کنترلر شارژ باتری لیتیومی. باتری های Li-ion و Li-polymer در طرح های ما

26.06.2023

موتور

کنترل ولتاژ در هر سلول:
هنگامی که ولتاژ هر یک از سلول ها از مقادیر آستانه فراتر رود، کل باتری به طور خودکار خاموش می شود.
کنترل فعلی:
هنگامی که جریان بار از مقادیر آستانه فراتر رفت، کل باتری به طور خودکار خاموش می شود.

توضیحات پین ها:
"ب-"- باتری عمومی منهای
"B1"- +3.7 ولت
"B2"- +7.4 ولت
"B3"- +11.1 ولت
"B+"- باتری عمومی به علاوه
"پ-"- منهای بار (شارژر)
"P+"- بار اضافی (شارژر)
"تی"- خروجی ترمیستور NTC 10K

کنترل کننده: S-8254A
برگه اطلاعات S-8254A.

مشخصات فنی

مدل: 4S-EBD01-4.
تعداد باتری لیتیوم یونی متصل به سری: 4 عدد.
ولتاژهای کاری: 11.2 ولت ... 16.8 ولت.
ولتاژ شارژ بیش از حد سلول (VCU): 0.025±4.275 ولت.
ولتاژ تخلیه بیش از حد (VDD): 2.3±0.1 ولت.
جریان عملیاتی نامی: 3A - 4A.
جریان آستانه (IEC): 4A - 6A.
حفاظت از شارژ بیش از حد
حفاظت از تخلیه بیش از حد
حفاظت از اتصال کوتاه
ابعاد، میلی متر: 15 x 46.1 x 2.62.
وزن: 2 گرم

ضمانت

هر محصولی که می فروشیم با گارانتی همراه است. ما همیشه مشتری را نیمه راه ملاقات می کنیم و سعی می کنیم تمام موقعیت های بحث برانگیز را حل کنیم. برای جزئیات بیشتر می توانید با مراجعه به لینک با شرایط تعویض و بازگشت در فروشگاه ما آشنا شوید.

پیشرفت رو به جلو است و باتری‌های لیتیومی به طور فزاینده‌ای جایگزین باتری‌های سنتی NiCd (نیکل کادمیوم) و NiMh (نیکل-فلز هیدرید) می‌شوند.
با وزن قابل مقایسه یک عنصر، لیتیوم ظرفیت بالاتری دارد، علاوه بر این، ولتاژ عنصر سه برابر بیشتر است - 3.6 ولت در هر عنصر، به جای 1.2 ولت.
قیمت باتری های لیتیومی شروع به نزدیک شدن به باتری های قلیایی معمولی کرده است، وزن و اندازه آنها بسیار کوچکتر است و علاوه بر این، می توانند و باید شارژ شوند. سازنده می گوید آنها می توانند 300-600 چرخه را تحمل کنند.
اندازه های مختلفی وجود دارد و انتخاب مناسب آن کار سختی نیست.
خود تخلیه آنقدر کم است که سال ها می نشینند و شارژ می مانند. دستگاه در صورت نیاز فعال می ماند.

"C" مخفف ظرفیت است

نامی مانند "xC" اغلب یافت می شود. این به سادگی یک تعیین مناسب از جریان شارژ یا تخلیه باتری با سهم ظرفیت آن است. مشتق شده از کلمه انگلیسی "ظرفیت" (ظرفیت، ظرفیت).
وقتی آنها در مورد شارژ با جریان 2C یا 0.1C صحبت می کنند، معمولاً منظورشان این است که جریان باید به ترتیب (2× ظرفیت باتری)/h یا (0.1× ظرفیت باتری) در ساعت باشد.
به عنوان مثال، یک باتری با ظرفیت 720 میلی آمپر ساعت، که جریان شارژ آن 0.5 درجه سانتیگراد است، باید با جریان 0.5 × 720 میلی آمپر ساعت / ساعت = 360 میلی آمپر شارژ شود، این در مورد تخلیه نیز صدق می کند.

بسته به تجربه و توانایی خود می توانید یک شارژر ساده یا نه چندان ساده بسازید.

