Jak mocno wkroczyło w nasze życie Bateria litowo-jonowa s. Fakt, że są one stosowane w prawie całej elektronice mikroprocesorowej jest już normą. Tak więc radioamatorzy od dawna je adoptują i używają w swoich domowych produktach. Przyczyniam się do tego znaczące zalety akumulatorów Li-ion, takie jak mały rozmiar, duża pojemność, duży wybór realizacje o różnych pojemnościach i formach.

Najpopularniejsza bateria to 18650, jej napięcie to 3,7 V. Dla którego zrobię wskaźnik rozładowania.
Chyba nie warto mówić, jak niskie ich rozładowanie jest szkodliwe dla akumulatorów żurawia. I na baterie wszystkich odmian. Właściwa konserwacja akumulatorów wielokrotnie przedłuży ich żywotność i pozwoli zaoszczędzić pieniądze.

Obwód wskaźnika ładowania

Jeśli otworzysz baterię telefonu komórkowego, okaże się, że mała płytka drukowana jest przylutowana do zacisków ogniwa baterii. Jest to tak zwany schemat ochrony lub IC ochrony.

Ze względu na swoje właściwości baterie litowe wymagają stałego monitorowania. Przyjrzyjmy się bliżej, jak zorganizowany jest schemat ochrony i z jakich elementów się składa.

Zwykły obwód kontrolera ładowania bateria litowa to mała tablica, na której montuje się obwód elektryczny z komponentów SMD. Obwód kontrolera 1 komórki („banku”) przy napięciu 3,7 V składa się z reguły z dwóch mikroukładów. Jeden mikroukład jest sterujący, a drugi wykonawczy - zespół dwóch tranzystorów MOSFET.

Na zdjęciu płytka kontrolera ładowania akumulatora 3,7V.

Mikroukład oznaczony DW01-P w małym opakowaniu jest zasadniczo „mózgiem” kontrolera. Oto typowy schemat połączeń dla tego układu. Na schemacie G1 to ogniwo akumulatora litowo-jonowego lub polimerowego. FET1, FET2 to tranzystory MOSFET.

Sokolewka, wygląd zewnętrzny i przypisanie pinów układu DW01-P.

Tranzystory MOSFET nie są zawarte w układzie DW01-P i są wykonane jako oddzielny układ chipowy 2 Tranzystory MOSFET Typ N. Zwykle używany jest zespół oznaczony jako 8205, a opakowanie może być 6-pinowe (SOT-23-6) lub 8-pinowe (TSSOP-8). Zespół może być oznaczony jako TXY8205A, SSF8205, S8205A itp. Można również znaleźć zespoły oznaczone 8814 i podobnymi.

Oto pinout i skład układu S8205A w pakiecie TSSOP-8.

Dwa tranzystory FET służą do oddzielnej kontroli rozładowania i ładowania ogniwa akumulatora. Dla wygody są wykonane w jednym etui.

Tranzystor (FET1) podłączony do pinu OD ( Nadmierne rozładowanie) Chipy DW01-P, kontroluje rozładowanie akumulatora - podłącza/rozłącza obciążenie. I ten (FET2), który jest podłączony do pinu OC ( za dużo) – podłącza/odłącza zasilanie (ładowarkę). W ten sposób otwierając lub zamykając odpowiedni tranzystor, można np. wyłączyć obciążenie (odbiorcę) lub przerwać ładowanie ogniwa akumulatora.

Przyjrzyjmy się logice układu sterującego i całego obwodu zabezpieczającego jako całości.

Ochrona przed przeładowaniem.

Jak wiadomo, przeładowanie baterii litowej powyżej 4,2 - 4,3 V jest obarczone przegrzaniem, a nawet eksplozją.

Jeśli napięcie ogniwa osiągnie 4,2 - 4,3 V ( Napięcie ochrony przed przeładowaniem – VOCCP), układ sterujący zamyka tranzystor FET2, zapobiegając w ten sposób dalszemu ładowaniu akumulatora. Akumulator zostanie odłączony od źródła zasilania, dopóki napięcie na ogniwie nie spadnie poniżej 4 - 4,1V ( Napięcie zwolnienia przeładowania – VOCR) z powodu samorozładowania. Dzieje się tak tylko wtedy, gdy do akumulatora nie jest podłączone obciążenie, na przykład jest on wyjęty z telefonu komórkowego.

Jeśli akumulator jest podłączony do obciążenia, to tranzystor FET2 otwiera się ponownie, gdy napięcie ogniwa spadnie poniżej 4,2V.

Ochrona przed nadmiernym rozładowaniem.

Jeśli napięcie akumulatora spadnie poniżej 2,3 - 2,5V ( Napięcie ochrony przed przeładowaniem – VODP), to sterownik wyłącza tranzystor FET1 MOSFET - jest on podłączony do pinu DO.

