Mikrokrets for overvåking av batterilading. Kretser for å beskytte Li-ion-batterier mot overutlading (utladningskontrollere). NCP1835B - mikrokrets for lading av Li-Ion og Li-Pol batterier
Det er vanskelig å vurdere egenskapene til en bestemt lader uten å forstå hvordan en eksemplarisk ladning av et li-ion-batteri faktisk skal foregå. Derfor, før vi går direkte til diagrammene, la oss huske en liten teori.
Hva er litiumbatterier?
Avhengig av hvilket materiale den positive elektroden til et litiumbatteri er laget av, er det flere varianter:
- med litiumkoboltatkatode;
- med en katode basert på lithiert jernfosfat;
- basert på nikkel-kobolt-aluminium;
- basert på nikkel-kobolt-mangan.
Alle disse batteriene har sine egne egenskaper, men siden disse nyansene ikke er av grunnleggende betydning for den generelle forbrukeren, vil de ikke bli vurdert i denne artikkelen.
Dessuten produseres alle li-ion-batterier i forskjellige størrelser og formfaktorer. De kan enten være hylster (for eksempel den populære 18650 i dag) eller laminert eller prismatisk (gel-polymer-batterier). Sistnevnte er hermetisk forseglede poser laget av en spesiell film, som inneholder elektroder og elektrodemasse.
De vanligste størrelsene på li-ion-batterier er vist i tabellen nedenfor (alle har en nominell spenning på 3,7 volt):
| Betegnelse | Standard størrelse | Lignende størrelse |
|---|---|---|
| XXYY0, Hvor XX- indikasjon på diameter i mm, ÅÅ- lengdeverdi i mm, 0 - reflekterer designet i form av en sylinder |
10180 | 2/5 AAA |
| 10220 | 1/2 AAA (Ø tilsvarer AAA, men halvparten av lengden) | |
| 10280 | ||
| 10430 | AAA | |
| 10440 | AAA | |
| 14250 | 1/2 AA | |
| 14270 | Ø AA, lengde CR2 | |
| 14430 | Ø 14 mm (samme som AA), men kortere lengde | |
| 14500 | AA | |
| 14670 | ||
| 15266, 15270 | CR2 | |
| 16340 | CR123 | |
| 17500 | 150S/300S | |
| 17670 | 2xCR123 (eller 168S/600S) | |
| 18350 | ||
| 18490 | ||
| 18500 | 2xCR123 (eller 150A/300P) | |
| 18650 | 2xCR123 (eller 168A/600P) | |
| 18700 | ||
| 22650 | ||
| 25500 | ||
| 26500 | MED | |
| 26650 | ||
| 32650 | ||
| 33600 | D | |
| 42120 |
Interne elektrokjemiske prosesser foregår på samme måte og er ikke avhengig av formfaktoren og utformingen av batteriet, så alt som er nevnt nedenfor gjelder likt for alle litiumbatterier.
Hvordan lade litium-ion-batterier riktig
Den mest korrekte måten å lade litiumbatterier på er å lade i to trinn. Dette er metoden Sony bruker i alle sine ladere. Til tross for en mer kompleks ladekontroller, sikrer dette en mer fullstendig lading av li-ion-batterier uten å redusere levetiden.
Her er det snakk om en to-trinns ladeprofil for litiumbatterier, forkortet CC/CV (konstant strøm, konstant spenning). Det er også alternativer med puls- og trinnstrømmer, men de er ikke diskutert i denne artikkelen. Du kan lese mer om lading med pulsstrøm.
Så la oss se på begge stadier av lading mer detaljert.
1. På det første stadiet En konstant ladestrøm må sikres. Gjeldende verdi er 0,2-0,5C. For akselerert lading er det tillatt å øke strømmen til 0,5-1,0C (der C er batterikapasiteten).
For eksempel, for et batteri med en kapasitet på 3000 mAh, er den nominelle ladestrømmen i det første trinnet 600-1500 mA, og den akselererte ladestrømmen kan være i området 1,5-3A.
For å sikre en konstant ladestrøm av en gitt verdi, må ladekretsen kunne øke spenningen ved batteripolene. Faktisk fungerer laderen i det første trinnet som en klassisk strømstabilisator.
Viktig: Hvis du planlegger å lade batterier med et innebygd beskyttelseskort (PCB), må du sørge for at den åpne kretsspenningen til kretsen aldri kan overstige 6-7 volt når du designer laderkretsen. Ellers kan beskyttelsesplaten bli skadet.
I øyeblikket når spenningen på batteriet stiger til 4,2 volt, vil batteriet få omtrent 70-80% av kapasiteten (den spesifikke kapasitetsverdien vil avhenge av ladestrømmen: med akselerert lading vil det være litt mindre, med en nominell ladning - litt mer). Dette øyeblikket markerer slutten på den første ladefasen og fungerer som et signal for overgangen til det andre (og siste) trinnet.
2. Andre ladestadium- dette er å lade batteriet med en konstant spenning, men en gradvis avtagende (fallende) strøm.
På dette stadiet opprettholder laderen en spenning på 4,15-4,25 volt på batteriet og kontrollerer gjeldende verdi.
Når kapasiteten øker, vil ladestrømmen avta. Så snart verdien synker til 0,05-0,01C, anses ladeprosessen som fullført.
En viktig nyanse av korrekt laderdrift er dens fullstendige frakobling fra batteriet etter at ladingen er fullført. Dette skyldes det faktum at for litiumbatterier er det ekstremt uønsket at de forblir under høy spenning i lang tid, som vanligvis leveres av laderen (dvs. 4,18-4,24 volt). Dette fører til akselerert nedbrytning av den kjemiske sammensetningen til batteriet og som en konsekvens en reduksjon i kapasiteten. Langtidsopphold betyr titalls timer eller mer.
I løpet av den andre ladefasen klarer batteriet å få omtrent 0,1-0,15 mer av kapasiteten. Den totale batteriladingen når dermed 90-95 %, noe som er en utmerket indikator.
Vi så på to hovedstadier av lading. Dekningen av spørsmålet om lading av litiumbatterier ville imidlertid være ufullstendig dersom et annet ladetrinn ikke ble nevnt - det såkalte. forhåndslading.
Foreløpig ladestadium (precharge)- dette trinnet brukes kun for dypt utladede batterier (under 2,5 V) for å bringe dem til normal driftsmodus.
På dette stadiet forsynes ladningen med en redusert konstant strøm til batterispenningen når 2,8 V.
Det innledende trinnet er nødvendig for å forhindre hevelse og trykkavlastning (eller til og med eksplosjon med brann) av skadede batterier som for eksempel har en intern kortslutning mellom elektrodene. Hvis en stor ladestrøm umiddelbart føres gjennom et slikt batteri, vil dette uunngåelig føre til oppvarming, og da avhenger det.
En annen fordel med forhåndslading er å forvarme batteriet, noe som er viktig når du lader ved lave omgivelsestemperaturer (i et uoppvarmet rom i den kalde årstiden).
Intelligent lading skal kunne overvåke spenningen på batteriet under det foreløpige ladestadiet og, dersom spenningen ikke stiger over lang tid, trekke en konklusjon om at batteriet er defekt.
Alle stadier av lading av et litiumion-batteri (inkludert forhåndsladingsstadiet) er skjematisk avbildet i denne grafen: 
Overskridelse av den nominelle ladespenningen med 0,15V kan halvere batteriets levetid. Senking av ladespenningen med 0,1 volt reduserer kapasiteten til et ladet batteri med ca. 10 %, men forlenger levetiden betydelig. Spenningen til et fulladet batteri etter å ha fjernet det fra laderen er 4,1-4,15 volt.