نمودار مدار یک شارژر ساده LM317

برنج. 5.

مدار کاربردی تثبیت ولتاژ نسبتاً دقیقی را فراهم می کند که توسط پتانسیومتر R2 تنظیم می شود.
تثبیت جریان به اندازه تثبیت ولتاژ حیاتی نیست، بنابراین کافی است جریان را با استفاده از یک مقاومت شنت Rx و یک ترانزیستور NPN (VT1) تثبیت کنید.

جریان شارژ مورد نیاز برای یک باتری لیتیوم یون خاص (Li-Ion) و لیتیوم پلیمر (Li-Pol) با تغییر مقاومت Rx انتخاب می شود.
مقاومت Rx تقریباً با نسبت زیر مطابقت دارد: 0.95/Imax.
مقدار مقاومت Rx نشان داده شده در نمودار مربوط به جریان 200 میلی آمپر است، این یک مقدار تقریبی است، همچنین به ترانزیستور بستگی دارد.

بسته به جریان شارژ و ولتاژ ورودی باید رادیاتور تهیه کرد.
ولتاژ ورودی برای عملکرد عادی تثبیت کننده باید حداقل 3 ولت بیشتر از ولتاژ باتری باشد که برای یک قوطی 7-9 ولت است.

نمودار مدار یک شارژر ساده در LTC4054

برنج. 6.

می توانید کنترلر شارژ LTC4054 را از یک تلفن همراه قدیمی، به عنوان مثال، سامسونگ (C100، C110، X100، E700، E800، E820، P100، P510) حذف کنید.

برنج. 7. این تراشه کوچک 5 پا دارای برچسب "LTH7" یا "LTADY" است.

من وارد کوچکترین جزئیات کار با میکرو مدار نمی شوم؛ همه چیز در دیتاشیت است. من فقط ضروری ترین ویژگی ها را شرح خواهم داد.
جریان شارژ تا 800 میلی آمپر
ولتاژ تغذیه بهینه از 4.3 تا 6 ولت است.
نشانگر شارژ
حفاظت از اتصال کوتاه خروجی
حفاظت از گرمای بیش از حد (کاهش جریان شارژ در دماهای بالاتر از 120 درجه).
هنگامی که ولتاژ باتری زیر 2.9 ولت است، باتری را شارژ نمی کند.

جریان شارژ توسط یک مقاومت بین ترمینال پنجم میکرو مدار و زمین طبق فرمول تنظیم می شود.

I=1000/R،
جایی که I جریان شارژ در آمپر است، R مقاومت مقاومت بر حسب اهم است.

نشانگر کم بودن باتری لیتیومی

در اینجا یک مدار ساده وجود دارد که یک LED را هنگامی که باتری کم است و ولتاژ باقیمانده آن نزدیک به بحرانی است روشن می کند.

برنج. 8.

هر ترانزیستور کم مصرف ولتاژ احتراق LED توسط یک تقسیم کننده از مقاومت های R2 و R3 انتخاب می شود. بهتر است مدار را بعد از یونیت محافظ وصل کنید تا LED باتری را به طور کامل تخلیه نکند.

تفاوت ظریف دوام

سازنده معمولاً 300 سیکل را ادعا می کند، اما اگر لیتیوم را فقط 0.1 ولت کمتر به 4.10 ولت شارژ کنید، تعداد چرخه ها به 600 یا حتی بیشتر افزایش می یابد.

عملیات و اقدامات احتیاطی

به جرات می توان گفت که باتری های لیتیوم پلیمری "ظریف ترین" باتری های موجود هستند، یعنی نیاز به رعایت اجباری چندین قانون ساده اما اجباری دارند که عدم رعایت آنها می تواند باعث ایجاد مشکل شود.
1. شارژ به ولتاژ بیش از 4.20 ولت در هر شیشه مجاز نیست.
2. باطری را اتصال کوتاه نکنید.
3. تخلیه با جریان های بیش از ظرفیت بار یا گرم کردن باتری بالای 60 درجه سانتیگراد مجاز نیست. 4. تخلیه زیر ولتاژ 3.00 ولت در هر شیشه مضر است.
5. گرم کردن باتری بالای 60 درجه سانتیگراد مضر است. 6. کاهش فشار باتری مضر است.
7. نگهداری در حالت تخلیه مضر است.