Jest bardzo ciekawy stan . Dopóki napięcie na ogniwie akumulatora przekroczy 2,9 - 3,1 V ( Napięcie zwolnienia nadmiernego rozładowania – VODR), obciążenie zostanie całkowicie odłączone. Zaciski kontrolera będą miały napięcie 0V. Ci, którzy nie są zaznajomieni z logiką obwodu ochronnego, mogą wziąć ten stan rzeczy za „śmierć” baterii. Oto tylko mały przykład.

Miniaturowa bateria litowo-polimerowa 3,7V z odtwarzacza MP3. Skład: sterownik sterujący - G2NK (seria S-8261), montaż tranzystorów polowych - KC3J1.

Akumulator rozładowuje się poniżej 2,5V. Obwód sterujący odłączył go od obciążenia. Na wyjściu sterownika 0V.

Jednocześnie, jeśli mierzysz napięcie na ogniwie akumulatora, to po wyłączeniu obciążenia nieznacznie wzrosło i osiągnęło poziom 2,7V.

Aby sterownik ponownie podłączył akumulator do „świata zewnętrznego”, czyli do obciążenia, napięcie na ogniwie akumulatora musi wynosić 2,9 - 3,1 V ( VODR).

Rodzi to bardzo rozsądne pytanie.

Schemat pokazuje, że zaciski drenu (Drain) tranzystorów FET1, FET2 są ze sobą połączone i nie są nigdzie połączone. Jak prąd przepływa przez taki obwód, gdy zadziała ochrona przed nadmiernym rozładowaniem? Jak ponownie naładować „bank” baterii, aby sterownik ponownie załączył tranzystor rozładowujący - FET1?

Jeśli przejrzysz arkusze danych dla chipów ochronnych litowo-jonowych / polimerowych (w tym DW01-P, G2NK), wtedy możesz dowiedzieć się, że po uruchomieniu ochrony przed głębokim rozładowaniem działa obwód wykrywania ładunku - Wykrywanie ładowarki. Oznacza to, że po podłączeniu ładowarka obwód wykryje, że ładowarka jest podłączona i umożliwi proces ładowania.

Ładowanie do poziomu 3,1V po głębokim rozładowaniu ogniwa litowego może trwać bardzo długo – kilka godzin.

Aby przywrócić akumulator litowo-jonowy / polimerowy, możesz użyć specjalnych narzędzi, na przykład uniwersalnej ładowarki Turnigy Accucell 6. Mówiłem już o tym, jak to zrobić tutaj.

To właśnie tą metodą udało mi się przywrócić akumulator litowo-polimerowy 3,7 V z odtwarzacza MP3. Ładowanie z 2,7 V do 4,2 V zajęło 554 minuty i 52 sekundy, czyli ponad 9 godzin! Tyle może trwać ładowanie „regeneracyjne”.

Funkcjonalność obwodów zabezpieczających baterie litowe obejmuje między innymi zabezpieczenie nadprądowe ( Zabezpieczenie nadprądowe) i zwarcie. Zabezpieczenie nadprądowe jest wyzwalane w przypadku gwałtownego spadku napięcia o określoną wartość. Następnie mikroukład ogranicza prąd obciążenia. W przypadku wystąpienia zwarcia (zwarcia) w obciążeniu, sterownik całkowicie go wyłącza do czasu usunięcia zwarcia.

Obwód kontrolera akumulatora litowo-jonowego
Schemat sterownika akumulatora litowo-jonowego Urządzenie i zasada działania sterownika ochronnego Akumulator litowo-jonowy / polimerowy Jeśli otworzysz jakąkolwiek baterię z telefonu komórkowego, możesz

Prawdopodobnie dla większości radioamatorów przez lata wkłada się pudełko, do którego składa się je „na później” baterie litowe od przedwcześnie zmarłego (utopiony, upadły z balkonu, nadgryziony przez Drużoka) telefony komórkowe i aparaty fotograficzne. Leżą w pudle i czekają na skrzydłach.. A godzina wciąż nie nadchodzi. Powód jest prosty - w użyciu bateria w tej samej latarce musisz to zrobić kontroler ładowania i z jakiegoś powodu nie dostarczyli chipów do ładowania w lokalnym sklepie radiowym.. Tak, problem.

A co ma robić biedny radioamator? Wszystko jest bardzo proste – z „pastwiskiem” można sobie poradzić korzystając z tego, co ukryte przed oczami przeciętnego użytkownika. Mianowicie płyta ochronna, która jest starannie schowana wewnątrz każdego litowo-jonowa lub bateria litowo-polimerowa;. Bez tego nie wolno im używać akumulatory w sprzęt AGD ze względu na wyjątkową aktywność litu. Jeśli rozmontujesz bateria z telefon komórkowy , w środku znajdziemy takie proste urządzenie:

To jest to płyta zabezpieczająca baterię;. Ta płyta ma dwupoziomowy układ porównawczy i tranzystor polowy. Gdy napięcie spadnie do akumulator poniżej 3 v lub wzrosnąć powyżej 4,25 v ten komparator wyłącza tranzystor i izoluje bateria ze świata zewnętrznego, chroniąc w ten sposób przed uszkodzeniem.

