Regulátor nabíjení lithiové baterie. Li-ion a Li-polymerové baterie v našich provedeních

26.06.2023

Motor

Ovládání napětí na každém z článků:
Když napětí na některém z článků překročí prahové hodnoty, celá baterie se automaticky vypne.
Aktuální ovládání:
Když zátěžový proud překročí prahové hodnoty, celá baterie se automaticky vypne.

Popis pinu:
"B-"- celková baterie minus
"B1"- +3,7V
"B2"- +7,4V
"B3"- +11,1V
"B+"- celková baterie plus
"P-"- mínus zatížení (nabíječka)
"P+"- plus zátěž (nabíječka)
"T"- Výstup termistoru NTC 10K

Ovladač: S-8254A
Datasheet k S-8254A.

Specifikace

Modelka: 4S-EBD01-4.
Počet sériově zapojených Li-Ion baterií: 4 ks.
Provozní napětí: 11,2V ... 16,8V.
Přebíjecí napětí článku (VCU): 4,275±0,025V.
Nadměrné vybití (VDD): 2,3±0,1V.
Jmenovitý provozní proud: 3A - 4A.
Prahový proud (IEC): 4A - 6A.
Ochrana proti přebití.
Ochrana proti nadměrnému vybití.
Ochrana proti zkratu.
Rozměry, mm: 15 x 46,1 x 2,62.
Hmotnost: 2 gr.

Záruka

Na každé zboží, které prodáváme, se vztahuje záruka. Vždy vycházíme klientovi vstříc a snažíme se vyřešit všechny sporné situace. Pro více podrobností si můžete přečíst podmínky výměny a vrácení v našem obchodě na odkazu.

Pokrok jde dopředu a lithiové baterie stále častěji nahrazují tradičně používané NiCd (nikl-kadmiové) a NiMh (nikl-metalhydridové) baterie.
Při srovnatelné hmotnosti jednoho článku má lithium velkou kapacitu, navíc napětí článku je třikrát vyšší – 3,6 V na článek, místo 1,2 V.
Cena lithiových baterií se začala blížit konvenčním alkalickým bateriím, hmotnost a velikost jsou mnohem menší a kromě toho se mohou a měly by se nabíjet. Výrobce uvádí, že vydrží 300-600 cyklů.
Existují různé velikosti a vybrat si tu správnou není těžké.
Samovybíjení je tak nízké, že léta leží a zůstávají nabité, tzn. zařízení zůstane v provozu, když je potřeba.

"C" znamená kapacitu

Často se vyskytuje označení tvaru „xC“. Toto je jen pohodlný zápis pro nabíjecí nebo vybíjecí proud baterie ve zlomcích její kapacity. Je utvořeno z anglického slova „Capacity“ (kapacita, kapacita).
Když mluvíme o nabíjení proudem 2C, nebo 0,1C, obvykle znamenají, že proud by měl být (2 × kapacita baterie) / h nebo (0,1 × kapacita baterie) / h, resp.
Například akumulátor o kapacitě 720 mAh, u kterého je nabíjecí proud 0,5C, je nutné nabíjet proudem 0,5 × 720mAh / h = 360 mA, to platí i pro vybíjení.

A můžete si vyrobit jednoduchou nebo nepříliš jednoduchou nabíječku, v závislosti na vašich zkušenostech a možnostech.

Schéma jednoduché nabíječky na LM317

Rýže. 5.

Obvod s aplikací zajišťuje poměrně přesnou stabilizaci napětí, která se nastavuje potenciometrem R2.
Stabilizace proudu není tak kritická jako regulace napětí, takže stačí stabilizovat proud pomocí bočníku Rx a tranzistoru NPN (VT1).

Požadovaný nabíjecí proud pro konkrétní lithium-iontovou (Li-Ion) a lithium-polymerovou (Li-Pol) baterii se volí změnou odporu Rx.
Odpor Rx přibližně odpovídá následujícímu poměru: 0,95/Imax.
Hodnota odporu Rx uvedená ve schématu odpovídá proudu 200 mA, jedná se o přibližnou hodnotu, záleží také na tranzistoru.

