Pil şarjını izlemek için mikro devre. Li-ion pilleri aşırı deşarjdan koruyan devreler (deşarj kontrolörleri). NCP1835B - Li-Ion ve Li-Pol pilleri şarj etmek için mikro devre
Belirli bir şarj cihazının özelliklerini değerlendirmek, bir li-ion pilin örnek şarjının gerçekte nasıl ilerlemesi gerektiğini anlamadan zordur. Bu nedenle doğrudan diyagramlara geçmeden önce küçük bir teoriyi hatırlayalım.
Lityum piller nedir?
Lityum pilin pozitif elektrotunun hangi malzemeden yapıldığına bağlı olarak birkaç çeşit vardır:
- lityum kobaltat katotlu;
- lityumlu demir fosfat bazlı bir katot ile;
- nikel-kobalt-alüminyum bazlı;
- nikel-kobalt-manganez bazlı.
Bu pillerin hepsinin kendine has özellikleri vardır ancak bu nüanslar genel tüketici için temel öneme sahip olmadığından bu makalede ele alınmayacaktır.
Ayrıca tüm li-ion piller çeşitli boyut ve form faktörlerinde üretilmektedir. Muhafazalı (örneğin, günümüzde popüler olan 18650) veya lamine veya prizmatik (jel-polimer piller) olabilirler. İkincisi, elektrotları ve elektrot kütlesini içeren, özel bir filmden yapılmış, hava geçirmez şekilde kapatılmış torbalardır.
Li-ion pillerin en yaygın boyutları aşağıdaki tabloda gösterilmektedir (hepsinin nominal voltajı 3,7 volttur):
| Tanım | Normal boyut | Benzer boyut |
|---|---|---|
| XXYY0, Nerede XX- mm cinsinden çap göstergesi, YY- mm cinsinden uzunluk değeri, 0 - silindir şeklindeki tasarımı yansıtır |
10180 | 2/5 AAA |
| 10220 | 1/2 AAA (Ø AAA'ya karşılık gelir, ancak uzunluğun yarısı kadardır) | |
| 10280 | ||
| 10430 | AAA | |
| 10440 | AAA | |
| 14250 | 1/2 AA | |
| 14270 | Ø AA, uzunluk CR2 | |
| 14430 | Ø 14 mm (AA ile aynı), ancak daha kısa uzunluk | |
| 14500 | AA | |
| 14670 | ||
| 15266, 15270 | CR2 | |
| 16340 | CR123 | |
| 17500 | 150S/300S | |
| 17670 | 2xCR123 (veya 168S/600S) | |
| 18350 | ||
| 18490 | ||
| 18500 | 2xCR123 (veya 150A/300P) | |
| 18650 | 2xCR123 (veya 168A/600P) | |
| 18700 | ||
| 22650 | ||
| 25500 | ||
| 26500 | İLE | |
| 26650 | ||
| 32650 | ||
| 33600 | D | |
| 42120 |
Dahili elektrokimyasal süreçler aynı şekilde ilerler ve pilin form faktörüne ve tasarımına bağlı değildir, dolayısıyla aşağıda söylenen her şey tüm lityum piller için eşit şekilde geçerlidir.
Lityum iyon piller nasıl düzgün şekilde şarj edilir
Lityum pilleri şarj etmenin en doğru yolu iki aşamada şarj etmektir. Sony'nin tüm şarj cihazlarında kullandığı yöntem budur. Daha karmaşık bir şarj kontrolörüne rağmen bu, li-ion pillerin servis ömrünü kısaltmadan daha eksiksiz şarj edilmesini sağlar.
Burada lityum piller için CC/CV (sabit akım, sabit voltaj) olarak kısaltılan iki aşamalı bir şarj profilinden bahsediyoruz. Darbe ve adım akımlarına sahip seçenekler de vardır, ancak bunlar bu makalede tartışılmamıştır. Darbeli akımla şarj etme hakkında daha fazla bilgi edinebilirsiniz.
Öyleyse, şarjın her iki aşamasına daha ayrıntılı olarak bakalım.
1. İlk aşamada Sabit bir şarj akımı sağlanmalıdır. Mevcut değer 0,2-0,5C'dir. Hızlandırılmış şarj için akımın 0,5-1,0C'ye çıkarılmasına izin verilir (burada C, pil kapasitesidir).
Örneğin 3000 mAh kapasiteli bir batarya için ilk kademedeki nominal şarj akımı 600-1500 mA, hızlandırılmış şarj akımı ise 1,5-3A aralığında olabiliyor.
Belirli bir değerde sabit bir şarj akımı sağlamak için şarj devresinin akü terminallerindeki voltajı arttırabilmesi gerekir. Aslında şarj cihazı ilk aşamada klasik bir akım dengeleyici görevi görüyor.
Önemli: Pilleri yerleşik koruma kartı (PCB) ile şarj etmeyi planlıyorsanız, şarj devresini tasarlarken devrenin açık devre voltajının asla 6-7 volt'u geçmeyeceğinden emin olmanız gerekir. Aksi halde koruma levhası zarar görebilir.
Aküdeki voltaj 4,2 volta yükseldiği anda akü kapasitesinin yaklaşık %70-80'ini kazanacaktır (belirli kapasite değeri şarj akımına bağlı olacaktır: hızlandırılmış şarjla biraz daha az olacaktır, nominal ücret - biraz daha fazla). Bu an, şarjın ilk aşamasının sonunu işaret eder ve ikinci (ve son) aşamaya geçiş için bir sinyal görevi görür.
2. İkinci şarj aşaması- bu, pilin sabit bir voltajla, ancak giderek azalan (düşen) bir akımla şarj edilmesidir.
Bu aşamada şarj cihazı akü üzerinde 4,15-4,25 volt voltaj tutar ve akım değerini kontrol eder.
Kapasite arttıkça şarj akımı azalacaktır. Değeri 0,05-0,01C'ye düştüğünde şarj işlemi tamamlanmış sayılır.
Şarj cihazının doğru çalışmasının önemli bir nüansı, şarj tamamlandıktan sonra akü bağlantısının tamamen kesilmesidir. Bunun nedeni, lityum pillerin, genellikle şarj cihazı tarafından sağlanan (yani 4,18-4,24 volt) yüksek voltaj altında uzun süre kalmalarının son derece istenmeyen olmasıdır. Bu, pilin kimyasal bileşiminin daha hızlı bozulmasına ve bunun sonucunda kapasitesinde bir azalmaya yol açar. Uzun süreli konaklama, onlarca saat veya daha fazla süre anlamına gelir.
Şarjın ikinci aşamasında pil kapasitesinin yaklaşık 0,1-0,15 oranında daha fazlasını kazanmayı başarır. Böylece toplam pil şarjı %90-95'e ulaşır, bu da mükemmel bir göstergedir.
Şarj etmenin iki ana aşamasına baktık. Bununla birlikte, başka bir şarj aşamasından (sözde) bahsedilmeseydi, lityum pillerin şarj edilmesi konusunun kapsamı eksik olurdu. ön şarj.
Ön şarj aşaması (ön şarj)- bu aşama yalnızca tamamen boşalmış pilleri (2,5 V'un altında) normal çalışma moduna getirmek için kullanılır.
Bu aşamada akü voltajı 2,8 V'a ulaşana kadar şarja azaltılmış sabit akım sağlanır.
Ön aşama, örneğin elektrotlar arasında dahili bir kısa devre bulunan hasarlı pillerin şişmesini ve basıncının düşmesini (veya hatta yangınla patlamasını) önlemek için gereklidir. Böyle bir bataryadan hemen büyük bir şarj akımı geçerse, bu kaçınılmaz olarak ısınmasına yol açacaktır ve o zaman buna bağlıdır.
Ön şarjın bir diğer faydası da pilin önceden ısıtılmasıdır; bu, düşük ortam sıcaklıklarında (soğuk mevsimde ısıtılmayan bir odada) şarj edilirken önemlidir.
Akıllı şarj, ön şarj aşamasında akü üzerindeki voltajı izleyebilmeli ve voltaj uzun süre yükselmezse akünün arızalı olduğu sonucunu çıkarabilmelidir.
Bir lityum iyon pilin şarj edilmesinin tüm aşamaları (ön şarj aşaması dahil) bu grafikte şematik olarak gösterilmektedir: 
Nominal şarj voltajının 0,15V aşılması pil ömrünü yarı yarıya azaltabilir. Şarj voltajının 0,1 volt düşürülmesi, şarj edilmiş bir akünün kapasitesini yaklaşık %10 azaltır, ancak hizmet ömrünü önemli ölçüde uzatır. Tamamen şarj edilmiş bir akünün şarj cihazından çıkarıldıktan sonraki voltajı 4,1-4,15 volttur.
