Η αξιολόγηση των χαρακτηριστικών ενός συγκεκριμένου φορτιστή είναι δύσκολη χωρίς να κατανοήσουμε πώς θα πρέπει πραγματικά να προχωρήσει μια υποδειγματική φόρτιση μιας μπαταρίας ιόντων λιθίου. Επομένως, πριν προχωρήσουμε απευθείας στα διαγράμματα, ας θυμηθούμε μια μικρή θεωρία.

Τι είναι οι μπαταρίες λιθίου;

Ανάλογα με το υλικό από το οποίο είναι κατασκευασμένο το θετικό ηλεκτρόδιο μιας μπαταρίας λιθίου, υπάρχουν διάφορες ποικιλίες:

• με κάθοδο κοβαλτικού λιθίου.
• με μια κάθοδο που βασίζεται σε λιθιωμένο φωσφορικό σίδηρο.
• με βάση το νικέλιο-κοβάλτιο-αλουμίνιο.
• με βάση το νικέλιο-κοβάλτιο-μαγγάνιο.

Όλες αυτές οι μπαταρίες έχουν τα δικά τους χαρακτηριστικά, αλλά επειδή αυτές οι αποχρώσεις δεν έχουν θεμελιώδη σημασία για τον γενικό καταναλωτή, δεν θα εξεταστούν σε αυτό το άρθρο.

Επίσης, όλες οι μπαταρίες ιόντων λιθίου παράγονται σε διάφορα μεγέθη και παράγοντες μορφής. Μπορούν να είναι είτε με θήκη (για παράδειγμα, το δημοφιλές 18650 σήμερα) είτε πλαστικοποιημένο ή πρισματικό (μπαταρίες gel-polymer). Οι τελευταίες είναι ερμητικά σφραγισμένες σακούλες από ειδική μεμβράνη, οι οποίες περιέχουν ηλεκτρόδια και μάζα ηλεκτροδίων.

Τα πιο συνηθισμένα μεγέθη μπαταριών ιόντων λιθίου φαίνονται στον παρακάτω πίνακα (όλες έχουν ονομαστική τάση 3,7 βολτ):

Ονομασία	Κανονικό μέγεθος	Παρόμοιο μέγεθος
XXYY0, Οπου XX- ένδειξη διαμέτρου σε mm, YY- τιμή μήκους σε mm, 0 - αντικατοπτρίζει το σχέδιο με τη μορφή κυλίνδρου	10180	2/5 ΑΑΑ
	10220	1/2 AAA (Ø αντιστοιχεί σε AAA, αλλά το μισό μήκος)
	10280
	10430	ΑΑΑ
	10440	ΑΑΑ
	14250	1/2 ΑΑ
	14270	Ø AA, μήκος CR2
	14430	Ø 14 mm (ίδιο με το AA), αλλά μικρότερο μήκος
	14500	AA
	14670
	15266, 15270	CR2
	16340	CR123
	17500	150S/300S
	17670	2xCR123 (ή 168S/600S)
	18350
	18490
	18500	2xCR123 (ή 150A/300P)
	18650	2xCR123 (ή 168A/600P)
	18700
	22650
	25500
	26500	ΜΕ
	26650
	32650
	33600	ρε
	42120

Οι εσωτερικές ηλεκτροχημικές διεργασίες προχωρούν με τον ίδιο τρόπο και δεν εξαρτώνται από τον παράγοντα μορφής και τη σχεδίαση της μπαταρίας, επομένως όλα όσα αναφέρονται παρακάτω ισχύουν εξίσου για όλες τις μπαταρίες λιθίου.

Πώς να φορτίζετε σωστά τις μπαταρίες ιόντων λιθίου

Ο πιο σωστός τρόπος φόρτισης των μπαταριών λιθίου είναι η φόρτιση σε δύο στάδια. Αυτή είναι η μέθοδος που χρησιμοποιεί η Sony σε όλους τους φορτιστές της. Παρά τον πιο περίπλοκο ελεγκτή φόρτισης, αυτό εξασφαλίζει πληρέστερη φόρτιση των μπαταριών ιόντων λιθίου χωρίς να μειώνεται η διάρκεια ζωής τους.

Εδώ μιλάμε για προφίλ φόρτισης δύο σταδίων για μπαταρίες λιθίου, που συντομεύεται ως CC/CV (σταθερό ρεύμα, σταθερή τάση). Υπάρχουν επίσης επιλογές με ρεύματα παλμών και βημάτων, αλλά δεν συζητούνται σε αυτό το άρθρο. Μπορείτε να διαβάσετε περισσότερα σχετικά με τη φόρτιση με παλμικό ρεύμα.

Ας δούμε, λοιπόν, και τα δύο στάδια φόρτισης με περισσότερες λεπτομέρειες.

1. Στο πρώτο στάδιοΠρέπει να διασφαλίζεται σταθερό ρεύμα φόρτισης. Η τρέχουσα τιμή είναι 0,2-0,5 C. Για επιταχυνόμενη φόρτιση, επιτρέπεται η αύξηση του ρεύματος στους 0,5-1,0 C (όπου C είναι η χωρητικότητα της μπαταρίας).

Για παράδειγμα, για μια μπαταρία χωρητικότητας 3000 mAh, το ονομαστικό ρεύμα φόρτισης στο πρώτο στάδιο είναι 600-1500 mA και το ρεύμα επιταχυνόμενης φόρτισης μπορεί να είναι στην περιοχή 1,5-3A.

Για να διασφαλιστεί ένα σταθερό ρεύμα φόρτισης μιας δεδομένης τιμής, το κύκλωμα φορτιστή πρέπει να μπορεί να αυξήσει την τάση στους ακροδέκτες της μπαταρίας. Μάλιστα, στο πρώτο στάδιο ο φορτιστής λειτουργεί ως κλασικός σταθεροποιητής ρεύματος.

Σπουδαίος:Εάν σκοπεύετε να φορτίσετε μπαταρίες με ενσωματωμένη πλακέτα προστασίας (PCB), τότε κατά το σχεδιασμό του κυκλώματος φορτιστή πρέπει να βεβαιωθείτε ότι η τάση ανοιχτού κυκλώματος του κυκλώματος δεν μπορεί ποτέ να υπερβαίνει τα 6-7 βολτ. Διαφορετικά, η προστατευτική πλακέτα μπορεί να καταστραφεί.

Τη στιγμή που η τάση της μπαταρίας αυξάνεται στα 4,2 βολτ, η μπαταρία θα αποκτήσει περίπου το 70-80% της χωρητικότητάς της (η συγκεκριμένη τιμή χωρητικότητας θα εξαρτηθεί από το ρεύμα φόρτισης: με επιταχυνόμενη φόρτιση θα είναι λίγο μικρότερη, με ονομαστική χρέωση - λίγο περισσότερο). Αυτή η στιγμή σηματοδοτεί το τέλος του πρώτου σταδίου φόρτισης και χρησιμεύει ως σήμα για τη μετάβαση στο δεύτερο (και τελευταίο) στάδιο.

2. Δεύτερο στάδιο φόρτισης- αυτό είναι η φόρτιση της μπαταρίας με σταθερή τάση, αλλά με σταδιακά μειούμενο (πτώσιμο) ρεύμα.

Σε αυτό το στάδιο, ο φορτιστής διατηρεί τάση 4,15-4,25 βολτ στην μπαταρία και ελέγχει την τρέχουσα τιμή.

Καθώς αυξάνεται η χωρητικότητα, το ρεύμα φόρτισης θα μειωθεί. Μόλις η τιμή του μειωθεί στους 0,05-0,01C, η διαδικασία φόρτισης θεωρείται ολοκληρωμένη.

Μια σημαντική απόχρωση της σωστής λειτουργίας του φορτιστή είναι η πλήρης αποσύνδεσή του από την μπαταρία μετά την ολοκλήρωση της φόρτισης. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι για τις μπαταρίες λιθίου είναι εξαιρετικά ανεπιθύμητο να παραμένουν υπό υψηλή τάση για μεγάλο χρονικό διάστημα, το οποίο συνήθως παρέχεται από τον φορτιστή (δηλαδή 4,18-4,24 βολτ). Αυτό οδηγεί σε επιταχυνόμενη υποβάθμιση της χημικής σύνθεσης της μπαταρίας και, κατά συνέπεια, σε μείωση της χωρητικότητάς της. Η μακροχρόνια διαμονή σημαίνει δεκάδες ώρες ή περισσότερες.

Κατά το δεύτερο στάδιο φόρτισης, η μπαταρία καταφέρνει να κερδίσει περίπου 0,1-0,15 περισσότερο από τη χωρητικότητά της. Η συνολική φόρτιση της μπαταρίας φτάνει έτσι το 90-95%, που είναι ένας εξαιρετικός δείκτης.

Εξετάσαμε δύο βασικά στάδια φόρτισης. Ωστόσο, η κάλυψη του θέματος της φόρτισης των μπαταριών λιθίου θα ήταν ελλιπής αν δεν αναφερόταν ένα άλλο στάδιο φόρτισης - το λεγόμενο. προχρέωση.

Στάδιο προκαταρκτικής χρέωσης (προφόρτιση)- αυτό το στάδιο χρησιμοποιείται μόνο για βαθιά αποφορτισμένες μπαταρίες (κάτω από 2,5 V) για να φέρουν τον κανονικό τρόπο λειτουργίας.

Σε αυτό το στάδιο, η φόρτιση παρέχεται με μειωμένο σταθερό ρεύμα έως ότου η τάση της μπαταρίας φτάσει τα 2,8 V.

Το προκαταρκτικό στάδιο είναι απαραίτητο για την αποφυγή διόγκωσης και αποσυμπίεσης (ή ακόμα και έκρηξης με φωτιά) κατεστραμμένων μπαταριών που έχουν, για παράδειγμα, εσωτερικό βραχυκύκλωμα μεταξύ των ηλεκτροδίων. Εάν ένα μεγάλο ρεύμα φόρτισης περάσει αμέσως μέσα από μια τέτοια μπαταρία, αυτό θα οδηγήσει αναπόφευκτα στη θέρμανση της και στη συνέχεια εξαρτάται.

Ένα άλλο πλεονέκτημα της προφόρτισης είναι η προθέρμανση της μπαταρίας, η οποία είναι σημαντική κατά τη φόρτιση σε χαμηλές θερμοκρασίες περιβάλλοντος (σε μη θερμαινόμενο δωμάτιο κατά την ψυχρή περίοδο).

Η έξυπνη φόρτιση θα πρέπει να μπορεί να παρακολουθεί την τάση της μπαταρίας κατά τη διάρκεια του προκαταρκτικού σταδίου φόρτισης και, εάν η τάση δεν αυξάνεται για μεγάλο χρονικό διάστημα, να βγάλει συμπέρασμα ότι η μπαταρία είναι ελαττωματική.

Όλα τα στάδια φόρτισης μιας μπαταρίας ιόντων λιθίου (συμπεριλαμβανομένου του σταδίου προφόρτισης) απεικονίζονται σχηματικά σε αυτό το γράφημα:

Η υπέρβαση της ονομαστικής τάσης φόρτισης κατά 0,15 V μπορεί να μειώσει τη διάρκεια ζωής της μπαταρίας στο μισό. Η μείωση της τάσης φόρτισης κατά 0,1 volt μειώνει τη χωρητικότητα μιας φορτισμένης μπαταρίας κατά περίπου 10%, αλλά επεκτείνει σημαντικά τη διάρκεια ζωής της. Η τάση μιας πλήρως φορτισμένης μπαταρίας μετά την αφαίρεσή της από τον φορτιστή είναι 4,1-4,15 βολτ.