عدم رعایت سه نقطه اول منجر به آتش سوزی می شود، بقیه - به از دست دادن کامل یا جزئی ظرفیت.

با توجه به تجربه چندین ساله استفاده، می توانم بگویم که ظرفیت باتری ها کمی تغییر می کند، اما مقاومت داخلی افزایش می یابد و باتری در مصرف جریان بالا زمان کمتری شروع به کار می کند - به نظر می رسد ظرفیت کاهش یافته است.
به همین دلیل من معمولاً ظرف بزرگتری نصب می کنم که ابعاد دستگاه اجازه می دهد و حتی قوطی های قدیمی که ده سال از عمرشان می گذرد کاملاً خوب کار می کنند.

برای جریان های نه چندان زیاد، باتری های قدیمی تلفن همراه مناسب هستند.

شما می توانید تعداد زیادی باتری 18650 که کاملاً کار می کنند را از یک باتری لپ تاپ قدیمی تهیه کنید.

از باتری های لیتیومی کجا استفاده کنم؟

من مدتها پیش پیچ گوشتی و پیچ گوشتی برقی خود را به لیتیوم تبدیل کردم. من به طور مرتب از این ابزارها استفاده نمی کنم. الان حتی بعد از یک سال عدم استفاده، بدون شارژ کار می کنند!

من باتری های کوچک را در اسباب بازی های کودکان، ساعت ها و غیره قرار دادم، جایی که 2-3 سلول "دکمه" از کارخانه نصب شده بود. در جایی که دقیقاً 3 ولت مورد نیاز است، من یک دیود را به صورت سری اضافه می کنم و درست کار می کند.

من آنها را در چراغ قوه LED قرار دادم.

به جای کرون 9 ولت گران قیمت و کم ظرفیت، 2 قوطی در تستر نصب کردم و تمام مشکلات و هزینه های اضافی را فراموش کردم.

در کل به جای باتری هر جا که بتونم میذارمش.

لیتیوم و تجهیزات مربوطه را از کجا بخرم

برای فروش. در همین پیوند، ماژول های شارژ و سایر موارد مفید را برای افرادی که خودتان انجام می دهند پیدا خواهید کرد.

چینی ها معمولا در مورد ظرفیت دروغ می گویند و کمتر از آن چیزی است که نوشته شده است.

صادقانه سانیو 18650

در دستگاه‌های الکترونیکی سیار مدرن، حتی آن‌هایی که برای به حداقل رساندن مصرف برق طراحی شده‌اند، استفاده از باتری‌های تجدیدناپذیر در حال تبدیل شدن به چیزی از گذشته است. و از نقطه نظر اقتصادی - در حال حاضر در مدت زمان کوتاهی، کل هزینه تعداد مورد نیاز باتری یکبار مصرف به سرعت از هزینه یک باتری تجاوز می کند، و از نظر راحتی کاربر - شارژ مجدد آسان تر است. باتری نسبت به اینکه به دنبال جایی برای خرید باتری جدید باشید. بر این اساس، شارژرهای باتری در حال تبدیل شدن به کالایی با تقاضای تضمین شده هستند. جای تعجب نیست که تقریباً تمام تولید کنندگان مدارهای مجتمع برای دستگاه های منبع تغذیه به جهت "شارژ" توجه می کنند.

همین پنج سال پیش، بحث ریز مدارها برای شارژ باتری ها (Battery Chargers IC) با مقایسه انواع اصلی باتری ها - نیکل و لیتیوم آغاز شد. اما در حال حاضر، استفاده از باتری‌های نیکل عملاً متوقف شده است و اکثر تولیدکنندگان تراشه‌های شارژ یا به طور کامل تولید تراشه‌های باتری‌های نیکل را متوقف کرده‌اند یا تراشه‌هایی را تولید می‌کنند که نسبت به فناوری باتری ثابت هستند (به اصطلاح IC Multi-Chemistry). طیف محصولات STMicroelectronics در حال حاضر فقط شامل ریز مدارهایی است که برای کار با باتری های لیتیومی طراحی شده اند.