Wpadłem na pomysł, aby spróbować wykorzystać te właściwości płyty ochronnej do kontroli procesu ładowanie baterii telefonu od standardowego Porty USB komputer (który jako bonus posiada ogranicznik prądu 500mA). Więc dostajemy zupę z siekiery. Dokładniej, ładowanie „z niczego”. Pozostaje jakoś wyświetlić postęp (i zakończenie) procesu użytkownikowi ładowanie. Poniżej jest schemat ten węzeł.

Działa bardzo prosto. Po połączeniu z Port USB w ładowanie rozpoczyna się i świeci Dioda LED. Prąd ładowania jest ograniczony przez port komputera i rezystory na płytce. Po osiągnięciu napięcia akumulator 4.25v wyzwala komparator płyty ochronnej i przerywa obwód ładowania. Dioda zgaśnie. W pierwszej opcji ładowania użyłem przycisku do rozpoczęcia procesu ładowania. Okazało się jednak, że do pierwszego otwarcia wystarczył kondensator 100nF tranzystor polowy. Obwód jest bardzo prosty i zaczyna działać bez regulacji.
Plik tablicy można pobrać z sekcji "Katalog plików"

Jeśli powtarzając ten projekt, masz jakieś pytania lub pomysły na jego ulepszenie, napisz do mnie online ich przemyślenia na ten temat.

Jak ładować baterię litowo-jonową bez kontrolera?
Jak ładować akumulator litowo-jonowy bez kontrolera Prawdopodobnie dla większości radioamatorów z biegiem lat wkłada się pudełko, w którym znajdują się baterie litowe

Jeśli interesuje Cię, jak naładować akumulator litowo-jonowy, to trafiłeś we właściwe miejsce.

Nowoczesny urządzenia mobilne wymagać źródło offline odżywianie.

Dotyczy to zarówno „wysokich technologii”, jak smartfony i laptopy, jak i nie tylko proste urządzenia, powiedzmy, wiertarki elektryczne lub multimetry.

Istnieje wiele różnych rodzajów baterii. Ale w przypadku sprzętu przenośnego najczęściej stosuje się Li-Ion.

Względna łatwość produkcji i niski koszt doprowadziły do ​​tak szerokiej dystrybucji.

Było to ułatwione dzięki doskonałej wydajności, a także niskiemu poziomowi samorozładowania i dużemu marginesowi cykli ładowania i rozładowania.

Ważny! Dla większej wygody większość tych akumulatorów jest wyposażona w specjalne urządzenie sterujące, które zapobiega przekroczeniu krytycznych poziomów naładowania.

Podczas krytycznego rozładowania obwód ten po prostu przestaje dostarczać napięcie do urządzenia, a podczas nadmiernego akceptowalny poziomładowanie odcina dopływ prądu.

Jednocześnie po osiągnięciu nominalnych 100% ładowanie powinno trwać jeszcze półtorej do dwóch godzin.

Jest to konieczne, ponieważ rzeczywista bateria będzie naładowana w 70-80%.

Podczas ładowania z laptopa lub komputer stacjonarny Należy pamiętać, że port USB nie jest w stanie zapewnić wystarczającej Wysokie napięcie, dlatego proces zajmie więcej czasu.

Naprzemienne pełne i częściowe (80-90%) cykle ładowania przedłużą żywotność urządzenia.

Pomimo tak inteligentnej architektury i ogólnej bezpretensjonalności, przestrzeganie pewnych zasad użytkowania baterii pomoże przedłużyć ich żywotność.

Aby bateria urządzenia nie „ucierpiała”, wystarczy postępować zgodnie z prostymi zaleceniami.

Zasada 1: Nie pozwól, aby bateria całkowicie się wyczerpała

Nowoczesne baterie litowo-jonowe nie mają „efektu pamięci”. Dlatego lepiej je naładować, zanim nadejdzie moment całkowitego rozładowania.

Niektórzy producenci mierzą żywotność swoich akumulatorów liczbą cykli ładowania od zera.

Produkty najwyższej jakości wytrzymują do 600 takich cykli. Podczas ładowania akumulatora, gdy pozostało 10-20%, liczba cykli wzrasta do 1700.

Zasada 2. Całkowite zwolnienie musi być pobierane co trzy miesiące.

Przy niestabilnym i nieregularnym ładowaniu bledną średnie statystyczne oznaczenia maksymalnych i minimalnych ładowań we wspomnianym wcześniej kontrolerze.

Prowadzi to do tego, że urządzenie otrzymuje błędną informację o wysokości opłaty.

Wyładowanie zapobiegawcze pomoże temu zapobiec. Na pełne rozładowanie bateria, minimalna wartośćładowanie w obwodzie sterującym (sterowniku) zostanie zresetowane.

