Mikroskeem aku laetuse jälgimiseks. Ahelad liitiumioonakude kaitsmiseks ülelaadimise eest (tühjenemise kontrollerid). NCP1835B - mikroskeem Li-Ion ja Li-Pol akude laadimiseks

Konkreetse laadija omaduste hindamine on keeruline, mõistmata, kuidas liitiumioonaku eeskujulik laadimine tegelikult kulgema peaks. Seetõttu meenutagem enne otse diagrammide juurde liikumist pisut teooriat.

Mis on liitiumakud?

Sõltuvalt sellest, millisest materjalist liitiumaku positiivne elektrood on valmistatud, on mitut tüüpi:

  • liitiumkobaltaatkatoodiga;
  • liitiumraudfosfaadil põhineva katoodiga;
  • nikkel-koobalt-alumiiniumi baasil;
  • nikkel-koobalt-mangaani baasil.

Kõigil neil akudel on oma omadused, kuid kuna need nüansid ei ole tavatarbija jaoks põhimõttelise tähtsusega, siis neid käesolevas artiklis ei käsitleta.

Samuti toodetakse kõiki liitiumioonakusid erineva suuruse ja kujuga. Need võivad olla kas ümbrisega (näiteks tänapäeval populaarne 18650) või lamineeritud või prismaatilised (geelpolümeerakud). Viimased on spetsiaalsest kilest hermeetiliselt suletud kotid, mis sisaldavad elektroode ja elektroodimassi.

Kõige levinumad liitiumioonakude suurused on toodud allolevas tabelis (kõigi nende nimipinge on 3,7 volti):

Määramine Standardne suurus Sarnane suurus
XXYY0,
Kus XX- läbimõõt millimeetrites,
YY- pikkuse väärtus millimeetrites,
0 - peegeldab kujundust silindri kujul
10180 2/5 AAA
10220 1/2 AAA (Ø vastab AAA-le, kuid pool pikkusest)
10280
10430 AAA
10440 AAA
14250 1/2 AA
14270 Ø AA, pikkus CR2
14430 Ø 14 mm (sama, mis AA), kuid lühem pikkus
14500 AA
14670
15266, 15270 CR2
16340 CR123
17500 150S/300S
17670 2xCR123 (või 168S/600S)
18350
18490
18500 2xCR123 (või 150A/300P)
18650 2xCR123 (või 168A/600P)
18700
22650
25500
26500 KOOS
26650
32650
33600 D
42120

Sisemised elektrokeemilised protsessid kulgevad samamoodi ega sõltu aku vormitegurist ja konstruktsioonist, seega kehtib kõik alljärgnev kõigi liitiumakude kohta võrdselt.

Kuidas liitium-ioonakusid õigesti laadida

Kõige õigem viis liitiumakude laadimiseks on kaheastmeline laadimine. Seda meetodit kasutab Sony kõigis oma laadijates. Vaatamata keerukamale laadimiskontrollerile tagab see liitiumioonakude täielikuma laadimise ilma nende kasutusiga vähendamata.

Siin räägime liitiumakude kaheastmelisest laadimisprofiilist, lühendatult CC/CV (konstantne vool, konstantne pinge). Samuti on valikud impulsi ja astmevooluga, kuid neid selles artiklis ei käsitleta. Täpsemalt saate lugeda impulssvooluga laadimise kohta.

Niisiis, vaatame mõlemat laadimisetappi üksikasjalikumalt.

1. Esimesel etapil Tuleb tagada pidev laadimisvool. Praegune väärtus on 0,2-0,5C. Kiirendatud laadimisel on lubatud suurendada voolu 0,5-1,0C-ni (kus C on aku mahutavus).

Näiteks 3000 mAh mahuga aku puhul on nimilaadimisvool esimesel etapil 600-1500 mA ja kiirendatud laadimisvool võib olla vahemikus 1,5-3A.

Et tagada etteantud väärtusega pidev laadimisvool, peab laadija ahel olema võimeline suurendama pinget aku klemmidel. Tegelikult töötab laadija esimeses etapis klassikalise voolu stabilisaatorina.

Tähtis: Kui plaanite akusid laadida sisseehitatud kaitseplaadiga (PCB), siis laadimisahela projekteerimisel tuleb jälgida, et vooluahela avatud voolupinge ei tohi kunagi ületada 6-7 volti. Vastasel juhul võib kaitseplaat kahjustuda.

Hetkel, kui aku pinge tõuseb 4,2 voldini, võidab aku ligikaudu 70-80% oma mahust (mahutavuse eriväärtus sõltub laadimisvoolust: kiirendatud laadimisel on see veidi väiksem, nominaallaeng - natuke rohkem). See hetk tähistab laadimise esimese etapi lõppu ja on signaaliks üleminekuks teisele (ja viimasele) etapile.

2. Teine laadimise etapp- see on aku laadimine pideva pingega, kuid järk-järgult väheneva (langeva) vooluga.

Selles etapis hoiab laadija aku pinget 4,15-4,25 volti ja juhib voolu väärtust.

Võimsuse kasvades laadimisvool väheneb. Niipea kui selle väärtus langeb 0,05–0,01 C-ni, loetakse laadimisprotsess lõppenuks.

Laadija õige töö oluline nüanss on selle täielik lahtiühendamine akust pärast laadimise lõppemist. Selle põhjuseks on asjaolu, et liitiumakude puhul on äärmiselt ebasoovitav, et need jääksid pikaks ajaks kõrgepinge alla, mille annab tavaliselt laadija (s.o. 4,18-4,24 volti). See toob kaasa aku keemilise koostise kiirema halvenemise ja selle tulemusena selle mahu vähenemise. Pikaajaline viibimine tähendab kümneid tunde või rohkemgi.

Laadimise teises etapis õnnestub aku mahutavust juurde võtta umbes 0,1-0,15 võrra. Kogu aku laetus ulatub seega 90-95%-ni, mis on suurepärane näitaja.

Vaatasime kahte laadimise peamist etappi. Liitiumakude laadimise teema käsitlemine jääks aga puudulikuks, kui ei mainitaks teist laadimisetappi - nn. eellaadimine.

Eellaadimise etapp (eellaadimine)- seda etappi kasutatakse ainult sügavalt tühjenenud akude puhul (alla 2,5 V), et viia need normaalsesse töörežiimi.

Selles etapis toimub laadimine vähendatud konstantse vooluga, kuni aku pinge jõuab 2,8 V-ni.

Esialgne etapp on vajalik, et vältida kahjustatud akude paisumist ja rõhu langust (või isegi plahvatust tulega), mille elektroodide vahel on näiteks sisemine lühis. Kui sellisest akust lastakse kohe läbi suur laadimisvool, viib see paratamatult selle kuumenemiseni ja siis see sõltub.

Eellaadimise eeliseks on ka aku eelsoojendus, mis on oluline madalal ümbritseval temperatuuril laadimisel (külmal aastaajal kütmata ruumis).

Intelligentne laadimine peaks suutma eellaadimise etapis jälgida aku pinget ja kui pinge pikka aega ei tõuse, siis teha järelduse, et aku on vigane.

Kõik liitiumioonaku laadimise etapid (kaasa arvatud eellaadimise etapp) on skemaatiliselt kujutatud sellel graafikul:

Laadimispinge nimipinge ületamine 0,15 V võrra võib aku eluiga poole võrra vähendada. Laadimispinge alandamine 0,1 volti võrra vähendab laetud aku mahtuvust umbes 10%, kuid pikendab oluliselt selle kasutusiga. Täislaetud aku pinge pärast laadijast eemaldamist on 4,1-4,15 volti.

Lubage mul teha ülaltoodu kokkuvõte ja tuua välja peamised punktid:

1. Millist voolu peaksin kasutama liitiumioonaku laadimiseks (näiteks 18650 või mõni muu)?

Voolutugevus sõltub sellest, kui kiiresti soovite seda laadida, ja see võib olla vahemikus 0,2 C kuni 1 C.

Näiteks 3400 mAh mahutavusega 18650 aku puhul on minimaalne laadimisvool 680 mA ja maksimaalne 3400 mA.