Yukarıdakileri özetleyeyim ve ana noktaları özetleyeyim:
1. Li-ion pili şarj etmek için hangi akımı kullanmalıyım (örneğin 18650 veya başka bir pil)?
Akım, ne kadar hızlı şarj etmek istediğinize bağlı olacaktır ve 0,2C ila 1C arasında değişebilir.
Örneğin 3400 mAh kapasiteli 18650 pil için minimum şarj akımı 680 mA, maksimum 3400 mA'dır.
2. Örneğin aynı 18650 pillerin şarj edilmesi ne kadar sürer?
Şarj süresi doğrudan şarj akımına bağlıdır ve aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır:
T = C / I şarj ediyorum.
Örneğin 3400 mAh bataryamızın 1A akımla şarj süresi yaklaşık 3,5 saat olacaktır.
3. Lityum polimer pil nasıl düzgün şekilde şarj edilir?
Tüm lityum piller aynı şekilde şarj olur. Lityum polimer mi yoksa lityum iyon mu olduğu önemli değil. Biz tüketiciler için hiçbir fark yok.
Koruma levhası nedir?
Koruma kartı (veya PCB - güç kontrol panosu), lityum pilin kısa devresine, aşırı şarjına ve aşırı deşarjına karşı koruma sağlayacak şekilde tasarlanmıştır. Kural olarak aşırı ısınma koruması da koruma modüllerine yerleştirilmiştir.
Güvenlik nedeniyle, dahili koruma levhası bulunmayan ev aletlerinde lityum pillerin kullanılması yasaktır. Bu nedenle tüm cep telefonu pillerinde her zaman bir PCB kartı bulunur. Akü çıkış terminalleri doğrudan kart üzerinde bulunur: 
Bu kartlar, özel bir cihazda (JW01, JW11, K091, G2J, G3J, S8210, S8261, NE57600 ve diğer analoglar) altı ayaklı bir şarj kontrol cihazı kullanır. Bu denetleyicinin görevi, akü tamamen boşaldığında aküyü yükten ayırmak, 4,25V'a ulaştığında ise aküyü şarjdan ayırmaktır.
Örneğin, eski Nokia telefonlarıyla birlikte verilen BP-6M batarya koruma kartının şeması: 
18650’den bahsedecek olursak koruma levhalı veya koruma levhasız olarak üretilebilmektedir. Koruma modülü akünün negatif terminalinin yakınında bulunur. 
Kart pilin uzunluğunu 2-3 mm artırır. 
PCB modülü olmayan piller genellikle kendi koruma devreleriyle birlikte gelen pillere dahildir.
Korumalı herhangi bir pil, kolayca korumasız bir pile dönüşebilir; yalnızca onu boşaltmanız gerekir. 
Bugün 18650 pilin maksimum kapasitesi 3400 mAh'dir. Korumalı pillerin kutusu üzerinde ilgili bir işaret ("Korumalı") bulunmalıdır. 
PCB kartını PCM modülüyle (PCM - güç şarj modülü) karıştırmayın. Birincisi yalnızca pili koruma amacına hizmet ediyorsa, ikincisi şarj işlemini kontrol etmek için tasarlanmıştır - şarj akımını belirli bir seviyede sınırlar, sıcaklığı kontrol eder ve genel olarak tüm süreci sağlar. PCM kartı, şarj kontrol cihazı dediğimiz şeydir.
Umarım artık 18650 pilin veya başka bir lityum pilin nasıl şarj edileceğine dair hiçbir soru kalmamıştır? Daha sonra şarj cihazları için küçük bir hazır devre çözümü seçimine geçiyoruz (aynı şarj kontrol cihazları).
Li-ion piller için şarj şemaları
Tüm devreler herhangi bir lityum pili şarj etmeye uygundur; geriye kalan tek şey şarj akımına ve eleman tabanına karar vermektir.
LM317
Şarj göstergeli LM317 yongasını temel alan basit bir şarj cihazının şeması: 
Devre en basitidir, tüm kurulum, R8 kesme direncini (akü bağlı olmadan!) kullanarak çıkış voltajını 4,2 volta ayarlamak ve R4, R6 dirençlerini seçerek şarj akımını ayarlamaktan ibarettir. Direnç R1'in gücü en az 1 Watt'tır.
LED söndüğünde şarj işlemi tamamlanmış sayılabilir (şarj akımı hiçbir zaman sıfıra düşmez). Pilin tamamen şarj olduktan sonra uzun süre bu şarjda tutulması önerilmez.
Lm317 mikro devresi, çeşitli voltaj ve akım stabilizatörlerinde (bağlantı devresine bağlı olarak) yaygın olarak kullanılır. Her köşede satılıyor ve bir kuruşa mal oluyor (sadece 55 rubleye 10 adet alabilirsiniz).
LM317 farklı muhafazalarla gelir: 
Pin ataması (pin çıkışı): 
LM317 yongasının analogları şunlardır: GL317, SG31, SG317, UC317T, ECG1900, LM31MDT, SP900, KR142EN12, KR1157EN1 (son ikisi yurt içinde üretilmektedir).
LM317 yerine LM350 alırsanız şarj akımı 3A'e çıkarılabilir. Ancak daha pahalı olacak - 11 ruble / adet.
Baskılı devre kartı ve devre düzeneği aşağıda gösterilmiştir: 
Eski Sovyet transistörü KT361, benzer bir pnp transistörüyle değiştirilebilir (örneğin, KT3107, KT3108 veya burjuva 2N5086, 2SA733, BC308A). Şarj göstergesine ihtiyaç duyulmuyorsa tamamen çıkarılabilir.
Devrenin dezavantajı: besleme voltajı 8-12V aralığında olmalıdır. Bunun nedeni, LM317 yongasının normal çalışması için akü voltajı ile besleme voltajı arasındaki farkın en az 4,25 Volt olması gerektiğidir. Bu nedenle USB bağlantı noktasından güç sağlamak mümkün olmayacaktır.
MAX1555 veya MAX1551
MAX1551/MAX1555, Li+ piller için USB'den veya ayrı bir güç adaptöründen (örneğin telefon şarj cihazı) çalışabilen özel şarj cihazlarıdır.
Bu mikro devrelerin tek farkı MAX1555'in şarj işlemini belirten sinyal üretmesi, MAX1551'in ise gücün açık olduğunu belirten sinyal üretmesidir. Onlar. Çoğu durumda 1555 hala tercih edilir, dolayısıyla 1551'i satışta bulmak artık zor.
Bu mikro devrelerin üreticiden ayrıntılı bir açıklaması.
DC adaptöründen gelen maksimum giriş voltajı, USB - 6 V ile çalıştırıldığında 7 V'tur. Besleme voltajı 3,52 V'a düştüğünde mikro devre kapanır ve şarj durur.
Mikro devrenin kendisi, besleme voltajının hangi girişte mevcut olduğunu algılar ve ona bağlanır. Güç USB veri yolu üzerinden sağlanıyorsa, maksimum şarj akımı 100 mA ile sınırlıdır; bu, güney köprüsünü yakma korkusu olmadan şarj cihazını herhangi bir bilgisayarın USB bağlantı noktasına takmanıza olanak tanır.
Ayrı bir güç kaynağından beslendiğinde tipik şarj akımı 280 mA'dır.
Çipler yerleşik aşırı ısınma korumasına sahiptir. Ancak bu durumda bile devre çalışmaya devam ederek şarj akımını 110°C'nin üzerindeki her derece için 17 mA azaltır.
Bir ön şarj işlevi vardır (yukarıya bakın): akü voltajı 3V'un altında olduğu sürece mikro devre, şarj akımını 40 mA ile sınırlar.
Mikro devrenin 5 pimi vardır. İşte tipik bir bağlantı şeması: 
Adaptörünüzün çıkışındaki voltajın hiçbir durumda 7 volt'u geçmeyeceğine dair bir garanti varsa, 7805 dengeleyici olmadan da yapabilirsiniz.
USB şarj seçeneği örneğin buna monte edilebilir. 
Mikro devre, harici diyotlara veya harici transistörlere ihtiyaç duymaz. Genel olarak, elbette muhteşem küçük şeyler! Ancak bunlar çok küçüktür ve lehimlenmesi sakıncalıdır. Ayrıca pahalıdırlar ().
LP2951
LP2951 stabilizatörü National Semiconductors () tarafından üretilmiştir. Yerleşik bir akım sınırlama fonksiyonunun uygulanmasını sağlar ve devrenin çıkışında bir lityum iyon pil için sabit bir şarj voltajı seviyesi oluşturmanıza olanak tanır.
Şarj voltajı 4,08 - 4,26 volttur ve akü bağlantısı kesildiğinde R3 direnci tarafından ayarlanır. Gerilim çok hassas bir şekilde tutulur.
