چقدر محکم وارد زندگی ما شد باتری لیتیوم یونس این واقعیت که آنها تقریباً در تمام الکترونیک ریزپردازنده ها استفاده می شوند در حال حاضر عادی است. بنابراین آماتورهای رادیویی مدتهاست که آنها را پذیرفته اند و از آنها در محصولات خانگی خود استفاده می کنند. من در این مزایای قابل توجه باتری های لیتیوم یون، مانند اندازه کوچک، ظرفیت بزرگ، انتخاب بزرگاجرای ظرفیت ها و اشکال مختلف.

رایج ترین باتری 18650 است، ولتاژ آن 3.7 ولت است. برای آن یک نشانگر تخلیه درست می کنم.
احتمالاً ارزش این را ندارد که بگوییم تخلیه کم آنها برای باتری های جرثقیل مضر است. و برای انواع باتری ها. استفاده صحیح از باتری ها عمر آنها را چندین برابر افزایش می دهد و در هزینه شما صرفه جویی می کند.

مدار نشانگر شارژ

اگر باتری تلفن همراه را باز کنید، متوجه می شوید که یک برد مدار چاپی کوچک به پایانه های سلول باتری لحیم شده است. این به اصطلاح طرح حفاظتی است یا آی سی حفاظتی.

باتری های لیتیومی با توجه به ویژگی های خود نیاز به نظارت مداوم دارند. بیایید نگاهی دقیق تر به نحوه چیدمان طرح حفاظتی و چه عناصری از آن بیندازیم.

مدار کنترل کننده شارژ معمولی باتری لیتیومییک تخته کوچک است که روی آن نصب شده است مدار الکترونیکیاز اجزای SMD مدار کنترل کننده 1 سلول ("بانک") در 3.7 ولت، به عنوان یک قاعده، از دو ریز مدار تشکیل شده است. یک ریزمدار کنترلی است و دیگری اجرایی است - مجموعه ای از دو ترانزیستور MOSFET.

این عکس یک برد کنترلر شارژ باتری 3.7 ولتی را نشان می دهد.

یک ریزمدار با علامت DW01-P در یک بسته کوچک اساساً "مغز" کنترلر است. در اینجا یک نمودار سیم کشی معمولی برای این تراشه آورده شده است. در نمودار، G1 سلولی از یک باتری لیتیوم یون یا پلیمر است. FET1، FET2 ترانزیستورهای ماسفت هستند.

سوکولفکا، ظاهرو تخصیص پین تراشه DW01-P.

ترانزیستورهای ماسفت در تراشه DW01-P گنجانده نشده اند و به عنوان یک مجموعه تراشه جداگانه ساخته شده اند. ترانزیستورهای ماسفتنوع N. معمولاً از مجموعه ای با علامت 8205 استفاده می شود و بسته می تواند 6 پین (SOT-23-6) یا 8 پین (TSSOP-8) باشد. این مجموعه را می توان به عنوان TXY8205A، SSF8205، S8205A و غیره برچسب گذاری کرد. شما همچنین می توانید مجموعه هایی با علامت 8814 و مشابه پیدا کنید.

در اینجا پین اوت و ترکیب تراشه S8205A در بسته TSSOP-8 آمده است.

دو FET برای کنترل جداگانه تخلیه و شارژ سلول باتری استفاده می شود. برای راحتی، آنها در یک مورد ساخته شده اند.

ترانزیستور (FET1) که به پایه OD ( تخلیه بیش از حد) تراشه های DW01-P، تخلیه باتری را کنترل می کند - بار را وصل / قطع می کند. و یکی (FET2) که به پین ​​OC ( شارژ بیش از حد) – منبع تغذیه (شارژر) را وصل/قطع می کند. بنابراین، با باز کردن یا بستن ترانزیستور مربوطه، می توان به عنوان مثال، بار (مصرف کننده) را خاموش کرد یا شارژ سلول باتری را متوقف کرد.

بیایید به منطق تراشه کنترل و کل مدار حفاظتی به عنوان یک کل نگاه کنیم.

حفاظت از شارژ بیش از حد

همانطور که می دانید، شارژ بیش از حد باتری لیتیومی با ولتاژ 4.2 - 4.3 ولت مملو از گرمای بیش از حد و حتی انفجار است.

اگر ولتاژ سلول به 4.2 - 4.3V برسد ( ولتاژ حفاظت از شارژ بیش از حد – VOCCP، سپس تراشه کنترل ترانزیستور FET2 را می بندد و در نتیجه از شارژ بیشتر باتری جلوگیری می کند. باتری از منبع تغذیه جدا می شود تا زمانی که ولتاژ روی سلول به زیر 4 - 4.1 ولت کاهش یابد ( ولتاژ آزادسازی اضافه شارژ – VOCR) به دلیل خود ترشحی. این فقط در صورتی است که هیچ باری به باتری متصل نباشد، مثلاً از تلفن همراه خارج شود.

اگر باتری به بار متصل باشد، ترانزیستور FET2 با کاهش ولتاژ سلول به زیر 4.2 ولت دوباره باز می شود.

حفاظت از تخلیه بیش از حد

اگر ولتاژ باتری به زیر 2.3 - 2.5 ولت کاهش یابد ( ولتاژ حفاظت از شارژ بیش از حد – VODP، سپس کنترل کننده ترانزیستور FET1 MOSFET را خاموش می کند - به پین ​​DO متصل است.