اجازه دهید به طور خلاصه ویژگی های اصلی باتری های لیتیومی را یادآوری کنیم. مزایای:

ظرفیت الکتریکی ویژه بالا مقادیر معمولی 110 ... 160 وات ساعت * کیلوگرم است که 1.5 ... 2.0 برابر بیشتر از همان پارامتر برای باتری های نیکل است. بر این اساس با ابعاد مساوی ظرفیت باتری لیتیومی بیشتر است.
خود تخلیه کم: تقریباً 10 درصد در ماه. در باتری های نیکل این پارامتر 20 ... 30٪ است.

هیچ "اثر حافظه ای" وجود ندارد و نگهداری این باتری را آسان می کند: نیازی به تخلیه باتری به حداقل قبل از شارژ مجدد نیست.

معایب باتری های لیتیومی:

نیاز به حفاظت جریان و ولتاژ. به طور خاص، لازم است احتمال اتصال کوتاه پایانه های باتری، تامین ولتاژ با قطبیت معکوس یا شارژ بیش از حد را حذف کنید.
نیاز به محافظت در برابر گرمای بیش از حد: گرم کردن باتری بالاتر از یک دمای معین بر ظرفیت و عمر مفید آن تأثیر منفی می گذارد.

دو فناوری صنعتی برای تولید باتری های لیتیومی وجود دارد: لیتیوم یون (Li-Ion) و لیتیوم پلیمر (Li-Pol). با این حال، از آنجایی که الگوریتم‌های شارژ این باتری‌ها یکسان است، تراشه‌های شارژ فناوری‌های لیتیوم-یون و لیتیوم-پلیمر را از هم جدا نمی‌کنند. به همین دلیل از بحث مزایا و معایب باتری های Li-Ion و Li-Pol با مراجعه به ادبیات موضوع صرف نظر می کنیم.

بیایید الگوریتم شارژ باتری های لیتیومی ارائه شده در شکل 1 را در نظر بگیریم.

برنج. 1.

فاز اول، به اصطلاح پیش شارژ، فقط در مواردی استفاده می شود که باتری بسیار تخلیه شده باشد. اگر ولتاژ باتری کمتر از 2.8 ولت باشد، نمی توان آن را بلافاصله با حداکثر جریان ممکن شارژ کرد: این تأثیر بسیار منفی بر عمر باتری خواهد داشت. لازم است ابتدا باتری را با جریان کم تا حدود 3.0 ولت "شارژ مجدد" کنید و تنها پس از آن شارژ با حداکثر جریان مجاز می شود.

فاز دوم: شارژر به عنوان منبع جریان ثابت. در این مرحله حداکثر جریان برای شرایط داده شده از باتری عبور می کند. در عین حال، ولتاژ باتری به تدریج افزایش می یابد تا زمانی که به مقدار حدی 4.2 ولت می رسد. به طور دقیق، پس از اتمام مرحله دوم، می توان شارژ را متوقف کرد، اما باید در نظر داشت که باتری در حال حاضر توسط شارژ می شود. تقریبا 70 درصد ظرفیت آن توجه داشته باشید که در بسیاری از شارژرها حداکثر جریان بلافاصله تامین نمی شود، اما به تدریج طی چند دقیقه به حداکثر افزایش می یابد - از مکانیزم "شروع نرم" استفاده می شود.

اگر مطلوب است باتری را با مقادیر ظرفیت نزدیک به 100٪ شارژ کنید، به فاز سوم می رویم: شارژر به عنوان منبع ولتاژ ثابت. در این مرحله یک ولتاژ ثابت 4.2 ولت به باتری اعمال می شود و جریان عبوری از باتری از حداکثر به مقداری حداقل از پیش تعیین شده در طول شارژ کاهش می یابد. در لحظه ای که مقدار جریان به این حد کاهش می یابد، شارژ باتری کامل در نظر گرفته می شود و فرآیند به پایان می رسد.