La meg oppsummere det ovenstående og skissere hovedpunktene:
1. Hvilken strøm skal jeg bruke for å lade et li-ion-batteri (for eksempel 18650 eller noe annet)?
Strømmen vil avhenge av hvor raskt du vil lade den og kan variere fra 0,2C til 1C.
For eksempel, for et batteristørrelse 18650 med en kapasitet på 3400 mAh, er minimum ladestrøm 680 mA, og maksimum er 3400 mA.
2. Hvor lang tid tar det å lade for eksempel de samme 18650-batteriene?
Ladetiden avhenger direkte av ladestrømmen og beregnes ved hjelp av formelen:
T = C / jeg lader.
For eksempel vil ladetiden til vårt 3400 mAh batteri med en strøm på 1A være ca 3,5 timer.
3. Hvordan lade et litiumpolymerbatteri riktig?
Alle litiumbatterier lader på samme måte. Det spiller ingen rolle om det er litiumpolymer eller litiumion. For oss forbrukere er det ingen forskjell.
Hva er en beskyttelsestavle?
Beskyttelseskortet (eller PCB - power control board) er designet for å beskytte mot kortslutning, overlading og overutlading av litiumbatteriet. Som regel er overopphetingsvern også innebygd i beskyttelsesmodulene.
Av sikkerhetsgrunner er det forbudt å bruke litiumbatterier i husholdningsapparater med mindre de har innebygget beskyttelsestavle. Derfor har alle mobiltelefonbatterier alltid et PCB-kort. Batteriutgangsterminalene er plassert direkte på kortet: 
Disse brettene bruker en seksbens ladekontroller på en spesialisert enhet (JW01, JW11, K091, G2J, G3J, S8210, S8261, NE57600 og andre analoger). Oppgaven til denne kontrolleren er å koble batteriet fra belastningen når batteriet er helt utladet og koble batteriet fra lading når det når 4,25V.
Her er for eksempel et diagram over batteribeskyttelseskortet BP-6M som ble levert med gamle Nokia-telefoner: 
Hvis vi snakker om 18650, kan de produseres enten med eller uten beskyttelsestavle. Beskyttelsesmodulen er plassert nær den negative polen på batteriet. 
Brettet øker lengden på batteriet med 2-3 mm. 
Batterier uten PCB-modul er vanligvis inkludert i batterier som kommer med egne beskyttelseskretser.
Ethvert batteri med beskyttelse kan lett bli et batteri uten beskyttelse, du trenger bare å sløye det. 
I dag er den maksimale kapasiteten til 18650-batteriet 3400 mAh. Batterier med beskyttelse skal ha tilsvarende betegnelse på kassen ("Beskyttet"). 
Ikke forveksle PCB-kortet med PCM-modulen (PCM - strømlademodul). Hvis førstnevnte kun tjener formålet med å beskytte batteriet, er de sistnevnte designet for å kontrollere ladeprosessen - de begrenser ladestrømmen på et gitt nivå, kontrollerer temperaturen og sørger generelt for hele prosessen. PCM-kortet er det vi kaller en ladekontroller.
Jeg håper nå det ikke er noen spørsmål igjen, hvordan lade et 18650-batteri eller et annet litiumbatteri? Deretter går vi over til et lite utvalg ferdige kretsløsninger for ladere (de samme ladekontrollerne).
Ladeordninger for li-ion-batterier
Alle kretser er egnet for å lade et hvilket som helst litiumbatteri, det gjenstår bare å bestemme ladestrømmen og elementbasen.
LM317
Diagram over en enkel lader basert på LM317-brikken med ladeindikator: 
Kretsen er den enkleste, hele oppsettet går ut på å sette utgangsspenningen til 4,2 volt ved hjelp av trimmemotstand R8 (uten tilkoblet batteri!) og stille inn ladestrømmen ved å velge motstander R4, R6. Effekten til motstanden R1 er minst 1 watt.
Så snart LED-en slukker, kan ladeprosessen anses som fullført (ladestrømmen vil aldri synke til null). Det anbefales ikke å holde batteriet på denne ladingen i lang tid etter at det er fulladet.
Mikrokretsen lm317 er mye brukt i forskjellige spennings- og strømstabilisatorer (avhengig av tilkoblingskretsen). Det selges på hvert hjørne og koster pennies (du kan ta 10 stykker for bare 55 rubler).
LM317 kommer i forskjellige hus: 
Pin-tilordning (pinout): 
Analoger til LM317-brikken er: GL317, SG31, SG317, UC317T, ECG1900, LM31MDT, SP900, KR142EN12, KR1157EN1 (de to siste er innenlandsprodusert).
Ladestrømmen kan økes til 3A hvis du tar LM350 i stedet for LM317. Det vil imidlertid være dyrere - 11 rubler/stykke.
Det trykte kretskortet og kretsenheten er vist nedenfor: 
Den gamle sovjetiske transistoren KT361 kan erstattes med en lignende pnp-transistor (for eksempel KT3107, KT3108 eller bourgeois 2N5086, 2SA733, BC308A). Den kan fjernes helt hvis ladeindikatoren ikke er nødvendig.
Ulempen med kretsen: forsyningsspenningen må være i området 8-12V. Dette skyldes det faktum at for normal drift av LM317-brikken må forskjellen mellom batterispenningen og forsyningsspenningen være minst 4,25 volt. Dermed vil det ikke være mulig å strømme den fra USB-porten.
MAX1555 eller MAX1551
MAX1551/MAX1555 er spesialiserte ladere for Li+-batterier, som kan drives fra USB eller fra en separat strømadapter (for eksempel en telefonlader).
Den eneste forskjellen mellom disse mikrokretsene er at MAX1555 produserer et signal for å indikere ladeprosessen, og MAX1551 produserer et signal om at strømmen er på. De. 1555 er fortsatt å foretrekke i de fleste tilfeller, så 1551 er nå vanskelig å finne på salg.
En detaljert beskrivelse av disse mikrokretsene fra produsenten er.
Maksimal inngangsspenning fra DC-adapteren er 7 V, når den drives av USB - 6 V. Når forsyningsspenningen synker til 3,52 V, slås mikrokretsen av og ladingen stopper.
Mikrokretsen selv oppdager ved hvilken inngang forsyningsspenningen er tilstede og kobles til den. Hvis strømmen tilføres via USB-bussen, er den maksimale ladestrømmen begrenset til 100 mA - dette lar deg koble laderen til USB-porten på hvilken som helst datamaskin uten frykt for å brenne sørbroen.
Når den drives av en separat strømforsyning, er den typiske ladestrømmen 280 mA.
Brikkene har innebygget overopphetingsbeskyttelse. Men selv i dette tilfellet fortsetter kretsen å fungere, og reduserer ladestrømmen med 17 mA for hver grad over 110 ° C.
Det er en forhåndsladefunksjon (se over): så lenge batterispenningen er under 3V, begrenser mikrokretsen ladestrømmen til 40 mA.
Mikrokretsen har 5 pinner. Her er et typisk koblingsskjema: 
Hvis det er en garanti for at spenningen ved utgangen av adapteren ikke under noen omstendigheter kan overstige 7 volt, kan du klare deg uten 7805-stabilisatoren.
USB-ladealternativet kan monteres for eksempel på denne. 
Mikrokretsen krever verken eksterne dioder eller eksterne transistorer. Generelt, selvfølgelig, lekre små ting! Bare de er for små og upraktiske å lodde. Og de er også dyre ().
LP2951
LP2951-stabilisatoren er produsert av National Semiconductors (). Den gir implementering av en innebygd strømbegrensningsfunksjon og lar deg generere et stabilt ladespenningsnivå for et litiumionbatteri ved utgangen av kretsen.
Ladespenningen er 4,08 - 4,26 volt og stilles inn av motstand R3 når batteriet er frakoblet. Spenningen holdes veldig nøyaktig.