2. Kui kaua võtab aega näiteks samade 18650 akude laadimine?

Laadimisaeg sõltub otseselt laadimisvoolust ja arvutatakse järgmise valemi abil:

T = C / I laadimine.

Näiteks meie 1A vooluga 3400 mAh aku laadimisaeg on umbes 3,5 tundi.

3. Kuidas liitiumpolümeerakut õigesti laadida?

Kõik liitiumakud laevad ühtemoodi. Pole vahet, kas see on liitiumpolümeer või liitiumioon. Meie, tarbijate jaoks pole vahet.

Mis on kaitseplaat?

Kaitseplaat (või PCB - toitejuhtplaat) on mõeldud kaitsma liitiumaku lühise, ülelaadimise ja ülelaadimise eest. Reeglina on kaitsemoodulitesse sisse ehitatud ka ülekuumenemiskaitse.

Ohutuse kaalutlustel on liitiumpatareide kasutamine kodumasinates keelatud, välja arvatud juhul, kui neil on sisseehitatud kaitseplaat. Seetõttu on kõigil mobiiltelefonide akudel alati PCB-plaat. Aku väljundklemmid asuvad otse plaadil:

Need plaadid kasutavad kuue jalaga laadimiskontrollerit spetsiaalsel seadmel (JW01, JW11, K091, G2J, G3J, S8210, S8261, NE57600 ja muud analoogid). Selle kontrolleri ülesandeks on aku lahtiühendamine koormusest, kui aku on täielikult tühjenenud ja aku laadimisest lahti, kui see jõuab 4,25 V.

Siin on näiteks skeem BP-6M aku kaitseplaadist, mis oli kaasas vanade Nokia telefonidega:

Kui rääkida 18650-st, siis neid saab toota kas kaitseplaadiga või ilma. Kaitsemoodul asub aku negatiivse klemmi lähedal.

Tahvel suurendab aku pikkust 2-3 mm.

Ilma PCB-moodulita patareid on tavaliselt kaasas akudega, millel on oma kaitseahelad.

Iga kaitsega aku võib kergesti muutuda ilma kaitseta akuks, peate selle lihtsalt välja tõmbama.

Tänapäeval on 18650 aku maksimaalne maht 3400 mAh. Kaitsega akudel peab korpusel olema vastav tähis ("Kaitstud").

Ärge ajage PCB-plaati segi PCM-mooduliga (PCM - toitelaadimismoodul). Kui esimesed teenivad ainult aku kaitsmise eesmärki, siis teised on mõeldud laadimisprotsessi juhtimiseks - need piiravad laadimisvoolu teatud tasemel, kontrollivad temperatuuri ja üldiselt tagavad kogu protsessi. PCM-plaati nimetatakse laadimiskontrolleriks.

Loodan, et nüüd ei jää enam küsimusi, kuidas laadida 18650 akut või mõnda muud liitiumakut? Seejärel liigume väikese valiku valmis vooluringilahenduste juurde laadijatele (sama laadimiskontrollerid).

Liitiumioonakude laadimisskeemid

Kõik ahelad sobivad iga liitiumaku laadimiseks, jääb üle vaid otsustada laadimisvoolu ja elemendi aluse üle.

LM317

LM317 kiibil põhineva lihtsa laadija skeem koos laadimisnäidikuga:

Ahel on kõige lihtsam, kogu seadistamine taandub trimmitakisti R8 (ilma ühendatud akuta!) väljundpinge seadmisele 4,2 voltile ja laadimisvoolu seadistamisele, valides takistid R4, R6. Takisti R1 võimsus on vähemalt 1 vatt.

Niipea kui LED kustub, võib laadimisprotsessi lugeda lõppenuks (laadimisvool ei vähene kunagi nullini). Pärast täielikku laadimist ei ole soovitatav akut pikka aega sellel laadimisel hoida.

Mikrolülitust lm317 kasutatakse laialdaselt erinevates pinge- ja voolustabilisaatorites (olenevalt ühendusahelast). Seda müüakse iga nurga peal ja see maksab sente (võite võtta 10 tükki ainult 55 rubla eest).

LM317 on saadaval erinevates korpustes:

Kinnituse määramine (pinout):

LM317 kiibi analoogid on: GL317, SG31, SG317, UC317T, ECG1900, LM31MDT, SP900, KR142EN12, KR1157EN1 (kaks viimast on toodetud kodumaal).

Laadimisvoolu saab suurendada 3A-ni, kui võtta LM317 asemel LM350. See tuleb aga kallim - 11 rubla/tk.

Trükkplaat ja vooluringi koost on näidatud allpool:

Vana nõukogude transistori KT361 saab asendada sarnase pnp-transistoriga (näiteks KT3107, KT3108 või bourgeois 2N5086, 2SA733, BC308A). Kui laadimisindikaatorit pole vaja, saab selle täielikult eemaldada.

Ahela miinus: toitepinge peab jääma vahemikku 8-12V. See on tingitud asjaolust, et LM317 kiibi normaalseks tööks peab aku pinge ja toitepinge vahe olema vähemalt 4,25 volti. Seega ei saa seda USB-pordist toita.

MAX1555 või MAX1551

MAX1551/MAX1555 on spetsiaalsed laadijad Li+ akude jaoks, mis on võimelised töötama USB-st või eraldi toiteadapterist (näiteks telefonilaadijast).

Ainus erinevus nende mikroskeemide vahel on see, et MAX1555 annab signaali, mis näitab laadimisprotsessi, ja MAX1551 annab signaali, et toide on sisse lülitatud. Need. 1555 on endiselt eelistatav enamikul juhtudel, nii et 1551 on nüüd müügil raske leida.

Nende mikroskeemide üksikasjalik kirjeldus tootjalt on.

Alalisvooluadapteri maksimaalne sisendpinge on 7 V, kui toiteallikaks on USB - 6 V. Kui toitepinge langeb 3,52 V-ni, lülitub mikroskeem välja ja laadimine peatub.

Mikroskeem ise tuvastab, millisel sisendil on toitepinge ja ühendub sellega. Kui toide antakse USB-siini kaudu, on maksimaalne laadimisvool piiratud 100 mA-ga - see võimaldab ühendada laadija mis tahes arvuti USB-porti, kartmata lõunasilla põletamist.

Eraldi toiteallika toitel on tüüpiline laadimisvool 280 mA.

Laastudel on sisseehitatud ülekuumenemiskaitse. Kuid isegi sel juhul jätkab vooluahel tööd, vähendades laadimisvoolu 17 mA võrra iga kraadi võrra üle 110 ° C.

Olemas on eellaadimise funktsioon (vt eespool): seni, kuni aku pinge on alla 3 V, piirab mikroskeem laadimisvoolu 40 mA-ni.

Mikroskeemil on 5 kontakti. Siin on tüüpiline ühendusskeem:

Kui on garantii, et teie adapteri väljundi pinge ei saa mingil juhul ületada 7 volti, saate ilma 7805 stabilisaatorita hakkama.

Sellele saab kokku panna näiteks USB-laadimisvõimaluse.

Mikroskeem ei vaja väliseid dioode ega väliseid transistore. Üldiselt muidugi uhked pisiasjad! Ainult need on liiga väikesed ja ebamugavad jootmiseks. Ja need on ka kallid ().

LP2951

Stabilisaatorit LP2951 toodab National Semiconductors (). See tagab sisseehitatud voolu piiramise funktsiooni ja võimaldab genereerida liitiumioonaku stabiilse laadimispinge taseme vooluahela väljundis.

Laadimispinge on 4,08–4,26 volti ja selle määrab takisti R3, kui aku on lahti ühendatud. Pinge hoitakse väga täpselt.

Laadimisvool on 150 - 300mA, seda väärtust piiravad LP2951 kiibi sisemised ahelad (olenevalt tootjast).

Kasutage väikese pöördvooluga dioodi. Näiteks võib see olla mis tahes 1N400X seeria, mida saate osta. Dioodi kasutatakse blokeeriva dioodina, et vältida sisendpinge väljalülitamisel akust LP2951 kiipi pöördvoolu.