بسیار وجود دارد شرایط جالب . تا زمانی که ولتاژ روی سلول باتری از 2.9 - 3.1V تجاوز کند ( تخلیه بیش از حد ولتاژ – VODR، بار به طور کامل قطع می شود. ترمینال های کنترلر 0 ولت خواهند بود. کسانی که با منطق مدار محافظ آشنا نیستند ممکن است این وضعیت را برای "مرگ" باتری قبول کنند. در اینجا فقط یک مثال کوچک است.

باتری مینیاتوری لیتیوم پلیمری 3.7 ولت از پخش کننده MP3. ترکیب: کنترل کننده - G2NK (سری S-8261مونتاژ ترانزیستورهای اثر میدانی - KC3J1.

باتری زیر 2.5 ولت تخلیه می شود. مدار کنترل آن را از بار جدا کرد. در خروجی کنترلر 0 ولت.

در همان زمان، اگر ولتاژ را روی سلول باتری اندازه گیری کنید، پس از خاموش شدن بار، کمی رشد کرد و به سطح 2.7 ولت رسید.

برای اینکه کنترلر بتواند باتری را به "دنیای بیرون" یعنی به بار وصل کند، ولتاژ روی سلول باتری باید 2.9 - 3.1 ولت باشد ( VODR).

این یک سوال بسیار منطقی را ایجاد می کند.

نمودار نشان می دهد که ترمینال های تخلیه (Drain) ترانزیستورهای FET1، FET2 به هم متصل هستند و به هیچ جا متصل نیستند. هنگامی که حفاظت تخلیه بیش از حد فعال می شود، جریان چگونه از چنین مداری عبور می کند؟ چگونه می توانیم "بانک" باتری را دوباره شارژ کنیم تا کنترل کننده دوباره ترانزیستور تخلیه - FET1 را روشن کند؟

اگر در برگه های داده تراشه های محافظ لیتیوم یون / پلیمر (از جمله DW01-P, G2NK، سپس می توانید دریابید که پس از فعال شدن محافظ تخلیه عمیق، مدار تشخیص شارژ در حال کار است - تشخیص شارژر. یعنی در هنگام اتصال شارژرمدار تشخیص می دهد که شارژر متصل است و فرآیند شارژ را امکان پذیر می کند.

شارژ تا سطح 3.1 ولت پس از تخلیه عمیق یک سلول لیتیومی می تواند زمان بسیار طولانی - چندین ساعت طول بکشد.

برای بازیابی باتری لیتیوم یون / پلیمر، می توانید از ابزارهای ویژه استفاده کنید، به عنوان مثال، شارژر جهانی Turnigy Accucell 6. قبلاً در مورد نحوه انجام این کار در اینجا صحبت کردم.

با این روش بود که من موفق شدم باتری لیتیوم پلیمری 3.7 ولتی را از یک پخش کننده MP3 بازیابی کنم. شارژ از 2.7 ولت به 4.2 ولت 554 دقیقه و 52 ثانیه طول کشید. بیش از 9 ساعت! شارژ "بازیابی" تا چه اندازه می تواند طول بکشد.

در میان چیزهای دیگر، عملکرد مدارهای حفاظت از باتری لیتیومی شامل حفاظت بیش از حد جریان ( حفاظت در برابر جریان بیش از حد) و اتصال کوتاه. حفاظت از اضافه جریان در صورت افت شدید ولتاژ به میزان مشخصی فعال می شود. پس از آن، ریز مدار جریان بار را محدود می کند. در صورت اتصال کوتاه (اتصال کوتاه) در بار، کنترلر آن را کاملا خاموش می کند تا اتصال کوتاه برطرف شود.

مدار کنترل کننده باتری لیتیوم یون
طرح کنترل کننده باتری لیتیوم یونی دستگاه و اصل عملکرد کنترلر محافظ باتری لیتیوم یونی / پلیمری اگر هر باتری را از تلفن همراه باز کنید، می توانید

احتمالاً برای اکثر آماتورهای رادیویی، در طول سال ها، جعبه ای قرار داده می شود که آنها را "برای بعد" تا می کنند. باتری های لیتیومیاز مرحوم نابهنگام (غرق شد، از بالکن افتاد، توسط دروژوک خورده شد) تلفن همراه و دوربین. آنها در جعبه ای دراز می کشند و در بال ها منتظر می مانند.. و ساعت هنوز فرا نرسیده است. دلیل آن ساده است - برای استفاده باتریدر همان چراغ قوه باید این کار را انجام دهید کنترل کننده شارژ، و به دلایلی تراشه های شارژ را در فروشگاه رادیویی محلی تحویل ندادند.. بله، یک مشکل.

و یک آماتور رادیویی ضعیف چه کار باید بکند؟ همه چیز بسیار ساده است - شما می توانید با استفاده از آنچه که از چشم کاربر معمولی پنهان است، با "مرتع" کنار بیایید. یعنی تخته حفاظتی که داخل هر کدام به دقت پنهان شده است یون لیتیومیا باتری لیتیوم پلیمری. بدون آن، آنها مجاز به استفاده نیستند انباشته هاکه در لوازم خانگیبه دلیل فعالیت استثنایی لیتیوم. اگر جدا کنید باتری از تلفن همراه ، ما چنین دستگاه ساده ای را در داخل پیدا خواهیم کرد:

همین است برد محافظ باتری. این برد دارای تراشه مقایسه کننده دو سطحی و ترانزیستور اثر میدانی. هنگامی که ولتاژ کاهش می یابد انباشت کنندهزیر 3 ولت یا بالاتر از 4.25 ولت این مقایسه کننده ترانزیستور را خاموش می کند و ایزوله می کند باتریاز دنیای خارج، در نتیجه از آسیب محافظت می کند.