V závislosti na nabíjecím proudu a vstupním napětí je nutné zajistit zářič.
Vstupní napětí musí být alespoň o 3 volty vyšší než napětí baterie pro normální provoz stabilizátoru, což je pro jednu banku? 7-9 V.

Schéma jednoduché nabíječky na LTC4054

Rýže. 6.

Ovladač nabíjení LTC4054 můžete připájet ze starého mobilního telefonu, například Samsung (C100, C110, X100, E700, E800, E820, P100, P510).

Rýže. 7. Tento malý 5nohý čip je označen „LTH7“ nebo „LTADY“

Nebudu zacházet do nejmenších detailů práce s mikroobvodem, vše je v datasheetu. Popíšu jen ty nejnutnější vlastnosti.
Nabíjecí proud až 800 mA.
Optimální napájecí napětí je od 4,3 do 6 Voltů.
Indikace nabití.
Ochrana proti zkratu na výstupu.
Ochrana proti přehřátí (snížení nabíjecího proudu při teplotách nad 120°).
Nenabíjí baterii, když je na ní napětí nižší než 2,9 V.

Nabíjecí proud je nastaven odporem mezi pátým výstupem mikroobvodu a zemí podle vzorce

I=1000/R,
kde I je nabíjecí proud v ampérech, R je odpor rezistoru v ohmech.

Indikátor vybití lithiové baterie

Zde je jednoduchý obvod, který rozsvítí LED, když je baterie nízká a její zbytkové napětí se blíží kritické hodnotě.

Rýže. 8.

Tranzistory jsou všechny nízkovýkonové. Zapalovací napětí LED se volí děličem rezistorů R2 a R3. Je lepší zapojit obvod za ochrannou jednotku, aby LED vůbec nevybíjela baterii.

Nuance trvanlivosti

Výrobce obvykle uvádí 300 cyklů, ale pokud nabijete lithium jen o 0,1 Voltu méně, až 4,10 V, pak se počet cyklů zvýší na 600 nebo i více.

Provoz a bezpečnostní opatření

Dá se s jistotou říci, že lithium-polymerové baterie jsou nejšetrnějšími existujícími bateriemi, to znamená, že vyžadují povinné dodržování několika jednoduchých, ale povinných pravidel, kvůli jejichž nedodržení dochází k problémům.
1. Nabíjení na napětí přesahující 4,20 V na plechovku není povoleno.
2. Nezkratujte baterii.
3. Není dovoleno vybíjet proudy překračující nosnost nebo zahřívání baterie nad 60 °C. 4. Výboj pod napětím 3,00 V na sklenici je škodlivý.
5. Zahřívání baterie nad 60 °C je škodlivé. 6. Odtlakování baterie je škodlivé.
7. Škodlivé skladování ve vybitém stavu.

Nedodržení prvních tří bodů vede k požáru, zbytek - k úplné nebo částečné ztrátě kapacity.

Z praxe mnohaletého používání mohu říci, že kapacita akumulátorů se mění málo, ale zvyšuje se vnitřní odpor a akumulátor začíná při vysokých odběrových proudech časem méně pracovat - zdá se, že kapacita klesla.
Proto většinou dávám větší kapacitu, což rozměry přístroje umožňují a docela dobře fungují i staré plechovky staré deset let.

Pro nepříliš vysoké proudy jsou vhodné staré článkové baterie.

Ze staré baterie notebooku můžete vytáhnout spoustu perfektně fungujících baterií 18650.

Kde mohu použít lithiové baterie

Dlouho jsem předělal šroubovák a elektrický šroubovák na lithium. Tyto nástroje používám pravidelně. Nyní i po roce nepoužívání fungují bez dobíjení!

Malé baterie jsem dával do dětských hraček, hodinek apod., kde byly z výroby 2-3 "tabletové" prvky. Tam, kde je potřeba přesně 3V, přidám jednu diodu do série a vyjde to tak akorát.