See laadija toodab üsna madalat laadimisvoolu, nii et iga 18650 aku saab laadida üleöö.

Mikrolülitust saab osta nii DIP-pakendis kui ka SOIC-pakendis (maksab umbes 10 rubla tükk).

MCP73831

Kiip võimaldab teil luua õigeid laadijaid ja see on ka odavam kui palju kiidetud MAX1555.

Tüüpiline ühendusskeem on võetud:

Ahela oluliseks eeliseks on madala takistusega võimsate takistite puudumine, mis piiravad laadimisvoolu. Siin määrab voolu takisti, mis on ühendatud mikrolülituse 5. kontaktiga. Selle takistus peaks olema vahemikus 2-10 kOhm.

Kokkupandud laadija näeb välja selline:

Mikroskeem soojeneb töö ajal päris hästi, aga see ei paista häirivat. See täidab oma funktsiooni.

Siin on veel üks versioon SMD LED-i ja mikro-USB-pistikuga trükkplaadist:

LTC4054 (STC4054)

Väga lihtne skeem, suurepärane võimalus! Võimaldab laadida kuni 800 mA vooluga (vt.). Tõsi, see kipub väga kuumaks minema, kuid sel juhul vähendab sisseehitatud ülekuumenemiskaitse voolu.

Ahelat saab oluliselt lihtsustada, visates transistoriga välja ühe või isegi mõlemad LED-id. Siis näeb see välja selline (peate tunnistama, et see ei saaks olla lihtsam: paar takistit ja üks kondensaator):

Üks trükkplaadi valikutest on saadaval aadressil . Tahvel on mõeldud standardsuurusega 0805 elementidele.

I=1000/R. Te ei tohiks kohe kõrget voolu seada; kõigepealt vaadake, kui kuumaks mikroskeem läheb. Oma eesmärkidel võtsin 2,7 kOhm takisti ja laadimisvool osutus umbes 360 mA.

On ebatõenäoline, et sellele mikroskeemile on võimalik radiaatorit kohandada, ja pole tõsi, et see on kristallkorpuse ristmiku kõrge soojustakistuse tõttu tõhus. Tootja soovitab teha jahutusradiaatori "läbi juhtmete" - teha jäljed võimalikult paksuks ja jätta kile kiibi korpuse alla. Üldiselt, mida rohkem “maa” fooliumi jääb, seda parem.

Muide, suurem osa soojusest hajub läbi 3. jala, nii et saate selle jälje teha väga laiaks ja paksuks (täitke see üleliigse joodisega).

LTC4054 kiibipakett võib olla märgistatud LTH7 või LTADY.

LTH7 erineb LTADY-st selle poolest, et esimene suudab tõsta väga tühjenevat akut (millel on pinge alla 2,9 volti), teine ​​aga mitte (seda tuleb eraldi kiigutada).

Kiip osutus väga edukaks, nii et sellel on hunnik analooge: STC4054, MCP73831, TB4054, QX4054, TP4054, SGM4054, ACE4054, LP4054, U4054, BL4054, WPM4054,1PT405,8PT1,8PT , 2, HX6001 , LC6000, LN5060, CX9058, EC49016, CYT5026, Q7051. Enne analoogide kasutamist kontrollige andmelehti.

TP4056

Mikroskeem on valmistatud SOP-8 korpuses (vt), selle kõhul on kontaktidega ühendamata metallist jahutusradiaator, mis võimaldab tõhusamalt soojust eemaldada. Võimaldab laadida akut kuni 1A vooluga (vool sõltub voolu seadistustakistist).

Ühendusskeem nõuab minimaalselt rippuvaid elemente:

Ahel rakendab klassikalist laadimisprotsessi – esmalt laaditakse konstantse vooluga, seejärel konstantse pinge ja langeva vooluga. Kõik on teaduslik. Kui vaatate laadimist samm-sammult, saate eristada mitut etappi:

  1. Ühendatud aku pinge jälgimine (seda juhtub kogu aeg).
  2. Eellaadimise faas (kui aku tühjeneb alla 2,9 V). Laadige vooluga 1/10 takisti R prog programmeeritud voolust (100 mA R prog = 1,2 kOhm) kuni 2,9 V tasemeni.
  3. Laadimine maksimaalse konstantse vooluga (1000 mA R prog = 1,2 kOhm);
  4. Kui aku pinge jõuab 4,2 V, fikseeritakse aku pinge sellel tasemel. Algab laadimisvoolu järkjärguline vähenemine.
  5. Kui vool saavutab 1/10 takisti R prog programmeeritud voolust (100 mA R prog = 1,2 kOhm), lülitub laadija välja.
  6. Pärast laadimise lõppemist jätkab kontroller aku pinge jälgimist (vt punkt 1). Seireahela tarbitav vool on 2-3 µA. Kui pinge langeb 4,0 V-ni, algab laadimine uuesti. Ja nii ringiga.

Laadimisvool (amprites) arvutatakse valemiga I=1200/R prog. Lubatud maksimum on 1000 mA.

Tõeline laadimiskatse 3400 mAh 18650 akuga on näidatud graafikul:

Mikroskeemi eeliseks on see, et laadimisvoolu määrab ainult üks takisti. Võimsaid madala takistusega takisteid pole vaja. Lisaks on laadimisprotsessi indikaator, samuti laadimise lõpu indikaator. Kui aku pole ühendatud, vilgub indikaator iga paari sekundi järel.

Ahela toitepinge peaks jääma vahemikku 4,5...8 volti. Mida lähemal 4,5 V-le, seda parem (nii soojeneb kiip vähem).

Esimest jalga kasutatakse liitiumioonaku sisseehitatud temperatuurianduri ühendamiseks (tavaliselt mobiiltelefoni aku keskmine klemm). Kui väljundpinge on alla 45% või üle 80% toitepingest, siis laadimine peatatakse. Kui te ei vaja temperatuuri reguleerimist, istutage see jalg lihtsalt maapinnale.

Tähelepanu! Sellel vooluahelal on üks oluline puudus: aku vastupidise polaarsusega kaitseahela puudumine. Sellisel juhul põleb kontroller maksimaalse voolu ületamise tõttu läbi. Sel juhul läheb ahela toitepinge otse akule, mis on väga ohtlik.

Signett on lihtne ja seda saab teha põlvel tunniga. Kui aeg on ülioluline, saate tellida valmis mooduleid. Mõned valmismoodulite tootjad lisavad kaitset liigvoolu ja tühjenemise eest (näiteks saate valida, millist plaati vajate - kaitsega või ilma ja millise pistikuga).

Samuti võite leida valmis plaate, millel on kontakt temperatuurianduri jaoks. Või isegi mitme paralleelse TP4056 mikroskeemiga laadimismoodul laadimisvoolu suurendamiseks ja polaarsuse vastupidise kaitsega (näide).

LTC1734

Samuti väga lihtne skeem. Laadimisvoolu määrab takisti R prog (näiteks kui paigaldate 3 kOhm takisti, on vool 500 mA).

Korpusele on tavaliselt märgitud mikroskeemid: LTRG (neid võib sageli leida vanadest Samsungi telefonidest).

Iga pnp-transistor sobib, peaasi, et see on mõeldud etteantud laadimisvoolu jaoks.

Näidatud diagrammil pole laadimisnäidikut, kuid LTC1734-l on öeldud, et kontaktil “4” (Prog) on ​​kaks funktsiooni - voolu määramine ja aku laetuse lõppemise jälgimine. Näitena on näidatud vooluahel, mis kontrollib laadimise lõppu, kasutades komparaatorit LT1716.

LT1716 komparaatori saab sel juhul asendada odava LM358-ga.

TL431 + transistor

Soodsamaid komponente kasutades on ilmselt raske vooluringi välja mõelda. Kõige raskem on siin TL431 võrdluspinge allika leidmine. Kuid need on nii levinud, et neid leidub peaaegu kõikjal (harva saab toiteallikas ilma selle mikrolülituseta hakkama).

Noh, TIP41 transistori saab asendada mis tahes muu sobiva kollektorivooluga. Isegi vanad nõukogude KT819, KT805 (või vähem võimsad KT815, KT817) sobivad.