ایده ای داشتم که سعی کنم از این ویژگی های برد محافظ برای کنترل فرآیند استفاده کنم شارژ باتری گوشیاز استاندارد پورت های USBکامپیوتر (که دارای یک محدود کننده جریان 500 میلی آمپری به عنوان امتیاز است). بنابراین از تبر سوپ می گیریم. به طور دقیق تر، شارژ کردن "از هیچ". باقی مانده است که به نحوی پیشرفت (و تکمیل) فرآیند به کاربر نمایش داده شود شارژ کردن. در زیر آمده است طرحاین گره

خیلی ساده کار میکنه هنگام اتصال به پورت USBدر شارژ شروع می شود و روشن می شود دیود ساطع نور. جریان شارژ توسط پورت کامپیوتر و مقاومت های روی برد محدود می شود. با رسیدن به ولتاژ انباشت کنندهولتاژ 4.25 ولت مقایسه کننده برد محافظ را فعال می کند و مدار شارژ را می شکند. LED خاموش خواهد شد. در اولین گزینه شارژ از دکمه شروع فرآیند شارژ استفاده کردم. اما معلوم شد که یک خازن 100nF برای باز شدن اولیه کافی است ترانزیستور اثر میدانی. مدار بسیار ساده است و بدون تنظیم شروع به کار می کند.
فایل برد را می توانید از قسمت دانلود کنید "کاتالوگ فایل"

اگر در حین تکرار این طرح، سؤال یا ایده ای برای بهبود آن دارید، برای من آنلاین بنویس افکار شما در این مورد

نحوه شارژ باتری لیتیوم یون بدون کنترل
نحوه شارژ باتری لیتیوم یون بدون کنترل احتمالاً برای اکثر آماتورهای رادیویی، در طول سال ها، جعبه ای قرار داده می شود که باتری های لیتیومی از

اگر به نحوه شارژ باتری لیتیوم یون علاقه مند هستید، به جای مناسبی آمده اید.

نوین دستگاه های تلفن همراهنیاز منبع آفلاینتغذیه.

و این هم برای «فناوری‌های پیشرفته» مانند گوشی‌های هوشمند و لپ‌تاپ‌ها و هم برای موارد دیگر صادق است دستگاه های سادهمثلاً مته های برقی یا مولتی متر.

انواع مختلفی از باتری ها وجود دارد. اما برای تجهیزات قابل حمل بیشتر از Li-Ion استفاده می شود.

سهولت نسبی تولید و هزینه کم منجر به چنین توزیع گسترده ای شد.

این کار با عملکرد عالی، به علاوه تخلیه کم خود و حاشیه زیاد چرخه شارژ-دشارژ تسهیل شد.

مهم!برای راحتی بیشتر، اکثر این باتری ها مجهز به یک دستگاه کنترل ویژه هستند که از عبور شارژ از سطوح بحرانی جلوگیری می کند.

در طول تخلیه بحرانی، این مدار به سادگی تامین ولتاژ به دستگاه را متوقف می کند، و در طول بیش از حد سطح قابل قبولشارژ جریان ورودی را قطع می کند.

در عین حال، پس از رسیدن به 100٪ اسمی، شارژ باید یک و نیم تا دو ساعت دیگر طول بکشد.

این ضروری است زیرا باتری واقعی 70-80٪ شارژ می شود.

هنگام شارژ از لپ تاپ یا کامپیوتر رومیزیلطفاً توجه داشته باشید که پورت USB قادر به ارائه کافی نیست ولتاژ بالابنابراین، این فرآیند زمان بیشتری می برد.

چرخه های شارژ کامل و جزئی (80-90٪) باعث افزایش طول عمر دستگاه می شود.

با وجود چنین معماری هوشمند و بی تکلفی عمومی، پیروی از برخی قوانین برای استفاده از باتری ها به افزایش عمر آنها کمک می کند.

برای اینکه باتری دستگاه "رنج نبیند" کافی است توصیه های ساده را دنبال کنید.

قانون 1: اجازه ندهید باتری شما به طور کامل تخلیه شود

باتری های لیتیوم یونی با طرح های مدرن "اثر حافظه" ندارند. بنابراین بهتر است قبل از فرا رسیدن لحظه تخلیه کامل آنها را شارژ کنید.

برخی از سازندگان عمر باتری های خود را با تعداد چرخه های شارژ از صفر اندازه گیری می کنند.

محصولات با بالاترین کیفیت می توانند تا 600 چرخه را تحمل کنند. هنگام شارژ باتری با 10-20٪ باقی مانده، تعداد چرخه ها به 1700 افزایش می یابد.

قانون 2. هنوز هم باید هر سه ماه یکبار ترشح کامل انجام شود.

با شارژ ناپایدار و نامنظم، میانگین علائم آماری حداکثر و حداقل شارژ در کنترلر ذکر شده قبلی به بیراهه می رود.

این منجر به این واقعیت می شود که دستگاه اطلاعات نادرستی در مورد میزان شارژ دریافت می کند.

ترشحات پیشگیرانه به جلوگیری از این امر کمک می کند. در تخلیه کاملباتری، حداقل مقدارشارژ در مدار کنترل (کنترل کننده) تنظیم مجدد خواهد شد.