Następnie konieczne jest ładowanie akumulatora „do gałek ocznych”, utrzymując od ośmiu do dwunastu godzin w stanie podłączonym do sieci.

To zaktualizuje maksymalną wartość. Po takim cyklu bateria będzie stabilniejsza.

Zasada 3. Nieużywaną baterię należy przechowywać z niewielką ilością ładunku

Przed przechowywaniem lepiej naładować akumulator o 30-50% i przechowywać w temperaturze 15 0 C. W takich warunkach akumulator można przechowywać dość długo bez większych uszkodzeń.

W pełni naładowany akumulator straci znaczną ilość miejsca podczas przechowywania.

I całkowicie rozładowany po długim przechowywaniu, pozostaje tylko oddać go do przetworzenia.

Zasada 4. Ładowanie musi odbywać się tylko za pomocą oryginalnych urządzeń

Warto zauważyć, że sama ładowarka jest wbudowana w konstrukcję urządzenia mobilnego (telefon, tablet itp.).

Zewnętrzny adapter w tym przypadku działa jako prostownik i stabilizator napięcia.

Korzystanie z zewnętrznego „ładowania” może niekorzystnie wpłynąć na ich stan.

Zasada 5. Przegrzanie jest szkodliwe dla akumulatorów litowo-jonowych

Wysokie temperatury mają niezwykle negatywny wpływ na konstrukcję akumulatorów. Niskie też są śmiertelne, ale w znacznie mniejszym stopniu.

Należy o tym pamiętać podczas korzystania z baterii litowo-jonowych.

Akumulator należy chronić przed bezpośrednim działaniem promieni słonecznych i używać z dala od źródeł ciepła.

Dopuszczalny zakres temperatur wynosi od -40 0 C do +50 0 C.

Zasada 6

Używanie niecertyfikowanych ładowarek nie jest bezpieczne. W szczególności zwykłe chińskie „żaby” często zapalają się podczas procesu ładowania.

Przed użyciem takiej uniwersalnej ładowarki należy sprawdzić maksymalne dopuszczalne wartości wskazane na opakowaniu.

Dlatego należy zwrócić uwagę na maksymalną pojemność.

Jeśli limit jest mniejszy niż pojemność akumulatora, w najlepszym razie nie zostanie on w pełni naładowany.

Po podłączeniu akumulatora odpowiedni wskaźnik na korpusie żaby powinien się zaświecić.

Jeśli tak się nie stanie, oznacza to, że poziom naładowania jest krytycznie niski lub bateria jest niesprawna.

Gdy ładowarka jest podłączona do sieci, wskaźnik połączenia powinien się zaświecić.

Za osiągnięcie maksymalnego naładowania odpowiada kolejna dioda, która aktywuje się w odpowiednich warunkach.

Wskazówki dotyczące korzystania z akumulatorów litowo-jonowych

Jak ładować i konserwować baterię litowo-jonową: 6 proste zasady

Jak ładować i konserwować baterię litowo-jonową: 6 prostych zasad
Jak ładować i konserwować baterię litowo-jonową: 6 prostych zasad Jeśli zastanawiasz się, jak naładować baterię litowo-jonową, to trafiłeś we właściwe miejsce. Nowoczesne urządzenia mobilne

Wszyscy znają zalety baterii litowych – przede wszystkim jest to wysoka gęstość energii, niska waga i brak „efektu pamięci”. Warto również zauważyć, że potencjał jednej baterii litowej. (3,6 V) to trzy razy więcej niż w przypadku pojedynczego akumulatora NiCd lub NiMH (1,2 V).

Baterie litowe mają jednak szereg cech, które nie pozwalają na ich bezpieczne użytkowanie bez specjalnych systemów sterowania. Systemy te nazywane są kontrolerami ładowania i rozładowania. W dzisiejszym przemyśle istnieją wysoce zintegrowane mikroukłady gotowe do wykonywania tych funkcji. Ale, jak się okazało, nie są one dostępne do masowego użytku. Nie są sprzedawane w sklepach z częściami radiowymi na sztuki. Muszą być zamawiane u firm specjalizujących się w dostawach części elektroniczne dla przedsiębiorstw i warsztatów naprawczych. A minimalna partia w tym przypadku wynosi od 10 sztuk (w najlepszym razie).

Wszystko to skłoniło nas do opracowania naszego sterownika na elementach dyskretnych dostępnych w każdym prowincjonalnym sklepie radiowym.

Podczas rozładowywania baterii litowej. musisz kontrolować jego napięcie i natężenie prądu w obwodzie.

Napięcie na naładowanej baterii litowej. wynosi 4,2 V, a nie 3,6 V, jak na nim jest napisane. Do 3,6 V spada pod obciążeniem zbliżonym do pojemności akumulatora. Kontrola napięcia nie ma na celu podania baterii. rozładowanie poniżej 3V. Ten próg waha się w granicach 0,5 V w zależności od składu chemicznego i geometrycznego kształtu baterii. Rozładowanie akumulatora. poniżej 3V prowadzi do nieodwracalnych procesów chemicznych wewnątrz akumulatora, co sprawia, że ​​nie nadaje się on do dalszego użytkowania.