Ahela seadistamine taandub väljundpinge seadistamisele (ilma akuta!!!) trimmitakisti abil 4,2 volti. Takisti R1 määrab laadimisvoolu maksimaalse väärtuse.

See vooluahel rakendab täielikult liitiumakude laadimise kaheetapilise protsessi – esmalt laaditakse alalisvooluga, seejärel liigutakse pinge stabiliseerimise faasi ja vähendatakse sujuvalt voolu peaaegu nullini. Ainsaks puuduseks on vooluringi halb korratavus (see on seadistamisel kapriisne ja nõudlik kasutatud komponentide suhtes).

MCP73812

Microchipilt on veel üks teenimatult tähelepanuta jäetud mikroskeem - MCP73812 (vt.). Selle põhjal saadakse väga eelarveline laadimisvõimalus (ja odav!). Kogu korpuse komplekt on vaid üks takisti!

Muide, mikroskeem on valmistatud jootesõbralikus pakendis - SOT23-5.

Ainus negatiivne on see, et see läheb väga kuumaks ja laengu indikaatorit pole. Samuti ei tööta see kuidagi väga usaldusväärselt, kui teil on madala võimsusega toiteallikas (mis põhjustab pingelanguse).

Üldiselt, kui laadimisnäit pole teie jaoks oluline ja teile sobib 500 mA vool, on MCP73812 väga hea valik.

NCP1835

Pakutakse täisintegreeritud lahendust - NCP1835B, mis tagab laadimispinge kõrge stabiilsuse (4,2 ±0,05 V).

Võib-olla on selle mikroskeemi ainus puudus selle liiga miniatuurne suurus (DFN-10 korpus, suurus 3x3 mm). Mitte igaüks ei suuda pakkuda selliste miniatuursete elementide kvaliteetset jootmist.

Vaieldamatute eeliste hulgas tahaksin märkida järgmist:

  1. Minimaalne kehaosade arv.
  2. Täiesti tühjenenud aku laadimise võimalus (eellaadimisvool 30 mA);
  3. Laadimise lõpu määramine.
  4. Programmeeritav laadimisvool - kuni 1000 mA.
  5. Laadimise ja vea indikaator (võimeline tuvastama mittelaetavaid akusid ja sellest märku andma).
  6. Kaitse pikaajalise laadimise eest (kondensaatori C t mahtuvuse muutmisega saab määrata maksimaalseks laadimisajaks 6,6-784 minutit).

Mikroskeemi maksumus pole just odav, aga ka mitte nii kõrge (~$1), et seda poleks vaja kasutada. Kui teile jootekolb sobib, siis soovitan valida selle variandi.

Täpsem kirjeldus on sees.

Kas ma saan laadida liitiumioonakut ilma kontrollerita?

Jah, sa saad. See nõuab aga laadimisvoolu ja -pinge hoolikat kontrolli.

Üldiselt pole akut, näiteks meie 18650, ilma laadijata võimalik laadida. Peate ikkagi kuidagi piirama maksimaalset laadimisvoolu, nii et vähemalt kõige primitiivsem mälu on endiselt vajalik.

Lihtsaim laadija mis tahes liitiumaku jaoks on akuga järjestikku ühendatud takisti:

Takisti takistus ja võimsuse hajumine sõltuvad laadimiseks kasutatava toiteallika pingest.

Näitena arvutame 5-voldise toiteallika takisti. Laadime 18650 akut mahutavusega 2400 mAh.

Seega on laadimise alguses takisti pingelangus järgmine:

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

Oletame, et meie 5 V toiteallika maksimaalne voolutugevus on 1 A. Ahel tarbib suurimat voolu laadimise alguses, kui aku pinge on minimaalne ja ulatub 2,7–2,8 volti.

Tähelepanu: need arvutused ei võta arvesse võimalust, et aku võib olla väga sügavalt tühjenenud ja selle pinge võib olla palju madalam, isegi nullini.

Seega peaks takisti takistus, mis on vajalik voolu piiramiseks laadimise alguses 1 ampri juures, olema:

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

Takisti võimsuse hajumine:

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

Aku laadimise lõpus, kui selle pinge läheneb 4,2 V-le, on laadimisvool:

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

See tähendab, et nagu näeme, ei ületa kõik väärtused antud aku lubatud piire: algvool ei ületa antud aku maksimaalset lubatud laadimisvoolu (2,4 A) ja lõppvool ületab voolu. mille puhul aku võimsus enam ei suurene ( 0,24 A).

Sellise laadimise peamine puudus on vajadus pidevalt jälgida aku pinget. Ja lülitage laadimine käsitsi välja niipea, kui pinge jõuab 4,2 volti. Fakt on see, et liitiumakud taluvad isegi lühiajalist ülepinget väga halvasti - elektroodide massid hakkavad kiiresti lagunema, mis paratamatult viib võimsuse vähenemiseni. Samal ajal luuakse kõik eeldused ülekuumenemiseks ja rõhu vähendamiseks.

Kui teie akul on sisseehitatud kaitseplaat, millest eespool räägiti, muutub kõik lihtsamaks. Kui akul on saavutatud teatud pinge, ühendab plaat ise selle laadija küljest lahti. Sellel laadimismeetodil on aga olulisi puudusi, mida arutasime.

Aku sisseehitatud kaitse ei võimalda seda mingil juhul üle laadida. Tuleb vaid laadimisvoolu reguleerida nii, et see ei ületaks antud aku lubatud väärtusi (kaitseplaadid laadimisvoolu kahjuks piirata ei saa).

Laadimine labori toiteallika abil

Kui teil on voolukaitsega toiteplokk (piirang), siis olete päästetud! Selline toiteallikas on juba täisväärtuslik laadija, mis rakendab õiget laadimisprofiili, millest eespool kirjutasime (CC/CV).

Liitium-iooni laadimiseks pole vaja muud teha, kui seada toiteallika pingele 4,2 volti ja seada soovitud voolupiirang. Ja saate aku ühendada.

Algselt, kui aku on endiselt tühi, töötab labori toiteallikas voolukaitserežiimis (st stabiliseerib väljundvoolu teatud tasemel). Seejärel, kui panga pinge tõuseb seatud 4,2 V-ni, lülitub toiteallikas pinge stabiliseerimisrežiimi ja vool hakkab langema.

Kui vool langeb 0,05-0,1C-ni, võib akut lugeda täielikult laetuks.

Nagu näete, on labori toiteallikas peaaegu ideaalne laadija! Ainus, mida see automaatselt teha ei saa, on aku täislaadimise ja väljalülitamise otsus. Kuid see on väike asi, millele ei tohiks isegi tähelepanu pöörata.

Kuidas liitiumakusid laadida?

Ja kui me räägime ühekordsest akust, mis pole mõeldud laadimiseks, siis õige (ja ainuõige) vastus sellele küsimusele on EI.

Fakt on see, et mis tahes liitiumakut (näiteks tavalist CR2032 lameda tahvelarvuti kujul) iseloomustab liitiumanoodi katva sisemise passiveeriva kihi olemasolu. See kiht takistab keemilist reaktsiooni anoodi ja elektrolüüdi vahel. Ja välisvoolu toide hävitab ülaltoodud kaitsekihi, mis põhjustab aku kahjustamist.

Muide, kui räägime mittelaetavast CR2032 akust, siis sellega väga sarnane LIR2032 on juba täisväärtuslik aku. Seda saab ja tuleb laadida. Ainult selle pinge ei ole 3, vaid 3,6 V.

Kuidas laadida liitiumakusid (olgu see siis telefoni aku, 18650 või mõni muu liitium-ioon aku) oli juttu artikli alguses.

85 kopikat/tk Osta MCP73812 65 RUR/tk. Osta NCP1835 83 RUR/tk. Osta *Kõik kiibid tasuta kohaletoimetamisega

Pole saladus, et liitiumioonakudele ei meeldi sügavtühjenemine. See põhjustab nende närbumist ja närbumist ning suurendab ka sisemist takistust ja kaotab võime. Mõned isendid (need, millel on kaitse) võivad sukelduda isegi sügavasse talveunne, kust nende väljatõmbamine on üsna problemaatiline. Seetõttu on liitiumakude kasutamisel vaja kuidagi piirata nende maksimaalset tühjenemist.