پس از آن ، لازم است باتری را "به کره چشم" شارژ کنید و از هشت تا دوازده ساعت در حالت متصل به شبکه نگه داشته باشید.

این حداکثر مقدار را به روز می کند. پس از چنین چرخه ای، باتری پایدارتر خواهد بود.

قانون 3. یک باتری استفاده نشده باید با مقدار کمی شارژ ذخیره شود

قبل از ذخیره سازی، بهتر است باتری را 30-50٪ شارژ کنید و در دمای 15 0 درجه سانتیگراد ذخیره کنید. در چنین شرایطی، باتری را می توان برای مدت طولانی بدون آسیب زیاد ذخیره کرد.

یک باتری کاملا شارژ شده در طول ذخیره سازی مقدار قابل توجهی از ظرفیت خود را از دست می دهد.

و پس از ذخیره طولانی مدت کاملاً تخلیه می شود ، فقط برای پردازش باقی می ماند.

قانون 4. شارژ باید فقط با دستگاه های اصلی انجام شود

قابل توجه است که خود شارژر در طراحی یک دستگاه تلفن همراه (تلفن، تبلت و غیره) تعبیه شده است.

آداپتور خارجی در این مورد به عنوان یکسو کننده و تثبیت کننده ولتاژ عمل می کند.

استفاده از "شارژ" شخص ثالث می تواند بر وضعیت آنها تأثیر منفی بگذارد.

قانون 5. گرمای بیش از حد برای باتری های Li-Ion مضر است

دمای بالا تاثیر بسیار منفی بر طراحی باتری ها دارد. موارد پایین نیز کشنده هستند، اما به میزان بسیار کمتر.

هنگام استفاده از باتری های لیتیوم یونی باید این نکته را به خاطر داشت.

باتری باید از نور مستقیم خورشید محافظت شود و در فاصله ای از منابع گرما استفاده شود.

محدوده دمایی مجاز بین -40 درجه سانتیگراد و +50 درجه سانتیگراد است.

قانون 6

استفاده از شارژرهای بدون تاییدیه ایمن نیست. به طور خاص، "قورباغه های" معمولی ساخت چین اغلب در طول فرآیند شارژ مشتعل می شوند.

قبل از استفاده از چنین شارژر جهانی، باید حداکثر مقادیر مجاز نشان داده شده روی بسته بندی را بررسی کنید.

پس باید به حداکثر ظرفیت توجه شود.

اگر محدودیت کمتر از ظرفیت باتری باشد، در بهترین حالت شارژ کامل نخواهد شد.

هنگامی که باتری متصل است، نشانگر مربوطه روی بدنه قورباغه باید روشن شود.

اگر این اتفاق نیفتد، شارژ به شدت کم است یا باتری از کار افتاده است.

هنگامی که شارژر به شبکه متصل است، نشانگر اتصال باید روشن شود.

دیود دیگری وظیفه دستیابی به حداکثر شارژ را بر عهده دارد که در شرایط مناسب فعال می شود.

نکاتی برای استفاده از باتری های لیتیوم یونی

نحوه شارژ و نگهداری باتری لیتیوم یون: 6 قوانین ساده

نحوه شارژ و نگهداری باتری لیتیوم یون: 6 قانون ساده
نحوه شارژ و نگهداری باتری لیتیوم یونی: 6 قانون ساده اگر نمی دانید چگونه باتری لیتیوم یونی را شارژ کنید، به جای درستی آمده اید. دستگاه های موبایل مدرن

همه از مزایای باتری های لیتیومی می دانند - اول از همه، این چگالی انرژی بالا، وزن کم و عدم وجود "اثر حافظه" است. همچنین شایان ذکر است که پتانسیل یک باتری لیتیومی است. (3.6V) سه برابر باتری NiCd یا NiMH (1.2V) است.

با این حال، باتری های لیتیومی دارای تعدادی ویژگی هستند که امکان استفاده ایمن از آنها را بدون سیستم های کنترل ویژه فراهم نمی کند. این سیستم ها را کنترل کننده شارژ و دشارژ می نامند. در صنعت امروز، ریزمدارهای یکپارچه بسیار آماده برای انجام این عملکردها وجود دارد. اما، همانطور که معلوم شد، آنها برای استفاده انبوه در دسترس نیستند. آنها در فروشگاه های قطعات رادیویی به صورت قطعه فروخته نمی شوند. آنها باید از شرکت های متخصص در تامین سفارش داده شوند قطعات الکترونیکیبرای شرکت ها و تعمیرگاه ها و حداقل مقدار در این مورد از 10 قطعه است (این در بهترین حالت است).

همه اینها ما را بر آن داشت تا کنترل کننده خود را بر روی عناصر گسسته موجود در هر فروشگاه رادیویی استانی توسعه دهیم.

هنگام تخلیه باتری لیتیومی. شما باید ولتاژ و قدرت جریان آن را در مدار کنترل کنید.

ولتاژ باتری لیتیومی شارژ شده 4.2 ولت است، نه 3.6 ولت همانطور که روی آن نوشته شده است. تا 3.6 ولت، تحت باری نزدیک به ظرفیت باتری کاهش می یابد. کنترل ولتاژ برای دادن باتری نیست. تخلیه زیر 3 ولت این آستانه بسته به ترکیب شیمیایی و شکل هندسی باتری در 0.5 ولت متغیر است. تخلیه باتری. زیر 3 ولت، منجر به فرآیندهای شیمیایی برگشت ناپذیر در داخل باتری می شود که آن را برای استفاده بیشتر نامناسب می کند.