Dal jsem LED baterky.

Místo drahé a malokapacitní Krony 9V jsem do testeru nainstaloval 2 plechovky a zapomněl na všechny problémy a náklady navíc.

Obecně to dávám kamkoli, místo baterií.

Kde koupím lithium a užitečnost k tématu

jsou v prodeji. Na stejném odkazu najdete nabíjecí moduly a další užitečné věci pro kutily.

Na úkor kapacity Číňané většinou lžou a je to méně, než se píše.

Čestný Sanyo 18650

V moderních mobilních elektronických zařízeních, dokonce i těch navržených tak, aby minimalizovaly spotřebu energie, je používání neobnovitelných baterií minulostí. A z ekonomického hlediska již v krátké době celkové náklady na požadovaný počet jednorázových baterií rychle převýší náklady na jednu baterii a z hlediska uživatelského pohodlí je snazší dobíjet baterie než hledat, kde koupit novou baterii. V souladu s tím se nabíječky baterií stávají zbožím s garantovanou poptávkou. Není divu, že téměř všichni výrobci integrovaných obvodů pro napájecí zařízení dbají na směr „nabíjení“.

Před pěti lety začala diskuse o mikroobvodech pro nabíjení baterií (Battery Chargers IC) srovnáním hlavních typů baterií - niklových a lithiových. Nyní se však niklové baterie prakticky přestaly používat a většina výrobců nabíjecích mikroobvodů buď zcela přestala vyrábět mikroobvody pro niklové baterie, nebo uvolňuje mikroobvody, které jsou invariantní k technologii baterií (tzv. Multi-Chemistry IC). Produktová řada STMicroelectronics v současné době obsahuje pouze mikroobvody navržené pro práci s lithiovými bateriemi.

Připomeňme si krátce hlavní vlastnosti lithiových baterií. výhody:

Vysoká specifická elektrická kapacita. Typické hodnoty jsou 110…160W*h*kg, což je 1,5…2,0krát více než analogický parametr pro niklové baterie. V souladu s tím je při stejných rozměrech kapacita lithiové baterie vyšší.
Nízké samovybíjení: přibližně 10 % za měsíc. V niklových bateriích je tento parametr 20 ... 30%.

Nedochází k žádnému „paměťovému efektu“, díky čemuž se tato baterie snadno udržuje: není třeba baterii před dobíjením vybíjet na minimum.

Nevýhody lithiových baterií:

Potřeba proudové a napěťové ochrany. Zejména je nutné vyloučit možnost zkratu svorek baterie, napájecího napětí s obrácenou polaritou, přebití.
Potřeba ochrany proti přehřátí: Pokud se baterie zahřeje nad určitou teplotu, negativně se projeví její kapacita a životnost.

Existují dvě průmyslové výrobní technologie pro lithiové baterie: lithium-iontová (Li-Ion) a lithium-polymerová (Li-Pol). Nicméně, protože nabíjecí algoritmy těchto baterií jsou stejné, nabíjecí čipy neoddělují lithium-iontové a lithium-polymerové technologie. Z tohoto důvodu pomineme diskuzi o výhodách a nevýhodách Li-Ion a Li-Pol baterií s odkazem na literaturu.

Zvažte algoritmus nabíjení lithiové baterie znázorněný na obrázku 1.

Rýže. 1.

První fáze, tzv. přednabíjení, se používá pouze při silném vybití baterie. Pokud je napětí baterie nižší než 2,8 V, nemělo by být okamžitě nabíjeno maximálním možným proudem: to bude mít velmi negativní vliv na životnost baterie. Baterii musíte nejprve „dobít“ malým proudem do cca 3,0 V a teprve poté se stane nabíjení maximálním proudem přijatelné.