Şarj akımı 150 - 300mA'dır, bu değer LP2951 yongasının dahili devreleri ile sınırlıdır (üreticiye bağlı olarak).
Diyotu küçük bir ters akımla kullanın. Örneğin satın alabileceğiniz 1N400X serisinden herhangi biri olabilir. Diyot, giriş voltajı kapatıldığında aküden LP2951 yongasına ters akımı önlemek için blokaj diyotu olarak kullanılır. 
Bu şarj cihazı oldukça düşük bir şarj akımı üretir, böylece herhangi bir 18650 pil gece boyunca şarj edilebilir.
Mikro devre hem DIP paketinde hem de SOIC paketinde satın alınabilir (parça başına yaklaşık 10 ruble maliyeti).
MCP73831
Çip, doğru şarj cihazlarını oluşturmanıza olanak tanır ve aynı zamanda çok abartılı olan MAX1555'ten daha ucuzdur. 
Tipik bir bağlantı şeması aşağıdakilerden alınmıştır: 
Devrenin önemli bir avantajı, şarj akımını sınırlayan düşük dirençli güçlü dirençlerin bulunmamasıdır. Burada akım, mikro devrenin 5. pinine bağlı bir direnç tarafından ayarlanır. Direnci 2-10 kOhm aralığında olmalıdır.
Monte edilmiş şarj cihazı şuna benzer: 
Mikro devre çalışma sırasında oldukça iyi ısınıyor, ancak bu onu rahatsız etmiyor gibi görünüyor. İşlevini yerine getirir.
SMD LED'li ve mikro USB konektörlü baskılı devre kartının başka bir versiyonu: 
LTC4054 (STC4054)
Çok basit şema, harika seçenek! 800 mA'ya kadar akımla şarj edilmesini sağlar (bkz.). Doğru, çok ısınmaya eğilimlidir, ancak bu durumda yerleşik aşırı ısınma koruması akımı azaltır. 
Devre, bir transistörlü LED'lerden birini veya hatta her ikisini de atarak önemli ölçüde basitleştirilebilir. O zaman şöyle görünecek (itiraf etmelisiniz, daha basit olamazdı: bir çift direnç ve bir kondansatör): 
Baskılı devre kartı seçeneklerinden biri adresinde mevcuttur. Kart, standart 0805 boyutunda elemanlar için tasarlanmıştır.
ben=1000/R. Hemen yüksek bir akım ayarlamamalısınız; önce mikro devrenin ne kadar ısındığını görün. Amacım için 2,7 kOhm'luk bir direnç aldım ve şarj akımının yaklaşık 360 mA olduğu ortaya çıktı.
Bu mikro devreye bir radyatör uyarlamanın mümkün olması pek mümkün değildir ve kristal kasa bağlantısının yüksek termal direnci nedeniyle etkili olacağı da bir gerçek değildir. Üretici, ısı emicinin "kabloların içinden" yapılmasını, izlerin mümkün olduğu kadar kalın olmasını ve folyonun çip gövdesinin altında bırakılmasını önerir. Genel olarak, ne kadar çok “toprak” folyosu kalırsa o kadar iyidir.
Bu arada, ısının çoğu 3. bacaktan dağılıyor, böylece bu izi çok geniş ve kalın yapabilirsiniz (fazla lehimle doldurun). 
LTC4054 çip paketi LTH7 veya LTADY olarak etiketlenebilir.
LTH7, birincisinin çok düşük bir pili kaldırabilmesi (voltajın 2,9 volttan az olduğu) ve ikincisinin kaldıramaması (ayrı olarak sallamanız gerekir) açısından LTADY'den farklıdır.
Çipin çok başarılı olduğu ortaya çıktı, bu yüzden bir sürü analogu var: STC4054, MCP73831, TB4054, QX4054, TP4054, SGM4054, ACE4054, LP4054, U4054, BL4054, WPM4054, IT4504, Y1880, PT6102, PT6181, 2 , HX6001 , LC6000, LN5060, CX9058, EC49016, CYT5026, Q7051. Analoglardan herhangi birini kullanmadan önce veri sayfalarını kontrol edin.
TP4056
Mikro devre bir SOP-8 muhafazasında yapılmıştır (bkz.), karnında kontaklara bağlı olmayan, ısının daha verimli bir şekilde uzaklaştırılmasını sağlayan metal bir soğutucuya sahiptir. Pili 1A'ya kadar bir akımla şarj etmenizi sağlar (akım, akım ayar direncine bağlıdır). 
Bağlantı şeması minimum sayıda askı elemanı gerektirir: 
Devre, klasik şarj işlemini uygular; önce sabit bir akımla, ardından sabit bir voltajla ve düşen bir akımla şarj edilir. Her şey bilimseldir. Adım adım şarj etmeye bakarsanız, birkaç aşamayı ayırt edebilirsiniz:
- Bağlı akünün voltajının izlenmesi (bu her zaman olur).
- Ön şarj aşaması (pil 2,9 V'un altına boşalmışsa). R prog direnci tarafından programlanan akımdan (R prog = 1,2 kOhm'da 100 mA) 2,9 V seviyesine kadar 1/10'luk bir akımla şarj edin.
- Maksimum sabit akımla şarj etme (R prog = 1,2 kOhm'da 1000 mA);
- Akü 4,2 V'a ulaştığında akü üzerindeki voltaj bu seviyede sabitlenir. Şarj akımında kademeli bir azalma başlar.
- Akım, R prog direnci tarafından programlananın 1/10'una ulaştığında (R prog = 1,2 kOhm'da 100 mA), şarj cihazı kapanır.
- Şarj işlemi tamamlandıktan sonra kontrol cihazı akü voltajını izlemeye devam eder (bkz. madde 1). İzleme devresi tarafından tüketilen akım 2-3 µA'dır. Voltaj 4,0V'a düştükten sonra şarj işlemi tekrar başlar. Ve böylece bir daire içinde.
Şarj akımı (amper cinsinden) formülle hesaplanır I=1200/R programı. İzin verilen maksimum 1000 mA'dır.
Grafikte 3400 mAh 18650 pil ile gerçek bir şarj testi gösterilmektedir: 
Mikro devrenin avantajı, şarj akımının yalnızca bir direnç tarafından ayarlanmasıdır. Güçlü düşük dirençli dirençlere gerek yoktur. Ayrıca şarj işleminin bir göstergesinin yanı sıra şarjın sonunun bir göstergesi de vardır. Pil bağlı olmadığında gösterge birkaç saniyede bir yanıp söner.
Devrenin besleme voltajı 4,5...8 volt arasında olmalıdır. 4,5V'a ne kadar yakınsa o kadar iyidir (böylece çip daha az ısınır).
İlk bacak, lityum iyon pilin (genellikle cep telefonu pilinin orta terminali) içine yerleştirilmiş bir sıcaklık sensörünü bağlamak için kullanılır. Çıkış voltajı besleme voltajının %45'inin altında veya %80'inin üzerindeyse şarj işlemi durdurulur. Sıcaklık kontrolüne ihtiyacınız yoksa ayağınızı yere koyun.
Dikkat! Bu devrenin önemli bir dezavantajı vardır: akü ters polarite koruma devresinin olmaması. Bu durumda kontrolörün maksimum akımın aşılması nedeniyle yanması garanti edilir. Bu durumda devrenin besleme gerilimi doğrudan aküye gider ve bu da çok tehlikelidir.
Mühür basittir ve dizinizin üzerinde bir saat içinde yapılabilir. Zaman önemliyse hazır modüller sipariş edebilirsiniz. Bazı hazır modül üreticileri aşırı akıma ve aşırı deşarja karşı koruma ekler (örneğin, hangi panele ihtiyacınız olduğunu - korumalı veya korumasız ve hangi konektörle seçebilirsiniz). 
Ayrıca sıcaklık sensörü için kontak içeren hazır kartlar da bulabilirsiniz. Veya şarj akımını artırmak için birkaç paralel TP4056 mikro devresine ve ters polarite korumasına sahip bir şarj modülü bile (örnek).
LTC1734
Ayrıca çok basit bir şema. Şarj akımı R prog direnci tarafından ayarlanır (örneğin, 3 kOhm'luk bir direnç takarsanız akım 500 mA olacaktır).
Mikro devreler genellikle kasanın üzerinde işaretlenir: LTRG (genellikle eski Samsung telefonlarında bulunurlar). 
Herhangi bir pnp transistörü uygundur, asıl önemli olan, belirli bir şarj akımı için tasarlanmış olmasıdır.
Belirtilen şemada şarj göstergesi yok, ancak LTC1734'te pin "4" (Prog)'un iki işlevi olduğu söyleniyor - akımı ayarlamak ve pil şarjının sonunu izlemek. Örneğin, LT1716 karşılaştırıcısını kullanarak şarj sonunu kontrol eden bir devre gösterilmektedir. 