Ladestrømmen er 150 - 300mA, denne verdien er begrenset av de interne kretsene til LP2951-brikken (avhengig av produsenten).
Bruk dioden med en liten reversstrøm. Det kan for eksempel være hvilken som helst av 1N400X-serien du kan kjøpe. Dioden brukes som en blokkeringsdiode for å hindre omvendt strøm fra batteriet inn i LP2951-brikken når inngangsspenningen er slått av. 
Denne laderen produserer en ganske lav ladestrøm, så et hvilket som helst 18650-batteri kan lades over natten.
Mikrokretsen kan kjøpes både i en DIP-pakke og i en SOIC-pakke (koster ca. 10 rubler per stykke).
MCP73831
Brikken lar deg lage de riktige laderne, og den er også billigere enn den mye hypede MAX1555. 
Et typisk koblingsskjema er hentet fra: 
En viktig fordel med kretsen er fraværet av kraftige motstander med lav motstand som begrenser ladestrømmen. Her settes strømmen av en motstand koblet til den 5. pinne på mikrokretsen. Motstanden bør være i området 2-10 kOhm.
Den sammensatte laderen ser slik ut: 
Mikrokretsen varmes opp ganske godt under drift, men dette ser ikke ut til å plage den. Den fyller sin funksjon.
Her er en annen versjon av et trykt kretskort med en SMD LED og en mikro-USB-kontakt: 
LTC4054 (STC4054)
Veldig enkelt opplegg, flott alternativ! Tillater lading med strøm opptil 800 mA (se). Riktignok har det en tendens til å bli veldig varmt, men i dette tilfellet reduserer den innebygde overopphetingsbeskyttelsen strømmen. 
Kretsen kan forenkles betydelig ved å kaste ut en eller til og med begge lysdioder med en transistor. Da vil det se slik ut (du må innrømme, det kunne ikke vært enklere: et par motstander og en kondensator): 
Et av alternativene for kretskort er tilgjengelig på . Brettet er designet for elementer i standardstørrelse 0805.
I=1000/R. Du bør ikke sette en høy strøm med en gang; se først hvor varm mikrokretsen blir. For mine formål tok jeg en 2,7 kOhm motstand, og ladestrømmen viste seg å være omtrent 360 mA.
Det er usannsynlig at det vil være mulig å tilpasse en radiator til denne mikrokretsen, og det er ikke et faktum at den vil være effektiv på grunn av den høye termiske motstanden til krystall-hus-krysset. Produsenten anbefaler å lage kjøleribben "gjennom ledningene" - å gjøre sporene så tykke som mulig og la folien ligge under chipkroppen. Generelt, jo mer "jord" folie som er igjen, jo bedre.
Forresten, det meste av varmen spres gjennom det tredje benet, slik at du kan gjøre dette sporet veldig bredt og tykt (fyll det med overflødig loddemetall). 
LTC4054-brikkepakken kan være merket med LTH7 eller LTADY.
LTH7 skiller seg fra LTADY ved at den første kan løfte et veldig lavt batteri (der spenningen er mindre enn 2,9 volt), mens den andre ikke kan (du må svinge den separat).
Brikken viste seg å være svært vellykket, så den har en haug med analoger: STC4054, MCP73831, TB4054, QX4054, TP4054, SGM4054, ACE4054, LP4054, U4054, BL4054, IT4054, 8054, WPM4054, 8054, WPM4054, 6PT , 2, HX6001 , LC6000, LN5060, CX9058, EC49016, CYT5026, Q7051. Før du bruker noen av analogene, sjekk databladene.
TP4056
Mikrokretsen er laget i et SOP-8-hus (se), den har en metallkjøleribbe på magen som ikke er koblet til kontaktene, noe som muliggjør mer effektiv varmefjerning. Lar deg lade batteriet med en strøm på opptil 1A (strømmen avhenger av strøminnstillingsmotstanden). 
Tilkoblingsskjemaet krever et minimum av hengende elementer: 
Kretsen implementerer den klassiske ladeprosessen - først lading med konstant strøm, deretter med konstant spenning og fallende strøm. Alt er vitenskapelig. Hvis du ser på lading trinn for trinn, kan du skille mellom flere stadier:
- Overvåking av spenningen til det tilkoblede batteriet (dette skjer hele tiden).
- Forladefase (hvis batteriet er utladet under 2,9 V). Lad med en strøm på 1/10 fra den som er programmert av motstanden R prog (100 mA ved R prog = 1,2 kOhm) til et nivå på 2,9 V.
- Lading med maksimal konstant strøm (1000 mA ved R prog = 1,2 kOhm);
- Når batteriet når 4,2 V, er spenningen på batteriet fast på dette nivået. En gradvis nedgang i ladestrømmen begynner.
- Når strømmen når 1/10 av den som er programmert av motstanden R prog (100 mA ved R prog = 1,2 kOhm), slår laderen seg av.
- Etter at ladingen er fullført, fortsetter kontrolleren å overvåke batterispenningen (se punkt 1). Strømmen som forbrukes av overvåkingskretsen er 2-3 µA. Etter at spenningen faller til 4,0V starter ladingen igjen. Og så videre i en sirkel.
Ladestrømmen (i ampere) beregnes med formelen I=1200/R prog. Tillatt maksimum er 1000 mA.
En ekte ladetest med et 3400 mAh 18650 batteri er vist i grafen: 
Fordelen med mikrokretsen er at ladestrømmen stilles inn av kun én motstand. Kraftige motstander med lav motstand er ikke nødvendig. I tillegg er det en indikator for ladeprosessen, samt en indikasjon på slutten av ladingen. Når batteriet ikke er tilkoblet, blinker indikatoren med noen sekunders mellomrom.
Tilførselsspenningen til kretsen skal være innenfor 4,5...8 volt. Jo nærmere 4,5V, jo bedre (slik at brikken varmes opp mindre).
Det første benet brukes til å koble til en temperatursensor innebygd i litium-ion-batteriet (vanligvis midtterminalen på et mobiltelefonbatteri). Hvis utgangsspenningen er under 45 % eller over 80 % av forsyningsspenningen, avbrytes ladingen. Hvis du ikke trenger temperaturkontroll, er det bare å plante foten på bakken.
Merk følgende! Denne kretsen har en betydelig ulempe: fraværet av en batteribeskyttelseskrets for omvendt polaritet. I dette tilfellet er kontrolleren garantert å brenne ut på grunn av overskridelse av maksimal strøm. I dette tilfellet går forsyningsspenningen til kretsen direkte til batteriet, noe som er veldig farlig.
Signet er enkelt og kan gjøres på en time på kneet. Hvis tiden er avgjørende, kan du bestille ferdige moduler. Noen produsenter av ferdige moduler legger til beskyttelse mot overstrøm og overutladning (du kan for eksempel velge hvilket kort du trenger - med eller uten beskyttelse, og med hvilken kontakt). 
Du kan også finne ferdige tavler med kontakt for temperaturføler. Eller til og med en lademodul med flere parallelle TP4056 mikrokretser for å øke ladestrømmen og med omvendt polaritetsbeskyttelse (eksempel).
LTC1734
Også et veldig enkelt opplegg. Ladestrømmen stilles inn av motstand R prog (hvis du for eksempel installerer en 3 kOhm motstand, vil strømmen være 500 mA).
Mikrokretser er vanligvis merket på dekselet: LTRG (de finnes ofte i gamle Samsung-telefoner). 
Enhver pnp-transistor er egnet, det viktigste er at den er designet for en gitt ladestrøm.