برای کنترل قدرت جریان در مدار، لازم است مکانیزم خاموشی مشابه دستگاهی که در تابلو برق هر آپارتمان وجود دارد، ارائه شود. آن ها باید در برابر اتصال کوتاه محافظت کند و زمانی که جریان معینی در مدار تجاوز کرد خاموش شود. به طور کلی، حداکثر جریان تخلیه ای که یک باتری می تواند ارائه دهد. برابر ظرفیت آن مثلا accum. با ظرفیت 2Ah می تواند با خیال راحت جریان 2A را ارائه دهد. کار باتری در جریان های بیش از ظرفیت آن، در حالت های کوتاه مدت یا در حالت عادی، در صورتی که در مستندات سازنده باتری نشان داده شده باشد، امکان پذیر است. در صورت اتصال کوتاه، باتری لیتیومی ممکن است منفجر شود! مراقب باش!

اطلاعات بیشتر در مورد فرآیندهای شیمیایی، حالت های شارژ و دشارژ باتری های لیتیومی. کتاب پاناسونیک لیتیوم یون (به زبان انگلیسی) را می توانید در اینجا بخوانید.

همه چیز از این واقعیت شروع شد که باتری لپ تاپ من خاموش شد. لپ تاپ دو ساله بود از باطری. تقریباً کار نمی کرد - همیشه به شبکه متصل بود. همانطور که بعداً به من گفته شد، این می تواند دلیل خرابی باتری باشد. آن ها باتری کم مصرف نبود. با کاهش ظرفیت، برعکس، لپ تاپ پنج ساعت از آن کار کرد، فقط یک روز خوب، از باتری روشن نشد و تمام. باتری دیگر در ویندوز شناسایی نمی شود و من به این نتیجه رسیدم که کنترلر باتری داخلی سوخته است. باتری ها پس از جداسازی باتری، 6 عنصر را دیدیم که 2 سلول را به 3 سلول با یک اتصال سری موازی ترکیب کردند.

با اندازه گیری ولتاژ هر سلول، از شارژ بودن آنها مطمئن شدیم. این یک بار دیگر نسخه خرابی کنترلر را تأیید کرد. در بازرسی خارجی کنترلر، هیچ آسیب قابل مشاهده ای مشاهده نشد. من ایده تعمیر کنترلر را به عنوان مشکل رد کردم (در انجمن ها، مردم در مورد لحیم کاری و برنامه نویسی پردازنده کنترلر نوشتند). به طور کلی، پیچیدگی این کنترل کننده تأثیر زیادی بر جای گذاشت. چه کسی می داند واقعا چه چیزی آنجا سوخت؟

برای همین سفارش دادم باتری نو، اما تصمیم گرفتم بعداً این کار را انجام دهم. اما بیهوده!

دو ماه بعد از آنها مراقبت کردم. من عناصر را از کیس پاره کردم ، آنها را از کنترلر جدا کردم ، ولتاژ آنها را اندازه گرفتم و بسیار شگفت زده شدم - 4 عنصر کاملاً تخلیه شد! و در دو مورد دیگر، ولتاژ حدود 1 ولت بود. ظاهراً کنترلر آسیب دیده 2 سلول را به طور کامل از طریق خود تخلیه کرده است.

طبق دستورالعمل، باتری. تخلیه زیر 3 ولت، لازم بود با جریان 0.1 از ظرفیت شارژ شود. این 4 عنصر قابل شارژ نیستند. بدون رقص تنبور، انجماد و ذوب، ضربه زدن و غیره. کمکی نکرد مجبور شدم آنها را بیرون بیاندازم. این تخلیه بیش از حد عمیق است که باتری های لیتیومی را از بین می برد. دو عنصر باقی مانده با موفقیت شارژ شدند.

این عناصر دارای برچسب Sanyo UR18650FM 2.6AH بودند. بلافاصله مشخص می شود که ظرفیت المنت 2.6 Ah است و توسط شرکت ژاپنی Sanyo تولید شده است. جستجو در وب سایت شرکت ما را به سندی به نام . فقط حرف M در انتها وجود ندارد. سند بسیار جالب بود. حاوی آن بود مشخصات فنیباتری با ظرفیت 2.5 Ah، ابعاد با ما مطابقت دارد.

با تصمیم به استفاده از این سند به عنوان راهنمای عمل، ما به طراحی کنترل کننده تخلیه خود پرداختیم.

از نمودار "ویژگی های سرعت تخلیه" (ویژگی های دینامیک تخلیه)، مشخص شد که این عنصر اجازه تخلیه تا 2.7 ولت و جریان 2C را می دهد، یعنی. ظرفیت دو برابر بر این اساس، عنصر ما با ظرفیت 2.6Ah می تواند 5.2A تولید کند.

کنترل کننده تخلیه

با تجزیه و تحلیل جامع این سند و سایر متون مرجع، اسکورتسوف ولادیمیر نیکولاویچ (با استارلینگ اشتباه نشود) یک کنترل کننده برای کار با یک یا دو سلول لیتیومی ایجاد کرد. کنترلر سلول ها را از اتصال کوتاه و تخلیه بیش از حد محافظت می کند.

مدار کنترل کننده نشان داده شده در شکل، قطع بار را هنگامی که ولتاژ باتری به 6 ولت (3 ولت برای هر عنصر) کاهش می یابد، فراهم می کند. یک اتصال کوتاه یک قدرت جریان بالاتر از 4A در نظر گرفته می شود.