Bu durumda LT1716 karşılaştırıcısı ucuz bir LM358 ile değiştirilebilir.
TL431 + transistör
Daha uygun fiyatlı bileşenler kullanan bir devre bulmak muhtemelen zordur. Burada en zor olan TL431 referans voltaj kaynağını bulmaktır. Ancak o kadar yaygındırlar ki neredeyse her yerde bulunurlar (nadiren bir güç kaynağı bu mikro devre olmadan yapar). 
TIP41 transistörü, uygun kollektör akımına sahip herhangi bir transistörle değiştirilebilir. Eski Sovyet KT819, KT805 (veya daha az güçlü KT815, KT817) bile işe yarayacaktır.
Devrenin kurulumu, 4,2 voltta bir trim direnci kullanarak çıkış voltajını (pilsiz!!!) ayarlamaktan ibarettir. Direnç R1, şarj akımının maksimum değerini ayarlar.
Bu devre, lityum pillerin şarj edilmesinin iki aşamalı sürecini tam olarak uygular - önce doğru akımla şarj etmek, ardından voltaj stabilizasyon aşamasına geçmek ve akımı sorunsuz bir şekilde neredeyse sıfıra düşürmek. Tek dezavantajı devrenin zayıf tekrarlanabilirliğidir (kurulumda kaprislidir ve kullanılan bileşenlere ihtiyaç duyar).
MCP73812
Microchip - MCP73812'den haksız yere ihmal edilen başka bir mikro devre daha var (bkz.). Buna dayanarak, oldukça bütçe dostu bir şarj seçeneği elde ediyoruz (ve ucuz!). Tüm gövde kiti yalnızca bir dirençten oluşuyor!
Bu arada, mikro devre lehim dostu bir pakette yapılmıştır - SOT23-5. 
Tek olumsuz yanı çok ısınması ve şarj göstergesinin olmaması. Ayrıca düşük güçlü bir güç kaynağınız varsa (voltaj düşüşüne neden olur) bir şekilde pek güvenilir çalışmaz. 
Genel olarak şarj göstergesi sizin için önemli değilse ve 500 mA'lık bir akım size uygunsa MCP73812 çok iyi bir seçenektir.
NCP1835
Tam entegre bir çözüm sunulmaktadır - NCP1835B, şarj voltajında yüksek stabilite sağlar (4,2 ±0,05 V).
Belki de bu mikro devrenin tek dezavantajı çok minyatür boyutudur (DFN-10 kasa, 3x3 mm boyutunda). Herkes bu tür minyatür elemanların yüksek kalitede lehimlenmesini sağlayamaz. 
İnkar edilemez avantajlar arasında aşağıdakilere dikkat etmek isterim:
- Minimum vücut parçası sayısı.
- Tamamen boşalmış bir pili şarj etme imkanı (ön şarj akımı 30 mA);
- Şarjın sonunun belirlenmesi.
- Programlanabilir şarj akımı - 1000 mA'ya kadar.
- Şarj ve hata göstergesi (şarj edilemeyen pilleri tespit edip bunu bildirebilir).
- Uzun süreli şarja karşı koruma (Ct kapasitörünün kapasitansını değiştirerek maksimum şarj süresini 6,6 ila 784 dakika arasında ayarlayabilirsiniz).
Mikro devrenin maliyeti tam olarak ucuz değil, aynı zamanda onu kullanmayı reddedebileceğiniz kadar yüksek de değil (~ 1 $). Havya konusunda rahatsanız bu seçeneği tercih etmenizi tavsiye ederim.
Daha ayrıntılı bir açıklama mevcuttur.
Lityum iyon pili denetleyici olmadan şarj edebilir miyim?
Evet yapabilirsin. Ancak bu, şarj akımının ve voltajının yakından kontrolünü gerektirecektir.
Genel olarak bir pili, örneğin 18650'mizi, şarj cihazı olmadan şarj etmek mümkün olmayacaktır. Yine de maksimum şarj akımını bir şekilde sınırlamanız gerekiyor, bu nedenle en azından en ilkel belleğe hala ihtiyaç duyulacaktır.
Herhangi bir lityum pil için en basit şarj cihazı, pile seri bağlı bir dirençtir: 
Direncin direnci ve güç tüketimi, şarj için kullanılacak güç kaynağının voltajına bağlıdır.
Örnek olarak 5 Volt güç kaynağı için bir direnç hesaplayalım. 2400 mAh kapasiteli 18650 pili şarj edeceğiz.
Yani, şarjın en başında direnç üzerindeki voltaj düşüşü şöyle olacaktır:
U r = 5 - 2,8 = 2,2 Volt
Diyelim ki 5V güç kaynağımız maksimum 1A akım için derecelendirildi. Devre, akü üzerindeki voltajın minimum olduğu ve 2,7-2,8 Volt olduğu şarjın en başında en yüksek akımı tüketecektir.
Dikkat: Bu hesaplamalarda akünün çok derin deşarj olabileceği ve üzerindeki voltajın çok daha düşük, hatta sıfıra kadar düşebileceği ihtimali dikkate alınmaz.
Bu nedenle, şarjın başlangıcında akımı 1 Amper ile sınırlamak için gereken direnç direnci şöyle olmalıdır:
R = U / I = 2,2 / 1 = 2,2 Ohm
Direnç güç dağılımı:
P r = I 2 R = 1*1*2,2 = 2,2 W
Akü şarjının en sonunda üzerindeki voltaj 4,2 V'a yaklaştığında şarj akımı şöyle olacaktır:
Şarj ediyorum = (U ip - 4,2) / R = (5 - 4,2) / 2,2 = 0,3 A
Yani, gördüğümüz gibi, tüm değerler belirli bir pil için izin verilen sınırların ötesine geçmiyor: başlangıç akımı, belirli bir pil için izin verilen maksimum şarj akımını (2,4 A) aşmıyor ve son akım, akımı aşıyor pilin artık kapasite kazanmadığı nokta ( 0,24 A).
Bu tür bir şarjın ana dezavantajı, aküdeki voltajın sürekli olarak izlenmesi gerekliliğidir. Ve voltaj 4,2 Volt'a ulaştığında şarjı manuel olarak kapatın. Gerçek şu ki, lityum piller kısa süreli aşırı gerilimi bile çok zayıf bir şekilde tolere ediyor - elektrot kütleleri hızla bozulmaya başlıyor ve bu da kaçınılmaz olarak kapasite kaybına yol açıyor. Aynı zamanda aşırı ısınma ve basınçsızlaştırma için tüm ön koşullar yaratılmıştır.
Pilinizde, yukarıda tartışıldığı gibi yerleşik bir koruma paneli varsa, her şey daha basit hale gelir. Akü üzerinde belirli bir voltaja ulaşıldığında, kartın kendisi şarj cihazından bağlantısını kesecektir. Ancak bu şarj yönteminin daha önce tartıştığımız önemli dezavantajları vardır.
Pilin içindeki yerleşik koruma, hiçbir koşulda aşırı şarj edilmesine izin vermeyecektir. Tek yapmanız gereken şarj akımını belirli bir akü için izin verilen değerleri aşmayacak şekilde kontrol etmektir (koruma kartları ne yazık ki şarj akımını sınırlayamaz).
Laboratuvar güç kaynağı kullanarak şarj etme
Akım korumalı (sınırlamalı) bir güç kaynağınız varsa, kurtulursunuz! Böyle bir güç kaynağı zaten yukarıda yazdığımız (CC/CV) doğru şarj profilini uygulayan tam teşekküllü bir şarj cihazıdır.
Li-ion'u şarj etmek için yapmanız gereken tek şey güç kaynağını 4,2 volta ayarlamak ve istediğiniz akım sınırını ayarlamaktır. Ve pili bağlayabilirsiniz.
Başlangıçta, pil hala boşaldığında laboratuvar güç kaynağı akım koruma modunda çalışacaktır (yani çıkış akımını belirli bir seviyede sabitleyecektir). Ardından, bankadaki voltaj ayarlanan 4,2V'ye yükseldiğinde, güç kaynağı voltaj stabilizasyon moduna geçecek ve akım düşmeye başlayacaktır.
Akım 0,05-0,1C'ye düştüğünde pilin tamamen şarj olduğu düşünülebilir.
Gördüğünüz gibi laboratuvar güç kaynağı neredeyse ideal bir şarj cihazıdır! Otomatik olarak yapamayacağı tek şey, pili tamamen şarj etmeye ve kapatmaya karar vermektir. Ancak bu, dikkat bile etmemeniz gereken küçük bir şeydir.
Lityum piller nasıl şarj edilir?
Ve yeniden şarj edilmesi amaçlanmayan tek kullanımlık bir pilden bahsediyorsak, bu sorunun doğru (ve tek doğru) cevabı HAYIR'dır.
