne ploče mogu naći u sistemima sa solarnim panelima i u vjetrogeneratorima. Tamo je u pravilu gornji prag za naponsku zaštitu 15, a donji 12 volti. Sama baterija proizvodi 12 volti u normalnom načinu rada. Izvor energije (na primjer, solarni panel) je spojen na bateriju. Povezivanje se vrši preko releja.

Kada napon baterije poraste iznad 15 volti, releji se aktiviraju i krug punjenja se otvara. Nakon toga, izvor energije radi na balastu predviđenom za ovu svrhu. Kako stručnjaci kažu, u slučaju solarnih panela, to može izazvati neželjene nuspojave.

U slučaju vjetrogeneratora, potrebni su BMS kontroleri. Kontroleri punjenja za kućanske aparate i mobilne uređaje imaju značajne razlike. Ali kontroleri baterija za laptopove, tablete i telefone imaju isti krug. Jedina razlika je u broju kontrolisanih ćelija baterije.