Επιτρέψτε μου να συνοψίσω τα παραπάνω και να αναφέρω τα κύρια σημεία:

1. Τι ρεύμα πρέπει να χρησιμοποιήσω για να φορτίσω μια μπαταρία ιόντων λιθίου (για παράδειγμα, 18650 ή οποιαδήποτε άλλη);

Το ρεύμα θα εξαρτηθεί από το πόσο γρήγορα θα θέλατε να το φορτίσετε και μπορεί να κυμαίνεται από 0,2C έως 1C.

Για παράδειγμα, για μπαταρία μεγέθους 18650 με χωρητικότητα 3400 mAh, το ελάχιστο ρεύμα φόρτισης είναι 680 mA και το μέγιστο είναι 3400 mA.

2. Πόσος χρόνος χρειάζεται για να φορτιστούν, για παράδειγμα, οι ίδιες μπαταρίες 18650;

Ο χρόνος φόρτισης εξαρτάται άμεσα από το ρεύμα φόρτισης και υπολογίζεται χρησιμοποιώντας τον τύπο:

T = C / φορτίζω.

Για παράδειγμα, ο χρόνος φόρτισης της μπαταρίας μας 3400 mAh με ρεύμα 1A θα είναι περίπου 3,5 ώρες.

3. Πώς να φορτίσετε σωστά μια μπαταρία πολυμερούς λιθίου;

Όλες οι μπαταρίες λιθίου φορτίζονται με τον ίδιο τρόπο. Δεν έχει σημασία αν είναι πολυμερές λιθίου ή ιόν λιθίου. Για εμάς, τους καταναλωτές, δεν υπάρχει διαφορά.

Τι είναι η πλακέτα προστασίας;

Η πλακέτα προστασίας (ή πλακέτα ελέγχου ισχύος PCB) έχει σχεδιαστεί για να προστατεύει από βραχυκύκλωμα, υπερφόρτιση και υπερφόρτιση της μπαταρίας λιθίου. Κατά κανόνα, η προστασία υπερθέρμανσης είναι επίσης ενσωματωμένη στις μονάδες προστασίας.

Για λόγους ασφαλείας, απαγορεύεται η χρήση μπαταριών λιθίου σε οικιακές συσκευές εκτός εάν έχουν ενσωματωμένη πλακέτα προστασίας. Γι' αυτό όλες οι μπαταρίες κινητών τηλεφώνων έχουν πάντα μια πλακέτα PCB. Οι ακροδέκτες εξόδου της μπαταρίας βρίσκονται απευθείας στην πλακέτα:

Αυτές οι πλακέτες χρησιμοποιούν έναν ελεγκτή φόρτισης με έξι πόδια σε μια εξειδικευμένη συσκευή (JW01, JW11, K091, G2J, G3J, S8210, S8261, NE57600 και άλλα ανάλογα). Η αποστολή αυτού του ελεγκτή είναι να αποσυνδέει την μπαταρία από το φορτίο όταν η μπαταρία είναι πλήρως αποφορτισμένη και να αποσυνδέει τη μπαταρία από τη φόρτιση όταν φτάσει τα 4,25 V.

Εδώ, για παράδειγμα, είναι ένα διάγραμμα της πλακέτας προστασίας μπαταρίας BP-6M που παρέχεται με παλιά τηλέφωνα Nokia:

Αν μιλάμε για 18650, μπορούν να παραχθούν είτε με πλακέτα προστασίας είτε χωρίς. Η μονάδα προστασίας βρίσκεται κοντά στον αρνητικό πόλο της μπαταρίας.

Η πλακέτα αυξάνει το μήκος της μπαταρίας κατά 2-3 mm.

Οι μπαταρίες χωρίς μονάδα PCB περιλαμβάνονται συνήθως σε μπαταρίες που διαθέτουν τα δικά τους κυκλώματα προστασίας.

Κάθε μπαταρία με προστασία μπορεί εύκολα να μετατραπεί σε μπαταρία χωρίς προστασία.

Σήμερα, η μέγιστη χωρητικότητα της μπαταρίας 18650 είναι 3400 mAh. Οι μπαταρίες με προστασία πρέπει να φέρουν την αντίστοιχη ονομασία στη θήκη ("Προστατευμένη").

Μην συγχέετε την πλακέτα PCB με τη μονάδα PCM (PCM - μονάδα φόρτισης ισχύος). Εάν τα πρώτα εξυπηρετούν μόνο το σκοπό της προστασίας της μπαταρίας, τότε τα δεύτερα έχουν σχεδιαστεί για να ελέγχουν τη διαδικασία φόρτισης - περιορίζουν το ρεύμα φόρτισης σε ένα δεδομένο επίπεδο, ελέγχουν τη θερμοκρασία και, γενικά, διασφαλίζουν ολόκληρη τη διαδικασία. Η πλακέτα PCM είναι αυτό που ονομάζουμε ελεγκτής φόρτισης.

Ελπίζω τώρα να μην υπάρχουν ερωτήσεις, πώς να φορτίσω μια μπαταρία 18650 ή οποιαδήποτε άλλη μπαταρία λιθίου; Στη συνέχεια προχωράμε σε μια μικρή επιλογή από έτοιμες λύσεις κυκλωμάτων για φορτιστές (οι ίδιοι ελεγκτές φόρτισης).

Σχέδια φόρτισης για μπαταρίες ιόντων λιθίου

Όλα τα κυκλώματα είναι κατάλληλα για φόρτιση οποιασδήποτε μπαταρίας λιθίου το μόνο που μένει είναι να αποφασίσετε για το ρεύμα φόρτισης και τη βάση του στοιχείου.

LM317

Διάγραμμα ενός απλού φορτιστή που βασίζεται στο τσιπ LM317 με ένδειξη φόρτισης:

Το κύκλωμα είναι το απλούστερο, η όλη ρύθμιση καταλήγει στη ρύθμιση της τάσης εξόδου στα 4,2 βολτ χρησιμοποιώντας την αντίσταση περικοπής R8 (χωρίς συνδεδεμένη μπαταρία!) και τη ρύθμιση του ρεύματος φόρτισης επιλέγοντας αντιστάσεις R4, R6. Η ισχύς της αντίστασης R1 είναι τουλάχιστον 1 Watt.

Μόλις σβήσει το LED, η διαδικασία φόρτισης μπορεί να θεωρηθεί ολοκληρωμένη (το ρεύμα φόρτισης δεν θα μειωθεί ποτέ στο μηδέν). Δεν συνιστάται η διατήρηση της μπαταρίας σε αυτή τη φόρτιση για μεγάλο χρονικό διάστημα μετά την πλήρη φόρτισή της.

Το μικροκύκλωμα lm317 χρησιμοποιείται ευρέως σε διάφορους σταθεροποιητές τάσης και ρεύματος (ανάλογα με το κύκλωμα σύνδεσης). Πωλείται σε κάθε γωνία και κοστίζει πένες (μπορείτε να πάρετε 10 κομμάτια μόνο για 55 ρούβλια).

Το LM317 διατίθεται σε διαφορετικά περιβλήματα:

Ανάθεση καρφίτσας (pinout):

Ανάλογα του τσιπ LM317 είναι: GL317, SG31, SG317, UC317T, ECG1900, LM31MDT, SP900, KR142EN12, KR1157EN1 (τα δύο τελευταία είναι εγχώριας παραγωγής).

Το ρεύμα φόρτισης μπορεί να αυξηθεί στα 3Α εάν πάρετε LM350 αντί για LM317. Ωστόσο, θα είναι πιο ακριβό - 11 ρούβλια/τεμάχιο.

Η πλακέτα τυπωμένου κυκλώματος και η διάταξη κυκλώματος φαίνονται παρακάτω:

Το παλιό σοβιετικό τρανζίστορ KT361 μπορεί να αντικατασταθεί με ένα παρόμοιο τρανζίστορ pnp (για παράδειγμα, KT3107, KT3108 ή αστικό 2N5086, 2SA733, BC308A). Μπορεί να αφαιρεθεί εντελώς εάν δεν απαιτείται η ένδειξη φόρτισης.

Μειονέκτημα του κυκλώματος: η τάση τροφοδοσίας πρέπει να είναι στην περιοχή 8-12V. Αυτό οφείλεται στο γεγονός ότι για την κανονική λειτουργία του τσιπ LM317, η διαφορά μεταξύ της τάσης της μπαταρίας και της τάσης τροφοδοσίας πρέπει να είναι τουλάχιστον 4,25 Volt. Έτσι, δεν θα είναι δυνατή η τροφοδοσία του από τη θύρα USB.

MAX1555 ή MAX1551

Οι MAX1551/MAX1555 είναι εξειδικευμένοι φορτιστές για μπαταρίες Li+, με δυνατότητα λειτουργίας από USB ή από ξεχωριστό τροφοδοτικό (για παράδειγμα, φορτιστή τηλεφώνου).

Η μόνη διαφορά μεταξύ αυτών των μικροκυκλωμάτων είναι ότι το MAX1555 παράγει ένα σήμα που υποδεικνύει τη διαδικασία φόρτισης και το MAX1551 παράγει ένα σήμα ότι η τροφοδοσία είναι ενεργοποιημένη. Εκείνοι. Το 1555 εξακολουθεί να είναι προτιμότερο στις περισσότερες περιπτώσεις, επομένως το 1551 είναι πλέον δύσκολο να βρεθεί σε προσφορά.

Μια λεπτομερής περιγραφή αυτών των μικροκυκλωμάτων από τον κατασκευαστή είναι.

Η μέγιστη τάση εισόδου από τον προσαρμογέα DC είναι 7 V, όταν τροφοδοτείται από USB - 6 V. Όταν η τάση τροφοδοσίας πέσει στα 3,52 V, το μικροκύκλωμα απενεργοποιείται και η φόρτιση σταματά.

Το ίδιο το μικροκύκλωμα ανιχνεύει σε ποια είσοδο υπάρχει η τάση τροφοδοσίας και συνδέεται με αυτό. Εάν η τροφοδοσία τροφοδοτείται μέσω του διαύλου USB, τότε το μέγιστο ρεύμα φόρτισης περιορίζεται στα 100 mA - αυτό σας επιτρέπει να συνδέσετε τον φορτιστή στη θύρα USB οποιουδήποτε υπολογιστή χωρίς φόβο ότι θα καεί η νότια γέφυρα.

Όταν τροφοδοτείται από ξεχωριστό τροφοδοτικό, το τυπικό ρεύμα φόρτισης είναι 280 mA.

Τα τσιπ έχουν ενσωματωμένη προστασία υπερθέρμανσης. Αλλά ακόμη και σε αυτήν την περίπτωση, το κύκλωμα συνεχίζει να λειτουργεί, μειώνοντας το ρεύμα φόρτισης κατά 17 mA για κάθε βαθμό πάνω από 110 ° C.