Det er ingen ladeindikator på det indikerte diagrammet, men på LTC1734 sies det at pin “4” (Prog) har to funksjoner - å stille inn strømmen og overvåke slutten av batteriladingen. For eksempel vises en krets med kontroll av slutten av ladningen ved hjelp av LT1716-komparatoren. 
LT1716-komparatoren i dette tilfellet kan erstattes med en billig LM358.
TL431 + transistor
Det er sannsynligvis vanskelig å komme opp med en krets som bruker rimeligere komponenter. Det vanskeligste her er å finne TL431 referansespenningskilden. Men de er så vanlige at de finnes nesten overalt (sjelden klarer en strømkilde seg uten denne mikrokretsen). 
Vel, TIP41-transistoren kan erstattes med en hvilken som helst annen med en passende kollektorstrøm. Selv den gamle sovjetiske KT819, KT805 (eller mindre kraftige KT815, KT817) vil gjøre det.
Å sette opp kretsen kommer ned til å stille inn utgangsspenningen (uten batteri!!!) ved hjelp av en trimmotstand på 4,2 volt. Motstand R1 setter maksimumsverdien for ladestrømmen.
Denne kretsen implementerer fullt to-trinns prosessen med å lade litiumbatterier - først lading med likestrøm, deretter flytte til spenningsstabiliseringsfasen og jevnt redusere strømmen til nesten null. Den eneste ulempen er den dårlige repeterbarheten til kretsen (den er lunefull i oppsett og krevende for komponentene som brukes).
MCP73812
Det er en annen ufortjent forsømt mikrokrets fra Microchip - MCP73812 (se). Basert på det oppnås et veldig budsjett ladealternativ (og billig!). Hele kroppssettet er bare én motstand!
Forresten er mikrokretsen laget i en loddevennlig pakke - SOT23-5. 
Det eneste negative er at det blir veldig varmt og det er ingen ladeindikasjon. Det fungerer på en eller annen måte ikke veldig pålitelig hvis du har en strømkilde med lav strøm (som forårsaker et spenningsfall). 
Generelt, hvis ladeindikasjonen ikke er viktig for deg, og en strøm på 500 mA passer deg, så er MCP73812 et veldig godt alternativ.
NCP1835
En fullt integrert løsning tilbys - NCP1835B, som gir høy stabilitet av ladespenningen (4,2 ±0,05 V).
Den eneste ulempen med denne mikrokretsen er kanskje dens for miniatyrstørrelse (DFN-10-kasse, størrelse 3x3 mm). Ikke alle kan gi høykvalitets lodding av slike miniatyrelementer. 
Blant de ubestridelige fordelene vil jeg nevne følgende:
- Minimum antall kroppsdeler.
- Mulighet for å lade et helt utladet batteri (forladestrøm 30 mA);
- Bestemme slutten av ladingen.
- Programmerbar ladestrøm - opptil 1000 mA.
- Lading og feilindikasjon (i stand til å oppdage ikke-ladbare batterier og signalisere dette).
- Beskyttelse mot langtidslading (ved å endre kapasitansen til kondensatoren C t kan du stille inn maksimal ladetid fra 6,6 til 784 minutter).
Kostnaden for mikrokretsen er ikke akkurat billig, men heller ikke så høy (~$1) at du kan nekte å bruke den. Hvis du er komfortabel med en loddebolt, vil jeg anbefale å velge dette alternativet.
En mer detaljert beskrivelse er i.
Kan jeg lade et litium-ion-batteri uten en kontroller?
Ja det kan du. Dette vil imidlertid kreve tett kontroll av ladestrømmen og spenningen.
Generelt vil det ikke være mulig å lade et batteri, for eksempel vår 18650, uten lader. Du må fortsatt begrense den maksimale ladestrømmen på en eller annen måte, så i det minste vil det mest primitive minnet fortsatt være nødvendig.
Den enkleste laderen for ethvert litiumbatteri er en motstand koblet i serie med batteriet: 
Motstanden og effekttap av motstanden avhenger av spenningen til strømkilden som skal brukes til lading.
Som et eksempel, la oss beregne en motstand for en 5 Volt strømforsyning. Vi vil lade et 18650 batteri med en kapasitet på 2400 mAh.
Så helt i begynnelsen av ladingen vil spenningsfallet over motstanden være:
U r = 5 - 2,8 = 2,2 Volt
La oss si at vår 5V-strømforsyning er klassifisert for en maksimal strøm på 1A. Kretsen vil forbruke den høyeste strømmen helt i begynnelsen av ladingen, når spenningen på batteriet er minimal og utgjør 2,7-2,8 volt.
Merk: disse beregningene tar ikke hensyn til muligheten for at batteriet kan være veldig dypt utladet og spenningen på det kan være mye lavere, til og med til null.
Dermed bør motstandsmotstanden som kreves for å begrense strømmen helt i begynnelsen av ladningen ved 1 Ampere være:
R = U / I = 2,2 / 1 = 2,2 Ohm
Resistor effekttap:
P r = I 2 R = 1*1*2,2 = 2,2 W
Helt på slutten av batteriladingen, når spenningen på den nærmer seg 4,2 V, vil ladestrømmen være:
Jeg lader = (U ip - 4,2) / R = (5 - 4,2) / 2,2 = 0,3 A
Det vil si, som vi ser, går ikke alle verdier utover de tillatte grensene for et gitt batteri: startstrømmen overskrider ikke den maksimalt tillatte ladestrømmen for et gitt batteri (2,4 A), og sluttstrømmen overskrider strømmen. hvor batteriet ikke lenger får kapasitet ( 0,24 A).
Den største ulempen med slik lading er behovet for konstant å overvåke spenningen på batteriet. Og slå av ladingen manuelt så snart spenningen når 4,2 volt. Faktum er at litiumbatterier tolererer selv kortvarig overspenning veldig dårlig - elektrodemassene begynner raskt å brytes ned, noe som uunngåelig fører til tap av kapasitet. Samtidig skapes alle forutsetninger for overoppheting og trykkavlastning.
Hvis batteriet ditt har et innebygd beskyttelseskort, som ble diskutert rett ovenfor, blir alt enklere. Når en viss spenning er nådd på batteriet, vil styret selv koble det fra laderen. Imidlertid har denne lademetoden betydelige ulemper, som vi diskuterte i.
Beskyttelsen innebygd i batteriet vil ikke tillate at det under noen omstendigheter overlades. Alt du trenger å gjøre er å kontrollere ladestrømmen slik at den ikke overskrider de tillatte verdiene for et gitt batteri (beskyttelsestavler kan dessverre ikke begrense ladestrømmen).
Lading ved hjelp av en laboratoriestrømforsyning
Har du en strømforsyning med strømvern (begrensning), så er du reddet! En slik strømkilde er allerede en fullverdig lader som implementerer riktig ladeprofil, som vi skrev om ovenfor (CC/CV).
Alt du trenger å gjøre for å lade li-ion er å sette strømforsyningen til 4,2 volt og stille inn ønsket strømgrense. Og du kan koble til batteriet.
Til å begynne med, når batteriet fortsatt er utladet, vil laboratoriestrømforsyningen fungere i strømbeskyttelsesmodus (dvs. den vil stabilisere utgangsstrømmen på et gitt nivå). Deretter, når spenningen på banken stiger til den angitte 4,2V, vil strømforsyningen bytte til spenningsstabiliseringsmodus, og strømmen vil begynne å falle.
Når strømmen faller til 0,05-0,1C, kan batteriet anses som fulladet.
Som du kan se, er laboratoriestrømforsyningen en nesten ideell lader! Det eneste den ikke kan gjøre automatisk er å ta en beslutning om å lade batteriet helt og slå av. Men dette er en liten ting du ikke engang bør ta hensyn til.
Hvordan lade litiumbatterier?