Selleks kasutatakse spetsiaalseid vooluringe, mis ühendavad aku õigel ajal koormuse küljest lahti. Mõnikord nimetatakse selliseid ahelaid tühjenduskontrolleriteks.

Sest Tühjenemise kontroller ei kontrolli rangelt võttes tühjendusvoolu suurust, see ei ole mingi kontroller. Tegelikult on see süvalahenduse kaitseahelate väljakujunenud, kuid vale nimi.

Vastupidiselt levinud arvamusele ei ole sisseehitatud akud (PCB-plaadid või PCM-moodulid) mõeldud laadimis-/tühjendusvoolu piiramiseks ega koormuse õigeaegseks lahtiühendamiseks, kui see on täielikult tühjenenud, ega laadimise lõpu õigeks määramiseks.

Esiteks, Kaitseplaadid ei ole põhimõtteliselt võimelised laadimis- või tühjendusvoolu piirama. Sellega peaks tegelema mäluosakond. Maksimaalne, mida nad teha saavad, on aku väljalülitamine, kui koormuses on lühis või kui see üle kuumeneb.

Teiseks Enamik kaitsemooduleid lülitab liitiumioonaku välja 2,5-voldise või isegi väiksema pinge korral. Ja enamiku akude puhul on see väga tugev tühjenemine, mida ei tohiks üldse lubada.

Kolmandaks Hiinlased neetivad neid mooduleid miljonite kaupa... Kas sa tõesti usud, et nad kasutavad kvaliteetseid täppiskomponente? Või et keegi seal testib ja reguleerib neid enne akudesse paigaldamist? Muidugi pole see tõsi. Hiina emaplaatide tootmisel järgitakse rangelt ainult üht põhimõtet: mida odavam, seda parem. Seega, kui kaitse ühendab aku laadija küljest lahti täpselt pingega 4,2 ± 0,05 V, on see tõenäolisemalt õnnelik õnnetus kui muster.

Hea, kui teil on PCB-moodul, mis hakkab tööle veidi varem (näiteks 4,1 V). Siis ei saavuta aku lihtsalt kümmet protsenti oma mahust ja ongi kõik. Palju hullem on see, kui akut laetakse pidevalt näiteks 4,3 V peale. Seejärel lüheneb kasutusiga ja võimsus langeb ning võib üldiselt paisuda.

Liitium-ioonakudesse sisseehitatud kaitseplaate on VÕIMATU kasutada tühjenemise piirajatena! Ja ka laengu piirajatena. Need plaadid on ette nähtud ainult aku hädaolukorras lahtiühendamiseks.

Seetõttu on laadimise piiramiseks ja/või liiga sügava tühjenemise eest kaitsmiseks vaja eraldi vooluringe.

Vaatasime lihtsaid laadijaid, mis põhinevad diskreetsetel komponentidel ja spetsiaalsetel integraallülitustel. Ja täna räägime täna olemasolevatest lahendustest liitiumaku kaitsmiseks liigse tühjenemise eest.

Alustuseks pakun välja lihtsa ja usaldusväärse liitiumioon-ülelaadimise kaitseahela, mis koosneb ainult 6 elemendist.

Diagrammil näidatud nimiväärtused toovad kaasa akude lahtiühendamise koormusest, kui pinge langeb ~10 Voldini (tegin oma metallidetektoris kaitse 3 jadaühendusega 18650 patareile). Saate määrata oma väljalülitusläve, valides takisti R3.

Muide, liitiumioonaku täislahenduspinge on 3,0 V ja mitte vähem.

Vanalt arvuti emaplaadilt saab välja kaevata välikiibi (nagu skeemil või midagi sarnast); tavaliselt on neid korraga mitu. TL-ku, muide, saab ka sealt võtta.

Kondensaatorit C1 on vaja vooluahela esmaseks käivitamiseks, kui lüliti on sisse lülitatud (see tõmbab värava T1 korraks miinusesse, mis avab transistori ja toidab pingejagurit R3, R2). Peale selle säilitab pärast C1 laadimist transistori avamiseks vajalikku pinget TL431 mikroskeem.

Tähelepanu! Diagrammil näidatud transistor IRF4905 kaitseb suurepäraselt kolme järjestikku ühendatud liitiumioonakut, kuid on täiesti sobimatu ühe 3,7 V aku kaitsmiseks. Räägitakse, kuidas ise kindlaks teha, kas väljatransistor sobib või mitte.

Selle ahela miinus: koormuse lühise (või liiga suure voolutarbimise) korral ei sulgu väljatransistor kohe. Reaktsiooniaeg sõltub kondensaatori C1 mahtuvusest. Ja on täiesti võimalik, et selle aja jooksul jõuab midagi korralikult läbi põleda. Allpool on toodud vooluahel, mis reageerib koheselt lühikoormusele koormuse all:

Lüliti SA1 on vajalik vooluahela taaskäivitamiseks pärast kaitse rakendumist. Kui teie seadme disain näeb ette aku eemaldamise selle laadimiseks (eraldi laadijas), pole seda lülitit vaja.

Takisti R1 takistus peab olema selline, et TL431 stabilisaator jõuaks töörežiimi minimaalse akupinge juures – see on valitud nii, et anoodi-katoodi vool oleks vähemalt 0,4 mA. See toob kaasa selle vooluahela veel ühe puuduse - pärast kaitse käivitamist jätkab vooluahel aku energia tarbimist. Kuigi vool on väike, on see täiesti piisav väikese aku tühjendamiseks vaid paari kuuga.

Allolev diagramm liitiumakude tühjenemise iseseisvaks jälgimiseks ei sisalda seda puudust. Kui kaitse rakendub, on seadme poolt tarbitav vool nii väike, et minu tester seda isegi ei tuvasta.

Allpool on liitiumaku tühjenemise piiraja kaasaegsem versioon, mis kasutab stabilisaatorit TL431. See võimaldab esiteks hõlpsalt ja lihtsalt seadistada soovitud reaktsiooniläve ning teiseks on vooluahelal kõrge temperatuuri stabiilsus ja selge väljalülitus. Plaksutage ja kõik!

TL-ku saamine pole täna üldse probleem, neid müüakse 5 kopikat kimp. Takisti R1 pole vaja paigaldada (mõnel juhul on see isegi kahjulik). Trimmeri R6, mis määrab reageerimispinge, saab asendada valitud takistustega konstantsete takistite ahelaga.

Blokeerimisrežiimist väljumiseks peate laadima akut üle kaitseläve ja seejärel vajutama nuppu S1 "Lähtesta".

Kõigi ülaltoodud skeemide ebamugavus seisneb selles, et skeemide töö jätkamiseks pärast kaitsesse minekut on vaja operaatori sekkumist (lülitage SA1 sisse ja välja või vajutage nuppu). See on hind, mida tuleb maksta lihtsuse ja madala energiatarbimise eest lukustusrežiimis.

Lihtsaim liitiumioon-ülelaadimise kaitseahel, millel puuduvad kõik puudused (noh, peaaegu kõik), on näidatud allpool:

Selle vooluringi tööpõhimõte on väga sarnane kahe esimesega (artikli alguses), kuid TL431 mikrolülitust pole ja seetõttu saab selle enda voolutarbimist vähendada väga väikeste väärtusteni - umbes kümne mikroamprini. . Samuti ei ole vaja lülitit ega lähtestusnuppu; vooluahel ühendab aku automaatselt koormusega niipea, kui selle pinge ületab eelseadistatud läviväärtuse.

Kondensaator C1 summutab valehäireid, kui töötab impulsskoormusel. Kõik väikese võimsusega dioodid määravad vooluahela tööpinge (peate selle valima kohapeal).

Kasutada võib mis tahes sobivat n-kanaliga väljatransistorit. Peaasi, et see talub koormusvoolu pingevabalt ja suudab avaneda madalal paisuallika pingel. Näiteks P60N03LDG, IRLML6401 vms (vt.).