Υπάρχει μια λειτουργία προφόρτισης (δείτε παραπάνω): εφόσον η τάση της μπαταρίας είναι κάτω από 3 V, το μικροκύκλωμα περιορίζει το ρεύμα φόρτισης στα 40 mA.

Το μικροκύκλωμα έχει 5 ακίδες. Ακολουθεί ένα τυπικό διάγραμμα σύνδεσης:

Εάν υπάρχει εγγύηση ότι η τάση στην έξοδο του προσαρμογέα σας δεν μπορεί σε καμία περίπτωση να υπερβεί τα 7 βολτ, τότε μπορείτε να κάνετε χωρίς τον σταθεροποιητή 7805.

Η επιλογή φόρτισης USB μπορεί να συναρμολογηθεί, για παράδειγμα, σε αυτήν.

Το μικροκύκλωμα δεν απαιτεί ούτε εξωτερικές διόδους ούτε εξωτερικά τρανζίστορ. Γενικά, φυσικά, υπέροχα μικροπράγματα! Μόνο που είναι πολύ μικρά και άβολα για συγκόλληση. Και είναι επίσης ακριβά ().

LP2951

Ο σταθεροποιητής LP2951 κατασκευάζεται από την National Semiconductors (). Παρέχει την εφαρμογή μιας ενσωματωμένης λειτουργίας περιορισμού ρεύματος και σας επιτρέπει να δημιουργήσετε ένα σταθερό επίπεδο τάσης φόρτισης για μια μπαταρία ιόντων λιθίου στην έξοδο του κυκλώματος.

Η τάση φόρτισης είναι 4,08 - 4,26 βολτ και ρυθμίζεται από την αντίσταση R3 όταν αποσυνδεθεί η μπαταρία. Η τάση διατηρείται με μεγάλη ακρίβεια.

Το ρεύμα φόρτισης είναι 150 - 300 mA, αυτή η τιμή περιορίζεται από τα εσωτερικά κυκλώματα του τσιπ LP2951 (ανάλογα με τον κατασκευαστή).

Χρησιμοποιήστε τη δίοδο με μικρό αντίστροφο ρεύμα. Για παράδειγμα, μπορεί να είναι οποιαδήποτε από τη σειρά 1N400X που μπορείτε να αγοράσετε. Η δίοδος χρησιμοποιείται ως δίοδος αποκλεισμού για να αποτρέψει το αντίστροφο ρεύμα από την μπαταρία στο τσιπ LP2951 όταν η τάση εισόδου είναι απενεργοποιημένη.

Αυτός ο φορτιστής παράγει ένα αρκετά χαμηλό ρεύμα φόρτισης, επομένως οποιαδήποτε μπαταρία 18650 μπορεί να φορτιστεί κατά τη διάρκεια της νύχτας.

Το μικροκύκλωμα μπορεί να αγοραστεί τόσο σε συσκευασία DIP όσο και σε συσκευασία SOIC (κοστίζει περίπου 10 ρούβλια ανά τεμάχιο).

MCP73831

Το τσιπ σας επιτρέπει να δημιουργήσετε τους σωστούς φορτιστές και είναι επίσης φθηνότερο από τον πολυδιαφημισμένο MAX1555.

Ένα τυπικό διάγραμμα σύνδεσης λαμβάνεται από:

Ένα σημαντικό πλεονέκτημα του κυκλώματος είναι η απουσία ισχυρών αντιστάσεων χαμηλής αντίστασης που περιορίζουν το ρεύμα φόρτισης. Εδώ το ρεύμα ρυθμίζεται από μια αντίσταση που συνδέεται με τον 5ο ακροδέκτη του μικροκυκλώματος. Η αντίστασή του πρέπει να είναι στην περιοχή 2-10 kOhm.

Ο συναρμολογημένος φορτιστής μοιάζει με αυτό:

Το μικροκύκλωμα θερμαίνεται αρκετά καλά κατά τη λειτουργία, αλλά αυτό δεν φαίνεται να το ενοχλεί. Εκπληρώνει τη λειτουργία του.

Ακολουθεί μια άλλη έκδοση μιας πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος με LED SMD και υποδοχή micro-USB:

LTC4054 (STC4054)

Πολύ απλό σχέδιο, εξαιρετική επιλογή! Επιτρέπει τη φόρτιση με ρεύμα έως 800 mA (βλ.). Είναι αλήθεια ότι τείνει να ζεσταίνεται πολύ, αλλά σε αυτήν την περίπτωση η ενσωματωμένη προστασία υπερθέρμανσης μειώνει το ρεύμα.

Το κύκλωμα μπορεί να απλοποιηθεί σημαντικά με την απόρριψη ενός ή και των δύο LED με ένα τρανζίστορ. Τότε θα μοιάζει με αυτό (πρέπει να παραδεχτείτε, δεν θα μπορούσε να είναι πιο απλό: ένα ζευγάρι αντιστάσεις και ένας συμπυκνωτής):

Μία από τις επιλογές πλακέτας τυπωμένου κυκλώματος είναι διαθέσιμη στη διεύθυνση . Η πλακέτα έχει σχεδιαστεί για στοιχεία τυπικού μεγέθους 0805.

I=1000/R. Δεν πρέπει να ρυθμίσετε αμέσως υψηλό ρεύμα. Για τους σκοπούς μου, πήρα μια αντίσταση 2,7 kOhm και το ρεύμα φόρτισης αποδείχθηκε περίπου 360 mA.

Είναι απίθανο να είναι δυνατή η προσαρμογή ενός καλοριφέρ σε αυτό το μικροκύκλωμα και δεν είναι γεγονός ότι θα είναι αποτελεσματικό λόγω της υψηλής θερμικής αντίστασης της σύνδεσης κρυστάλλου-θήκης. Ο κατασκευαστής συνιστά να κάνετε την ψύκτρα "μέσω των καλωδίων" - κάνοντας τα ίχνη όσο το δυνατόν πιο παχιά και αφήνοντας το φύλλο κάτω από το σώμα του τσιπ. Γενικά, όσο περισσότερο αλουμινόχαρτο έχει απομείνει, τόσο το καλύτερο.

Παρεμπιπτόντως, το μεγαλύτερο μέρος της θερμότητας διαχέεται μέσω του 3ου ποδιού, οπότε μπορείτε να κάνετε αυτό το ίχνος πολύ φαρδύ και παχύ (γεμίστε το με περίσσεια κόλλησης).

Το πακέτο τσιπ LTC4054 μπορεί να φέρει την ετικέτα LTH7 ή LTADY.

Το LTH7 διαφέρει από το LTADY στο ότι το πρώτο μπορεί να σηκώσει μια πολύ χαμηλή μπαταρία (στην οποία η τάση είναι μικρότερη από 2,9 βολτ), ενώ η δεύτερη δεν μπορεί (πρέπει να την περιστρέψετε ξεχωριστά).

Το τσιπ αποδείχθηκε πολύ επιτυχημένο, επομένως έχει μια δέσμη αναλόγων: STC4054, MCP73831, TB4054, QX4054, TP4054, SGM4054, ACE4054, LP4054, U4054, BL4054, BL4054, YPM181PT40, 4054, WPM181, 4054 1, 2, HX6001 , LC6000, LN5060, CX9058, EC49016, CYT5026, Q7051. Πριν χρησιμοποιήσετε οποιοδήποτε από τα ανάλογα, ελέγξτε τα φύλλα δεδομένων.

ΤΠ4056

Το μικροκύκλωμα είναι κατασκευασμένο σε περίβλημα SOP-8 (βλ.), έχει μια μεταλλική ψύκτρα στην κοιλιά του που δεν συνδέεται με τις επαφές, γεγονός που επιτρέπει την πιο αποτελεσματική απομάκρυνση της θερμότητας. Σας επιτρέπει να φορτίζετε την μπαταρία με ρεύμα έως και 1A (το ρεύμα εξαρτάται από την αντίσταση ρύθμισης ρεύματος).

Το διάγραμμα σύνδεσης απαιτεί τα ελάχιστα στοιχεία ανάρτησης:

Το κύκλωμα εφαρμόζει την κλασική διαδικασία φόρτισης - πρώτα φορτίζει με σταθερό ρεύμα, μετά με σταθερή τάση και ρεύμα πτώσης. Όλα είναι επιστημονικά. Αν κοιτάξετε τη φόρτιση βήμα προς βήμα, μπορείτε να διακρίνετε διάφορα στάδια:

1. Παρακολούθηση της τάσης της συνδεδεμένης μπαταρίας (αυτό συμβαίνει συνεχώς).
2. Φάση προφόρτισης (εάν η μπαταρία είναι αποφορτισμένη κάτω από 2,9 V). Φορτίστε με ρεύμα 1/10 από αυτό που έχει προγραμματίσει η αντίσταση R prog (100 mA σε R prog = 1,2 kOhm) σε επίπεδο 2,9 V.
3. Φόρτιση με μέγιστο σταθερό ρεύμα (1000 mA σε R prog = 1,2 kOhm).
4. Όταν η μπαταρία φτάσει τα 4,2 V, η τάση στην μπαταρία είναι σταθερή σε αυτό το επίπεδο. Ξεκινά μια σταδιακή μείωση του ρεύματος φόρτισης.
5. Όταν το ρεύμα φτάσει στο 1/10 αυτού που έχει προγραμματίσει η αντίσταση R prog (100 mA σε R prog = 1,2 kOhm), ο φορτιστής απενεργοποιείται.
6. Αφού ολοκληρωθεί η φόρτιση, ο ελεγκτής συνεχίζει να παρακολουθεί την τάση της μπαταρίας (βλ. σημείο 1). Το ρεύμα που καταναλώνεται από το κύκλωμα παρακολούθησης είναι 2-3 μΑ. Αφού πέσει η τάση στα 4,0 V, η φόρτιση ξεκινά ξανά. Και ούτω καθεξής σε κύκλο.

Το ρεύμα φόρτισης (σε αμπέρ) υπολογίζεται από τον τύπο I=1200/R προγ. Το επιτρεπόμενο μέγιστο είναι 1000 mA.

Μια πραγματική δοκιμή φόρτισης με μπαταρία 3400 mAh 18650 φαίνεται στο γράφημα:

Το πλεονέκτημα του μικροκυκλώματος είναι ότι το ρεύμα φόρτισης ρυθμίζεται από μία μόνο αντίσταση. Δεν απαιτούνται ισχυρές αντιστάσεις χαμηλής αντίστασης. Επιπλέον, υπάρχει μια ένδειξη της διαδικασίας φόρτισης, καθώς και μια ένδειξη για το τέλος της φόρτισης. Όταν η μπαταρία δεν είναι συνδεδεμένη, η ένδειξη αναβοσβήνει κάθε λίγα δευτερόλεπτα.

Η τάση τροφοδοσίας του κυκλώματος πρέπει να είναι εντός 4,5...8 βολτ. Όσο πιο κοντά στα 4,5 V, τόσο το καλύτερο (άρα το τσιπ θερμαίνεται λιγότερο).