Gerçek şu ki, herhangi bir lityum pil (örneğin, düz bir tablet biçimindeki ortak CR2032), lityum anotu kaplayan dahili bir pasifleştirici katmanın varlığı ile karakterize edilir. Bu katman anot ile elektrolit arasında kimyasal reaksiyonu önler. Ve harici akımın sağlanması, yukarıdaki koruyucu tabakayı tahrip ederek aküye zarar verir.
Bu arada şarj edilemeyen CR2032 pilden bahsedecek olursak, buna çok benzeyen LIR2032 zaten tam teşekküllü bir pil. Şarj edilebilir ve şarj edilmelidir. Sadece voltajı 3 değil 3,6V'dur.
Makalenin başında lityum pillerin (telefon pili, 18650 veya başka herhangi bir li-ion pil) nasıl şarj edileceği tartışıldı.
Li-ion pillerin derin deşarjdan hoşlanmadığı bir sır değil. Bu onların kuruyup solmasına neden olur, aynı zamanda iç direncin artmasına ve kapasite kaybına neden olur. Bazı örnekler (korumalı olanlar), onları çıkarmanın oldukça sorunlu olduğu derin kış uykusuna bile girebilir. Bu nedenle, lityum pilleri kullanırken maksimum deşarjlarını bir şekilde sınırlamak gerekir.
Bunu yapmak için aküyü yükten doğru zamanda ayıran özel devreler kullanılır. Bazen bu tür devrelere deşarj kontrolörleri denir.
Çünkü Deşarj kontrolörü, deşarj akımının büyüklüğünü kontrol etmez; kesinlikle bir kontrolör değildir. Aslında bu, derin deşarj koruma devreleri için yerleşik ancak yanlış bir isimdir.
Yaygın inanışın aksine, yerleşik piller (PCB kartları veya PCM modülleri), şarj/deşarj akımını sınırlamak, tamamen boşaldığında yükü zamanında kesmek veya şarjın sonunu doğru bir şekilde belirlemek için tasarlanmamıştır.
İlk önce, Koruma levhaları prensip olarak şarj veya deşarj akımını sınırlandırma özelliğine sahip değildir. Bu, hafıza departmanı tarafından ele alınmalıdır. Yapabilecekleri maksimum şey, yükte kısa devre olduğunda veya aşırı ısındığında aküyü kapatmaktır.
İkincisi,Çoğu koruma modülü, li-ion aküyü 2,5 Volt veya daha düşük bir voltajda kapatır. Ve pillerin büyük çoğunluğu için bu çok güçlü bir deşarjdır; buna kesinlikle izin verilmemelidir.
Üçüncü,Çinliler bu modülleri milyonlarca perçinliyor... Gerçekten yüksek kaliteli, hassas bileşenler kullandıklarına inanıyor musunuz? Veya birisinin onları pillere takmadan önce test edip ayarlamasını mı istiyorsunuz? Elbette bu doğru değil. Çin anakartlarını üretirken yalnızca bir ilkeye kesinlikle uyulur: ne kadar ucuzsa o kadar iyidir. Bu nedenle, koruma akünün şarj cihazıyla bağlantısını tam olarak 4,2 ± 0,05 V'ta keserse, bu bir kalıptan çok mutlu bir kazadır.
Biraz daha erken çalışacak bir PCB modülünüz varsa (örneğin 4,1V'de) iyi olur. O zaman pil kapasitesinin yüzde onuna ulaşmayacak ve hepsi bu. Pilin sürekli olarak örneğin 4,3V'a kadar şarj edilmesi çok daha kötüdür. Daha sonra hizmet ömrü kısalır ve kapasite düşer ve genel olarak şişebilir.
Lityum iyon akülerin içine yerleştirilmiş koruma levhalarını deşarj sınırlayıcı olarak kullanmak MÜMKÜN DEĞİLDİR! Ve şarj sınırlayıcı olarak da. Bu kartlar yalnızca acil durumlarda akü bağlantısının acil olarak kesilmesi için tasarlanmıştır.
Bu nedenle şarjı sınırlamak ve/veya çok derin deşarja karşı koruma sağlamak için ayrı devrelere ihtiyaç vardır.
Ayrı bileşenlere ve özel entegre devrelere dayalı basit şarj cihazlarına baktık. Ve bugün, lityum pili aşırı deşarjdan korumak için günümüzde mevcut olan çözümlerden bahsedeceğiz.
Başlangıç olarak, yalnızca 6 elemandan oluşan basit ve güvenilir bir Li-ion aşırı deşarj koruma devresi öneriyorum. 
Diyagramda belirtilen değerler, voltaj ~10 Volt'a düştüğünde akülerin yükten ayrılmasına neden olacaktır (metal dedektörümde 3 adet seri bağlı 18650 akü için koruma yaptım). R3 direncini seçerek kendi kapatma eşiğinizi ayarlayabilirsiniz.
Bu arada, Li-ion pilin tam deşarj voltajı 3,0 V'tur ve daha az değildir.
Eski bir bilgisayar anakartından bir saha çipi (şemadaki veya benzeri bir şey) çıkarılabilir; genellikle aynı anda birkaç tane bulunur. Bu arada TL-ku da oradan alınabilir.
Anahtar açıldığında devrenin ilk başlatılması için kapasitör C1 gereklidir (T1 kapısını kısaca eksiye çeker, bu da transistörü açar ve R3, R2 voltaj bölücüsüne güç verir). Ayrıca, C1'i şarj ettikten sonra, transistörün kilidini açmak için gereken voltaj TL431 mikro devresi tarafından korunur.
Dikkat! Diyagramda gösterilen IRF4905 transistörü, seri bağlı üç lityum iyon pili mükemmel şekilde koruyacaktır, ancak bir 3,7 Volt bankayı korumak için tamamen uygun değildir. Alan etkili bir transistörün uygun olup olmadığını kendiniz nasıl belirleyeceğiniz söylenir.
Bu devrenin dezavantajı: yükte kısa devre olması durumunda (veya çok fazla akım tüketilmesi durumunda), alan etkili transistör hemen kapanmayacaktır. Reaksiyon süresi C1 kapasitörünün kapasitansına bağlı olacaktır. Ve bu süre zarfında bir şeyin düzgün bir şekilde yanması için zamana sahip olması oldukça olasıdır. Yük altında kısa yüke anında tepki veren bir devre aşağıda sunulmuştur: 
Koruma tetiklendikten sonra devreyi "yeniden başlatmak" için SA1 anahtarına ihtiyaç vardır. Cihazınızın tasarımı, şarj etmek için pilin çıkarılmasını sağlıyorsa (ayrı bir şarj cihazında), bu anahtara gerek yoktur.
Direnç R1'in direnci, TL431 stabilizatörü minimum akü voltajında çalışma moduna ulaşacak şekilde olmalıdır - anot-katot akımı en az 0,4 mA olacak şekilde seçilir. Bu, bu devrenin başka bir dezavantajına yol açar - koruma tetiklendikten sonra devre aküden enerji tüketmeye devam eder. Akım, küçük olmasına rağmen, küçük bir pili yalnızca birkaç ayda tamamen boşaltmak için yeterlidir.
Lityum pillerin deşarjının ev yapımı kontrolü için aşağıdaki şemada bu dezavantaj yoktur. Koruma tetiklendiğinde cihazın tükettiği akım o kadar küçük ki test cihazım bunu algılamıyor bile. 
Aşağıda TL431 dengeleyiciyi kullanan lityum pil deşarj sınırlayıcısının daha modern bir versiyonu bulunmaktadır. Bu, öncelikle istenen yanıt eşiğini kolayca ve basit bir şekilde ayarlamanıza olanak tanır ve ikinci olarak devre, yüksek sıcaklık stabilitesine ve net bir kapanmaya sahiptir. Alkışlayın ve bu kadar! 
Bugün TL-ku almak hiç sorun değil, tanesi 5 kopeğe satılıyor. Direnç R1'in kurulmasına gerek yoktur (bazı durumlarda zararlı bile olabilir). Tepki voltajını ayarlayan R6 düzeltici, seçilen dirençlere sahip bir sabit direnç zinciri ile değiştirilebilir.
Engelleme modundan çıkmak için pili koruma eşiğinin üzerinde şarj etmeniz ve ardından S1 "Sıfırla" düğmesine basmanız gerekir.
Yukarıdaki tüm şemaların sakıncası, korumaya girdikten sonra programların çalışmaya devam etmesi için operatör müdahalesinin gerekli olmasıdır (SA1'i açıp kapatın veya bir düğmeye basın). Kilit modunda basitlik ve düşük güç tüketimi için ödenecek bedel budur.