Druhá fáze: nabíječka jako zdroj konstantního proudu. V této fázi protéká akumulátorem maximální proud pro dané podmínky. Současně se napětí baterie postupně zvyšuje, až dosáhne mezní hodnoty 4,2 V. Přesně řečeno, po dokončení druhého stupně lze nabíjení zastavit, ale je třeba mít na paměti, že baterie je aktuálně nabíjena o asi 70 % své kapacity. Všimněte si, že v mnoha nabíječkách není maximální proud dodáván okamžitě, ale postupně se zvyšuje na maximum během několika minut - používá se mechanismus Soft Start.

Pokud je žádoucí nabít baterii na hodnoty kapacity blízké 100 %, pak přistoupíme ke třetí fázi: nabíječka jako zdroj konstantního napětí. V této fázi je na baterii přivedeno konstantní napětí 4,2 V a proud protékající baterií během nabíjení klesá z maxima na určitou předem stanovenou minimální hodnotu. V tom okamžiku, kdy hodnota proudu klesne na tuto hranici, je nabití baterie považováno za dokončené a proces končí.

Připomeňme, že jedním z klíčových parametrů baterie je její kapacita (měrná jednotka - Ah). Typická kapacita lithium-iontové baterie velikosti AAA je tedy 750 ... 1300 mAh. Jako derivace tohoto parametru se používá charakteristika „proud 1C“, což je hodnota proudu číselně rovna nominální kapacitě (v uvedeném příkladu 750 ... 1300 mA). Hodnota "proud 1C" má smysl pouze jako definice maximálního proudu při nabíjení baterie a velikosti proudu, při kterém se nabíjení považuje za dokončené. Obecně se uznává, že hodnota maximálního proudu by neměla překročit 1 * 1C a nabití baterie lze považovat za úplné, když proud klesne na hodnotu 0,05 ... 0,10 * 1C. Ale to jsou parametry, které lze považovat za optimální pro konkrétní typ baterie. Ve skutečnosti může stejná nabíječka pracovat s bateriemi od různých výrobců a různých kapacit, přičemž kapacita konkrétní baterie zůstává pro nabíječku neznámá. V důsledku toho k nabíjení baterie jakékoli kapacity v obecném případě nedojde v optimálním režimu pro baterii, ale v režimu přednastaveném pro nabíječku.

Přejděme k úvahám o řadě nabíjecích mikroobvodů STMicroelectronics.

Čipy STBC08 a STC4054

Tyto mikroobvody jsou poměrně jednoduché produkty pro nabíjení lithiových baterií. Mikroobvody jsou vyráběny v miniaturních obalech typu a , resp. To umožňuje použití těchto komponent v mobilních zařízeních s poměrně přísnými požadavky na hmotnostní a rozměrové vlastnosti (např. mobilní telefony, MP3 přehrávače). Schémata přepínání a jsou znázorněna na obrázku 2.

Rýže. 2.

Navzdory omezením způsobeným minimálním počtem vnějších kolíků v balíčcích mají mikroobvody poměrně širokou funkčnost:

Není potřeba externí MOSFET, blokovací dioda a proudový odpor. Jak vyplývá z obrázku 2, externí vazba je omezena na filtrační kondenzátor na vstupu, programovací rezistor a dvě (jedna pro STC4054) indikační LED.
Maximální hodnota nabíjecího proudu je naprogramována hodnotou externího odporu a může dosáhnout hodnoty 800 mA. Skutečnost konce nabíjení je určena v okamžiku, kdy v režimu konstantního napětí klesne hodnota nabíjecího proudu na 0,1 * I BAT, to znamená, že je také nastavena hodnotou externího odporu. Maximální nabíjecí proud se určí z poměru:

I BAT = (V PROG / R PROG) * 1000;

kde I BAT je nabíjecí proud v ampérech, R PROG je odpor rezistoru v ohmech, V PROG je napětí na výstupu PROG rovné 1,0 Voltu.