Aby kontrolować natężenie prądu w obwodzie, konieczne jest zapewnienie mechanizmu wyłączania podobnego do maszyny znajdującej się w panelu elektrycznym w każdym mieszkaniu. Tych. musi chronić przed zwarciami i wyłączać się po przekroczeniu określonego prądu w obwodzie. Ogólnie rzecz biorąc, maksymalny prąd rozładowania, jaki może dostarczyć akumulator. równa jego pojemności. Na przykład kumul. o wydajności 2A h może bezpiecznie dostarczyć prąd 2A. Praca na baterii przy prądach przekraczających jego pojemność jest to możliwe w trybach krótkotrwałych lub w trybie normalnym, jeśli jest to wskazane w dokumentacji producenta baterii. W przypadku zwarcia bateria litowa może wybuchnąć! Bądź ostrożny!

Więcej o procesach chemicznych, trybach ładowania i rozładowywania baterii litowych. można przeczytać tutaj Panasonic Lithium Ion Handbook (w języku angielskim).

Wszystko zaczęło się od tego, że wyłączyła się bateria w moim laptopie. Laptop miał dwa lata, z baterii. prawie nie działało - zawsze było podłączone do sieci. Jak mi później powiedziano, może to być przyczyną awarii baterii. Tych. to nie był wolno rozładowujący się akumulator. ze spadkiem pojemności wręcz przeciwnie, laptop działał z niego przez pięć godzin, tylko jeden piękny dzień, nie włączał się z baterii i to wszystko. Bateria nie jest już wykrywana w systemie Windows i doszedłem do wniosku, że wbudowany kontroler baterii się przepalił. baterie. Po zdemontowaniu akumulatora zobaczyliśmy 6 elementów, połączonych 2 na 3 ogniwa z połączeniem szeregowo-równoległym.

Mierząc napięcie na każdym ogniwie upewniliśmy się, że są naładowane. To po raz kolejny potwierdziło wersję awarii kontrolera. Podczas oględzin zewnętrznych sterownika nie stwierdzono widocznych uszkodzeń. Odrzuciłem pomysł naprawy kontrolera jako trudny (na forach ludzie pisali o lutowaniu i programowaniu procesora kontrolera). Ogólnie złożoność tego kontrolera zrobiła duże wrażenie. Kto wie, co tak naprawdę się tam wypaliło?

Dlatego zamówiłem nowa bateria, ale postanowiłem zrobić to później. Ale na próżno!

Zająłem się nimi dwa miesiące później. Wyrwałem elementy z obudowy, odłączyłem je od sterownika, zmierzyłem na nich napięcie i byłem bardzo zaskoczony - 4 elementy były całkowicie rozładowane! A na pozostałych dwóch napięcie wynosiło około 1V. Podobno uszkodzony sterownik przez siebie całkowicie rozładował 2 ogniwa.

Zgodnie z instrukcją bateria. rozładowany poniżej 3V, konieczne było ładowanie prądem 0,1 z pojemności. Te 4 elementy nie mogły zostać naładowane. Zakaz tańca tamburynowego, zamrażania i rozmrażania, stukania itp. nie pomogło. Musiałem je wyrzucić. Jest to głębokie przeładowanie, które zabija baterie litowe. Pozostałe dwa elementy zostały pomyślnie naładowane.

Elementy zostały oznaczone jako Sanyo UR18650FM 2.6AH. Od razu widać, że pojemność elementu wynosi 2,6 Ah i jest produkowany przez japońską korporację Sanyo. Przeszukanie strony internetowej korporacji doprowadziło nas do dokumentu o nazwie . Brakuje tylko litery M na końcu. Dokument okazał się bardzo interesujący. Zawierało specyfikacje akumulator o pojemności 2,5 Ah, wymiary pokrywały się z naszymi.

Decydując się na wykorzystanie tego dokumentu jako przewodnika do działania, przystąpiliśmy do zaprojektowania naszego kontrolera wyładowania.

Z wykresu „Charakterystyka szybkości rozładowania” (charakterystyka dynamiki rozładowania) stało się jasne, że element pozwala na rozładowanie do 2,7V i prąd 2C, tj. podwójna pojemność. W związku z tym nasz element o wydajności 2,6A h może wytworzyć 5,2A.

kontroler rozładowania

Po kompleksowej analizie tego dokumentu i innej literatury referencyjnej Skvortsov Vladimir Nikolaevich (nie mylić ze Starling) stworzył kontroler do pracy z jednym lub dwoma ogniwami litowymi. Kontroler chroni ogniwa przed zwarciami i nadmiernym rozładowaniem.