Tüm dezavantajlardan yoksun (neredeyse tamamı) en basit li-ion aşırı deşarj koruma devresi aşağıda gösterilmiştir: 
Bu devrenin çalışma prensibi ilk ikisine çok benzer (makalenin en başında), ancak TL431 mikro devresi yoktur ve bu nedenle kendi akım tüketimi çok küçük değerlere - yaklaşık on mikroampere - azaltılabilir. . Bir anahtar veya sıfırlama düğmesine de gerek yoktur; devre, üzerindeki voltaj önceden belirlenmiş bir eşik değerini aştığı anda aküyü otomatik olarak yüke bağlayacaktır.
Kondansatör C1, darbeli yükte çalışırken yanlış alarmları bastırır. Herhangi bir düşük güçlü diyot işe yarayacaktır; devrenin çalışma voltajını belirleyen onların özellikleri ve miktarıdır (bunu yerel olarak seçmeniz gerekecektir).
Herhangi bir uygun n-kanallı alan etkili transistör kullanılabilir. Önemli olan yük akımına zorlanmadan dayanabilmesi ve düşük kapı kaynağı voltajında açılabilmesidir. Örneğin, P60N03LDG, IRLML6401 veya benzeri (bkz.).
Yukarıdaki devre herkes için iyidir, ancak hoş olmayan bir an vardır - alan etkili transistörün düzgün kapanması. Bu, diyotların akım-gerilim karakteristiğinin başlangıç bölümünün düzlüğünden kaynaklanmaktadır.
Bu dezavantaj, modern eleman tabanının, yani mikro güç voltaj dedektörlerinin (son derece düşük güç tüketimine sahip güç monitörleri) yardımıyla ortadan kaldırılabilir. Lityumun derin deşarjdan korunmasına yönelik bir sonraki şema aşağıda sunulmuştur: 
MCP100 mikro devreleri hem DIP paketlerinde hem de düzlemsel versiyonlarda mevcuttur. İhtiyaçlarımız için 3 voltluk bir seçenek uygundur - MCP100T-300i/TT. Engelleme modunda tipik akım tüketimi 45 µA'dır. Küçük toptan satışın maliyeti yaklaşık 16 ruble / adettir.
MCP100 yerine BD4730 monitör kullanmak daha da iyidir çünkü doğrudan bir çıkışa sahiptir ve bu nedenle, transistör Q1'i devreden çıkarmak gerekli olacaktır (mikro devrenin çıkışını doğrudan Q2 kapısına ve R2 direncine bağlayın, R2'yi 47 kOhm'a yükseltin).
Devre, 10-12 A akımları kolayca değiştiren bir mikro ohm p-kanalı MOSFET IRF7210 kullanır. Alan anahtarı, yaklaşık 1,5 V'luk bir kapı voltajında zaten tamamen açıktır ve açık durumda, ihmal edilebilir bir dirence sahiptir (daha az 0,01 Ohm'dan fazla)! Kısacası çok havalı bir transistör. Ve en önemlisi çok pahalı değil.
Bana göre son şema ideale en yakın olanıdır. Radyo bileşenlerine sınırsız erişimim olsaydı bunu seçerdim.
Devredeki küçük bir değişiklik, N-kanallı bir transistörün kullanılmasına izin verir (daha sonra negatif yük devresine bağlanır): 
BD47xx güç kaynağı monitörleri (denetleyiciler, dedektörler), 100 mV'lik adımlarla 1,9 ila 4,6 V yanıt voltajlarına sahip bir dizi mikro devredir, böylece bunları her zaman amaçlarınıza uygun olarak seçebilirsiniz.
Küçük bir geri çekilme
Yukarıdaki devrelerden herhangi biri, birkaç pilden oluşan bir pile bağlanabilir (tabii ki bazı ayarlamalardan sonra). Bununla birlikte, eğer bankalar farklı kapasitelere sahipse, pillerin en zayıfı, devre çalışmadan çok önce sürekli olarak derin deşarja girecektir. Bu nedenle, bu gibi durumlarda, yalnızca aynı kapasitede değil, tercihen aynı partiden olan pillerin kullanılması her zaman tavsiye edilir.
Ve bu tür bir koruma metal dedektörümde iki yıldır kusursuz bir şekilde çalışıyor olsa da, her pilin voltajını kişisel olarak izlemek yine de çok daha doğru olacaktır.
Her akü için daima kişisel Li-iyon akü deşarj denetleyicinizi kullanın. O zaman pillerinizden herhangi biri size sonsuza kadar mutlu hizmet edecek.
Uygun bir alan etkili transistör nasıl seçilir
Lityum iyon pilleri derin deşarjdan korumaya yönelik yukarıdaki şemaların hepsinde, anahtarlama modunda çalışan MOSFET'ler kullanılır. Aynı transistörler genellikle aşırı şarj koruma devrelerinde, kısa devre koruma devrelerinde ve yük kontrolünün gerekli olduğu diğer durumlarda kullanılır.
Elbette devrenin olması gerektiği gibi çalışabilmesi için alan etkili transistörün belirli gereksinimleri karşılaması gerekir. Öncelikle bu gereksinimlere karar vereceğiz ve ardından birkaç transistör alıp veri sayfalarını (teknik özellikleri) kullanarak bize uygun olup olmadıklarını belirleyeceğiz.
Dikkat! FET'lerin anahtarlama hızı, geçit kapasitansı ve maksimum darbeli drenaj akımı gibi dinamik özelliklerini dikkate almayacağız. Transistör yüksek frekanslarda çalıştığında (invertörler, jeneratörler, PWM modülatörleri vb.) bu parametreler kritik öneme sahiptir, ancak bu konunun tartışılması bu makalenin kapsamı dışındadır.
Bu yüzden kurmak istediğimiz devreye hemen karar vermeliyiz. Dolayısıyla alan etkili bir transistör için ilk gereksinim - doğru türde olmalı(N- veya P-kanalı). Bu ilk.
Maksimum akımın (yük akımı veya şarj akımı - fark etmez) 3A'yı aşmayacağını varsayalım. Bu ikinci gereksinime yol açar - bir saha çalışanının bu akıma uzun süre dayanması gerekir.
Üçüncü. Diyelim ki devremiz 18650 bataryayı derin deşarjdan (bir banka) koruyacak. Bu nedenle çalışma voltajlarına hemen karar verebiliriz: 3,0 ila 4,3 Volt. Araç, izin verilen maksimum drenaj kaynağı voltajı U ds 4,3 Volttan fazla olmalıdır.
Bununla birlikte, son ifade yalnızca bir lityum pil bankası kullanıldığında (veya birkaçı paralel olarak bağlandığında) doğrudur. Yükünüze güç sağlamak için seri bağlı birkaç pilden oluşan bir pil kullanılıyorsa, o zaman transistörün maksimum drenaj kaynağı voltajı tüm akünün toplam voltajını aşmalıdır.
İşte bu noktayı açıklayan bir resim: 
Diyagramdan görülebileceği gibi, seri bağlı 3 18650 pilden oluşan bir pil için, her bir bankanın koruma devrelerinde, drenaj-kaynağı voltajı U ds> 12,6V olan saha cihazlarının kullanılması gerekir (pratikte, bunu bir miktar marjla, örneğin% 10 ile almanız gerekir.
Aynı zamanda bu, alan etkili transistörün zaten 3 Volt'tan daha düşük bir kapı kaynağı voltajı U gs'de tamamen (veya en azından yeterince güçlü bir şekilde) açılabilmesi gerektiği anlamına gelir. Aslında, bir marj olması için daha düşük bir voltaja, örneğin 2,5 Volt'a odaklanmak daha iyidir.
Kaba (ilk) bir tahmin için veri sayfasındaki "Kesme voltajı" göstergesine bakabilirsiniz ( Kapı Eşik Voltajı) transistörün açılma eşiğinde olduğu voltajdır. Bu voltaj tipik olarak drenaj akımı 250 µA'ya ulaştığında ölçülür.
Transistörün bu modda çalıştırılamayacağı açıktır çünkü çıkış empedansı hala çok yüksek ve aşırı güç nedeniyle yanacak. Bu yüzden Transistörün kesme voltajı, koruma devresinin çalışma voltajından düşük olmalıdır. Ve ne kadar küçük olursa o kadar iyidir.
Uygulamada, bir kutu lityum iyon pili korumak için, kesme voltajı 1,5 - 2 Volt'tan fazla olmayan bir alan etkili transistör seçmelisiniz.
Dolayısıyla alan etkili transistörlerin ana gereksinimleri aşağıdaki gibidir:
- transistör tipi (p- veya n-kanalı);
- izin verilen maksimum drenaj akımı;
- izin verilen maksimum drenaj kaynağı voltajı U ds (pillerimizin nasıl bağlanacağını unutmayın - seri veya paralel);
- belirli bir kapı kaynağı voltajı U gs'de düşük çıkış direnci (bir Li-ion kutuyu korumak için 2,5 Volt'a odaklanmalısınız);
- izin verilen maksimum güç kaybı.