V režimu konstantního napětí se na výstupu vytvoří stabilní napětí 4,2V s přesností ne horší než 1%.
Nabíjení silně vybitých baterií se automaticky spustí v režimu předběžného nabíjení. Dokud napětí na výstupu baterie nedosáhne 2,9 V, nabíjení probíhá slabým proudem 0,1 * I BAT. Takový způsob, jak již bylo uvedeno, zabraňuje velmi pravděpodobnému selhání při pokusu o nabití silně vybitých baterií obvyklým způsobem. Navíc je násilně omezena hodnota startovací hodnoty nabíjecího proudu, což také zvyšuje životnost baterií.
Je implementován režim automatického kapkového nabíjení - při poklesu napětí baterie na 4,05V se nabíjecí cyklus restartuje. To umožňuje zajistit konstantní nabíjení baterie na úrovni ne nižší než 80 % její nominální kapacity.
Ochrana proti přepětí a přehřátí. Pokud vstupní napětí překročí určitou mez (např. 7,2V) nebo pokud teplota pouzdra překročí 120°C, nabíječka se vypne, aby ochránila sebe i baterii. Samozřejmostí je implementace ochrany nízkého vstupního napětí - pokud vstupní napětí klesne pod určitou úroveň (U VLO), vypne se i nabíječka.
Možnost připojení LED indikátorů umožňuje uživateli mít představu o aktuálním stavu procesu nabíjení baterie.

Čipy pro nabíjení baterie L6924D a L6924U

Tyto mikroobvody jsou zařízení s více funkcemi než STBC08 a STC4054. Obrázek 3 ukazuje typické obvody pro zapínání mikroobvodů a .

Rýže. 3.

Zvažte ty funkční vlastnosti mikroobvodů, které se týkají nastavení parametrů procesu nabíjení baterie:

1. V obou modifikacích je možné nastavit maximální dobu nabíjení baterie počínaje okamžikem přechodu do režimu stejnosměrné stabilizace (používá se i termín "režim rychlého nabíjení" - Fáze rychlého nabíjení). Při přepnutí do tohoto režimu se spustí hlídací časovač, naprogramovaný na určitou dobu T PRG hodnotou kondenzátoru připojeného ke svorce T PRG . Pokud před vypršením tohoto časovače nedojde k ukončení nabíjení baterie podle standardního algoritmu (pokles proudu protékajícího baterií pod hodnotu I END), bude po uplynutí časovače nabíjení násilně přerušeno. Pomocí stejného kondenzátoru se nastavuje maximální doba trvání režimu předběžného nabíjení: rovná se 1/8 doby trvání T PRG . Také pokud během této doby nedošlo k přechodu do režimu rychlého nabíjení, obvod se vypne.

2. Režim předběžného nabíjení. Pokud pro zařízení STBC08 byl proud v tomto režimu nastaven na hodnotu rovnou 10 % I BAT a spínací napětí do DC režimu bylo fixní, pak v modifikaci L6924U zůstal tento algoritmus nezměněn, ale v čipu L6924D oba těchto parametrů se nastavují pomocí externích rezistorů připojených na vstupy I PRE a V PRE.

3. Značka ukončení nabíjení ve třetí fázi (režim stabilizace konstantního napětí) u zařízení STBC08 a STC4054 byla nastavena jako hodnota rovna 10 % I BAT . V čipech L6924 je tento parametr naprogramován hodnotou externího rezistoru připojeného na pin I END. U L6924D je navíc možné snížit napětí na pinu V OUT z obecně uznávané hodnoty 4,2 V na hodnotu 4,1 V.

4. Hodnota maximálního nabíjecího proudu I PRG v těchto mikroobvodech se nastavuje tradičním způsobem - pomocí hodnoty externího odporu.

Jak vidíte, v jednoduchých „nabíjeních“ STBC08 a STC4054 pomocí externího odporu byl nastaven pouze jeden parametr - nabíjecí proud. Všechny ostatní parametry byly buď pevně zakódovány, nebo byly funkcí I BAT . V mikroobvodech L6924 je možné doladit několik dalších parametrů a navíc se provádí „pojištění“ po maximální dobu nabíjení baterie.