Og hvis vi snakker om et engangsbatteri som ikke er beregnet for opplading, så er det riktige (og eneste riktige) svaret på dette spørsmålet NEI.
Faktum er at ethvert litiumbatteri (for eksempel den vanlige CR2032 i form av en flat nettbrett) er preget av tilstedeværelsen av et internt passiverende lag som dekker litiumanoden. Dette laget forhindrer en kjemisk reaksjon mellom anoden og elektrolytten. Og tilførselen av ekstern strøm ødelegger det ovennevnte beskyttelseslaget, noe som fører til skade på batteriet.
Forresten, hvis vi snakker om det ikke-oppladbare CR2032-batteriet, så er LIR2032, som er veldig lik det, allerede et fullverdig batteri. Den kan og bør lades. Bare spenningen er ikke 3, men 3,6V.
Hvordan lade litiumbatterier (det være seg et telefonbatteri, 18650 eller et annet li-ion-batteri) ble diskutert i begynnelsen av artikkelen.
Det er ingen hemmelighet at Li-ion-batterier ikke liker dyp utladning. Dette fører til at de visner og visner, og øker også indre motstand og mister kapasitet. Noen eksemplarer (de med beskyttelse) kan til og med stupe inn i dyp dvalemodus, hvor det er ganske problematisk å trekke dem ut. Derfor, når du bruker litiumbatterier, er det nødvendig å begrense deres maksimale utladning på en eller annen måte.
For å gjøre dette brukes spesielle kretser som kobler batteriet fra belastningen til rett tid. Noen ganger kalles slike kretser utladningskontrollere.
Fordi Utladningskontrolleren kontrollerer strengt tatt ikke mengden utladningsstrøm, den er ikke en kontroller av noe slag. Faktisk er dette et etablert, men feil navn for beskyttelseskretser for dyp utladning.
I motsetning til hva mange tror, er ikke de innebygde batteriene (PCB-kort eller PCM-moduler) designet for å begrense lade-/utladningsstrømmen, eller for å koble fra lasten når de er helt utladet, eller for å bestemme slutten av ladingen korrekt.
For det første, Beskyttelseskort er i prinsippet ikke i stand til å begrense lade- eller utladningsstrømmen. Dette bør håndteres av minneavdelingen. Det maksimale de kan gjøre er å slå av batteriet når det er kortslutning i lasten eller når det overopphetes.
For det andre, De fleste beskyttelsesmoduler slår av li-ion-batteriet ved en spenning på 2,5 volt eller enda mindre. Og for de aller fleste batterier er dette en veldig sterk utladning dette bør ikke tillates i det hele tatt.
Tredje, Kineserne nagler disse modulene i millioner... Tror du virkelig at de bruker høykvalitets presisjonskomponenter? Eller at noen tester og justerer dem før de installeres i batterier? Selvfølgelig er dette ikke sant. Når du produserer kinesiske hovedkort, overholdes bare ett prinsipp: jo billigere, jo bedre. Derfor, hvis beskyttelsen kobler batteriet fra laderen nøyaktig ved 4,2 ± 0,05 V, er dette mer sannsynlig en lykkelig ulykke enn et mønster.
Det er bra hvis du har en PCB-modul som vil fungere litt tidligere (for eksempel ved 4,1V). Da når batteriet rett og slett ikke ti prosent av kapasiteten, og det er det. Det er mye verre hvis batteriet hele tiden lades opp, for eksempel til 4,3V. Da reduseres levetiden og kapasiteten synker og kan generelt sett svelle.
Det er UMULIG å bruke beskyttelseskortene innebygd i litium-ion-batterier som utladningsbegrensere! Og som ladebegrensere også. Disse kortene er kun beregnet for nødfrakobling av batteri i nødsituasjoner.
Derfor er det nødvendig med separate kretser for å begrense ladning og/eller beskytte mot for dyp utladning.
Vi så på enkle ladere basert på diskrete komponenter og spesialiserte integrerte kretser i. Og i dag skal vi snakke om løsningene som finnes i dag for å beskytte et litiumbatteri mot for mye utladning.
Til å begynne med foreslår jeg en enkel og pålitelig Li-ion overutladningsbeskyttelseskrets, bestående av kun 6 elementer. 
Verdiene som er angitt i diagrammet vil resultere i at batteriene kobles fra belastningen når spenningen faller til ~10 Volt (jeg laget beskyttelse for 3 seriekoblede 18650-batterier i metalldetektoren min). Du kan stille inn din egen avstengningsterskel ved å velge motstand R3.
Forresten, full utladningsspenning til et Li-ion-batteri er 3,0 V og ikke mindre.
En feltbrikke (som den i diagrammet eller noe lignende) kan graves ut fra et gammelt datahovedkort, vanligvis er det flere av dem samtidig. TL-ku kan forresten også tas derfra.
Kondensator C1 er nødvendig for den første oppstarten av kretsen når bryteren slås på (den trekker kort porten T1 til minus, som åpner transistoren og driver spenningsdeleren R3, R2). Videre, etter lading C1, opprettholdes spenningen som kreves for å låse opp transistoren av TL431-mikrokretsen.
Merk følgende! IRF4905-transistoren som er angitt i diagrammet vil perfekt beskytte tre litium-ion-batterier koblet i serie, men er helt uegnet for å beskytte en 3,7 volt-bank. Det sies hvordan du selv kan avgjøre om en felteffekttransistor er egnet eller ikke.
Ulempen med denne kretsen: i tilfelle kortslutning i belastningen (eller for mye strømforbruk), vil ikke felteffekttransistoren lukkes umiddelbart. Reaksjonstiden vil avhenge av kapasitansen til kondensatoren C1. Og det er godt mulig at noe i løpet av denne tiden vil ha tid til å brenne ut ordentlig. En krets som umiddelbart reagerer på en kort belastning under belastning er presentert nedenfor: 
Bryter SA1 er nødvendig for å "starte" kretsen på nytt etter at beskyttelsen har løst ut. Hvis utformingen av enheten din sørger for å fjerne batteriet for å lade det (i en separat lader), er denne bryteren ikke nødvendig.
Motstanden til motstanden R1 må være slik at TL431-stabilisatoren når driftsmodus ved en minimum batterispenning - den velges på en slik måte at anode-katodestrømmen er minst 0,4 mA. Dette gir opphav til en annen ulempe med denne kretsen - etter at beskyttelsen er utløst, fortsetter kretsen å forbruke energi fra batteriet. Strømmen, selv om den er liten, er ganske nok til å tømme et lite batteri fullstendig på bare et par måneder.
Diagrammet nedenfor for hjemmelaget kontroll av utladningen av litiumbatterier er fri for denne ulempen. Når beskyttelsen utløses, er strømmen som forbrukes av enheten så liten at testeren min ikke engang oppdager den. 
Nedenfor er en mer moderne versjon av utladningsbegrenseren for litiumbatteri som bruker TL431-stabilisatoren. Dette lar deg for det første enkelt og enkelt stille inn ønsket responsterskel, og for det andre har kretsen høy temperaturstabilitet og tydelig avstenging. Klapp og det er det! 
Å få tak i TL-ku i dag er ikke noe problem i det hele tatt, de selges for 5 kopek per haug. Motstand R1 trenger ikke å installeres (i noen tilfeller er det til og med skadelig). Trimmer R6, som stiller inn responsspenningen, kan erstattes med en kjede av konstante motstander med utvalgte motstander.
For å gå ut av blokkeringsmodus, må du lade batteriet over beskyttelsesterskelen, og deretter trykke på S1 "Reset"-knappen.
Ulempen med alle de ovennevnte ordningene er at for å gjenoppta driften av ordningene etter å ha gått i beskyttelse, er det nødvendig med inngrep fra operatøren (slå SA1 på og av eller trykk på en knapp). Dette er prisen å betale for enkelhet og lavt strømforbruk i låsemodus.