Przedstawiony na rysunku obwód sterownika zapewnia odłączenie obciążenia, gdy napięcie akumulatora spadnie do 6V (3V na każdy element). Zwarcie jest uważane za natężenie prądu powyżej 4A.

Aby zastosować sterownik z jednym elementem (wyłączanie przy 3V), należy dobrać (zwiększyć) rezystor R1 - odpowiada on za próg odpowiedzi przy spadku napięcia. Musisz również wziąć pod uwagę indywidualne cechy tranzystora VT1 (odchylenie tolerancji%).

Aby kontrolować natężenie prądu, wybierany jest rezystor R7. Im mniejsza jest jego wartość, tym więcej prądu przechodzi sterownik.

Jako tranzystor VT3 można użyć dowolnego potężnego tranzystora polowego z marginesem prądu 3 razy większym od pojemności akumulatora, na przykład 15N03.

Zasada i tryby działania sterownika

Zasilanie włączone, tryb normalny

Po podłączeniu baterii dwóch naładowanych akumulatorów (8,4 V) otwiera się tranzystor VT4. Ze względu na prąd podstawowy przez R4 napięcie na emiterze VT4 wynosi około 0,7V. Ponadto rezystor R4 utrzymuje zamknięcie VT2.

Kiedy VT4 jest otwarty, prąd zaczyna płynąć przez dzielnik R1-R2, co powoduje spadek napięcia na R1 i otwiera się VT1. Napięcie na jego odpływie zbliża się do napięcia na akumulatorze. Poprzez rezystor R3 jest podawany do bramki VT3 i otwiera się. W takim przypadku bateria „-” przez R7 i otwarta VT3 jest podłączona do zacisku wyjściowego „-”. Kontroler włączył się.

Ochrona przed nadmiernym rozładowaniem

Gdy napięcie baterii bateria osiąga 6 V (3 V na każdym elemencie), napięcie na dzielniku R1-R2 spada, napięcie na bramce VT1 również spada do progu zamknięcia, VT1 zamyka się. Migawka VT3 jest podłączona przez R5 do akumulatora „-”. baterie, więc VT3 również się zamyka. Obciążenie jest wyłączone. Aby wprowadzić kontroler do: stan początkowy musisz odłączyć obciążenie i naładować akumulator.

Podczas testowania zmontowany obwód musisz podłączyć do niego przynajmniej jakieś minimalne obciążenie, na przykład diody LED. Mechanizm ochronny działa tylko z podłączonym obciążeniem, dodatkowo diody LED wyraźnie wskażą odłączenie obciążenia.

Zabezpieczenie przed zwarciem

Prąd zwarciowy jest ustawiany przez R7. Im mniejsza jest jego wartość, tym więcej prądu przechodzi sterownik. Obwód na rysunku 1 wykorzystuje rezystor 0,1 oma. Przy takim rezystorze sterownik dopuszcza prąd do 4A, większy prąd jest uważany za zwarcie. Podczas pracy przy dużych prądach rezystor R7 musi mieć wystarczającą moc - co najmniej 1W.

Po przekroczeniu dopuszczalny prąd, spadek napięcia przy R7 + spadek napięcia u źródła - drenaż VT3 wzrasta do poziomu otwarcia VT2. Otwarty VT2 łączy bramkę VT3 z baterią „-”, VT3 zamyka się. Drenaż VT3, a także podstawa VT4 i bramka VT2 są połączone z „+” akumulatora przez obciążenie. VT4 zamyka się, napięcie na dzielniku R1-R2 wynosi około 0, VT1 również się zamyka. Obciążenie jest wyłączone. Aby przywrócić kontroler do pierwotnego stanu, musisz odłączyć obciążenie.

Płytka drukowana

Płytkę drukowaną w formacie Sprint-Layout 4 można pobrać w formacie rar, 5Kb.

Jeśli nie masz tego programu, możesz go pobrać w rar, 1Mb.

Wymiary urządzenia (30 x 16mm) dobrano ze względu na możliwość jego montażu w końcówce baterii. baterie.

Zdjęcia urządzenia

Należy pamiętać, że podstawa tranzystora VT4 (KT3107) i bramka VT2 (2SK583) są przewodami na odwrotnej stronie płytka drukowana.

Przygotowanie baterii

Nie używaj baterii w tym samym urządzeniu różne rodzaje i znaczki. Lepiej i bezpieczniej jest znaleźć identyczne elementy.

Stosując dwa elementy należy zrównoważyć ich początkowy potencjał – tj. powinny mieć takie samo napięcie. Aby to zrobić, podłącz ich bieguny ujemne (minusy) bezpośrednio, a dodatnie przez rezystor 30 Ohm. Moc rezystora wynosi 1 lub 2 waty. Następnie musisz zmierzyć napięcie na zaciskach rezystora. Jeśli jest więcej niż 10 miliwoltów, musisz poczekać. Musisz poczekać około jednego dnia. Okazuje się, że bardziej naładowany akumulator jest powoli rozładowywany przez rezystor do mniej naładowanego. To. napięcie wyrównuje. Elementy symetryczne można łączyć bezpośrednio bez rezystora - szeregowo lub równolegle.