Şimdi spesifik örneklere bakalım. Örneğin elimizde IRF4905, IRL2505 ve IRLMS2002 transistörleri bulunmaktadır. Gelin onlara daha yakından bakalım.
Örnek 1 - IRF4905
Veri sayfasını açıyoruz ve bunun p tipi kanala (p kanalı) sahip bir transistör olduğunu görüyoruz. Bununla yetinirsek daha ileriye bakarız.
Maksimum drenaj akımı 74A'dır. Elbette aşırı, ama uyuyor.
Drenaj kaynağı voltajı - 55V. Sorunun koşullarına göre elimizde yalnızca bir lityum bankası var, dolayısıyla voltaj gerekenden daha da yüksek.
Daha sonra kapıdaki açma voltajı 2,5V olduğunda drenaj kaynağı direncinin ne olacağı sorusuyla ilgileniyoruz. Veri sayfasına bakıyoruz ve bu bilgiyi hemen göremiyoruz. Ancak kesme voltajının U gs(th) 2...4 Volt aralığında olduğunu görüyoruz. Biz bundan kategorik olarak memnun değiliz.
Son şart karşılanmadı, dolayısıyla transistörü atın.
Örnek 2 - IRL2505
İşte onun veri sayfası. Bakıyoruz ve bunun çok güçlü bir N-kanallı saha cihazı olduğunu hemen görüyoruz. Drenaj akımı - 104A, drenaj kaynağı voltajı - 55V. Şu ana kadar her şey yolunda.
Voltajı kontrol edin V gs(th) - maksimum 2,0 V. Mükemmel!
Ancak transistörün kapı kaynağı voltajı = 2,5 voltta ne kadar dirence sahip olacağını görelim. Grafiğe bakalım: 
2,5V'luk bir kapı voltajı ve 3A'lık transistörden geçen bir akımla, 3V'luk bir voltajın düşeceği ortaya çıktı. Ohm kanununa göre bu andaki direnci 3V/3A=1Ohm olacaktır.
Bu nedenle, akü grubundaki voltaj yaklaşık 3 Volt olduğunda, yüke 3A sağlayamaz, çünkü bunun için toplam yük direncinin, transistörün drenaj kaynağı direnciyle birlikte 1 Ohm olması gerekir. Ve zaten 1 ohm dirence sahip olan tek bir transistörümüz var.
Ek olarak, böyle bir iç direnç ve belirli bir akımla, transistör gücü (3 A) 2 * 3 Ohm = 9 W serbest bırakacaktır. Bu nedenle, bir radyatör takmanız gerekecektir (radyatörsüz bir TO-220 kasası 0,5...1 W civarında bir enerji dağıtımı yapabilir).
Üreticinin transistörün çıkış direncini belirttiği minimum kapı voltajının 4V olması ek bir alarm zili olmalıdır.
Bu, saha çalışanının 4 V'tan daha düşük bir U gs voltajında çalışmasının öngörülmediğini ima ediyor gibi görünüyor.
Yukarıdakilerin tümü göz önüne alındığında, transistörü atın.
Örnek 3 - IRLMS2002
Şimdi üçüncü adayımızı kutudan çıkaralım. Ve hemen performans özelliklerine bakın.
N tipi kanal, diyelim ki her şey yolunda.
Maksimum drenaj akımı - 6,5 A. Uygun.
İzin verilen maksimum drenaj kaynağı voltajı V dss = 20V. Harika.
Kesme voltajı - maks. 1,2 Volt. Hala iyiyim.
Bu transistörün çıkış direncini bulmak için grafiklere bakmamıza bile gerek yok (önceki durumda yaptığımız gibi) - sadece kapı voltajımız için gerekli direnç hemen tabloda verilmiştir.
Lityum iyon pillerin (Li-ion) korunması. Sanırım çoğunuz, örneğin bir cep telefonu pilinin içinde, pilin (hücre, bank vb.) belirli bir voltajın üzerinde aşırı şarj edilmemesini sağlayan bir koruma devresi (koruma kontrolörü) bulunduğunu biliyorsunuzdur. 4,2 V veya 2...3 V'den daha az deşarj olmuş. Ayrıca koruma devresi, kısa devre anında kutunun kendisini tüketiciden ayırarak kısa devrelerden tasarruf sağlar. Pil kullanım ömrünün sonuna ulaştığında koruma kontrol kartını buradan çıkarabilir ve pili çöpe atabilirsiniz. Koruma kartı başka bir pilin onarılmasında, (koruma devreleri olmayan) bir kutunun korunmasında yararlı olabilir veya kartı güç kaynağına bağlayıp onunla denemeler yapabilirsiniz.
Kullanılamaz hale gelen piller için birçok koruma levham vardı. Ancak internette mikro devrelerin işaretlerini aramak, sanki mikro devreler sınıflandırılmış gibi hiçbir sonuç vermedi. İnternette yalnızca koruma panolarında bulunan alan etkili transistörlerin montajları için belgeler vardı. Tipik bir lityum iyon pil koruma devresinin tasarımına bakalım. Aşağıda, VC87 olarak adlandırılan bir denetleyici çipi ve bir transistör düzeneği 8814 () üzerine monte edilmiş bir koruma denetleyici kartı bulunmaktadır:
Fotoğrafta şunları görüyoruz: 1 - koruma kontrolörü (tüm devrenin kalbi), 2 - iki alan etkili transistörün montajı (bunlar hakkında aşağıda yazacağım), 3 - koruma çalışma akımını ayarlayan direnç (örneğin, bir kısa devre), 4 - güç kaynağı kapasitörü, 5 - direnç (kontrolör çipine güç sağlamak için), 6 - termistör (pil sıcaklığını kontrol etmek için bazı kartlarda bulunur).
İşte kontrolörün başka bir versiyonu (bu kartta termistör yok), G2JH isimli bir çip üzerine ve bir transistör düzeneği 8205A () üzerine monte edilmiştir:
Pilin şarj korumasını (Şarj) ve deşarj korumasını (Deşarj) ayrı ayrı kontrol edebilmeniz için iki alan etkili transistöre ihtiyaç vardır. Neredeyse her zaman transistörler için veri sayfaları vardı, ancak denetleyici yongaları için hiçbiri yoktu! Ve geçen gün aniden bir tür lityum iyon pil koruma kontrolörü () için ilginç bir veri sayfasına rastladım.
Ve sonra birdenbire bir mucize ortaya çıktı - veri sayfasındaki devreyi koruma kartlarımla karşılaştırdıktan sonra şunu fark ettim: Devreler eşleşiyor, bunlar tek ve aynı şey, klon çipler! Veri sayfasını okuduktan sonra benzer denetleyicileri ev yapımı ürünlerinizde kullanabilir ve direncin değerini değiştirerek, koruma tetiklenmeden önce denetleyicinin verebileceği izin verilen akımı artırabilirsiniz.
Öncelikle terminolojiye karar vermeniz gerekir.
Gibi deşarj-şarj kontrolörleri yok. Bu saçmalık. Deşarjı yönetmenin bir anlamı yok. Deşarj akımı yüke bağlıdır - ihtiyaç duyduğu kadar alacaktır. Boşaltma sırasında yapmanız gereken tek şey, aşırı deşarj olmasını önlemek için akü üzerindeki voltajı izlemektir. Bu amaçla kullanırlar.
Aynı zamanda ayrı kontrolörler şarj Sadece mevcut değil, aynı zamanda li-ion pillerin şarj edilmesi işlemi için kesinlikle gereklidir. Gerekli akımı ayarlarlar, şarjın sonunu belirlerler, sıcaklığı izlerler vb. Şarj kontrol cihazı herhangi birinin ayrılmaz bir parçasıdır.
Tecrübelerime dayanarak şarj/deşarj kontrol cihazının aslında aküyü çok derin deşarjdan ve tam tersi aşırı şarjdan koruyan bir devre anlamına geldiğini söyleyebilirim.
Başka bir deyişle, şarj/deşarj kontrol cihazından bahsettiğimizde neredeyse tüm lityum iyon pillerde (PCB veya PCM modülleri) yerleşik korumadan bahsediyoruz. İşte burada:
Ve işte onlar da: 
Açıkçası, koruma levhaları çeşitli form faktörlerinde mevcuttur ve çeşitli elektronik bileşenler kullanılarak monte edilir. Bu makalede Li-ion piller için koruma devreleri (veya tercih ederseniz deşarj/şarj kontrolörleri) için seçeneklere bakacağız.