Den enkleste li-ion-overutladningsbeskyttelseskretsen, blottet for alle ulemper (vel, nesten alle) er vist nedenfor: 
Prinsippet for drift av denne kretsen er veldig lik de to første (helt i begynnelsen av artikkelen), men det er ingen TL431 mikrokrets, og derfor kan dets eget strømforbruk reduseres til svært små verdier - omtrent ti mikroampere . En bryter eller tilbakestillingsknapp er heller ikke nødvendig; kretsen vil automatisk koble batteriet til lasten så snart spenningen over den overskrider en forhåndsinnstilt terskelverdi.
Kondensator C1 undertrykker falske alarmer ved drift på en pulserende last. Eventuelle laveffektdioder vil gjøre det; det er deres egenskaper og mengde som bestemmer driftsspenningen til kretsen (du må velge den lokalt).
Enhver passende n-kanals felteffekttransistor kan brukes. Hovedsaken er at den tåler belastningsstrømmen uten belastning og kan åpnes ved lav gate-kildespenning. For eksempel P60N03LDG, IRLML6401 eller lignende (se).
Kretsen ovenfor er bra for alle, men det er ett ubehagelig øyeblikk - den jevne lukkingen av felteffekttransistoren. Dette skjer på grunn av flatheten til den innledende delen av strømspenningskarakteristikken til diodene.
Denne ulempen kan elimineres ved hjelp av en moderne elementbase, nemlig ved hjelp av mikrostrømspenningsdetektorer (strømmonitorer med ekstremt lavt strømforbruk). Den neste ordningen for å beskytte litium mot dyp utslipp er presentert nedenfor: 
MCP100 mikrokretser er tilgjengelig i både DIP-pakker og plane versjoner. For våre behov er et 3-volts alternativ egnet - MCP100T-300i/TT. Typisk strømforbruk i blokkeringsmodus er 45 µA. Kostnaden for liten engros er omtrent 16 rubler/stykke.
Det er enda bedre å bruke en BD4730-skjerm i stedet for MCP100, fordi den har en direkte utgang, og derfor vil det være nødvendig å ekskludere transistor Q1 fra kretsen (koble utgangen til mikrokretsen direkte til porten til Q2 og motstand R2, mens du øker R2 til 47 kOhm).
Kretsen bruker en mikro-ohm p-kanal MOSFET IRF7210, som enkelt bytter strømmer på 10-12 A. Feltbryteren er helt åpen allerede ved en portspenning på ca. 1,5 V, og i åpen tilstand har den ubetydelig motstand (mindre enn 0,01 Ohm)! Kort sagt en veldig kul transistor. Og viktigst av alt, ikke for dyrt.
Etter min mening er den siste ordningen nærmest idealet. Hvis jeg hadde ubegrenset tilgang til radiokomponenter, ville jeg valgt denne.
En liten endring i kretsen lar deg bruke en N-kanal transistor (da kobles den til den negative belastningskretsen): 
BD47xx strømforsyningsmonitorer (supervisorer, detektorer) er en hel serie med mikrokretser med responsspenninger fra 1,9 til 4,6 V i trinn på 100 mV, slik at du alltid kan velge dem for å passe dine formål.
Et lite tilfluktssted
Enhver av de ovennevnte kretsene kan kobles til et batteri med flere batterier (etter en viss justering, selvfølgelig). Men hvis bankene har ulik kapasitet, vil de svakeste av batteriene hele tiden gå i dyp utladning lenge før kretsen fungerer. Derfor anbefales det i slike tilfeller alltid å bruke batterier ikke bare med samme kapasitet, men helst fra samme batch.
Og selv om en slik beskyttelse har fungert feilfritt i metalldetektoren min i to år nå, ville det fortsatt være mye mer riktig å overvåke spenningen på hvert batteri personlig.
Bruk alltid din personlige utladningskontroller for Li-ion-batterier for hver krukke. Da vil alle batteriene dine tjene deg lykkelig i alle dager.
Hvordan velge en passende felteffekttransistor
I alle de ovennevnte ordningene for å beskytte litiumion-batterier mot dyp utladning, brukes MOSFET-er som opererer i byttemodus. De samme transistorene brukes vanligvis i overladingsbeskyttelseskretser, og i andre tilfeller der lastkontroll er nødvendig.
Selvfølgelig, for at kretsen skal fungere som den skal, må felteffekttransistoren oppfylle visse krav. Først vil vi bestemme oss for disse kravene, og deretter vil vi ta et par transistorer og bruke databladene deres (tekniske egenskaper) for å finne ut om de passer for oss eller ikke.
Merk følgende! Vi vil ikke vurdere de dynamiske egenskapene til FET-er, slik som svitsjhastighet, portkapasitans og maksimal pulsert dreneringsstrøm. Disse parametrene blir kritisk viktige når transistoren opererer ved høye frekvenser (invertere, generatorer, PWM-modulatorer, etc.), men diskusjonen om dette emnet ligger utenfor rammen av denne artikkelen.
Så vi må umiddelbart bestemme kretsen vi vil sette sammen. Derav det første kravet til en felteffekttransistor - det må være riktig type(enten N- eller P-kanal). Dette er den første.
La oss anta at den maksimale strømmen (laststrøm eller ladestrøm - det spiller ingen rolle) ikke vil overstige 3A. Dette fører til det andre kravet - en feltarbeider må tåle slik strøm i lang tid.
Tredje. La oss si at kretsen vår vil beskytte 18650-batteriet mot dyp utladning (en bank). Derfor kan vi umiddelbart bestemme driftsspenningene: fra 3,0 til 4,3 volt. Midler, maksimalt tillatt dren-kildespenning U ds bør være mer enn 4,3 volt.
Det siste utsagnet er imidlertid sant bare hvis bare én litiumbatteribank brukes (eller flere koblet parallelt). Hvis det brukes et batteri med flere seriekoblede batterier for å drive lasten din, da den maksimale drain-source spenningen til transistoren må overstige den totale spenningen til hele batteriet.
Her er et bilde som forklarer dette punktet: 
Som det fremgår av diagrammet, for et batteri med 3 18650 batterier koblet i serie, i beskyttelseskretsene til hver bank er det nødvendig å bruke feltenheter med en dren-til-kilde-spenning U ds > 12,6V (i praksis, du må ta det med en viss margin, for eksempel 10 %).
Dette betyr samtidig at felteffekttransistoren må kunne åpne seg helt (eller i det minste sterkt nok) allerede ved en gate-source spenning U gs på mindre enn 3 Volt. Faktisk er det bedre å fokusere på en lavere spenning, for eksempel 2,5 volt, slik at det er en margin.
For et grovt (innledende) estimat kan du se i dataarket på "Cut-off voltage"-indikatoren ( Gateterskelspenning) er spenningen som transistoren er på terskelen til å åpne. Denne spenningen måles vanligvis når dreneringsstrømmen når 250 µA.
Det er klart at transistoren ikke kan betjenes i denne modusen, fordi utgangsimpedansen er fortsatt for høy, og den vil ganske enkelt brenne ut på grunn av overflødig strøm. Derfor Transistorens avskjæringsspenning må være mindre enn driftsspenningen til beskyttelseskretsen. Og jo mindre den er, jo bedre.
I praksis, for å beskytte en boks med et litiumionbatteri, bør du velge en felteffekttransistor med en avskjæringsspenning på ikke mer enn 1,5 - 2 volt.