Το πρώτο σκέλος χρησιμοποιείται για τη σύνδεση ενός αισθητήρα θερμοκρασίας που είναι ενσωματωμένος στην μπαταρία ιόντων λιθίου (συνήθως ο μεσαίος ακροδέκτης μιας μπαταρίας κινητού τηλεφώνου). Εάν η τάση εξόδου είναι κάτω από το 45% ή πάνω από το 80% της τάσης τροφοδοσίας, η φόρτιση διακόπτεται. Εάν δεν χρειάζεστε έλεγχο θερμοκρασίας, απλώς φυτέψτε αυτό το πόδι στο έδαφος.

Προσοχή! Αυτό το κύκλωμα έχει ένα σημαντικό μειονέκτημα: την απουσία κυκλώματος προστασίας αντίστροφης πολικότητας μπαταρίας. Σε αυτήν την περίπτωση, ο ελεγκτής είναι εγγυημένο ότι θα καεί λόγω υπέρβασης του μέγιστου ρεύματος. Σε αυτή την περίπτωση, η τάση τροφοδοσίας του κυκλώματος πηγαίνει απευθείας στην μπαταρία, κάτι που είναι πολύ επικίνδυνο.

Η σφραγίδα είναι απλή και μπορεί να γίνει σε μια ώρα στο γόνατό σας. Εάν ο χρόνος είναι ουσιαστικός, μπορείτε να παραγγείλετε έτοιμες ενότητες. Ορισμένοι κατασκευαστές έτοιμων μονάδων προσθέτουν προστασία από υπερένταση και υπερφόρτιση (για παράδειγμα, μπορείτε να επιλέξετε ποια πλακέτα χρειάζεστε - με ή χωρίς προστασία και με ποιον σύνδεσμο).

Μπορείτε επίσης να βρείτε έτοιμες σανίδες με επαφή για αισθητήρα θερμοκρασίας. Ή ακόμα και μια μονάδα φόρτισης με πολλά παράλληλα μικροκυκλώματα TP4056 για αύξηση του ρεύματος φόρτισης και με προστασία αντίστροφης πολικότητας (παράδειγμα).

LTC1734

Επίσης ένα πολύ απλό σχέδιο. Το ρεύμα φόρτισης ρυθμίζεται από την αντίσταση R prog (για παράδειγμα, εάν εγκαταστήσετε μια αντίσταση 3 kOhm, το ρεύμα θα είναι 500 mA).

Τα μικροκυκλώματα συνήθως επισημαίνονται στη θήκη: LTRG (συχνά μπορούν να βρεθούν σε παλιά τηλέφωνα Samsung).

Οποιοδήποτε τρανζίστορ pnp είναι κατάλληλο, το κύριο πράγμα είναι ότι έχει σχεδιαστεί για ένα δεδομένο ρεύμα φόρτισης.

Δεν υπάρχει ένδειξη φόρτισης στο υποδεικνυόμενο διάγραμμα, αλλά στο LTC1734 λέγεται ότι ο ακροδέκτης "4" (Prog) έχει δύο λειτουργίες - ρύθμιση του ρεύματος και παρακολούθηση του τέλους φόρτισης της μπαταρίας. Για παράδειγμα, εμφανίζεται ένα κύκλωμα με έλεγχο του τέλους φόρτισης χρησιμοποιώντας τον συγκριτή LT1716.

Ο συγκριτής LT1716 σε αυτή την περίπτωση μπορεί να αντικατασταθεί με ένα φθηνό LM358.

TL431 + τρανζίστορ

Είναι πιθανώς δύσκολο να καταλήξουμε σε ένα κύκλωμα που χρησιμοποιεί πιο οικονομικά εξαρτήματα. Το πιο δύσκολο πράγμα εδώ είναι να βρείτε την πηγή τάσης αναφοράς TL431. Αλλά είναι τόσο κοινά που βρίσκονται σχεδόν παντού (σπάνια μια πηγή ρεύματος κάνει χωρίς αυτό το μικροκύκλωμα).

Λοιπόν, το τρανζίστορ TIP41 μπορεί να αντικατασταθεί με οποιοδήποτε άλλο με κατάλληλο ρεύμα συλλέκτη. Ακόμα και τα παλιά σοβιετικά KT819, KT805 (ή λιγότερο ισχυρά KT815, KT817) θα το κάνουν.

Η ρύθμιση του κυκλώματος καταλήγει στη ρύθμιση της τάσης εξόδου (χωρίς μπαταρία!!!) χρησιμοποιώντας μια αντίσταση περικοπής στα 4,2 βολτ. Η αντίσταση R1 ορίζει τη μέγιστη τιμή του ρεύματος φόρτισης.

Αυτό το κύκλωμα υλοποιεί πλήρως τη διαδικασία δύο σταδίων της φόρτισης των μπαταριών λιθίου - πρώτα φόρτιση με συνεχές ρεύμα, μετά μετάβαση στη φάση σταθεροποίησης τάσης και ομαλή μείωση του ρεύματος σχεδόν στο μηδέν. Το μόνο μειονέκτημα είναι η κακή επαναληψιμότητα του κυκλώματος (είναι ιδιότροπο στη ρύθμιση και απαιτητικό για τα εξαρτήματα που χρησιμοποιούνται).

MCP73812

Υπάρχει άλλο ένα αδικαιολόγητα παραμελημένο μικροκύκλωμα από τη Microchip - MCP73812 (βλ.). Με βάση αυτό, έχουμε μια πολύ φιλική προς τον προϋπολογισμό επιλογή φόρτισης (και φθηνή!). Το κιτ ολόκληρου σώματος είναι μόνο μία αντίσταση!

Παρεμπιπτόντως, το μικροκύκλωμα κατασκευάζεται σε συσκευασία φιλική προς τη συγκόλληση - SOT23-5.

Το μόνο αρνητικό είναι ότι ζεσταίνεται πολύ και δεν υπάρχει ένδειξη φόρτισης. Επίσης, κατά κάποιο τρόπο δεν λειτουργεί πολύ αξιόπιστα εάν έχετε μια πηγή ενέργειας χαμηλής ισχύος (η οποία προκαλεί πτώση τάσης).

Γενικά, αν η ένδειξη φόρτισης δεν είναι σημαντική για εσάς, και σας ταιριάζει ένα ρεύμα 500 mA, τότε το MCP73812 είναι μια πολύ καλή επιλογή.

NCP1835

Προσφέρεται μια πλήρως ενσωματωμένη λύση - NCP1835B, που παρέχει υψηλή σταθερότητα της τάσης φόρτισης (4,2 ±0,05 V).

Ίσως το μόνο μειονέκτημα αυτού του μικροκυκλώματος είναι το πολύ μικροσκοπικό του μέγεθος (θήκη DFN-10, μέγεθος 3x3 mm). Δεν μπορούν όλοι να παρέχουν υψηλής ποιότητας συγκόλληση τέτοιων μικροσκοπικών στοιχείων.

Μεταξύ των αναμφισβήτητων πλεονεκτημάτων θα ήθελα να σημειώσω τα εξής:

1. Ελάχιστος αριθμός μελών του σώματος.
2. Δυνατότητα φόρτισης πλήρως αποφορτισμένης μπαταρίας (ρεύμα προφόρτισης 30 mA);
3. Προσδιορισμός του τέλους φόρτισης.
4. Προγραμματιζόμενο ρεύμα φόρτισης - έως 1000 mA.
5. Ένδειξη φόρτισης και σφάλματος (με δυνατότητα ανίχνευσης μη φορτιζόμενων μπαταριών και σηματοδότησης).
6. Προστασία από μακροχρόνια φόρτιση (με αλλαγή της χωρητικότητας του πυκνωτή C t, μπορείτε να ρυθμίσετε τον μέγιστο χρόνο φόρτισης από 6,6 έως 784 λεπτά).

Το κόστος του μικροκυκλώματος δεν είναι ακριβώς φθηνό, αλλά ούτε και τόσο υψηλό (~1$) που θα ήταν περιττό να το χρησιμοποιήσετε. Εάν αισθάνεστε άνετα με ένα κολλητήρι, θα συνιστούσα να επιλέξετε αυτήν την επιλογή.

Μια πιο λεπτομερής περιγραφή υπάρχει.

Μπορώ να φορτίσω μια μπαταρία ιόντων λιθίου χωρίς ελεγκτή;

Ναι μπορείς. Ωστόσο, αυτό θα απαιτήσει στενό έλεγχο του ρεύματος και της τάσης φόρτισης.

Γενικά, δεν θα είναι δυνατή η φόρτιση μιας μπαταρίας, για παράδειγμα, του 18650 μας, χωρίς φορτιστή. Χρειάζεται ακόμα να περιορίσετε με κάποιο τρόπο το μέγιστο ρεύμα φόρτισης, επομένως θα εξακολουθεί να απαιτείται τουλάχιστον η πιο πρωτόγονη μνήμη.

Ο απλούστερος φορτιστής για οποιαδήποτε μπαταρία λιθίου είναι μια αντίσταση συνδεδεμένη σε σειρά με την μπαταρία:

Η αντίσταση και η απαγωγή ισχύος της αντίστασης εξαρτώνται από την τάση της πηγής ισχύος που θα χρησιμοποιηθεί για τη φόρτιση.

Για παράδειγμα, ας υπολογίσουμε μια αντίσταση για ένα τροφοδοτικό 5 Volt. Θα φορτίσουμε μια μπαταρία 18650 χωρητικότητας 2400 mAh.

Έτσι, στην αρχή της φόρτισης, η πτώση τάσης στην αντίσταση θα είναι:

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

Ας υποθέσουμε ότι το τροφοδοτικό μας 5 V είναι ονομαστική για μέγιστο ρεύμα 1Α. Το κύκλωμα θα καταναλώσει το υψηλότερο ρεύμα στην αρχή της φόρτισης, όταν η τάση στην μπαταρία είναι ελάχιστη και ανέρχεται στα 2,7-2,8 Volt.

Προσοχή: αυτοί οι υπολογισμοί δεν λαμβάνουν υπόψη την πιθανότητα η μπαταρία να είναι πολύ βαθιά αποφορτισμένη και η τάση σε αυτήν να είναι πολύ χαμηλότερη, ακόμη και στο μηδέν.

Έτσι, η αντίσταση της αντίστασης που απαιτείται για τον περιορισμό του ρεύματος στην αρχή της φόρτισης στο 1 Ampere θα πρέπει να είναι:

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

Διαρροή ισχύος αντίστασης:

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

Στο τέλος της φόρτισης της μπαταρίας, όταν η τάση σε αυτήν πλησιάσει τα 4,2 V, το ρεύμα φόρτισης θα είναι:

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

Δηλαδή, όπως βλέπουμε, όλες οι τιμές δεν υπερβαίνουν τα επιτρεπόμενα όρια για μια δεδομένη μπαταρία: το αρχικό ρεύμα δεν υπερβαίνει το μέγιστο επιτρεπόμενο ρεύμα φόρτισης για μια δεδομένη μπαταρία (2,4 A) και το τελικό ρεύμα υπερβαίνει το ρεύμα στην οποία η μπαταρία δεν αποκτά πλέον χωρητικότητα ( 0,24 A).