برای استفاده از یک کنترلر با یک عنصر (خاموش شدن در 3 ولت)، باید مقاومت R1 را انتخاب کنید (افزایش دهید) - در هنگام کاهش ولتاژ، مسئول آستانه پاسخ است. همچنین باید ویژگی های فردی ترانزیستور VT1 (انحراف درصد تحمل) را در نظر بگیرید.

برای کنترل قدرت جریان، یک مقاومت R7 انتخاب شده است. هر چه مقدار آن کوچکتر باشد، جریان بیشتری از کنترلر عبور می کند.

به عنوان یک ترانزیستور VT3، می توانید از هر ترانزیستور اثر میدان قدرتمند با حاشیه جریان 3 برابر ظرفیت باتری استفاده کنید، به عنوان مثال 15N03.

اصل و نحوه عملکرد کنترلر

روشن، حالت عادی

هنگامی که یک باتری از دو باتری شارژ شده (8.4 ولت) متصل می شود، ترانزیستور VT4 باز می شود. به دلیل جریان پایه از طریق R4، ولتاژ در امیتر VT4 حدود 0.7 ولت می شود. همچنین مقاومت R4 VT2 را بسته نگه می دارد.

هنگامی که VT4 باز می شود، جریانی از تقسیم کننده R1-R2 شروع به عبور می کند که باعث ایجاد افت ولتاژ در R1 می شود و VT1 باز می شود. ولتاژ تخلیه آن به ولتاژ باتری نزدیک می شود. از طریق مقاومت R3 به گیت VT3 تغذیه می شود و باز می شود. در این حالت، باتری "-" از طریق R7 و VT3 باز به ترمینال خروجی "-" متصل می شود. کنترلر روشن شد.

حفاظت از تخلیه بیش از حد

هنگامی که ولتاژ باتری باتری به 6 ولت (3 ولت در هر عنصر) می رسد، ولتاژ در تقسیم کننده R1-R2 کاهش می یابد، ولتاژ در دروازه VT1 نیز تا آستانه بسته شدن کاهش می یابد، VT1 بسته می شود. شاتر VT3 از طریق R5 به باتری "-" متصل می شود. باتری ها، بنابراین VT3 نیز بسته می شود. بار خاموش است. برای آوردن کنترلر به داخل حالت اولیهباید بار را جدا کرده و باتری را شارژ کنید.

هنگام تست مدار مونتاژ شدهشما باید حداقل مقداری حداقل بار را به آن وصل کنید، به عنوان مثال، LED. مکانیسم حفاظت فقط با بار متصل کار می کند، علاوه بر این، LED ها به وضوح قطع بار را نشان می دهند.

حفاظت از اتصال کوتاه

جریان اتصال کوتاه توسط R7 تنظیم می شود. هر چه مقدار آن کوچکتر باشد، جریان بیشتری از کنترلر عبور می کند. مدار در شکل 1 از یک مقاومت 0.1 اهم استفاده می کند. با چنین مقاومتی، کنترل کننده جریان را تا 4 آمپر اجازه می دهد، جریان بیشتر به عنوان یک اتصال کوتاه در نظر گرفته می شود. هنگام کار در جریان های بالا، مقاومت R7 باید از قدرت کافی برخوردار باشد - حداقل 1 وات.

وقتی بیش از حد جریان قابل قبول، افت ولتاژ در R7 + افت ولتاژ در منبع - تخلیه VT3 تا سطح باز شدن VT2 افزایش می یابد. Open VT2 گیت VT3 را به باتری "-" متصل می کند، VT3 بسته می شود. تخلیه VT3 و همچنین پایه VT4 و دروازه VT2 از طریق بار به "+" باتری متصل می شوند. VT4 بسته می شود، ولتاژ روی تقسیم کننده R1-R2 حدود 0 است، VT1 نیز بسته می شود. بار خاموش است. برای رساندن کنترلر به حالت اولیه خود، باید بار را جدا کنید.

تخته مدار چاپی

برد مدار چاپی با فرمت Sprint-Layout 4 با فرمت rar و حجم 5 کیلوبایت قابل دانلود است.

اگر این برنامه را ندارید می توانید آن را با فرمت rar 1 مگابایت دانلود کنید.

ابعاد دستگاه (30*16mm) برای امکان نصب آن در انتهای باتری انتخاب شده است. باتری ها

عکس های دستگاه

لطفاً توجه داشته باشید که پایه ترانزیستور VT4 (KT3107) و گیت VT2 (2SK583) هادی در سمت عقب هستند. تخته مدار چاپی.

آماده سازی باتری

از باتری در یک دستگاه استفاده نکنید انواع متفاوتو تمبرها پیدا کردن عناصر یکسان بهتر و ایمن تر است.

هنگام استفاده از دو عنصر، باید پتانسیل اولیه آنها را متعادل کنید - یعنی. آنها باید ولتاژ یکسانی داشته باشند. برای انجام این کار، قطب های منفی (منهای) آنها را مستقیماً و قطب های مثبت آنها را از طریق یک مقاومت 30 اهم وصل کنید. قدرت مقاومت 1 یا 2 وات است. سپس باید ولتاژ را در پایانه های مقاومت اندازه گیری کنید. اگر بیش از 10 میلی ولت است، باید صبر کنید. شما باید حدود یک روز صبر کنید. به نظر می رسد که یک باتری با شارژ بیشتر به آرامی از طریق یک مقاومت به یک باتری کم شارژ تخلیه می شود. که ولتاژ برابر می شود عناصر متعادل را می توان مستقیماً بدون مقاومت - به صورت سری یا موازی - متصل کرد.