Dermed er hovedkravene til felteffekttransistorer som følger:
- transistortype (p- eller n-kanal);
- maksimal tillatt avløpsstrøm;
- den maksimalt tillatte dreneringskildespenningen U ds (husk hvordan batteriene våre skal kobles - i serie eller parallelt);
- lav utgangsmotstand ved en viss gate-kildespenning U gs (for å beskytte en Li-ion-boks, bør du fokusere på 2,5 volt);
- maksimalt tillatt effekttap.
La oss nå se på spesifikke eksempler. For eksempel har vi til disposisjon transistorene IRF4905, IRL2505 og IRLMS2002. La oss se nærmere på dem.
Eksempel 1 - IRF4905
Vi åpner dataarket og ser at dette er en transistor med en p-type kanal (p-kanal). Er vi fornøyd med dette, ser vi videre.
Maksimal dreneringsstrøm er 74A. I overkant, selvfølgelig, men det passer.
Drain-source spenning - 55V. I henhold til betingelsene for problemet har vi bare en litiumbank, så spenningen er enda større enn nødvendig.
Deretter er vi interessert i spørsmålet om hva drain-source motstanden vil være når åpningsspenningen ved porten er 2,5V. Vi ser på dataarket og ser ikke umiddelbart denne informasjonen. Men vi ser at grensespenningen U gs(th) ligger i området 2...4 Volt. Dette er vi absolutt ikke fornøyd med.
Det siste kravet er ikke oppfylt, altså kast transistoren.
Eksempel 2 - IRL2505
Her er databladet hans. Vi ser og ser umiddelbart at dette er en veldig kraftig N-kanals feltenhet. Dreneringsstrøm - 104A, drain-source spenning - 55V. Så langt er alt bra.
Sjekk spenningen V gs(th) - maksimalt 2,0 V. Utmerket!
Men la oss se hvilken motstand transistoren vil ha ved en gate-kildespenning = 2,5 volt. La oss se på diagrammet: 
Det viser seg at med en portspenning på 2,5V og en strøm gjennom transistoren på 3A, vil en spenning på 3V falle over den. I samsvar med Ohms lov vil motstanden i dette øyeblikket være 3V/3A=1Ohm.
Således, når spenningen på batteribanken er ca. 3 volt, kan den ganske enkelt ikke levere 3A til lasten, siden for dette må den totale lastmotstanden, sammen med drain-source-motstanden til transistoren, være 1 Ohm. Og vi har bare en transistor som allerede har en motstand på 1 ohm.
I tillegg, med en slik intern motstand og en gitt strøm, vil transistoren frigjøre effekt (3 A) 2 * 3 Ohm = 9 W. Derfor må du installere en radiator (en TO-220-kasse uten radiator kan forsvinne et sted rundt 0,5...1 W).
En ekstra alarmklokke bør være det faktum at minimum portspenning som produsenten spesifiserte utgangsmotstanden til transistoren for er 4V.
Dette ser ut til å antyde at driften av feltarbeideren ved en spenning U gs mindre enn 4 V ikke var tenkt.
Med tanke på alt det ovennevnte, kast transistoren.
Eksempel 3 - IRLMS2002
Så la oss ta vår tredje kandidat ut av boksen. Og umiddelbart se på ytelsesegenskapene.
N-type kanal, la oss si at alt er i orden.
Maksimal avløpsstrøm - 6,5 A. Egnet.
Maksimal tillatt dren-kildespenning V dss = 20V. Flott.
Avskjæringsspenning - maks. 1,2 volt. Fortsatt greit.
For å finne utgangsmotstanden til denne transistoren, trenger vi ikke engang å se på grafene (som vi gjorde i forrige tilfelle) - den nødvendige motstanden er umiddelbart gitt i tabellen bare for portspenningen vår.
Beskyttelse av litium-ion-batterier (Li-ion). Jeg tror at mange av dere vet at det for eksempel inne i et mobiltelefonbatteri også er en beskyttelseskrets (beskyttelseskontroller), som sørger for at batteriet (celle, bank osv...) ikke overlades over en spenning på 4,2 V, eller utladet mindre enn 2...3 V. Også beskyttelseskretsen sparer fra kortslutninger ved å koble selve boksen fra forbrukeren i øyeblikket av en kortslutning. Når batteriet når slutten av levetiden, kan du fjerne beskyttelseskontrollkortet fra det og kaste selve batteriet. Beskyttelseskortet kan være nyttig for å reparere et annet batteri, for å beskytte en boks (som ikke har beskyttelseskretser), eller du kan ganske enkelt koble brettet til strømforsyningen og eksperimentere med det.
Jeg hadde mange beskyttelsestavler for batterier som var blitt ubrukelige. Men et søk på Internett etter markeringene til mikrokretsene ga ingenting, som om mikrokretsene var klassifisert. På Internett var det kun dokumentasjon for sammenstillinger av felteffekttransistorer, som er inkludert i beskyttelsestavlene. La oss se på utformingen av en typisk litium-ion batteribeskyttelseskrets. Nedenfor er et beskyttelseskontrollkort satt sammen på en kontrollerbrikke betegnet VC87 og en transistorenhet 8814 ():
På bildet ser vi: 1 - beskyttelseskontroller (hjertet i hele kretsen), 2 - montering av to felteffekttransistorer (jeg vil skrive om dem nedenfor), 3 - motstandsinnstilling av beskyttelsesdriftsstrømmen (for eksempel under en kortslutning), 4 - strømforsyningskondensator, 5 - motstand (for å drive kontrollerbrikken), 6 - termistor (finnes på noen kort for å kontrollere batteritemperaturen).
Her er en annen versjon av kontrolleren (det er ingen termistor på dette kortet), den er satt sammen på en brikke med betegnelsen G2JH, og på en transistorenhet 8205A ():
Det trengs to felteffekttransistorer slik at du kan styre ladebeskyttelsen (Charge) og utladningsbeskyttelsen (Discharge) til batteriet separat. Det var nesten alltid datablad for transistorer, men ingen for kontrollerbrikker!! Og her om dagen kom jeg plutselig over et interessant datablad for en slags lithium-ion batteribeskyttelseskontroller ().
Og så, fra ingensteds, dukket det opp et mirakel - etter å ha sammenlignet kretsen fra dataarket med beskyttelseskortene mine, innså jeg: Kretsene samsvarer, de er en og samme ting, klonebrikker! Etter å ha lest dataarket kan du bruke lignende kontrollere i dine hjemmelagde produkter, og ved å endre verdien på motstanden kan du øke den tillatte strømmen som kontrolleren kan levere før beskyttelsen utløses.
Først må du bestemme deg for terminologien.
Som sådan det er ingen utladningskontrollere. Dette er tull. Det nytter ikke å kontrollere utslippet. Utladningsstrømmen avhenger av belastningen - så mye den trenger, vil den ta like mye. Det eneste du trenger å gjøre ved utlading er å overvåke spenningen på batteriet for å forhindre at det overutlades. Til dette formål bruker de .
Samtidig separate kontrollere lade ikke bare eksisterer, men er helt nødvendige for prosessen med å lade li-ion-batterier. De stiller inn den nødvendige strømmen, bestemmer slutten av ladningen, overvåker temperaturen, etc. Laderegulatoren er en integrert del av evt.
Basert på min erfaring kan jeg si at en lade-/utladingskontroller faktisk betyr en krets for å beskytte batteriet mot for dyp utlading og omvendt overlading.
Med andre ord, når vi snakker om en lade-/utladningskontroller, snakker vi om beskyttelsen som er innebygd i nesten alle litium-ion-batterier (PCB- eller PCM-moduler). Her er hun:
Og her er de også: 
Naturligvis er beskyttelseskort tilgjengelig i forskjellige formfaktorer og er satt sammen ved hjelp av forskjellige elektroniske komponenter. I denne artikkelen vil vi se på alternativer for beskyttelseskretser for Li-ion-batterier (eller, hvis du foretrekker det, utladnings-/ladekontrollere).