Pro obě modifikace L6924 jsou k dispozici dva režimy provozu, pokud je vstupní napětí generováno síťovým AC/DC adaptérem. První je standardní režim lineárního regulátoru výstupního napětí. Druhým je režim kvaziimpulzního regulátoru. V prvním případě lze do zátěže přivádět proud, jehož hodnota je o něco menší než hodnota vstupního proudu odebraného z adaptéru. V režimu stabilizace stejnosměrného proudu (druhá fáze - fáze rychlého nabíjení) se rozdíl mezi vstupním napětím a napětím na "plus" baterie rozptýlí jako tepelná energie, v důsledku čehož se ztrátový výkon v této nabíjecí fázi maximum. Při provozu v režimu spínacího regulátoru lze do zátěže přivádět proud, jehož hodnota je vyšší než hodnota vstupního proudu. Do tepla jde přitom mnohem méně energie. To za prvé snižuje teplotu uvnitř pouzdra a za druhé zvyšuje účinnost zařízení. Zároveň je však třeba mít na paměti, že přesnost stabilizace proudu v lineárním režimu je přibližně 1% a v pulzním režimu - asi 7%.

Činnost mikroobvodů L6924 v lineárním a kvazipulzním režimu je znázorněna na obrázku 4.

Rýže. 4.

Čip L6924U navíc nemůže fungovat ze síťového adaptéru, ale z portu USB. V tomto případě čip L6924U implementuje některá technická řešení, která mohou dále snížit ztrátový výkon zvýšením doby nabíjení.

Čipy L6924D a L6924U mají přídavný vstup pro nucené přerušení nabíjení (tj. odpojení zátěže) SHDN.

U jednoduchých nabíjecích mikroobvodů spočívá teplotní ochrana v ukončení nabíjení, když teplota uvnitř pouzdra mikroobvodu stoupne na 120 °C. To je samozřejmě lepší než úplná absence ochrany, ale hodnota 120 °C na pouzdře více než podmíněně souvisí s teplotou samotné baterie. Produkty L6924 poskytují možnost připojení termistoru, který přímo souvisí s teplotou baterie (rezistor RT1 na obrázku 3). V tomto případě je možné nastavit teplotní rozsah, ve kterém bude možné nabíjení baterie. Jednak se nedoporučuje nabíjet lithiové baterie při teplotách pod nulou a jednak je také vysoce nežádoucí, pokud se baterie během nabíjení zahřeje na více než 50°C. Použití termistoru umožňuje nabíjet baterii pouze za příznivých teplotních podmínek.

Dodatečná funkčnost mikroobvodů L6924D a L6924U přirozeně nejen rozšiřuje možnosti navrhovaného zařízení, ale také vede ke zvětšení plochy na desce, kterou zabírá jak samotný balíček mikroobvodů, tak vnější páskovací prvky.

Nabíjecí čipy baterií STBC21 a STw4102

Jedná se o další vylepšení čipu L6924. Na jedné straně je implementován přibližně stejný funkční balíček:

Lineární a kvazipulzní režim.
Termistor připojený k baterii jako klíčový prvek teplotní ochrany.
Možnost nastavit kvantitativní parametry pro všechny tři fáze procesu nabíjení.

Některé další funkce chybí u L6924:

Ochrana proti přepólování.
Ochrana proti zkratu.
Významným rozdílem oproti L6924 je přítomnost digitálního rozhraní I 2 C pro nastavení hodnot parametrů a další nastavení. V důsledku toho je možné přesnější nastavení procesu nabíjení. Doporučený spínací obvod je na obrázku 5. Je zřejmé, že v tomto případě otázka úspory plochy desky a tuhých hmotnostních a rozměrových charakteristik nestojí za nic. Je však také zřejmé, že použití tohoto mikroobvodu v malých diktafonech, přehrávačích a mobilních telefonech jednoduchých modelů se nepředpokládá. Spíše se jedná o baterie do notebooků a podobných zařízení, kde je výměna baterie málo častým, ale také ne levným postupem.

Rýže. 5.