Şarj-deşarj kontrolörleri
Bu isim toplumda çok iyi yerleşmiş olduğundan biz de onu kullanacağız. Belki de DW01 (Plus) yongasındaki en yaygın sürümle başlayalım.
DW01-Artı
Li-ion piller için böyle bir koruyucu kart her ikinci cep telefonu pilinde bulunuyor. Bunu elde etmek için, bataryaya yapıştırılmış yazıtlarla kendinden yapışkanlı olanı yırtmanız yeterlidir.
DW01 çipinin kendisi altı ayaklıdır ve iki alan etkili transistör, yapısal olarak 8 ayaklı bir düzenek şeklinde tek bir pakette yapılmıştır.
Pim 1 ve 3, sırasıyla deşarj koruma anahtarlarını (FET1) ve aşırı şarj koruma anahtarlarını (FET2) kontrol eder. Eşik voltajları: 2,4 ve 4,25 Volt. Pin 2, alan etkili transistörlerdeki voltaj düşüşünü ölçen ve aşırı akıma karşı koruma sağlayan bir sensördür. Transistörlerin geçiş direnci bir ölçüm şöntü görevi görür, dolayısıyla tepki eşiği üründen ürüne çok büyük bir dağılıma sahiptir.
Bütün şema şuna benziyor: 
8205A ile işaretlenmiş sağ mikro devre, devrede anahtar görevi gören alan etkili transistörlerdir.
S-8241 Serisi
SEIKO, lityum iyon ve lityum polimer pilleri aşırı deşarj/aşırı şarjdan korumak için özel çipler geliştirmiştir. Bir kutuyu korumak için S-8241 serisinin entegre devreleri kullanılır. 
Aşırı deşarj ve aşırı şarj koruma anahtarları sırasıyla 2,3V ve 4,35V'da çalışır. FET1-FET2 arasındaki voltaj düşüşü 200 mV'ye eşit olduğunda akım koruması devreye girer.
AAT8660 Serisi
LV51140T
Aşırı deşarj, aşırı şarj ve aşırı şarj ve deşarj akımlarına karşı korumalı lityum tek hücreli piller için benzer bir koruma şeması. LV51140T çipi kullanılarak uygulandı. 
Eşik voltajları: 2,5 ve 4,25 Volt. Mikro devrenin ikinci ayağı aşırı akım dedektörünün girişidir (sınır değerleri: deşarj sırasında 0,2V ve şarj sırasında -0,7V). Pin 4 kullanılmıyor.
R5421N Serisi
Devre tasarımı öncekilere benzer. Çalışma modunda, mikro devre, engelleme modunda yaklaşık 3 μA tüketir - yaklaşık 0,3 μA (tanımdaki C harfi) ve 1 μA (tanımdaki F harfi). 
R5421N serisi, şarj sırasında tepki voltajının büyüklüğünde farklılık gösteren çeşitli modifikasyonlar içerir. Ayrıntılar tabloda verilmiştir:
SA57608
Şarj/deşarj kontrol cihazının başka bir versiyonu, yalnızca SA57608 çipinde bulunur. 
Mikro devrenin kutuyu harici devrelerden ayırdığı voltajlar harf indeksine bağlıdır. Ayrıntılar için tabloya bakın:
SA57608, uyku modunda oldukça büyük bir akım tüketir - yaklaşık 300 µA, bu da onu yukarıda belirtilen analoglardan daha kötüsüne ayırır (burada tüketilen akım bir mikroamperin kesirleri düzeyindedir).
LC05111CMT
Ve son olarak, LC05111CMT çipinde bir şarj-deşarj kontrolörü olan On Semiconductor elektronik bileşenlerinin üretiminde dünya liderlerinden birinden ilginç bir çözüm sunuyoruz. 
Çözüm ilginçtir, çünkü önemli MOSFET'ler mikro devrenin içine yerleştirilmiştir, bu nedenle eklenti elemanlarından geriye kalan tek şey birkaç direnç ve bir kapasitördür.
Yerleşik transistörlerin geçiş direnci ~11 miliohmdur (0,011 Ohm). Maksimum şarj/deşarj akımı 10A'dır. S1 ve S2 terminalleri arasındaki maksimum voltaj 24 Volt'tur (bu, pilleri pillerle birleştirirken önemlidir).
Mikro devre WDFN6 2.6x4.0, 0.65P, Çift Bayrak paketinde mevcuttur.
Devre beklendiği gibi aşırı şarj/deşarj, aşırı yük akımı ve aşırı şarj akımına karşı koruma sağlar.
Şarj kontrolörleri ve koruma devreleri - fark nedir?
Koruma modülü ile şarj kontrol cihazlarının aynı şey olmadığını anlamak önemlidir. Evet, işlevleri bir dereceye kadar örtüşüyor, ancak pilin içindeki koruma modülünü şarj kontrol cihazı olarak adlandırmak hata olur. Şimdi farkın ne olduğunu açıklayacağım.
Herhangi bir şarj kontrol cihazının en önemli rolü, doğru şarj profilini (genellikle CC/CV - sabit akım/sabit voltaj) uygulamaktır. Yani, şarj kontrol cihazının şarj akımını belirli bir seviyede sınırlayabilmesi, böylece birim zaman başına bataryaya "dökülen" enerji miktarını kontrol edebilmesi gerekir. Fazla enerji ısı şeklinde açığa çıkar, dolayısıyla herhangi bir şarj kontrol cihazı çalışma sırasında oldukça ısınır.
Bu nedenle şarj kontrolörleri hiçbir zaman aküye entegre edilmez (koruma kartlarından farklı olarak). Kontrolörler sadece uygun bir şarj cihazının parçasıdır, başka bir şey değildir.
Ek olarak, tek bir koruma kartı (veya koruma modülü, ona ne demek isterseniz onu adlandırın) şarj akımını sınırlandırma yeteneğine sahip değildir. Kart yalnızca bankanın üzerindeki voltajı kontrol eder ve önceden belirlenen limitlerin dışına çıkması durumunda çıkış anahtarlarını açarak bankanın dış dünyayla bağlantısını keser. Bu arada, kısa devre koruması da aynı prensipte çalışır - kısa devre sırasında bankadaki voltaj keskin bir şekilde düşer ve derin deşarj koruma devresi tetiklenir.
Yanıt eşiğinin (~4,2V) benzerliği nedeniyle lityum pillerin koruma devreleri ile şarj kontrolörleri arasındaki karışıklık ortaya çıktı. Yalnızca koruma modülü durumunda kutunun harici terminallerle bağlantısı tamamen kesilir ve şarj kontrol cihazı durumunda voltaj stabilizasyon moduna geçer ve şarj akımını kademeli olarak azaltır.
Fiyat 2 adet içindir.
Bir cihaza 3 - 4 voltta çalışan 18650 lityum pille güç vermem gerekiyordu. Bu fikri hayata geçirmek için şunları yapabilen bir devreye ihtiyacımız vardı:
1 - aküyü aşırı deşarjdan koruyun
2 - lityum pilleri şarj edin
Aliexpress'te tüm bunları yapan ve hiç de pahalı olmayan küçük bir eşarp buldum. 
Hiç tereddüt etmeden hemen bu türden iki anakartı 3,88 dolara satın aldım. Elbette 10 adet alırsanız 1$’a bulabilirsiniz. Ama 10 parçaya ihtiyacım yok.
2 hafta sonra tahtalar elimdeydi.
İlgilenenler için paketten çıkarma süreci ve hızlı bir genel bakış burada görülebilir:
Şarj devresi özel bir TP4056 kontrol cihazında yapılır
Hangisinin açıklaması:
İkinci bacaktan toprağa kadar 1,2 kOhm'luk bir direnç vardır (kart üzerinde R3 olarak belirtilmiştir), bu direncin değerini değiştirerek akü şarj akımını değiştirebilirsiniz. 
Başlangıçta maliyeti 1,2 kOhm'dur, bu da şarj akımının 1 Amper olduğu anlamına gelir.
Bu karta çeşitli başka dönüştürücüler bağlanabilir. örneğin böyle bir DC/DC dönüştürücü bağlarsanız 
Sonra güç bankasına benzer bir şey elde ederiz. Çıkışta +5V olacağından.
Ve LM2577S'ye evrensel bir yükseltici DC/DC dönüştürücü bağlarsanız 
Daha sonra 4 ila 26 volt arasında bir çıkış elde ederiz. Bu çok iyi ve tüm ihtiyaçlarımızı karşılayacak.
Genel olarak, eski bir telefondan bile bir lityum pile ve böyle bir karta sahip olarak, cihazlarımıza güç sağlamak için birçok görev için evrensel bir kit elde ederiz.
Video incelemesini ayrıntılı olarak izleyebilirsiniz:
+138 almayı planlıyorum Favorilere ekle İncelemeyi beğendim +56 +153