Το κύριο μειονέκτημα μιας τέτοιας φόρτισης είναι η ανάγκη συνεχούς παρακολούθησης της τάσης στην μπαταρία. Και απενεργοποιήστε χειροκίνητα τη φόρτιση μόλις η τάση φτάσει τα 4,2 Volt. Το γεγονός είναι ότι οι μπαταρίες λιθίου ανέχονται πολύ άσχημα ακόμη και τη βραχυπρόθεσμη υπέρταση - οι μάζες των ηλεκτροδίων αρχίζουν να υποβαθμίζονται γρήγορα, γεγονός που αναπόφευκτα οδηγεί σε απώλεια χωρητικότητας. Ταυτόχρονα δημιουργούνται όλες οι προϋποθέσεις για υπερθέρμανση και αποσυμπίεση.

Εάν η μπαταρία σας έχει ενσωματωμένη πλακέτα προστασίας, η οποία συζητήθηκε ακριβώς παραπάνω, τότε όλα γίνονται πιο απλά. Όταν επιτευχθεί μια συγκεκριμένη τάση στην μπαταρία, η ίδια η πλακέτα θα την αποσυνδέσει από τον φορτιστή. Ωστόσο, αυτή η μέθοδος χρέωσης έχει σημαντικά μειονεκτήματα, τα οποία συζητήσαμε.

Η προστασία που είναι ενσωματωμένη στην μπαταρία δεν θα επιτρέψει την υπερφόρτισή της σε καμία περίπτωση. Το μόνο που έχετε να κάνετε είναι να ελέγξετε το ρεύμα φόρτισης έτσι ώστε να μην υπερβαίνει τις επιτρεπόμενες τιμές για μια δεδομένη μπαταρία (οι προστατευτικές πλακέτες δεν μπορούν να περιορίσουν το ρεύμα φόρτισης, δυστυχώς).

Φόρτιση με χρήση εργαστηριακού τροφοδοτικού

Εάν έχετε τροφοδοτικό με προστασία ρεύματος (περιορισμός), τότε έχετε σωθεί! Μια τέτοια πηγή ενέργειας είναι ήδη ένας πλήρης φορτιστής που εφαρμόζει το σωστό προφίλ φόρτισης, για το οποίο γράψαμε παραπάνω (CC/CV).

Το μόνο που χρειάζεται να κάνετε για να φορτίσετε το li-ion είναι να ρυθμίσετε την παροχή ρεύματος στα 4,2 βολτ και να ορίσετε το επιθυμητό όριο ρεύματος. Και μπορείτε να συνδέσετε την μπαταρία.

Αρχικά, όταν η μπαταρία είναι ακόμα αποφορτισμένη, το εργαστηριακό τροφοδοτικό θα λειτουργεί σε λειτουργία προστασίας ρεύματος (δηλαδή, θα σταθεροποιεί το ρεύμα εξόδου σε ένα δεδομένο επίπεδο). Στη συνέχεια, όταν η τάση στην τράπεζα ανέβει στο ρυθμισμένο 4,2 V, η τροφοδοσία ρεύματος θα μεταβεί σε λειτουργία σταθεροποίησης τάσης και το ρεύμα θα αρχίσει να πέφτει.

Όταν το ρεύμα πέσει στους 0,05-0,1 C, η μπαταρία μπορεί να θεωρηθεί πλήρως φορτισμένη.

Όπως μπορείτε να δείτε, το εργαστηριακό τροφοδοτικό είναι ένας σχεδόν ιδανικός φορτιστής! Το μόνο πράγμα που δεν μπορεί να κάνει αυτόματα είναι να αποφασίσει να φορτίσει πλήρως την μπαταρία και να απενεργοποιήσει. Αλλά αυτό είναι ένα μικρό πράγμα που δεν πρέπει καν να δώσετε προσοχή.

Πώς να φορτίσετε τις μπαταρίες λιθίου;

Και αν μιλάμε για μπαταρία μιας χρήσης που δεν προορίζεται για επαναφόρτιση, τότε η σωστή (και μόνη σωστή) απάντηση σε αυτή την ερώτηση είναι ΟΧΙ.

Το γεγονός είναι ότι οποιαδήποτε μπαταρία λιθίου (για παράδειγμα, η κοινή CR2032 με τη μορφή επίπεδης ταμπλέτας) χαρακτηρίζεται από την παρουσία ενός εσωτερικού στρώματος παθητικοποίησης που καλύπτει την άνοδο λιθίου. Αυτό το στρώμα εμποδίζει μια χημική αντίδραση μεταξύ της ανόδου και του ηλεκτρολύτη. Και η παροχή εξωτερικού ρεύματος καταστρέφει το παραπάνω προστατευτικό στρώμα, οδηγώντας σε βλάβη της μπαταρίας.

Παρεμπιπτόντως, αν μιλάμε για τη μη επαναφορτιζόμενη μπαταρία CR2032, τότε το LIR2032, το οποίο μοιάζει πολύ με αυτό, είναι ήδη μια πλήρης μπαταρία. Μπορεί και πρέπει να χρεωθεί. Μόνο που η τάση του δεν είναι 3, αλλά 3,6V.

Ο τρόπος φόρτισης των μπαταριών λιθίου (είτε είναι μπαταρία τηλεφώνου, 18650 ή οποιαδήποτε άλλη μπαταρία ιόντων λιθίου) συζητήθηκε στην αρχή του άρθρου.

85 καπίκια/τεμάχιο Αγορά MCP73812 65 RUR/τεμ. Αγορά NCP1835 83 RUR/τεμ. Αγορά *Όλες οι μάρκες με δωρεάν αποστολή

Η πρόοδος προχωρά και οι μπαταρίες λιθίου αντικαθιστούν όλο και περισσότερο τις παραδοσιακά χρησιμοποιούμενες μπαταρίες NiCd (νικελίου-καδμίου) και NiMh (νικελίου-υδριδίου μετάλλου).
Με συγκρίσιμο βάρος ενός στοιχείου, το λίθιο έχει μεγαλύτερη χωρητικότητα, επιπλέον, η τάση του στοιχείου είναι τρεις φορές υψηλότερη - 3,6 V ανά στοιχείο, αντί για 1,2 V.
Το κόστος των μπαταριών λιθίου έχει αρχίσει να προσεγγίζει αυτό των συμβατικών αλκαλικών μπαταριών, το βάρος και το μέγεθός τους είναι πολύ μικρότερα, και επιπλέον μπορούν και πρέπει να φορτιστούν. Ο κατασκευαστής λέει ότι αντέχουν 300-600 κύκλους.
Υπάρχουν διάφορα μεγέθη και η επιλογή του σωστού δεν είναι δύσκολη.
Η αυτοεκφόρτιση είναι τόσο χαμηλή που κάθονται χρόνια και παραμένουν φορτισμένα, δηλ. Η συσκευή παραμένει σε λειτουργία όταν χρειάζεται.

Το "C" σημαίνει χωρητικότητα

Ένας χαρακτηρισμός όπως "xC" βρίσκεται συχνά. Αυτός είναι απλώς ένας βολικός προσδιορισμός του ρεύματος φόρτισης ή εκφόρτισης της μπαταρίας με μερίδια της χωρητικότητάς της. Προέρχεται από την αγγλική λέξη "Capacity" (χωρητικότητα, χωρητικότητα).
Όταν μιλούν για φόρτιση με ρεύμα 2 C ή 0,1 C, συνήθως εννοούν ότι το ρεύμα πρέπει να είναι (2 × χωρητικότητα μπαταρίας)/ώρα ή (0,1 × χωρητικότητα μπαταρίας)/ώρα, αντίστοιχα.
Για παράδειγμα, μια μπαταρία χωρητικότητας 720 mAh, για την οποία το ρεύμα φόρτισης είναι 0,5 C, πρέπει να φορτιστεί με ρεύμα 0,5 × 720 mAh / h = 360 mA, αυτό ισχύει και για την εκφόρτιση.

Μπορείτε να φτιάξετε μόνοι σας έναν απλό ή όχι πολύ απλό φορτιστή, ανάλογα με την εμπειρία και τις δυνατότητές σας.

Διάγραμμα κυκλώματος ενός απλού φορτιστή LM317

Ρύζι. 5.

Το κύκλωμα εφαρμογής παρέχει αρκετά ακριβή σταθεροποίηση τάσης, η οποία ρυθμίζεται από το ποτενσιόμετρο R2.
Η σταθεροποίηση ρεύματος δεν είναι τόσο κρίσιμη όσο η σταθεροποίηση τάσης, επομένως αρκεί να σταθεροποιήσετε το ρεύμα χρησιμοποιώντας μια αντίσταση διακλάδωσης Rx και ένα τρανζίστορ NPN (VT1).

Το απαιτούμενο ρεύμα φόρτισης για μια συγκεκριμένη μπαταρία ιόντων λιθίου (Li-Ion) και λιθίου-πολυμερούς (Li-Pol) επιλέγεται αλλάζοντας την αντίσταση Rx.
Η αντίσταση Rx αντιστοιχεί περίπου στην ακόλουθη αναλογία: 0,95/Imax.
Η τιμή της αντίστασης Rx που υποδεικνύεται στο διάγραμμα αντιστοιχεί σε ρεύμα 200 mA, αυτή είναι μια κατά προσέγγιση τιμή, εξαρτάται επίσης από το τρανζίστορ.

Είναι απαραίτητο να παρέχεται ένα ψυγείο ανάλογα με το ρεύμα φόρτισης και την τάση εισόδου.
Η τάση εισόδου πρέπει να είναι τουλάχιστον 3 Volt υψηλότερη από την τάση της μπαταρίας για την κανονική λειτουργία του σταθεροποιητή, η οποία για ένα κουτί είναι 7-9 V.

Διάγραμμα κυκλώματος ενός απλού φορτιστή στο LTC4054

Ρύζι. 6.

Μπορείτε να αφαιρέσετε τον ελεγκτή φόρτισης LTC4054 από ένα παλιό κινητό τηλέφωνο, για παράδειγμα, τη Samsung (C100, C110, X100, E700, E800, E820, P100, P510).

Ρύζι. 7. Αυτό το μικρό τσιπ με 5 πόδια φέρει την ετικέτα "LTH7" ή "LTADY"

Δεν θα μπω στις πιο μικρές λεπτομέρειες της εργασίας με το μικροκύκλωμα. Θα περιγράψω μόνο τα πιο απαραίτητα χαρακτηριστικά.
Ρεύμα φόρτισης έως 800 mA.
Η βέλτιστη τάση τροφοδοσίας είναι από 4,3 έως 6 Volt.
Ένδειξη χρέωσης.
Προστασία βραχυκυκλώματος εξόδου.
Προστασία υπερθέρμανσης (μείωση ρεύματος φόρτισης σε θερμοκρασίες άνω των 120°).
Δεν φορτίζει την μπαταρία όταν η τάση της είναι κάτω από 2,9 V.

Το ρεύμα φόρτισης ρυθμίζεται από μια αντίσταση μεταξύ του πέμπτου ακροδέκτη του μικροκυκλώματος και της γείωσης σύμφωνα με τον τύπο

I=1000/R,
όπου I είναι το ρεύμα φόρτισης σε Amperes, R είναι η αντίσταση της αντίστασης σε Ohms.

Ένδειξη χαμηλής μπαταρίας λιθίου

Εδώ είναι ένα απλό κύκλωμα που ανάβει ένα LED όταν η μπαταρία είναι χαμηλή και η υπολειπόμενη τάση της είναι κοντά στο κρίσιμο.