5. Camiolo Jean, Scuderi Giuseppe. Snížení celkové spotřeby energie bez zátěže aplikací nabíječek baterií a adaptérů Polymer// Materiál od STMicroelectronics. Online umístění:

7. STEVAL-ISV012V1: lithium-iontová solární nabíječka baterií//Materiál od STMicroelectronics. Online umístění: .

Získání technických informací, objednání vzorků, doručení - e-mail:

Ovladače jsou samy o sobě užitečná zařízení. A pro lepší pochopení tohoto tématu je nutné pracovat s konkrétním příkladem. Proto budeme uvažovat o regulátoru nabíjení baterie. co zastupuje? Jak je to uspořádáno? Jaké jsou funkce práce?

Co dělá regulátor nabíjení baterie?

Slouží ke sledování návratnosti energetických ztrát a výdajů. Nejprve se zabývá sledováním přeměny elektrické energie na energii chemickou, aby později v případě potřeby došlo k zásobování potřebnými obvody nebo zařízeními. Není těžké vyrobit regulátor nabíjení baterie vlastníma rukama. Může být ale také odstraněn z napájecích zdrojů, které selhaly.

Jak ovladač funguje

Univerzální schéma samozřejmě neexistuje. Ale mnozí ve své práci používají dva trimovací rezistory, které regulují horní a dolní meze napětí. Když překročí stanovené limity, začne interakce s vinutím relé a zapne se. Při jeho provozu napětí neklesne pod určitou, technicky předem stanovenou úroveň. Zde bychom měli mluvit o tom, že existuje jiný rozsah hranic. Takže pro baterii lze nainstalovat tři, pět a dvanáct a patnáct voltů. Teoreticky vše závisí na hardwarové implementaci. Podívejme se, jak funguje regulátor nabíjení baterie v různých případech.

Jaké jsou typy

Je třeba poznamenat, že regulátory nabíjení baterie se mohou pochlubit významnou rozmanitostí. Pokud mluvíme o jejich typech, udělejme klasifikaci v závislosti na rozsahu:

Pro obnovitelné zdroje energie.
Pro domácí spotřebiče.
Pro mobilní zařízení.

Samozřejmě, že samotné druhy jsou mnohem větší. Protože ale regulátor nabíjení baterie uvažujeme z obecného hlediska, budou nám stačit. Pokud mluvíme o těch, které se používají pro větrné mlýny, tak v nich je horní hranice napětí obvykle 15 voltů, zatímco spodní 12 V. V tomto případě může baterie ve standardním režimu generovat 12 V. Zdrojem energie je připojen k němu pomocí relé s normálně sepnutými kontakty. Co se stane, když napětí baterie překročí nastavených 15V? V takových případech regulátor sepne kontakty relé. V důsledku toho se zdroj energie z baterie přepne na zátěžový předřadník. Nutno podotknout, že u solárních panelů není zvlášť oblíbený kvůli určitým vedlejším účinkům. Ale pro ně jsou povinné. Domácí spotřebiče a mobilní zařízení mají své vlastní vlastnosti. Navíc ovladač nabíjení baterie tabletu, dotykového a tlačítkového mobilu je téměř identický.

Pohled do lithium-iontové baterie mobilního telefonu

Pokud otevřete jakoukoli baterii, všimnete si, že na svorky článku je připájena malá. Říká se tomu ochranný obvod. Faktem je, že vyžadují neustálé sledování. Typický obvod regulátoru je miniaturní deska, na které je založen obvod vyrobený z SMD součástek. Ten je zase rozdělen na dva mikroobvody - jeden z nich je řídicí a druhý je výkonný. Promluvme si podrobněji o druhém.

výkonné schéma

Vychází z Obvykle jsou dva. Samotný mikroobvod může mít 6 nebo 8 pinů. Pro samostatné řízení nabíjení a vybíjení bateriového článku slouží dva tranzistory s efektem pole, které jsou umístěny ve stejném pouzdře. Jeden z nich tedy může připojit nebo odpojit zátěž. Druhý tranzistor provádí stejné akce, ale se zdrojem energie (což je nabíječka). Díky tomuto schématu implementace můžete snadno ovlivnit chod baterie. Pokud chcete, můžete jej použít i jinde. Je však třeba mít na paměti, že obvod regulátoru nabíjení baterie a jeho samotného lze aplikovat pouze na zařízení a prvky, které mají omezený rozsah provozu. Tyto funkce si nyní probereme podrobněji.