یادآوری می کنیم که یکی از پارامترهای کلیدی یک باتری ظرفیت آن است (واحد اندازه گیری - A*hour). بنابراین، ظرفیت معمول یک باتری لیتیوم یونی با اندازه AAA 750 ... 1300 میلی آمپر ساعت است. به عنوان مشتق از این پارامتر، مشخصه "جریان 1C" استفاده می شود؛ این مقدار فعلی از نظر عددی برابر با ظرفیت نامی است (در مثال داده شده - 750 ... 1300 میلی آمپر). مقدار "جریان 1C" تنها به عنوان تعیین حداکثر مقدار جریان در هنگام شارژ باتری و مقدار فعلی که در آن شارژ کامل در نظر گرفته می شود، منطقی است. به طور کلی پذیرفته شده است که حداکثر مقدار جریان نباید از 1*1C تجاوز کند و زمانی که جریان به 0.05...0.10*1C کاهش یابد، می توان شارژ باتری را کامل در نظر گرفت. اما اینها پارامترهایی هستند که می توانند برای نوع خاصی از باتری بهینه در نظر گرفته شوند. در واقعیت، یک شارژر می‌تواند با باتری‌هایی از تولیدکنندگان مختلف و با ظرفیت‌های متفاوت کار کند، در حالی که ظرفیت یک باتری خاص برای شارژر ناشناخته باقی می‌ماند. در نتیجه، شارژ باتری با هر ظرفیتی معمولاً در حالت بهینه برای باتری اتفاق نمی افتد، بلکه در حالت از پیش تعیین شده برای شارژر اتفاق می افتد.

بیایید به بررسی خط ریز مدارهای شارژ STMicroelectronics بپردازیم.

تراشه های STBC08 و STC4054

این ریز مدارها محصولات نسبتاً ساده ای برای شارژ باتری های لیتیومی هستند. ریز مدارها در بسته های مینیاتوری از نوع و به ترتیب ساخته می شوند. این اجازه می دهد تا از این قطعات در دستگاه های تلفن همراه با الزامات نسبتاً سختگیرانه برای ویژگی های وزن و اندازه (به عنوان مثال، تلفن های همراه، پخش کننده های MP3) استفاده شود. نمودارهای اتصال در شکل 2 ارائه شده است.

برنج. 2.

علیرغم محدودیت های اعمال شده توسط حداقل تعداد پین های خارجی در بسته ها، ریز مدارها عملکرد نسبتاً گسترده ای دارند:

نیازی به ماسفت خارجی، دیود مسدود کننده یا مقاومت جریان نیست. همانطور که در شکل 2 نشان داده شده است، سیم کشی خارجی توسط یک خازن فیلتر در ورودی، یک مقاومت برنامه ریزی و دو LED نشانگر (برای STC4054 - یک) محدود شده است.
حداکثر مقدار جریان شارژ با مقدار مقاومت خارجی برنامه ریزی می شود و می تواند به مقدار 800 میلی آمپر برسد. واقعیت پایان شارژ در لحظه ای تعیین می شود که در حالت ولتاژ ثابت ، مقدار جریان شارژ به مقدار 0.1 * I BAT کاهش می یابد ، یعنی با مقدار مقاومت خارجی نیز تنظیم می شود. . حداکثر جریان شارژ از رابطه تعیین می شود:

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

که در آن I BAT جریان شارژ بر حسب آمپر است، R PROG مقاومت مقاومت بر حسب اهم است، V PROG ولتاژ خروجی PROG برابر با 1.0 ولت است.