Ρύζι. 8.

Οποιαδήποτε τρανζίστορ χαμηλής ισχύος. Η τάση ανάφλεξης LED επιλέγεται από έναν διαχωριστή από τις αντιστάσεις R2 και R3. Είναι καλύτερα να συνδέσετε το κύκλωμα μετά τη μονάδα προστασίας, έτσι ώστε το LED να μην αδειάζει εντελώς την μπαταρία.

Η απόχρωση της αντοχής

Ο κατασκευαστής ισχυρίζεται συνήθως 300 κύκλους, αλλά αν φορτίζετε λίθιο μόλις 0,1 Volt λιγότερο, στα 4,10 V, τότε ο αριθμός των κύκλων αυξάνεται στους 600 ή και περισσότερους.

Λειτουργία και προφυλάξεις

Είναι ασφαλές να πούμε ότι οι μπαταρίες λιθίου-πολυμερούς είναι οι πιο «λεπτές» μπαταρίες που υπάρχουν, δηλαδή απαιτούν υποχρεωτική συμμόρφωση με αρκετούς απλούς αλλά υποχρεωτικούς κανόνες, η μη συμμόρφωση με τους οποίους μπορεί να προκαλέσει προβλήματα.
1. Δεν επιτρέπεται η φόρτιση σε τάση που υπερβαίνει τα 4,20 Volt ανά βάζο.
2. Μην βραχυκυκλώνετε την μπαταρία.
3. Δεν επιτρέπεται η εκφόρτιση με ρεύματα που υπερβαίνουν τη χωρητικότητα φορτίου ή η θέρμανση της μπαταρίας πάνω από 60°C. 4. Μια εκφόρτιση κάτω από μια τάση 3,00 Volt ανά βάζο είναι επιβλαβής.
5. Η θέρμανση της μπαταρίας πάνω από 60°C είναι επιβλαβής. 6. Η αποσυμπίεση της μπαταρίας είναι επιβλαβής.
7. Η αποθήκευση σε κατάσταση εκκένωσης είναι επιβλαβής.

Η μη συμμόρφωση με τα πρώτα τρία σημεία οδηγεί σε πυρκαγιά, τα υπόλοιπα - σε πλήρη ή μερική απώλεια χωρητικότητας.

Από την εμπειρία πολλών ετών χρήσης, μπορώ να πω ότι η χωρητικότητα των μπαταριών αλλάζει ελάχιστα, αλλά η εσωτερική αντίσταση αυξάνεται και η μπαταρία αρχίζει να λειτουργεί λιγότερο χρόνο σε υψηλή κατανάλωση ρεύματος - φαίνεται ότι η χωρητικότητα έχει πέσει.
Για το λόγο αυτό συνήθως τοποθετώ μεγαλύτερο δοχείο, όπως το επιτρέπουν οι διαστάσεις της συσκευής, ακόμα και παλιά κονσέρβες δέκα ετών λειτουργούν αρκετά καλά.

Για όχι πολύ υψηλά ρεύματα, οι παλιές μπαταρίες κινητών είναι κατάλληλες.

Μπορείτε να αποκτήσετε πολλές μπαταρίες 18650 που λειτουργούν τέλεια από μια παλιά μπαταρία φορητού υπολογιστή.

Πού μπορώ να χρησιμοποιήσω μπαταρίες λιθίου;

Μετέτρεψα το κατσαβίδι και το ηλεκτρικό μου κατσαβίδι σε λίθιο πριν από πολύ καιρό. Δεν χρησιμοποιώ αυτά τα εργαλεία τακτικά. Πλέον και μετά από ένα χρόνο μη χρήσης λειτουργούν χωρίς επαναφόρτιση!

Βάζω μικρές μπαταρίες σε παιδικά παιχνίδια, ρολόγια κ.λπ., όπου είχαν τοποθετηθεί 2-3 κελιά “κουμπιά” από το εργοστάσιο. Όπου ακριβώς χρειάζεται 3V, προσθέτω μία δίοδο σε σειρά και λειτουργεί σωστά.

Το έβαλα σε φακούς LED.

Αντί για το ακριβό και χαμηλής χωρητικότητας Krona 9V, τοποθέτησα 2 κονσέρβες στο tester και ξέχασα όλα τα προβλήματα και τα επιπλέον έξοδα.

Γενικά το βάζω όπου μπορώ αντί για μπαταρίες.

Πού μπορώ να αγοράσω λίθιο και τα σχετικά βοηθητικά προγράμματα

Προς πώληση. Στον ίδιο σύνδεσμο θα βρείτε μονάδες φόρτισης και άλλα χρήσιμα είδη για DIYers.

Οι Κινέζοι συνήθως λένε ψέματα για την χωρητικότητα και είναι λιγότερο από αυτό που γράφεται.

Ειλικρινής Sanyo 18650

Σε αυτό το άρθρο θα μιλήσουμε για τον ελεγκτή φόρτισης Li-Ion στο MCP73833.

Εικόνα 1.

Προηγούμενη εμπειρία

Μέχρι αυτό το σημείο χρησιμοποιούσα ελεγκτές LT4054 και για να είμαι ειλικρινής, έμεινα ευχαριστημένος με αυτούς:

Επιτρέπει τη φόρτιση συμπαγών μπαταριών Li-Pol με χωρητικότητα έως και 3000 mAh

Ήταν εξαιρετικά συμπαγής: sot23-5

Είχε ένδειξη φόρτισης μπαταρίας

Έχει ένα σωρό προστασίες, γεγονός που το καθιστά ένα πρακτικά άφθαρτο τσιπ

Σχήμα 2.

Ένα επιπλέον πλεονέκτημα είναι ότι πριν ξεκινήσω να ασχολούμαι με αυτό, αγόρασα 50 από αυτά, σε πολύ μέτρια τιμή.

Εντόπισα ελλείψεις στο έργο και, ειλικρινά, με έβαλαν σε μια μερική αηδία:

Το μέγιστο δηλωμένο ρεύμα είναι 1Α, σκέφτηκα. Αλλά ήδη στα 300 mA κατά τη φόρτιση, το τσιπ θερμαίνεται στους 110 * C, ακόμη και με την παρουσία μεγάλων πολυγώνων καλοριφέρ και ενός ψυγείου συνδεδεμένου στην πλαστική επιφάνεια του τσιπ.

Όταν η θερμική προστασία είναι ενεργοποιημένη, προφανώς ενεργοποιείται ένας συγκριτής, ο οποίος επαναφέρει γρήγορα το ρεύμα. Ως αποτέλεσμα, το μικροκύκλωμα μετατρέπεται σε γεννήτρια, η οποία σκοτώνει την μπαταρία. Με αυτόν τον τρόπο σκότωσα 2 μπαταρίες μέχρι να καταλάβω τι ήταν λάθος με τον παλμογράφο.

Λαμβάνοντας υπόψη τα παραπάνω, αντιμετώπισα πρόβλημα με το χρόνο φόρτισης της συσκευής περίπου 10 ώρες. Φυσικά, αυτό με δυσαρέστησε πολύ εμένα και τους καταναλωτές των ηλεκτρονικών μου, αλλά τι μπορώ να κάνω: όλοι ήθελαν να αυξήσουν τη διάρκεια ζωής με τις ίδιες παραμέτρους της συσκευής και μερικές φορές καταναλώνουν πολύ.

Από αυτή την άποψη, άρχισα να ψάχνω για έναν ελεγκτή που θα είχε πολύ καλύτερες παραμέτρους και δυνατότητες απαγωγής θερμότητας και η επιλογή μου μέχρι στιγμής έχει εγκατασταθεί στο MCP73833, κυρίως λόγω του γεγονότος ότι ο φίλος μου είχε αυτά τα χειριστήρια σε απόθεμα, και σφύριξα ένα δύο κομμάτια γρήγορα (γρηγορότερα από αυτόν) κόλλησαν το πρωτότυπο και πραγματοποίησαν τις δοκιμές που χρειαζόμουν.

Λίγα λόγια για το ίδιο το χειριστήριο.

Επιτρέψτε μου να μην ασχοληθώ με μια πλήρη και εμπεριστατωμένη μετάφραση του φύλλου δεδομένων (αν και αυτό είναι χρήσιμο), αλλά γρήγορα και απλά να σας πω τι κοίταξα αρχικά σε αυτόν τον ελεγκτή και αν μου άρεσε ή όχι.

1. Το γενικό διάγραμμα εναλλαγής είναι αυτό που σου τραβάει την προσοχή από την αρχή. Είναι εύκολο να παρατηρήσετε ότι, με εξαίρεση την ένδειξη (που δεν χρειάζεται να κάνετε), η ζώνη αποτελείται από μόνο 4 μέρη. Περιλαμβάνουν δύο πυκνωτές φίλτρου, μια αντίσταση για τον προγραμματισμό του ρεύματος φόρτισης της μπαταρίας και ένα θερμίστορ 10 k για τον έλεγχο της υπερθέρμανσης της μπαταρίας Li-Ion. Αυτό το κύκλωμα φαίνεται στο Σχήμα 3. Αυτό είναι σίγουρα ωραίο.

Εικόνα 3.Διάγραμμα σύνδεσης MCP73833

2. Είναι πολύ καλύτερη με τη ζέστη. Αυτό φαίνεται ακόμη και από το διάγραμμα σύνδεσης, καθώς είναι ορατά πανομοιότυπα πόδια που μπορούν να χρησιμοποιηθούν για την αφαίρεση θερμότητας. Επιπλέον, εξετάζοντας το γεγονός ότι το τσιπ διατίθεται σε συσκευασίες msop-10 και DFN-10, οι οποίες είναι μεγαλύτερες σε επιφάνεια από το sot23-5. Επιπλέον, στη θήκη DFN-10 υπάρχει ένα ειδικό πολύγωνο, το οποίο μπορεί και πρέπει να χρησιμοποιηθεί ως ψύκτρα σε μεγάλη επιφάνεια. Αν δεν με πιστεύετε, τότε δείτε μόνοι σας το Σχήμα 4 Δείχνει τις ακίδες των ποδιών της θήκης DFN-10 και τη συνιστώμενη διάταξη PCB του κατασκευαστή, με απαγωγή θερμότητας χρησιμοποιώντας ένα πολύγωνο.

Εικόνα 4.

3. Η παρουσία ενός θερμίστορ 10k. Φυσικά, στις περισσότερες περιπτώσεις δεν θα το χρησιμοποιήσω, αφού είμαι σίγουρος ότι δεν θα υπερθερμάνω την μπαταρία, αλλά: υπάρχουν εργασίες στις οποίες εννοώ πλήρη φόρτιση της μπαταρίας σε μόλις 30 λεπτά λειτουργίας από το τροφοδοτικό. Σε τέτοιες περιπτώσεις, η ίδια η μπαταρία μπορεί να υπερθερμανθεί.