Małe wyjaśnienie dotyczące połączenia szeregowego. Fabrycznie zintegrowane kontrolery rozładowania monitorują napięcie na każdym z elementów połączonych szeregowo. Nasz kontroler kontroluje tylko całkowite napięcie wyjściowe. Pomiary wykazały, że przy zastosowaniu ogniw zrównoważonych różnica napięć na ogniwach wynosi 5-8 miliwoltów. To jest całkowicie do przyjęcia. Dzięki temu nie ma potrzeby instalowania osobnego kontrolera na każdym elemencie.

teoria opłat

Fabryczne kontrolery ładowania kontrolują napięcie, prąd i czas ładowania, wybierają tryb normalny lub delikatny. Jeśli napięcie na ogniwie przekracza 3V, ładuje się normalnie. Proces ładowania w tym przypadku przebiega w 2 etapach:
Etap 1 - ładowanie prądem stałym (prąd stały - CC);
Etap 2 - ładowanie stałym napięciem (stałe napięcie - CV).

Maksymalny prąd ładowania zależy od pojemności (C) akumulatora, z reguły wynosi 0,7C lub 1,0C. Dla naszych ogniw prąd ładowania został wskazany w dokumencie i był równy 0,7C. Napięcie ładowania 4,2V (na jedno ogniwo).

Zasilacz do ładowania jednego akumulatora musi mieć napięcie 4,2 V i zapewniać prąd 0,7 C (gdzie C to pojemność akumulatora, w naszym przypadku 2,6 0,7 \u003d 1,82 A). Jeśli elementy są połączone szeregowo, napięcie ładowania podwaja się - 8,4V. Jeśli równolegle, siła prądu podwaja się o 2 0,7 C \u003d 1,4 C, a napięcie pozostaje 4,2 V.

Wykres charakterystyki ładowania pokazuje oba etapy ładowania. W pierwszym etapie przez baterię. przekazać prąd 0,7C. Najważniejsze, żeby prąd nie przekroczył tej wartości. Jednocześnie napięcie na elemencie stopniowo wzrasta od 3 do 4,2V. Ten etap nazywa się stałym prądem (CC), co oznacza, że ​​podczas wzrostu napięcia prąd pozostaje stały.

Pierwszy etap kończy się, gdy napięcie na elemencie osiągnie 4,2V. Wskazuje na to czerwona cyfra 1 na wykresie. Od tego momentu zaczyna się drugi etap - stałe napięcie (CV). Oznacza to, że napięcie pozostaje stałe na poziomie 4,2 V, a prąd stopniowo spada do znikomo małej wartości. Moment rozpoczęcia spadku aktualnej siły jest oznaczony na wykresie czerwoną liczbą 2.

Jak widać z wykresu, 80% przyrostu pojemności przypada na pierwszy stopień.

Sterowniki fabryczne uznają ładowanie za zakończone, gdy prąd spadnie do określonej wartości - z reguły jest to 0,1C. Na naszym wykresie jest to 50 miliamperów. Ponadto niektóre kontrolery fabryczne monitorują czas ładowania. Jeśli akumulator nie zostanie w pełni naładowany w określonym czasie (prąd nie spadł do pożądanej wartości), sterownik również przerywa ładowanie. Czas ładowania zależy od pojemności i prądu ładowania i jest wskazany w dokumentacji. Dla naszej baterii jest to 3 godziny przy aktualnym natężeniu 0,7C.

Tryb łagodnego ładowania wybierany jest przez sterownik, jeśli napięcie na akumulatorze było poniżej 3V. Taki element jest uważany za głęboko rozładowany i należy go ostrożnie ładować. W takim przypadku ładowanie rozpoczyna się od etapu wstępnego ładowania. Na tym etapie prąd ładowania jest ustawiony na 0,1 pojemności (0,1C). Przy tym prądzie napięcie na elemencie powoli wzrasta do 3V. A potem wszystko jest jak zwykle.

Jeśli używasz sprawnych elementów i nie rozładowujesz ich poniżej 3V, możesz całkowicie obejść się za pomocą improwizowanych środków. Aby to zrobić, potrzebujesz zasilacza o napięciu 4,2 lub 8,4 V i ograniczenia prądu. Koniec ładowania może być śledzony według natężenia prądu lub w ogóle nie śledzony, ale wyłącz zasilanie po 2 lub 3 godzinach.

W najbliższej przyszłości opublikujemy sposoby udoskonalenia konwencjonalnych zasilaczy, aby spełniały powyższe cechy.

Ciąg dalszy nastąpi…

Rozwój urządzenia i płytki drukowanej - Skvortsov Vladimir Nikolaevich
Stwierdzenie problemu, złożenie i zaprojektowanie materiału - Ugreninov Vitaly
Tiumeń-Kosmopoisk, 2009

Użyte źródła

Mini - ładowanie USB Wspólna grupa techniczna TEGIR. energia ekspedycyjna.