Ülaltoodud skeem on kõigile kasulik, kuid on üks ebameeldiv hetk - väljatransistori sujuv sulgemine. See tekib dioodide voolu-pinge karakteristiku algsektsiooni tasasuse tõttu.

Seda puudust saab kõrvaldada kaasaegse elemendibaasi abil, nimelt mikrovõimsusega pingedetektorite abil (ülimadala voolutarbimisega võimsusmonitorid). Järgmine ahel liitiumi kaitsmiseks sügavlahenduse eest on esitatud allpool:

MCP100 mikroskeemid on saadaval nii DIP-pakettides kui ka tasapinnalistes versioonides. Meie vajadustele sobib 3-voldine variant - MCP100T-300i/TT. Tüüpiline voolutarve blokeerimisrežiimis on 45 µA. Väikese hulgimüügi maksumus on umbes 16 rubla/tk.

Veelgi parem on MCP100 asemel kasutada BD4730 monitori, kuna sellel on otseväljund ja seetõttu on vaja transistor Q1 vooluringist välja jätta (ühendage mikrolülituse väljund otse Q2 ja takisti R2 väravaga, suurendades samal ajal R2 47 kOhmini).

Skeemis on kasutusel mikrooomi p-kanaliga MOSFET IRF7210, mis lülitab lihtsalt 10-12 A voolutugevust. Väljalüliti on täielikult avatud juba umbes 1,5 V paisupinge juures ja avatud olekus on sellel tühine takistus (vähem kui 0,01 oomi)! Ühesõnaga väga lahe transistor. Ja mis kõige tähtsam, mitte liiga kallis.

Minu arvates on viimane skeem ideaalile kõige lähemal. Kui mul oleks piiramatu juurdepääs raadiokomponentidele, valiksin selle.

Väike muudatus ahelas võimaldab kasutada N-kanaliga transistorit (siis ühendatakse see negatiivse koormuse ahelaga):

BD47xx toiteallika monitorid (superviisorid, detektorid) on terve rida mikroskeeme, mille reaktsioonipinge on 1,9 kuni 4,6 V sammuga 100 mV, nii et saate neid alati valida vastavalt oma eesmärkidele.

Väike taganemine

Mitmest akust koosneva akuga saab ühendada ükskõik millise ülaltoodud ahelatest (muidugi pärast mõningast reguleerimist). Kui aga pangad on erineva võimsusega, läheb nõrgim akudest pidevalt sügavale tühjenemisele juba ammu enne vooluringi tööle hakkamist. Seetõttu on sellistel juhtudel alati soovitatav kasutada mitte ainult sama võimsusega, vaid eelistatavalt samast partiist pärit akusid.

Ja kuigi selline kaitse on minu metallidetektoris juba kaks aastat laitmatult töötanud, oleks ikka palju õigem igal akul isiklikult pinget jälgida.

Kasutage iga purgi jaoks alati isiklikku liitiumioonaku tühjenemise kontrollerit. Siis teenib kõik teie patareid teid õnnelikult elu lõpuni.

Kuidas valida sobivat väljatransistor

Kõigis ülaltoodud liitiumioonakude sügavtühjenemise eest kaitsmise skeemides kasutatakse lülitusrežiimis töötavaid MOSFET-e. Samu transistore kasutatakse tavaliselt ülelaadimiskaitse ahelates, lühisekaitse ahelates ja muudel juhtudel, kui on vaja koormuse reguleerimist.

Muidugi, selleks, et vooluahel töötaks nii nagu peab, peab väljatransistor vastama teatud nõuetele. Esmalt otsustame nende nõuete üle ja seejärel võtame paar transistorit ja kasutame nende andmelehti (tehnilisi omadusi), et teha kindlaks, kas need sobivad meile või mitte.

Tähelepanu! Me ei võta arvesse FETide dünaamilisi omadusi, nagu lülituskiirus, paisu mahtuvus ja maksimaalne impulss äravooluvool. Need parameetrid muutuvad kriitilise tähtsusega, kui transistor töötab kõrgetel sagedustel (inverterid, generaatorid, PWM-modulaatorid jne), kuid selle teema käsitlemine ei kuulu selle artikli ulatusse.

Seega peame kohe otsustama vooluringi, mille tahame kokku panna. Siit ka esimene nõue väljatransistorile - see peab olema õiget tüüpi(kas N- või P-kanal). See on esimene.

Oletame, et maksimaalne vool (koormusvool või laadimisvool - vahet pole) ei ületa 3A. See toob kaasa teise nõude - põllutööline peab sellisele voolule kaua vastu pidama.

Kolmandaks. Oletame, et meie ahel kaitseb 18650 akut sügava tühjenemise eest (üks pank). Seetõttu saame kohe otsustada tööpingete üle: 3,0 kuni 4,3 volti. Tähendab, maksimaalne lubatud äravooluallika pinge U ds peaks olema üle 4,3 V.

Viimane väide kehtib aga ainult siis, kui kasutatakse ainult ühte liitiumakupanka (või mitut paralleelselt ühendatud). Kui koormuse toiteks kasutatakse mitmest järjestikku ühendatud akust koosnevat akut, siis transistori maksimaalne äravooluallika pinge peab ületama kogu aku kogupinge.

Siin on seda punkti selgitav pilt:

Nagu diagrammil näha, on 3 18650 aku jadamisi ühendatud aku puhul iga paneeli kaitseahelates vaja kasutada väliseadmeid, mille äravoolu-allika pinge U ds > 12,6 V (praktikas peate selle võtma mingi varuga, näiteks 10%).

Samas tähendab see, et väljatransistor peab suutma täielikult (või vähemalt piisavalt tugevalt) avaneda juba alla 3 V paisuallika pingel U gs. Tegelikult on parem keskenduda madalamale pingele, näiteks 2,5 V, et oleks varu.

Ligikaudse (esialgse) hinnangu saamiseks võite andmelehel vaadata indikaatorit "Katkestuspinge" ( Värava lävipinge) on pinge, mille juures transistor on avanemise lävel. Seda pinget mõõdetakse tavaliselt siis, kui äravooluvool jõuab 250 µA-ni.

On selge, et transistorit ei saa selles režiimis kasutada, kuna selle väljundtakistus on endiselt liiga kõrge ja see põleb liigse võimsuse tõttu lihtsalt läbi. Sellepärast Transistori väljalülituspinge peab olema väiksem kui kaitseahela tööpinge. Ja mida väiksem see on, seda parem.

Praktikas tuleks liitiumioonaku ühe purgi kaitsmiseks valida väljatransistor, mille väljalülituspinge ei ületa 1,5–2 volti.

Seega on väljatransistoridele esitatavad peamised nõuded järgmised:

  • transistori tüüp (p- või n-kanal);
  • maksimaalne lubatud äravooluvool;
  • maksimaalne lubatud äravooluallika pinge U ds (pidage meeles, kuidas meie akud ühendatakse - järjestikku või paralleelselt);
  • madal väljundtakistus teatud paisuallika pingel U gs (ühe liitiumioonpurgi kaitsmiseks peaksite keskenduma 2,5 voltile);
  • maksimaalne lubatud võimsuse hajumine.

Vaatame nüüd konkreetseid näiteid. Näiteks on meie käsutuses transistorid IRF4905, IRL2505 ja IRLMS2002. Vaatame neid lähemalt.

Näide 1 – IRF4905

Avame andmelehe ja näeme, et see on p-tüüpi kanaliga (p-kanal) transistor. Kui oleme sellega rahul, vaatame edasi.

Maksimaalne äravooluvool on 74A. Ülearu muidugi, aga sobib.

Äravooluallika pinge - 55V. Vastavalt probleemi tingimustele on meil ainult üks liitiumipank, seega on pinge isegi suurem kui vaja.

Järgmisena huvitab meid küsimus, milline on äravooluallika takistus, kui värava avanemispinge on 2,5 V. Vaatame andmelehte ega näe seda teavet kohe. Kuid me näeme, et katkestuspinge U gs(th) jääb vahemikku 2...4 volti. Me ei ole sellega kategooriliselt rahul.