4. Ένα αρκετά περίπλοκο σύστημα ένδειξης φόρτισης μπαταρίας. Όπως κατάλαβα και δοκίμασα: υπάρχει 1 LED υπεύθυνο για το αν τροφοδοτείται από το τροφοδοτικό φόρτισης. Θεωρητικά, το πράγμα δεν είναι τόσο απαραίτητο, αλλά: είχα περιπτώσεις που έσπασα το βύσμα και ο ελεγκτής απλά δεν έλαβε 5 V στην είσοδο. Σε τέτοιες περιπτώσεις, ήταν αμέσως ξεκάθαρο τι έφταιγε. Μια εξαιρετικά χρήσιμη λειτουργία για προγραμματιστές. Για τους καταναλωτές, αντικαθίσταται εύκολα από απλά ένα LED κατά μήκος της γραμμής εισόδου 5V, εγκατεστημένο με αντίσταση περιορισμού ρεύματος.

5. Οι υπόλοιπες δύο λυχνίες LED έχουν σπάσει κατά τη διάρκεια του σταδίου φόρτισης. Αυτό σας επιτρέπει να εκτονώσετε το MK (εάν δεν χρειάζεται να εμφανίσετε τη φόρτιση της μπαταρίας στην οθόνη, για παράδειγμα) όσον αφορά την επεξεργασία της φόρτισης της μπαταρίας κατά τη φόρτιση (ένδειξη εάν είναι φορτισμένη ή όχι).

6. Προγραμματισμός του ρεύματος φόρτισης σε μεγάλο εύρος. Προσωπικά, προσπάθησα να αυξήσω το ρεύμα φόρτισης στο 1A στην πλακέτα που φαίνεται στο Σχήμα 1, και περίπου στα 890mA η πλακέτα μπήκε σε θερμική προστασία σε σταθερή λειτουργία. Όπως λένε οι άνθρωποι γύρω, με μεγάλες εμβέλειες έβγαλαν τέλεια 2Α από αυτόν τον ελεγκτή και σύμφωνα με την τεχνική περιγραφή, το μέγιστο ρεύμα φόρτισης είναι 3Α, αλλά έχω ορισμένες αμφιβολίες σχετικά με το θερμικό φορτίο στο μικροκύκλωμα.

7. Εάν πιστεύετε στο φύλλο δεδομένων, τότε αυτό το μικροκύκλωμα έχει: Λειτουργία Γραμμικού Ρυθμιστή Χαμηλής Απόρριψης - λειτουργία μειωμένης τάσης εισόδου. Σε αυτές τις λειτουργίες, χρησιμοποιώντας έναν μετατροπέα DC-DC, μπορείτε να μειώσετε προσεκτικά την τάση στην είσοδο του μικροκυκλώματος κατά την έναρξη της φόρτισης για να μειώσετε την παραγωγή θερμότητας. Προσωπικά προσπάθησα να μειώσω την τάση και η θερμότητα λογικά μειώθηκε, αλλά αυτό το μικροκύκλωμα πρέπει να πέσει τουλάχιστον 0,3-0,4V για να φορτίζει άνετα την μπαταρία. Καθαρά τεχνικά, πρόκειται να φτιάξω μια μικρή ενότητα που θα το κάνει αυτόματα, αλλά δεν έχω τα χρήματα ή τον χρόνο γι' αυτό, γι' αυτό ζητώ ευχαρίστως όλους όσους ενδιαφέρονται να μου στείλουν email. Αν είναι λίγα περισσότερα άτομα, θα κυκλοφορήσουμε κάτι τέτοιο στην ιστοσελίδα μας.

8. Δεν μου άρεσε που το σώμα ήταν πολύ μικρό. Η συγκόλληση χωρίς πιστολάκι μαλλιών (DFN-10) είναι δύσκολη και δεν θα λειτουργήσει καλά, ανεξάρτητα από το πώς το κοιτάξετε. Είναι καλύτερο με το msop-10, αλλά χρειάζεται πολύς χρόνος για να μάθουν οι αρχάριοι πώς να το συγκολλούν.

9. Δεν μου άρεσε που αυτό το χειριστήριο δεν έχει ενσωματωμένο BMS (προστασία μπαταρίας από γρήγορη φόρτιση/εκφόρτιση και μια σειρά από άλλα προβλήματα). Αλλά πιο ακριβοί ελεγκτές από την TI έχουν τέτοια πράγματα.

10. Μου άρεσε η τιμή. Αυτοί οι ελεγκτές δεν είναι ακριβοί.

Τι έπεται?

Και μετά θα εφαρμόσω αυτό το τσιπ στις διάφορες ιδέες μου για συσκευές. Για παράδειγμα, μια δοκιμαστική έκδοση μιας πλακέτας ανάπτυξης που βασίζεται σε μπαταρίες STM32F103RCT6 και 18650 παράγεται αυτήν τη στιγμή στο εργοστάσιο. Έχω ήδη μια πλακέτα ανάπτυξης για αυτό το χειριστήριο, η οποία έχει αποδειχθεί πολύ καλά, και θέλω να τη συμπληρώσω με μια φορητή έκδοση, ώστε να μπορώ να πάρω μαζί μου το έργο εργασίας μου και να μην σκέφτομαι την τροφοδοσία και την αναζήτηση μιας πρίζας στην οποία να εισάγετε το τροφοδοτικό.

Θα το χρησιμοποιήσω επίσης σε όλες τις λύσεις που απαιτούν ρεύματα φόρτισης άνω των 300 mA.

Ελπίζω ότι θα μπορέσετε να χρησιμοποιήσετε αυτό το χρήσιμο και απλό τσιπ στις συσκευές σας.

Εάν ενδιαφέρεστε καθόλου για την ισχύ της μπαταρίας, εδώ είναι το προσωπικό μου βίντεο σχετικά με την ισχύ μπαταρίας για συσκευές.

Πρώτα πρέπει να αποφασίσετε για την ορολογία.

Ως τέτοια δεν υπάρχουν ελεγκτές εκφόρτισης-φόρτισης. Αυτό είναι ανοησία. Δεν έχει νόημα ο έλεγχος της εκκένωσης. Το ρεύμα εκφόρτισης εξαρτάται από το φορτίο - όσο χρειάζεται, τόσο θα πάρει. Το μόνο πράγμα που πρέπει να κάνετε κατά την αποφόρτιση είναι να παρακολουθείτε την τάση της μπαταρίας για να την αποτρέψετε από υπερβολική εκφόρτιση. Για το σκοπό αυτό χρησιμοποιούν .

Ταυτόχρονα, ξεχωριστοί ελεγκτές χρέωσηόχι μόνο υπάρχουν, αλλά είναι απολύτως απαραίτητα για τη διαδικασία φόρτισης των μπαταριών ιόντων λιθίου. Ρυθμίζουν το απαιτούμενο ρεύμα, καθορίζουν το τέλος της φόρτισης, παρακολουθούν τη θερμοκρασία κ.λπ. Ο ελεγκτής φόρτισης είναι αναπόσπαστο μέρος οποιουδήποτε.

Με βάση την εμπειρία μου, μπορώ να πω ότι ένας ελεγκτής φόρτισης/εκφόρτισης σημαίνει στην πραγματικότητα ένα κύκλωμα για την προστασία της μπαταρίας από πολύ βαθιά εκφόρτιση και, αντίθετα, υπερφόρτιση.

Με άλλα λόγια, όταν μιλάμε για έναν ελεγκτή φόρτισης/εκφόρτισης, μιλάμε για την ενσωματωμένη προστασία σε όλες σχεδόν τις μπαταρίες ιόντων λιθίου (μονάδες PCB ή PCM). Εδώ είναι:

Και ιδού και αυτοί:

Προφανώς, οι προστατευτικές πλακέτες διατίθενται σε διάφορες μορφές και συναρμολογούνται χρησιμοποιώντας διάφορα ηλεκτρονικά εξαρτήματα. Σε αυτό το άρθρο θα εξετάσουμε επιλογές για κυκλώματα προστασίας για μπαταρίες Li-ion (ή, αν προτιμάτε, ελεγκτές εκφόρτισης/φόρτισης).

Ελεγκτές φόρτισης-εκφόρτισης

Εφόσον αυτό το όνομα είναι τόσο καλά εδραιωμένο στην κοινωνία, θα το χρησιμοποιήσουμε και εμείς. Ας ξεκινήσουμε, ίσως, με την πιο κοινή έκδοση του τσιπ DW01 (Plus).

DW01-Plus

Μια τέτοια προστατευτική πλακέτα για μπαταρίες ιόντων λιθίου βρίσκεται σε κάθε δεύτερη μπαταρία κινητού τηλεφώνου. Για να φτάσετε σε αυτό, απλά πρέπει να σκίσετε το αυτοκόλλητο με επιγραφές που είναι κολλημένο στην μπαταρία.

Το ίδιο το τσιπ DW01 είναι με έξι πόδια και δύο τρανζίστορ φαινομένου πεδίου κατασκευάζονται δομικά σε ένα πακέτο με τη μορφή συγκροτήματος 8 ποδιών.

Οι ακίδες 1 και 3 ελέγχουν τους διακόπτες προστασίας κατά της εκφόρτισης (FET1) και τους διακόπτες προστασίας από υπερφόρτιση (FET2), αντίστοιχα. Τάσεις κατωφλίου: 2,4 και 4,25 Volt. Ο ακροδέκτης 2 είναι ένας αισθητήρας που μετρά την πτώση τάσης στα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου, ο οποίος παρέχει προστασία από υπερένταση. Η αντίσταση μετάβασης των τρανζίστορ λειτουργεί ως διακλάδωση μέτρησης, επομένως το όριο απόκρισης έχει πολύ μεγάλη διασπορά από προϊόν σε προϊόν.

Το όλο σχέδιο μοιάζει κάπως έτσι:

Το δεξί μικροκύκλωμα με την ένδειξη 8205A είναι τα τρανζίστορ φαινομένου πεδίου που λειτουργούν ως κλειδιά στο κύκλωμα.

Σειρά S-8241

Η SEIKO έχει αναπτύξει εξειδικευμένα τσιπ για την προστασία των μπαταριών ιόντων λιθίου και πολυμερών λιθίου από υπερφόρτιση/υπερφόρτιση. Για την προστασία ενός κουτιού, χρησιμοποιούνται ολοκληρωμένα κυκλώματα της σειράς S-8241.

Οι διακόπτες προστασίας από υπερφόρτιση και υπερφόρτιση λειτουργούν στα 2,3V και 4,35V, αντίστοιχα. Η προστασία ρεύματος ενεργοποιείται όταν η πτώση τάσης στο FET1-FET2 είναι ίση με 200 mV.

Σειρά AAT8660

LV51140T

Παρόμοιο σύστημα προστασίας για μπαταρίες λιθίου μονοκυττάρων με προστασία από υπερφόρτιση, υπερφόρτιση και υπερβολικά ρεύματα φόρτισης και εκφόρτισης. Υλοποιήθηκε χρησιμοποιώντας το τσιπ LV51140T.

Τάσεις κατωφλίου: 2,5 και 4,25 Volt. Το δεύτερο σκέλος του μικροκυκλώματος είναι η είσοδος του ανιχνευτή υπερέντασης (οριακές τιμές: 0,2V κατά την εκφόρτιση και -0,7V κατά τη φόρτιση). Η ακίδα 4 δεν χρησιμοποιείται.

Σειρά R5421N

Ο σχεδιασμός του κυκλώματος είναι παρόμοιος με τους προηγούμενους. Στον τρόπο λειτουργίας, το μικροκύκλωμα καταναλώνει περίπου 3 μA, στη λειτουργία μπλοκαρίσματος - περίπου 0,3 μA (γράμμα C στον προσδιορισμό) και 1 μΑ (γράμμα F στον προσδιορισμό).