Podręcznik litowo-jonowy Panasonic przemysłowy

Specyfikacje UR18650F SANYO Mobile Energy Company

Linia baterii litowo-jonowych SANYO Mobile Energy Company

Postęp postępuje, a baterie litowe coraz częściej zastępują tradycyjnie stosowane akumulatory NiCd (niklowo-kadmowe) i NiMh (niklowo-wodorkowe).
Przy porównywalnej wadze jednego ogniwa lit ma dużą pojemność, dodatkowo napięcie ogniwa jest trzykrotnie wyższe - 3,6 V na ogniwo, zamiast 1,2 V.
Koszt baterii litowych zaczął zbliżać się do konwencjonalnych baterii alkalicznych, waga i rozmiar są znacznie mniejsze, a poza tym można i należy je ładować. Producent twierdzi, że może wytrzymać 300-600 cykli.
Dostępne są różne rozmiary, a wybór odpowiedniego nie jest trudny.
Samorozładowanie jest tak niskie, że leżą latami i pozostają naładowane, tj. urządzenie pozostaje sprawne, gdy jest potrzebne.

„C” oznacza pojemność

I możesz zrobić sobie prostą lub niezbyt prostą ładowarkę, w zależności od twojego doświadczenia i możliwości.

Schemat prostej ładowarki na LM317

Ryż. 5.

Wymagany prąd ładowania dla konkretnego akumulatora litowo-jonowego (Li-Ion) i litowo-polimerowego (Li-Pol) dobierany jest poprzez zmianę rezystancji Rx.
Rezystancja Rx w przybliżeniu odpowiada następującemu stosunkowi: 0,95/Imax.
Wartość rezystora Rx wskazana na schemacie odpowiada prądowi 200 mA, jest to wartość przybliżona, zależy również od tranzystora.

Konieczne jest zapewnienie grzejnika w zależności od prądu ładowania i napięcia wejściowego.
Napięcie wejściowe musi być co najmniej o 3 V wyższe niż napięcie akumulatora do normalnej pracy stabilizatora, które dla jednego banku wynosi 7-9 V.

Schemat prostej ładowarki na LTC4054

Ryż. 6.

Ryż. 7. Ten mały 5-nożny układ jest oznaczony jako „LTH7” lub „LTADY”

Nie będę wdawał się w najdrobniejsze szczegóły pracy z mikroukładem, wszystko jest w arkuszu danych. Opiszę tylko najbardziej niezbędne funkcje.
Prąd ładowania do 800 mA.
Optymalne napięcie zasilania wynosi od 4,3 do 6 woltów.
Wskaźnik naładowania.
Zabezpieczenie przed zwarciem wyjścia.
Ochrona przed przegrzaniem (redukcja prądu ładowania w temperaturach powyżej 120°).
Nie ładuje akumulatora, gdy napięcie na nim spada poniżej 2,9 V.

Prąd ładowania jest ustawiany przez rezystor między piątym wyjściem mikroukładu a masą zgodnie ze wzorem

I=1000/R,
gdzie I to prąd ładowania w amperach, R to rezystancja rezystora w omach.

Wskaźnik niskiego poziomu baterii litowej

Ryż. osiem.

Niuans trwałości

Obsługa i środki ostrożności

Nieprzestrzeganie pierwszych trzech punktów prowadzi do pożaru, reszta - do całkowitej lub częściowej utraty pojemności.

Z praktyki wieloletniego użytkowania mogę powiedzieć, że pojemność akumulatorów niewiele się zmienia, ale opór wewnętrzny wzrasta i akumulator z czasem zaczyna słabiej pracować przy dużych prądach poboru - wydaje się, że pojemność spadła.
Dlatego zazwyczaj stawiam większą pojemność, na którą pozwalają gabaryty urządzenia i nawet stare puszki, które mają już dziesięć lat, działają całkiem nieźle.

W przypadku niezbyt wysokich prądów odpowiednie są stare baterie ogniwowe.

Gdzie używam baterii litowych

Małe baterie wkładałem do zabawek dziecięcych, zegarków itp., gdzie z fabryki znajdowały się 2-3 elementy „tabletu”. Tam, gdzie potrzebne jest dokładnie 3V, dodaję szeregowo jedną diodę i wychodzi w sam raz.

Włożyłem latarki LED.

Zamiast drogiej i mało wydajnej Krony 9V zainstalowałem w testerze 2 puszki i zapomniałem o wszystkich problemach i dodatkowych kosztach.

Generalnie umieszczam go tam, gdzie się okaże, zamiast baterii.

Gdzie kupię lit i przydatność na ten temat

Kosztem zdolności Chińczycy zwykle kłamią i jest to mniej niż napisane.

Uczciwy Sanyo 18650