کمی توضیح در مورد ارتباط سریال. کنترل کننده های تخلیه یکپارچه کارخانه، ولتاژ هر یک از عناصر متصل به سری را کنترل می کنند. کنترل کننده ما فقط کل ولتاژ خروجی را کنترل می کند. اندازه‌گیری‌ها نشان داده است که هنگام استفاده از سلول‌های متعادل، اختلاف ولتاژ بین سلول‌ها 5 تا 8 میلی‌ولت است. این کاملا قابل قبول است. بنابراین نیازی به نصب کنترلر جداگانه بر روی هر عنصر نیست.

تئوری شارژ

کنترل کننده های شارژ کارخانه ولتاژ، جریان و زمان شارژ را کنترل می کنند، حالت عادی یا ملایم را انتخاب می کنند. اگر ولتاژ روی سلول بالاتر از 3 ولت باشد، به طور معمول شارژ می شود. فرآیند شارژ در این مورد در 2 مرحله انجام می شود:
مرحله 1 - شارژ با جریان مستقیم (جریان ثابت - CC)؛
مرحله 2 - شارژ با ولتاژ ثابت (Constant voltage - CV).

حداکثر جریان شارژ به ظرفیت (C) باتری بستگی دارد، به طور معمول 0.7C یا 1.0C است. برای سلول های ما، جریان شارژ در سند نشان داده شده بود و برابر با 0.7 درجه سانتیگراد بود. ولتاژ شارژ 4.2 ولت (برای یک سلول).

منبع تغذیه برای شارژ یک باتری باید ولتاژ 4.2 ولت داشته باشد و جریان 0.7 C را ارائه دهد (که در آن C ظرفیت باتری است، در مورد ما 2.6 0.7 \u003d 1.82A). اگر عناصر به صورت سری متصل شوند، ولتاژ شارژ دو برابر می شود - 8.4 ولت. اگر به صورت موازی، قدرت جریان 2 0.7 C \u003d 1.4 C دو برابر شود و ولتاژ 4.2 ولت باقی بماند.

نمودار مشخصات شارژ هر دو مرحله شارژ را نشان می دهد. در مرحله اول از طریق باتری. عبور جریان 0.7C نکته اصلی در اینجا این است که اجازه ندهید جریان از این مقدار بالاتر برود. در همان زمان، ولتاژ روی المنت به تدریج از 3 به 4.2 ولت افزایش می یابد. این مرحله جریان ثابت (CC) نامیده می شود، به این معنی که در حالی که ولتاژ افزایش می یابد، جریان ثابت می ماند.

مرحله اول زمانی به پایان می رسد که ولتاژ روی المنت به 4.2 ولت برسد. این با عدد قرمز 1 در نمودار نشان داده شده است. از این لحظه، مرحله دوم آغاز می شود - ولتاژ ثابت (CV). این بدان معنی است که ولتاژ در 4.2 ولت ثابت می ماند و جریان به تدریج کاهش می یابد و به مقدار بسیار کوچکی کاهش می یابد. لحظه شروع کاهش قدرت فعلی در نمودار با عدد قرمز 2 نشان داده شده است.

همانطور که از نمودار مشاهده می شود، 80 درصد افزایش ظرفیت در مرحله اول قرار می گیرد.

هنگامی که جریان به مقدار از پیش تعیین شده کاهش می یابد، کنترل کننده های کارخانه شارژ را کامل می دانند - به عنوان یک قاعده، این 0.1 درجه سانتیگراد است. در نمودار ما، این 50 میلی آمپر است. همچنین برخی از کنترلرهای کارخانه زمان شارژ را کنترل می کنند. اگر باتری در مدت زمان مشخصی به طور کامل شارژ نشده باشد (جریان به مقدار مورد نظر کاهش نیافته است)، کنترل کننده نیز شارژ را متوقف می کند. زمان شارژ بستگی به ظرفیت و جریان شارژ دارد و در مستندات نشان داده شده است. برای باتری ما، این 3 ساعت با قدرت فعلی 0.7 درجه سانتیگراد است.

اگر ولتاژ باتری کمتر از 3 ولت باشد، حالت شارژ ملایم توسط کنترلر انتخاب می شود. چنین عنصری عمیقاً تخلیه شده است و باید با دقت شارژ شود. در این حالت شارژ از مرحله Precharge شروع می شود. در این مرحله جریان شارژ روی 0.1 ظرفیت (0.1C) تنظیم می شود. با این جریان، ولتاژ روی المنت به آرامی تا 3 ولت افزایش می یابد. و سپس همه چیز طبق معمول است.

اگر از عناصر قابل سرویس استفاده می کنید و آنها را زیر 3 ولت تخلیه نمی کنید، می توانید با وسایل بداهه کاملاً کنار بیایید. برای این کار به یک منبع تغذیه با ولتاژ 4.2 یا 8.4 ولت و محدود کننده جریان نیاز دارید. پایان شارژ را می توان با شدت جریان ردیابی کرد یا اصلاً ردیابی نکرد، اما پس از 2 یا 3 ساعت منبع تغذیه را خاموش کنید.

در آینده نزدیک، ما راه هایی را برای اصلاح منابع تغذیه معمولی برای برآوردن ویژگی های فوق منتشر خواهیم کرد.