در حالت ولتاژ ثابت، ولتاژ پایدار 4.2 ولت در خروجی با دقت کمتر از 1٪ تولید می شود.
شارژ باتری های به شدت تخلیه شده به طور خودکار در حالت پیش شارژ شروع می شود. تا زمانی که ولتاژ خروجی باتری به 2.9 ولت برسد، شارژ با جریان ضعیف 0.1 * I BAT انجام می شود. این روش، همانطور که قبلاً ذکر شد، هنگام تلاش برای شارژ باتری‌هایی که به‌شدت دشارژ شده‌اند به روش معمول، از خرابی بسیار محتمل جلوگیری می‌کند. علاوه بر این، مقدار شروع جریان شارژ به اجبار محدود شده است که باعث افزایش طول عمر باتری ها می شود.
یک حالت شارژ قطره ای خودکار اجرا شده است - هنگامی که ولتاژ باتری به 4.05 ولت کاهش می یابد، چرخه شارژ مجدداً راه اندازی می شود. این به شما امکان می دهد از شارژ ثابت باتری در سطحی که کمتر از 80٪ ظرفیت اسمی آن نباشد اطمینان حاصل کنید.
محافظت در برابر ولتاژ و گرمای بیش از حد. اگر ولتاژ ورودی از حد معینی بیشتر شود (به ویژه 7.2 ولت) یا اگر دمای کیس از 120 درجه سانتیگراد بیشتر شود، شارژر خاموش می شود و از خود و باتری محافظت می کند. البته حفاظت از ولتاژ ورودی پایین نیز اجرا می شود - اگر ولتاژ ورودی به زیر یک سطح خاص (U VLO) کاهش یابد، شارژر نیز خاموش می شود.
قابلیت اتصال LED های نشانگر به کاربر این امکان را می دهد که ایده ای از وضعیت فعلی فرآیند شارژ باتری داشته باشد.

تراشه های شارژ باتری L6924D و L6924U

این ریز مدارها دستگاه هایی با قابلیت های بیشتر در مقایسه با STBC08 و STC4054 هستند. شکل 3 نمودارهای مدار معمولی برای اتصال ریز مدارها و .

برنج. 3.

بیایید آن ویژگی های عملکردی ریز مدارها را که به تنظیم پارامترهای فرآیند شارژ باتری مربوط می شود در نظر بگیریم:

1. در هر دو اصلاح، می توان حداکثر مدت زمان شارژ باتری را از لحظه تغییر به حالت تثبیت کننده DC تنظیم کرد (از اصطلاح "حالت شارژ سریع" نیز استفاده می شود). هنگام ورود به این حالت، یک تایمر نگهبان راه اندازی می شود که برای مدت زمان معینی T PRG توسط مقدار خازن متصل به پین T PRG برنامه ریزی شده است. اگر قبل از فعال شدن این تایمر، شارژ باتری طبق الگوریتم استاندارد متوقف نشود (جریان عبوری از باتری کمتر از مقدار I END کاهش می یابد)، پس از فعال شدن تایمر، شارژ به اجبار قطع می شود. با استفاده از همان خازن، حداکثر مدت حالت پیش شارژ تنظیم می شود: برابر با 1/8 مدت زمان T PRG است. همچنین، اگر در این مدت هیچ انتقالی به حالت شارژ سریع وجود نداشته باشد، مدار خاموش می شود.

2. حالت پیش شارژ. اگر برای دستگاه STBC08 جریان در این حالت به عنوان مقداری برابر با 10٪ از I BAT تنظیم شده بود و ولتاژ سوئیچینگ به حالت DC ثابت بود، در اصلاح L6924U این الگوریتم بدون تغییر حفظ شد، اما در تراشه L6924D هر دو این پارامترها با استفاده از مقاومت های خارجی متصل به ورودی های I PRE و V PRE تنظیم می شوند.

3. علامت اتمام شارژ در فاز سوم (حالت تثبیت ولتاژ DC) در دستگاه های STBC08 و STC4054 مقداری معادل 10% I BAT تعیین شد. در ریز مدارهای L6924، این پارامتر با مقدار یک مقاومت خارجی متصل به پایه I END برنامه ریزی می شود. علاوه بر این، برای تراشه L6924D، می توان ولتاژ را در پایه V OUT از مقدار پذیرفته شده 4.2 ولت به 4.1 ولت کاهش داد.

4. مقدار حداکثر جریان شارژ I PRG در این ریز مدارها به روش سنتی - از طریق مقدار یک مقاومت خارجی - تنظیم می شود.

همانطور که می بینید، در "شارژ" ساده STBC08 و STC4054، تنها یک پارامتر با استفاده از یک مقاومت خارجی تنظیم شد - جریان شارژ. تمام پارامترهای دیگر یا به شدت ثابت بودند یا تابعی از I BAT بودند. تراشه های L6924 توانایی تنظیم دقیق چندین پارامتر دیگر را دارند و علاوه بر این، "بیمه" را برای حداکثر مدت زمان فرآیند شارژ باتری ارائه می دهند.