Viimane nõue ei ole täidetud, seega visake transistor ära.

Näide 2 – IRL2505

Siin on tema andmeleht. Vaatame ja näeme kohe, et tegemist on väga võimsa N-kanaliga väliseadmega. Äravooluvool - 104A, äravooluallika pinge - 55V. Siiani on kõik hästi.

Kontrollige pinget V gs(th) - maksimaalselt 2,0 V. Suurepärane!

Kuid vaatame, milline takistus on transistoril paisuallika pingel = 2,5 volti. Vaatame diagrammi:

Selgub, et 2,5 V paisupinge ja 3A transistori läbiva voolu korral langeb üle selle pinge 3 V. Ohmi seaduse kohaselt on selle takistus sel hetkel 3V/3A=1Ohm.

Seega, kui akupanga pinge on umbes 3 volti, ei saa see lihtsalt koormust 3A anda, kuna selleks peab kogu koormuse takistus koos transistori äravooluallika takistusega olema 1 oomi. Ja meil on ainult üks transistor, mille takistus on juba 1 oomi.

Lisaks vabastab transistor sellise sisemise takistuse ja antud voolu korral võimsust (3 A) 2 * 3 Ohm = 9 W. Seetõttu tuleb paigaldada radiaator (ilma radiaatorita TO-220 korpus võib hajuda kuskil 0,5...1 W).

Täiendavaks häirekellaks peaks olema asjaolu, et minimaalne paisupinge, millele tootja määras transistori väljundtakistuse, on 4 V.

See näib vihjavat sellele, et välitöölise töötamist pingel U gs alla 4 V ei nähtud ette.

Arvestades kõike eelnevat, visake transistor ära.

Näide 3 – IRLMS2002

Niisiis, võtame oma kolmanda kandidaadi kastist välja. Ja vaadake kohe selle tööomadusi.

N-tüüpi kanal, oletame, et kõik on korras.

Maksimaalne äravooluvool - 6,5 A. Sobib.

Maksimaalne lubatud äravooluallika pinge V dss = 20V. Suurepärane.

Väljalülituspinge - max. 1,2 volti. Ikka korras.

Selle transistori väljundtakistuse väljaselgitamiseks ei pea me isegi graafikuid vaatama (nagu tegime eelmisel juhul) - vajalik takistus on tabelis kohe antud ainult meie paisupinge jaoks.

Liitium-ioonakude kaitse (Li-ion). Ma arvan, et paljud teist teavad, et näiteks mobiiltelefoni aku sees on ka kaitseahel (kaitsekontroller), mis tagab, et aku (element, pank jne...) üle pinge ei laetaks. 4,2 V , või tühjeneb alla 2...3 V. Samuti säästab kaitseahel lühiste eest, ühendades lühise hetkel purgi enda tarbija küljest lahti. Kui aku tööiga jõuab lõpule, saate sellelt kaitsekontrolleri plaadi eemaldada ja aku enda ära visata. Kaitseplaat võib olla kasulik mõne teise aku parandamiseks, purgi kaitsmiseks (millel pole kaitseahelaid) või lihtsalt ühendada plaadi vooluvõrku ja sellega katsetada.

Mul oli palju kasutuskõlbmatuks muutunud patareide kaitseplaate. Kuid mikroskeemide märgistuse otsimine Internetist ei andnud midagi, nagu oleks mikroskeemid salastatud. Internetis oli dokumentatsioon ainult väljatransistoride komplektide kohta, mis sisalduvad kaitseplaatides. Vaatame tüüpilise liitiumioonaku kaitseahela konstruktsiooni. Allpool on kaitsekontrolleri plaat, mis on kokku pandud kontrolleri kiibile nimega VC87 ja transistorisõlmele 8814 ():

Fotol näeme: 1 - kaitsekontroller (kogu vooluringi süda), 2 - kahe väljatransistori kokkupanek (nendest kirjutan allpool), 3 - takisti, mis määrab kaitse töövoolu (näiteks lühis), 4 - toiteallika kondensaator, 5 - takisti (kontrolleri kiibi toiteks), 6 - termistor (leitud mõnel plaadil aku temperatuuri juhtimiseks).

Siin on veel üks kontrolleri versioon (sellel tahvlil pole termistorit), see on kokku pandud kiibile tähisega G2JH ja transistorisõlmele 8205A ():

Vaja on kahte väljatransistori, et saaksite eraldi juhtida aku laadimiskaitset (Charge) ja tühjenemiskaitset (Discharge). Transistoride jaoks olid peaaegu alati andmelehed, kontrolleri kiipide kohta aga mitte ühtegi!! Ja teisel päeval sattusin ootamatult huvitavale andmelehele mingi liitium-ioonaku kaitsekontrolleri kohta ().

Ja siis, tühjalt kohalt, ilmus ime - pärast andmelehel oleva vooluringi võrdlemist oma kaitseplaatidega sain aru: vooluringid klapivad, need on üks ja sama asi, kloonikiibid! Pärast andmelehe lugemist saate omatehtud toodetes kasutada sarnaseid kontrollereid ning takisti väärtust muutes saate suurendada lubatud voolu, mida kontroller suudab anda enne kaitse rakendumist.

Kõigepealt peate otsustama terminoloogia üle.

Nagu tühjenemise laadimiskontrollereid pole. See on jama. Heitmist pole mõtet hallata. Tühjendusvool sõltub koormusest - nii palju kui vaja, nii palju kulub. Ainus asi, mida peate tühjenemisel tegema, on jälgida aku pinget, et vältida selle ülelaadimist. Sel eesmärgil kasutavad nad.

Samal ajal eraldi kontrollerid tasu mitte ainult ei eksisteeri, vaid on liitium-ioonakude laadimise protsessis hädavajalikud. Nad määravad vajaliku voolu, määravad laadimise lõpu, jälgivad temperatuuri jne. Laadimiskontroller on mis tahes lahutamatu osa.

Oma kogemuse põhjal võin öelda, et laadimis/tühjenemise kontroller tähendab tegelikult vooluringi, mis kaitseb akut liiga sügava tühjenemise ja vastupidi ülelaadimise eest.

Teisisõnu, kui me räägime laadimis-/tühjenemiskontrollerist, siis me räägime peaaegu kõigi liitiumioonakude (PCB või PCM moodulite) sisseehitatud kaitsest. Siin ta on:

Ja siin nad on ka:

Ilmselgelt on kaitseplaadid saadaval erinevates vormitegurites ja nende kokkupanemisel kasutatakse erinevaid elektroonilisi komponente. Selles artiklis vaatleme liitiumioonakude (või soovi korral tühjendus-/laadimiskontrollerite) kaitseahelate võimalusi.

Laadimise-tühjenemise kontrollerid

Kuna see nimi on ühiskonnas nii hästi välja kujunenud, siis võtame selle ka kasutusele. Alustame võib-olla DW01 (Plus) kiibi kõige tavalisemast versioonist.

DW01-Plus

Sellist liitiumioonakude kaitseplaati leidub igas teises mobiiltelefoni akus. Selleni jõudmiseks peate lihtsalt aku külge liimitud isekleepuva isekleepuva kleebi maha rebima.

DW01 kiip ise on kuue jalaga ja kaks väljatransistori on struktuurselt valmistatud ühes pakendis 8-jalgse komplekti kujul.

Pin 1 ja 3 juhivad vastavalt tühjenduskaitse lüliteid (FET1) ja ülelaadimiskaitse lüliteid (FET2). Lävipinged: 2,4 ja 4,25 volti. Pin 2 on andur, mis mõõdab väljatransistoride pingelangust, mis kaitseb liigvoolu eest. Transistoride üleminekutakistus toimib mõõtešundina, seega on reaktsioonilävel väga suur hajumine tootelt tootele.

Kogu skeem näeb välja umbes selline:

Parempoolne mikroskeem tähisega 8205A on väljatransistorid, mis toimivad ahelas võtmetena.

S-8241 seeria

SEIKO on välja töötanud spetsiaalsed kiibid, mis kaitsevad liitiumioon- ja liitiumpolümeerakusid üle-/ülelaadimise eest. Purgi kaitsmiseks kasutatakse S-8241 seeria integraallülitusi.