Η σειρά R5421N περιέχει αρκετές τροποποιήσεις που διαφέρουν ως προς το μέγεθος της τάσης απόκρισης κατά την επαναφόρτιση. Λεπτομέρειες δίνονται στον πίνακα:

SA57608

Μια άλλη έκδοση του ελεγκτή φόρτισης/εκφόρτισης, μόνο στο τσιπ SA57608.

Οι τάσεις στις οποίες το μικροκύκλωμα αποσυνδέει το δοχείο από εξωτερικά κυκλώματα εξαρτώνται από τον δείκτη γραμμάτων. Για λεπτομέρειες, δείτε τον πίνακα:

Το SA57608 καταναλώνει ένα αρκετά μεγάλο ρεύμα σε κατάσταση αναστολής λειτουργίας - περίπου 300 µA, γεγονός που το διακρίνει από τα προαναφερθέντα ανάλογα προς το χειρότερο (όπου το ρεύμα που καταναλώνεται είναι της τάξης των κλασμάτων ενός μικροαμπέρ).

LC05111CMT

Και τέλος, προσφέρουμε μια ενδιαφέρουσα λύση από έναν από τους παγκόσμιους ηγέτες στην παραγωγή ηλεκτρονικών εξαρτημάτων On Semiconductor - έναν ελεγκτή φόρτισης-εκφόρτισης στο τσιπ LC05111CMT.

Η λύση είναι ενδιαφέρουσα στο ότι τα βασικά MOSFET είναι ενσωματωμένα στο ίδιο το μικροκύκλωμα, οπότε το μόνο που απομένει από τα πρόσθετα στοιχεία είναι μερικές αντιστάσεις και ένας πυκνωτής.

Η αντίσταση μετάβασης των ενσωματωμένων τρανζίστορ είναι ~11 milliohms (0,011 Ohms). Το μέγιστο ρεύμα φόρτισης/εκφόρτισης είναι 10A. Η μέγιστη τάση μεταξύ των ακροδεκτών S1 και S2 είναι 24 Volt (αυτό είναι σημαντικό όταν συνδυάζονται μπαταρίες σε μπαταρίες).

Το μικροκύκλωμα διατίθεται στη συσκευασία WDFN6 2.6x4.0, 0.65P, Dual Flag.

Το κύκλωμα, όπως αναμενόταν, παρέχει προστασία από υπερφόρτιση/εκφόρτιση, ρεύμα υπερφόρτωσης και ρεύμα υπερφόρτισης.

Ελεγκτές φόρτισης και κυκλώματα προστασίας - ποια είναι η διαφορά;

Είναι σημαντικό να κατανοήσετε ότι η μονάδα προστασίας και οι ελεγκτές φόρτισης δεν είναι το ίδιο πράγμα. Ναι, οι λειτουργίες τους συμπίπτουν σε κάποιο βαθμό, αλλά το να αποκαλέσετε τη μονάδα προστασίας που είναι ενσωματωμένη στη μπαταρία ελεγκτή φόρτισης θα ήταν λάθος. Τώρα θα εξηγήσω ποια είναι η διαφορά.

Ο πιο σημαντικός ρόλος οποιουδήποτε ελεγκτή φόρτισης είναι να εφαρμόσει το σωστό προφίλ φόρτισης (συνήθως CC/CV - σταθερό ρεύμα/σταθερή τάση). Δηλαδή, ο ελεγκτής φόρτισης πρέπει να μπορεί να περιορίζει το ρεύμα φόρτισης σε ένα δεδομένο επίπεδο, ελέγχοντας έτσι την ποσότητα ενέργειας που «χύνεται» στην μπαταρία ανά μονάδα χρόνου. Η πλεονάζουσα ενέργεια απελευθερώνεται με τη μορφή θερμότητας, επομένως κάθε ελεγκτής φόρτισης θερμαίνεται αρκετά κατά τη λειτουργία.

Για το λόγο αυτό, οι ελεγκτές φόρτισης δεν ενσωματώνονται ποτέ στην μπαταρία (σε αντίθεση με τις πλακέτες προστασίας). Τα χειριστήρια είναι απλώς μέρος ενός σωστού φορτιστή και τίποτα περισσότερο.

Επιπλέον, ούτε μία πλακέτα προστασίας (ή μονάδα προστασίας, όπως θέλετε να την ονομάσετε) δεν είναι ικανή να περιορίσει το ρεύμα φόρτισης. Η πλακέτα ελέγχει μόνο την τάση στην ίδια την τράπεζα και, εάν υπερβαίνει τα προκαθορισμένα όρια, ανοίγει τους διακόπτες εξόδου, αποσυνδέοντας έτσι την τράπεζα από τον έξω κόσμο. Παρεμπιπτόντως, η προστασία βραχυκυκλώματος λειτουργεί επίσης με την ίδια αρχή - κατά τη διάρκεια ενός βραχυκυκλώματος, η τάση στην τράπεζα πέφτει απότομα και ενεργοποιείται το κύκλωμα προστασίας βαθιάς εκφόρτισης.

Η σύγχυση μεταξύ των κυκλωμάτων προστασίας για τις μπαταρίες λιθίου και τους ελεγκτές φόρτισης προέκυψε λόγω της ομοιότητας του ορίου απόκρισης (~4,2V). Μόνο στην περίπτωση μιας μονάδας προστασίας το δοχείο αποσυνδέεται πλήρως από τους εξωτερικούς ακροδέκτες και στην περίπτωση ενός ελεγκτή φόρτισης μεταβαίνει σε λειτουργία σταθεροποίησης τάσης και σταδιακή μείωση του ρεύματος φόρτισης.

Γιατί μια μπαταρία ιόντων λιθίου χρειάζεται ελεγκτή φόρτισης;

Πολλοί αναγνώστες του ιστότοπου ρωτούν τι είναι ο ελεγκτής φόρτισης μπαταρίας ιόντων λιθίου και σε τι χρειάζεται. Αυτό το ζήτημα αναφέρθηκε εν συντομία σε υλικά που περιγράφουν τους διάφορους τύπους μπαταριών λιθίου. Αυτός ο τύπος μπαταρίας περιλαμβάνει σχεδόν πάντα έναν ελεγκτή φόρτισης, που ονομάζεται επίσης πλακέτα προστασίας συστήματος παρακολούθησης μπαταρίας (BMS). Σε αυτό το άρθρο θα ρίξουμε μια πιο προσεκτική ματιά στο τι είναι αυτή η συσκευή και πώς λειτουργεί.

Η απλούστερη έκδοση ενός ελεγκτή φόρτισης μπαταρίας ιόντων λιθίου μπορεί να φανεί εάν αποσυναρμολογήσετε την μπαταρία ενός υπολογιστή tablet ή τηλεφώνου. Αποτελείται από ένα κουτί (στοιχείο μπαταρίας) και μια πλακέτα προστασίας BMS. Αυτός είναι ο ελεγκτής φόρτισης, ο οποίος φαίνεται στην παρακάτω φωτογραφία.

Η βάση εδώ είναι το τσιπ ελεγκτή ασφαλείας. Τα τρανζίστορ εφέ πεδίου χρησιμοποιούνται για τον ξεχωριστό έλεγχο της προστασίας κατά τη φόρτιση και την αποφόρτιση της κυψέλης της μπαταρίας.

Ο σκοπός του ελεγκτή προστασίας είναι να διασφαλίσει ότι η τράπεζα δεν φορτίζεται πάνω από τάση 4,2 βολτ. Η μπαταρία λιθίου έχει ονομαστική τάση 3,7 βολτ. Η υπερφόρτιση και η υπέρβαση τάσης πάνω από 4,2 βολτ μπορεί να προκαλέσει βλάβη του στοιχείου.

Στις μπαταρίες smartphone και tablet, η πλακέτα BMS παρακολουθεί τη διαδικασία φόρτισης και εκφόρτισης ενός στοιχείου (κελί). Υπάρχουν πολλά τέτοια δοχεία σε μπαταρίες φορητών υπολογιστών. Συνήθως από 4 έως 8.

Ο ελεγκτής παρακολουθεί επίσης τη διαδικασία αποφόρτισης της μπαταρίας.Όταν η τάση πέσει κάτω από το όριο (συνήθως 3 βολτ), το κύκλωμα αποσυνδέει την τράπεζα από τον τρέχοντα καταναλωτή. Ως αποτέλεσμα, η συσκευή που λειτουργεί με μπαταρία απλά απενεργοποιείται.
Μεταξύ άλλων λειτουργιών του ελεγκτή φόρτισης, αξίζει να σημειωθεί η προστασία από βραχυκύκλωμα. Ορισμένες πλακέτες προστασίας BMS περιλαμβάνουν θερμίστορ για την προστασία της μπαταρίας από υπερθέρμανση.

Πλακέτες προστασίας BMS για μπαταρίες ιόντων λιθίου

Ο ελεγκτής που συζητήθηκε παραπάνω είναι η απλούστερη επιλογή για προστασία BMS. Στην πραγματικότητα, υπάρχουν πολλές περισσότερες ποικιλίες τέτοιων σανίδων και μερικές είναι αρκετά περίπλοκες και ακριβές. Ανάλογα με το πεδίο εφαρμογής, διακρίνονται οι ακόλουθοι τύποι:

• Για φορητά κινητά ηλεκτρονικά?
• Για οικιακές συσκευές?
• Χρησιμοποιείται σε ανανεώσιμες πηγές ενέργειας.

Συχνά τέτοιες πλακέτες προστασίας BMS μπορούν να βρεθούν σε συστήματα με ηλιακούς συλλέκτες και σε ανεμογεννήτριες. Εκεί, κατά κανόνα, το ανώτερο όριο προστασίας τάσης είναι 15 και το χαμηλότερο είναι 12 βολτ. Η ίδια η μπαταρία παράγει 12 βολτ σε κανονική λειτουργία. Μια πηγή ενέργειας (για παράδειγμα, ένα ηλιακό πάνελ) είναι συνδεδεμένη στην μπαταρία. Η σύνδεση γίνεται μέσω ρελέ.

Όταν η τάση της μπαταρίας αυξάνεται πάνω από 15 βολτ, τα ρελέ ενεργοποιούνται και το κύκλωμα φόρτισης ανοίγει. Μετά από αυτό, η πηγή ενέργειας λειτουργεί στο έρμα που παρέχεται για αυτό το σκοπό. Όπως λένε οι ειδικοί, στην περίπτωση των ηλιακών συλλεκτών, αυτό μπορεί να προκαλέσει ανεπιθύμητες παρενέργειες.

Στην περίπτωση των ανεμογεννητριών απαιτούνται ελεγκτές BMS. Οι ελεγκτές φόρτισης για οικιακές συσκευές και φορητές συσκευές έχουν σημαντικές διαφορές. Αλλά οι ελεγκτές μπαταρίας για φορητούς υπολογιστές, tablet και τηλέφωνα έχουν το ίδιο κύκλωμα. Η μόνη διαφορά είναι ο αριθμός των ελεγχόμενων κυψελών μπαταρίας.