Lade-utladningskontrollere
Siden dette navnet er så godt etablert i samfunnet, vil vi også bruke det. La oss starte med, kanskje, den vanligste versjonen på DW01 (Plus)-brikken.
DW01-Plus
Et slikt beskyttelseskort for li-ion-batterier finnes i annethvert mobiltelefonbatteri. For å komme til det trenger du bare å rive av det selvklebende med inskripsjoner som er limt til batteriet.
Selve DW01-brikken er seksbent, og to felteffekttransistorer er strukturelt laget i en pakke i form av en 8-bent enhet.
Pinne 1 og 3 styrer henholdsvis utladningsbeskyttelsesbryterne (FET1) og overladingsbeskyttelsesbryterne (FET2). Terskelspenninger: 2,4 og 4,25 Volt. Pin 2 er en sensor som måler spenningsfallet over felteffekttransistorer, som gir beskyttelse mot overstrøm. Transistorens overgangsmotstand fungerer som en måleshunt, så responsterskelen har en veldig stor spredning fra produkt til produkt.
Hele opplegget ser omtrent slik ut: 
Den høyre mikrokretsen merket 8205A er felteffekttransistorene som fungerer som nøkler i kretsen.
S-8241-serien
SEIKO har utviklet spesialiserte brikker for å beskytte litium-ion- og litium-polymer-batterier mot overutladning/overlading. For å beskytte en boks brukes integrerte kretser i S-8241-serien. 
Overutladnings- og overladingsbeskyttelsesbrytere fungerer på henholdsvis 2,3V og 4,35V. Strømbeskyttelse aktiveres når spenningsfallet over FET1-FET2 er lik 200 mV.
AAT8660-serien
LV51140T
En lignende beskyttelsesordning for litium-encellede batterier med beskyttelse mot overutladning, overlading og overflødig lade- og utladningsstrøm. Implementert ved hjelp av LV51140T-brikken. 
Terskelspenninger: 2,5 og 4,25 Volt. Den andre delen av mikrokretsen er inngangen til overstrømsdetektoren (grenseverdier: 0,2V ved utlading og -0,7V ved lading). Pinne 4 brukes ikke.
R5421N-serien
Kretsdesignet er likt de forrige. I driftsmodus bruker mikrokretsen omtrent 3 μA, i blokkeringsmodus - omtrent 0,3 μA (bokstav C i betegnelsen) og 1 μA (bokstav F i betegnelsen). 
R5421N-serien inneholder flere modifikasjoner som varierer i størrelsen på responsspenningen under opplading. Detaljer er gitt i tabellen:
SA57608
En annen versjon av lade-/utladingskontrolleren, kun på SA57608-brikken. 
Spenningene som mikrokretsen kobler fra boksen fra eksterne kretser avhenger av bokstavindeksen. For detaljer, se tabellen:
SA57608 bruker en ganske stor strøm i hvilemodus - omtrent 300 µA, noe som skiller den fra de ovennevnte analogene til det verre (hvor strømmen som forbrukes er i størrelsesorden brøkdeler av en mikroampere).
LC05111CMT
Og til slutt tilbyr vi en interessant løsning fra en av verdenslederne innen produksjon av elektroniske komponenter On Semiconductor - en lade-utladningskontroller på LC05111CMT-brikken. 
Løsningen er interessant ved at nøkkel-MOSFET-ene er innebygd i selve mikrokretsen, så alt som gjenstår av tilleggselementene er et par motstander og en kondensator.
Overgangsmotstanden til de innebygde transistorene er ~11 milliohm (0,011 ohm). Maksimal lade-/utladningsstrøm er 10A. Maksimal spenning mellom terminalene S1 og S2 er 24 volt (dette er viktig når man kombinerer batterier til batterier).
Mikrokretsen er tilgjengelig i WDFN6 2,6x4,0, 0,65P, Dual Flag-pakken.
Kretsen gir som forventet beskyttelse mot overlading/utladning, overbelastningsstrøm og overladestrøm.
Ladekontrollere og beskyttelseskretser - hva er forskjellen?
Det er viktig å forstå at beskyttelsesmodulen og ladekontrollerne ikke er det samme. Ja, funksjonene deres overlapper til en viss grad, men å kalle beskyttelsesmodulen innebygd i batteriet en ladekontroller ville være en feil. Nå skal jeg forklare hva forskjellen er.
Den viktigste rollen til enhver ladekontroller er å implementere riktig ladeprofil (vanligvis CC/CV - konstant strøm/konstant spenning). Det vil si at laderegulatoren må være i stand til å begrense ladestrømmen på et gitt nivå, og dermed kontrollere mengden energi som "heles" inn i batteriet per tidsenhet. Overskuddsenergi frigjøres i form av varme, så enhver ladekontroller blir ganske varm under drift.
Av denne grunn er ladekontrollere aldri innebygd i batteriet (i motsetning til beskyttelseskort). Kontrollerne er rett og slett en del av en skikkelig lader og ingenting mer.
I tillegg er ikke et eneste beskyttelseskort (eller beskyttelsesmodul, hva du vil kalle det) i stand til å begrense ladestrømmen. Styret kontrollerer kun spenningen på selve banken og, hvis den går utover forhåndsbestemte grenser, åpner utgangsbryterne, og kobler derved banken fra omverdenen. Kortslutningsbeskyttelse fungerer forresten også etter samme prinsipp - under en kortslutning faller spenningen på bredden kraftig og beskyttelseskretsen for dyp utladning utløses.
Forvirring mellom beskyttelseskretsene for litiumbatterier og ladekontrollere oppsto på grunn av likheten i responsterskelen (~4,2V). Bare når det gjelder en beskyttelsesmodul, kobles boksen helt fra de eksterne terminalene, og i tilfelle av en ladekontroller bytter den til spenningsstabiliseringsmodus og reduserer ladestrømmen gradvis.
Prisen er for 2 stk.
Jeg trengte å drive én enhet fra et 18650 litiumbatteri som fungerer på 3 - 4 volt. For å implementere denne ideen trengte vi en krets som kan:
1 - beskytt batteriet mot overutlading
2 - lad litiumbatterier
Jeg fant et lite skjerf på Aliexpress som gjorde alt dette og som ikke var dyrt i det hele tatt. 
Uten å nøle kjøpte jeg umiddelbart mange av to slike brett for $3,88. Selvfølgelig, hvis du kjøper 10 av dem, kan du finne dem for $1. Men jeg trenger ikke 10 stykker.
Etter 2 uker var brettene i mine hender.
For de interesserte kan utpakkingsprosessen og en rask oversikt se her:
Ladekretsen er laget på en spesialisert TP4056-kontroller
Beskrivelse av hvilke:
Fra det andre beinet til bakken er det en motstand på 1,2 kOhm (betegnet R3 på brettet), ved å endre verdien på denne motstanden kan du endre batteriets ladestrøm. 
I utgangspunktet koster den 1,2 kOhm, noe som betyr at ladestrømmen er 1 Ampere.
Ulike andre omformere kan kobles til dette kortet. for eksempel hvis du kobler til en slik DC/DC-omformer 
Da får vi noe som en powerbank. Siden vi vil ha +5V på utgangen.
Og hvis du kobler en universell step-up DC/DC-omformer til LM2577S 
Da får vi en utgang fra 4 til 26 volt. Som er veldig bra og vil dekke alle våre behov.
Generelt, med et litiumbatteri, selv fra en gammel telefon, og et slikt brett, får vi et universalsett for mange oppgaver med å drive enhetene våre.
Du kan se videoanmeldelsen i detalj:
Planlegger å kjøpe +138 Legg til i favoritter Jeg likte anmeldelsen +56 +153