Ülelaadimis- ja ülelaadimiskaitse lülitid töötavad vastavalt pingel 2,3 V ja 4,35 V. Voolukaitse aktiveerub, kui pingelang FET1-FET2 võrdub 200 mV.

AAT8660 seeria

LV51140T

Sarnane kaitseskeem liitiumakudele üheelemendilistele akudele, mis kaitsevad üle-, ülelaadimis- ja liigsete laadimis- ja tühjendusvoolude eest. Rakendatud LV51140T kiibi abil.

Lävipinged: 2,5 ja 4,25 volti. Mikroskeemi teine ​​jalg on liigvooluanduri sisend (piirväärtused: tühjenemisel 0,2V ja laadimisel -0,7V). Pin 4 ei kasutata.

R5421N seeria

Ahela disain on sarnane eelmistele. Töörežiimis tarbib mikroskeem umbes 3 μA, blokeerimisrežiimis - umbes 0,3 μA (tähises täht C) ja 1 μA (tähises F täht).

R5421N seeria sisaldab mitmeid modifikatsioone, mis erinevad laadimise ajal reageerimispinge suuruse poolest. Üksikasjad on toodud tabelis:

SA57608

Laadimis- ja tühjenemiskontrolleri teine ​​versioon, ainult SA57608 kiibil.

Pinged, mille juures mikroskeem purgi välistest vooluringidest lahti ühendab, sõltuvad täheindeksist. Üksikasjad leiate tabelist:

SA57608 tarbib puhkerežiimis üsna suurt voolu - umbes 300 µA, mis eristab seda ülalmainitud analoogidest halvema poole pealt (kus tarbitav vool on suurusjärgus mikroampri murdosa).

LC05111CMT

Ja lõpuks pakume huvitavat lahendust ühelt maailma juhtivalt elektrooniliste komponentide tootjalt On Semiconductor - LC05111CMT kiibil olevat laadimis-tühjenemise kontrollerit.

Lahendus on huvitav selle poolest, et võtme-MOSFET-id on sisse ehitatud mikroskeemi enda sisse, nii et lisaelementidest jääb järele vaid paar takistit ja üks kondensaator.

Sisseehitatud transistoride üleminekutakistus on ~11 millioomi (0,011 oomi). Maksimaalne laadimis-/tühjendusvool on 10A. Maksimaalne pinge klemmide S1 ja S2 vahel on 24 volti (see on oluline patareide kombineerimisel akudeks).

Mikroskeem on saadaval paketis WDFN6 2.6x4.0, 0.65P, Dual Flag.

Ahel kaitseb ootuspäraselt ülelaadimise/tühjenemise, ülekoormusvoolu ja ülelaadimisvoolu eest.

Laadimiskontrollerid ja kaitseahelad – mis vahe on?

Oluline on mõista, et kaitsemoodul ja laadimiskontrollerid ei ole samad. Jah, nende funktsioonid mingil määral kattuvad, kuid aku sisse ehitatud kaitsemooduli nimetamine laadimiskontrolleriks oleks viga. Nüüd selgitan, mis vahe on.

Iga laadimiskontrolleri kõige olulisem roll on õige laadimisprofiili rakendamine (tavaliselt CC/CV – konstantne vool/konstantne pinge). See tähendab, et laadimiskontroller peab suutma piirata laadimisvoolu teatud tasemel, kontrollides seeläbi akusse "valatud" energia kogust ajaühiku kohta. Liigne energia eraldub soojuse kujul, nii et iga laadimiskontroller läheb töö ajal üsna kuumaks.

Sel põhjusel pole laadimiskontrollereid kunagi aku sisse ehitatud (erinevalt kaitseplaatidest). Kontrollerid on lihtsalt osa korralikust laadijast ja ei midagi enamat.

Lisaks pole ükski kaitseplaat (või kaitsemoodul, kuidas seda nimetada) võimeline laadimisvoolu piirama. Plaat juhib ainult panga enda pinget ja kui see ületab etteantud piirid, avab väljundlülitid, ühendades seeläbi panga välismaailmast lahti. Muide, ka lühisekaitse töötab samal põhimõttel - lühise ajal langeb kaldal pinge järsult ja vallandub sügavlahenduse kaitseahel.

Segadus liitiumakude kaitseahelate ja laadimiskontrollerite vahel tekkis reaktsiooniläve (~4,2V) sarnasuse tõttu. Vaid kaitsemooduli puhul on purk täielikult välistest klemmidest lahti ühendatud ning laadimiskontrolleri puhul lülitub pingestabiliseerimisrežiimile ja vähendab järk-järgult laadimisvoolu.


Hind on 2 tk.

Mul oli vaja ühte seadet toita 18650 liitiumakuga, mis töötab 3–4 voltiga. Selle idee elluviimiseks vajasime vooluringi, mis suudab:
1 - kaitsta akut ülelaadimise eest
2 - laadige liitiumakusid
Leidsin Aliexpressist väikese salli, mis seda kõike tegi ja ei olnud üldse kallis.


Kahtlemata ostsin kohe palju kahte sellist tahvlit hinnaga 3,88 dollarit. Muidugi, kui ostate neid 10 tükki, leiate need 1 dollari eest. Aga ma ei vaja 10 tükki.
2 nädala pärast olid lauad minu käes.
Huvilistele saab lahtipakkimise protsessi ja kiiret ülevaadet näha siit:

Laadimisahel tehakse spetsiaalsel TP4056 kontrolleril
Mille kirjeldus:
Teisest jalast maapinnani on takistus 1,2 kOhm (tahvlil tähistatud R3), selle takistuse väärtust muutes saab muuta aku laadimisvoolu.


Algselt maksab see 1,2 kOhm, mis tähendab, et laadimisvool on 1 Amper.

Selle plaadiga saab ühendada mitmesuguseid muid muundureid. näiteks kui ühendate sellise DC/DC muunduri


Siis saame midagi elektripanga taolist. Kuna meil on väljundis +5V.
Ja kui ühendate LM2577S-ga universaalse astmelise DC/DC muunduri


Siis saame väljundis 4 kuni 26 volti. Mis on väga hea ja katab kõik meie vajadused.
Üldiselt, kui meil on liitiumaku, isegi vana telefoni ja selline tahvel, saame universaalse komplekti paljude seadmete toitega seotud ülesannete jaoks.
Videoülevaadet saate üksikasjalikult vaadata:


Plaan osta +138 Lisa lemmikutesse Mulle meeldis arvustus +56 +153
 
Artiklid Kõrval teema:
Asenduskäikude valimise meetodid Asenduskäikude valimise meetodid
Nõukogude Sotsialistlike Vabariikide Liit (61) Täiendus autorile. tunnistus (22) Deklareeritud 24.03.76 (21) 2339622/25-08, millele on lisatud taotlus nr (23) Prioriteet” (43) Avaldatud 03.05.78, bülletään nr 9 (45) Avaldamise kuupäev kirjelduse 02/09/78 osariik
Ahelad liitiumioonakude kaitsmiseks ülelaadimise eest (tühjenemise kontrollerid)
Konkreetse laadija omaduste hindamine on keeruline, mõistmata, kuidas liitiumioonaku eeskujulik laadimine tegelikult kulgema peaks. Seetõttu meenutagem enne otse diagrammide juurde liikumist pisut teooriat. Kaki
DIY arvuti toiteploki remont
Utiliidid ja teatmeteosed. - Kataloog .chm-vormingus. Selle faili autor on Pavel Andreevich Kucheryavenko. Enamik algdokumente on võetud veebisaidilt pinouts.ru - enam kui 1000 pistiku, kaabli, adapteri lühikirjeldused ja pistikud. Shi kirjeldused
Koorma all ja ilma selleta, ärgem unustagem talve
Niisiis, mis selles on? Nime järgi ei paista vooluahel eriti joonduvat... Noh, üldiselt keeratakse tagasisidet - väljundpinge monitori (komparaatori) jagajat... Lõpust: . ..Või mitte? See võib töötada, võib-olla mitte, olenevalt võimsusreservist