ادامه دارد…

توسعه دستگاه و برد مدار چاپی - Skvortsov Vladimir Nikolaevich
بیان مشکل، ارسال و طراحی مواد - Ugreninov Vitaly
Tyumen-Kosmopoisk، 2009

منابع استفاده شده

مینی - شارژ USB گروه فنی مشترک TEGIR. انرژی اعزامی

کتابچه راهنمای لیتیوم یون پاناسونیک صنعتی

مشخصات UR18650F شرکت انرژی موبایل SANYO

مجموعه باتری های لیتیوم یونی شرکت انرژی موبایل SANYO

پیشرفت رو به جلو است و باتری‌های لیتیومی به طور فزاینده‌ای جایگزین باتری‌های سنتی NiCd (نیکل کادمیوم) و NiMh (هیدرید فلز نیکل) می‌شوند.
با وزن قابل مقایسه یک سلول، لیتیوم ظرفیت زیادی دارد، علاوه بر این، ولتاژ سلول سه برابر بیشتر است - 3.6 ولت در هر سلول، به جای 1.2 ولت.
هزینه باتری های لیتیومی شروع به نزدیک شدن به باتری های قلیایی معمولی کرده است، وزن و اندازه آنها بسیار کوچکتر است، و علاوه بر این، آنها می توانند و باید شارژ شوند. سازنده می گوید 300-600 چرخه می تواند تحمل کند.
اندازه های مختلفی وجود دارد و انتخاب مناسب آن کار سختی نیست.
خود تخلیه آنقدر کم است که سال ها دروغ می گویند و شارژ می مانند. دستگاه در صورت نیاز فعال می ماند.

"C" مخفف ظرفیت است

و می توانید بسته به تجربه و توانایی خود یک شارژر ساده یا نه چندان ساده برای خود بسازید.

نمودار یک شارژر ساده در LM317

برنج. 5.

جریان شارژ مورد نیاز برای یک باتری لیتیوم یون خاص (Li-Ion) و لیتیوم پلیمر (Li-Pol) با تغییر مقاومت Rx انتخاب می شود.
مقاومت Rx تقریباً با نسبت زیر مطابقت دارد: 0.95/Imax.
مقدار مقاومت Rx نشان داده شده در نمودار مربوط به جریان 200 میلی آمپر است، این یک مقدار تقریبی است، همچنین به ترانزیستور بستگی دارد.

تهیه رادیاتور بسته به جریان شارژ و ولتاژ ورودی ضروری است.
ولتاژ ورودی برای کارکرد عادی تثبیت کننده باید حداقل 3 ولت بیشتر از ولتاژ باتری باشد که برای یک بانک 7-9 ولت است.

نمودار یک شارژر ساده در LTC4054

برنج. 6.

برنج. 7. این تراشه کوچک 5 پایه دارای برچسب "LTH7" یا "LTADY" است.

من وارد کوچکترین جزئیات کار با میکرو مدار نمی شوم، همه چیز در دیتاشیت است. من فقط بیشتر را توصیف خواهم کرد ویژگی های لازم.
جریان شارژ تا 800 میلی آمپر
ولتاژ تغذیه بهینه از 4.3 تا 6 ولت است.
نشانگر شارژ
حفاظت از اتصال کوتاه خروجی
حفاظت از گرمای بیش از حد (کاهش جریان شارژ در دماهای بالاتر از 120 درجه).
هنگامی که ولتاژ روی آن کمتر از 2.9 ولت است، باتری را شارژ نمی کند.

جریان شارژ توسط یک مقاومت بین پنجمین خروجی میکرو مدار و زمین طبق فرمول تنظیم می شود.

I=1000/R،
جایی که I جریان شارژ بر حسب آمپر است، R مقاومت مقاومت بر حسب اهم است.

نشانگر کم بودن باتری لیتیومی

برنج. هشت

تفاوت های ظریف دوام

عملیات و اقدامات احتیاطی

عدم رعایت سه نقطه اول منجر به آتش سوزی می شود، بقیه به از دست دادن کامل یا جزئی ظرفیت منجر می شود.

از روی تمرین چندین ساله استفاده، می توانم بگویم که ظرفیت باتری ها کمی تغییر می کند، اما مقاومت داخلی افزایش می یابد و باتری در زمان مصرف بالا کمتر شروع به کار می کند - به نظر می رسد ظرفیت کاهش یافته است.
بنابراین، من معمولا ظرفیت بیشتری را که ابعاد دستگاه اجازه می دهد، قرار می دهم و حتی قوطی های قدیمی که ده سال از عمر آنها می گذرد، به خوبی کار می کنند.

برای جریان های نه چندان زیاد، باتری های سلول قدیمی مناسب هستند.

کجا از باتری های لیتیومی استفاده کنم

من باتری های کوچک را در اسباب بازی های کودکان، ساعت ها و غیره قرار دادم، جایی که 2-3 عنصر "قرص" از کارخانه وجود داشت. در جایی که دقیقاً 3 ولت مورد نیاز است، من یک دیود را به صورت سری اضافه می کنم و درست می شود.

چراغ قوه LED گذاشتم

به جای کرون 9 ولت گران قیمت و کم ظرفیت، 2 قوطی در تستر نصب کردم و تمام مشکلات و هزینه های اضافی را فراموش کردم.

در کل به جای باطری هر جا که معلوم شد گذاشتم.

از کجا لیتیوم بخرم و مفید بودن موضوع

چینی ها به قیمت ظرفیت معمولا دروغ می گویند و کمتر از نوشته است.

صادقانه سانیو 18650