Ochrana proti přebití

Faktem je, že pokud napětí překročí 4,2, může dojít k přehřátí a dokonce k výbuchu. K tomu jsou vybrány takové prvky mikroobvodů, které při dosažení tohoto indikátoru přestanou nabíjet. A obvykle, dokud napětí nedosáhne 4-4,1 V vlivem používání nebo samovybíjení, nebude možné další nabíjení. Toto je důležitá funkce, která je přiřazena regulátoru nabíjení lithiové baterie.

Ochrana proti nadměrnému vybití

Když napětí dosáhne kriticky nízkých hodnot, které znesnadňují provoz zařízení (obvykle v rozsahu 2,3-2,5V), vypne se příslušný tranzistor MOSFET, který je zodpovědný za napájení mobilního telefonu. Dále následuje přechod do režimu spánku s minimální spotřebou. A je tu jeden docela zajímavý aspekt práce. Dokud se tedy napětí baterie nestane více než 2,9–3,1 V, nelze mobilní zařízení zapnout, aby fungovalo v normálním režimu. Pravděpodobně jste si všimli, že když připojíte telefon, ukazuje, že se nabíjí, ale nechce se zapnout a fungovat v normálním režimu.

Závěr

Jak je vidět, regulátor nabíjení Li-Ion baterie hraje důležitou roli při zajištění dlouhé životnosti mobilních zařízení a pozitivně ovlivňuje jejich životnost. Vzhledem k jednoduchosti výroby je najdeme téměř v každém telefonu či tabletu. Pokud chcete vidět na vlastní oči a dotknout se ovladače nabíjení Li-Ion baterie a jeho obsahu rukama, měli byste si při jeho analýze pamatovat, že pracujete s chemickým prvkem, takže byste měli být opatrní .

A opět přístroj pro kutily.
Modul umožňuje nabíjet Li-Ion baterie (chráněné i nechráněné) z USB portu pomocí miniUSB kabelu.

Plošný spoj je oboustranný sklolaminát s pokovením, instalace je úhledná.

Nabíjení bylo sestaveno na základě specializovaného regulátoru nabíjení TP4056.
Skutečné schéma.

Na straně baterie zařízení nic nespotřebovává a lze jej nechat trvale připojené k baterii. Ochrana proti zkratu na výstupu - ano (s proudovým omezením 110mA). Neexistuje žádná ochrana baterie proti zpětnému chodu.
Napájení miniUSB je duplikováno nikláky na desce.

Zařízení funguje takto:
Když je napájení připojeno bez baterie, červená LED se rozsvítí a modrá pravidelně bliká.
Po připojení vybitého akumulátoru červená LED zhasne a rozsvítí se modrá – začne proces nabíjení. Dokud je napětí na baterii nižší než 2,9 V, je nabíjecí proud omezen na 90-100 mA. S nárůstem napětí nad 2,9V se nabíjecí proud prudce zvýší na 800mA s dalším postupným nárůstem až na jmenovitou hodnotu 1000mA.
Když napětí dosáhne 4,1V, nabíjecí proud začne postupně klesat, poté se napětí ustálí na 4,2V a po poklesu nabíjecího proudu na 105mA se LED diody začnou periodicky spínat, což indikuje konec nabíjení, přičemž nabíjení stále pokračuje s přepnutím na modrou LED . Spínání probíhá v souladu s hysterezí řízení napětí baterie.
Jmenovitý nabíjecí proud se nastavuje odporem 1,2 kΩ. V případě potřeby lze proud snížit zvýšením hodnoty odporu podle specifikace regulátoru.
R (kΩ) - I (mA)
10 - 130
5 - 250
4 - 300
3 - 400
2 - 580
1.66 - 690
1.5 - 780
1.33 - 900
1.2 - 1000