برای هر دو اصلاح L6924، اگر ولتاژ ورودی توسط یک آداپتور شبکه AC/DC تولید شود، دو حالت کار ارائه می شود. اولین حالت استاندارد حالت تنظیم کننده باک خطی ولتاژ خروجی است. حالت دوم، حالت تنظیم کننده شبه پالس است. در حالت اول می توان جریانی را به بار وارد کرد که مقدار آن کمی کمتر از مقدار جریان ورودی گرفته شده از آداپتور است. در حالت تثبیت DC (فاز دوم - فاز شارژ سریع)، تفاوت بین ولتاژ ورودی و ولتاژ در "پلاس" باتری به عنوان انرژی حرارتی تلف می شود که در نتیجه توان تلف شده در این فاز شارژ کاهش می یابد. بیشترین. هنگام کار در حالت تنظیم کننده سوئیچینگ، جریانی که مقدار آن بیشتر از مقدار جریان ورودی است را می توان به بار وارد کرد. در این حالت انرژی به میزان قابل توجهی در گرما از دست می رود. این کار اولا باعث کاهش دمای داخل کیس می شود و ثانیا باعث افزایش کارایی دستگاه می شود. اما باید در نظر داشت که دقت تثبیت جریان در حالت خطی تقریباً 1٪ و در حالت پالسی - حدود 7٪ است.

عملکرد ریز مدارهای L6924 در حالت های خطی و شبه پالسی در شکل 4 نشان داده شده است.

برنج. 4.

علاوه بر این، تراشه L6924U می تواند نه از یک آداپتور شبکه، بلکه از یک پورت USB کار کند. در این مورد، تراشه L6924U راه‌حل‌های فنی را پیاده‌سازی می‌کند که می‌تواند با افزایش مدت زمان شارژ، اتلاف انرژی را بیشتر کاهش دهد.

تراشه های L6924D و L6924U دارای ورودی اضافی برای قطع شارژ اجباری (یعنی خاموش شدن بار) SHDN هستند.

در ریزمدارهای شارژ ساده، حفاظت از دما شامل توقف شارژ زمانی است که دمای داخل محفظه ریز مدار به 120 درجه سانتیگراد افزایش یابد. البته این بهتر از عدم محافظت است، اما مقدار 120 درجه سانتیگراد روی کیس بیش از شرطی به دمای خود باتری مربوط می شود. محصولات L6924 توانایی اتصال یک ترمیستور را که مستقیماً با دمای باتری مرتبط است را فراهم می کند (مقاومت RT1 در شکل 3). در این حالت، تنظیم محدوده دمایی که در آن شارژ باتری امکان پذیر خواهد بود، امکان پذیر می شود. از یک طرف شارژ باتری های لیتیومی در دمای زیر صفر توصیه نمی شود و از طرف دیگر اگر باتری در حین شارژ بیش از 50 درجه سانتی گراد گرم شود، بسیار نامطلوب است. استفاده از ترمیستور باعث می شود که باتری فقط در شرایط دمایی مطلوب شارژ شود.

طبیعتاً عملکرد اضافی ریز مدارهای L6924D و L6924U نه تنها قابلیت های دستگاه طراحی شده را گسترش می دهد، بلکه منجر به افزایش مساحت برد اشغال شده توسط خود بدنه ریز مدار و عناصر تزئینی خارجی نیز می شود.

تراشه های شارژ باتری STBC21 و STw4102

این یک پیشرفت بیشتر در تراشه L6924 است. از یک طرف، تقریباً همان بسته عملکردی پیاده سازی شده است:

حالت خطی و شبه پالسی.
ترمیستور متصل به باتری به عنوان یک عنصر کلیدی حفاظت از دما.
امکان تنظیم پارامترهای کمی برای هر سه فاز فرآیند شارژ.

برخی از ویژگی های اضافی که در L6924 وجود نداشت:

حفاظت از قطبیت معکوس
حفاظت از اتصال کوتاه
یک تفاوت قابل توجه با L6924 وجود یک رابط دیجیتال I 2 C برای تنظیم مقادیر پارامترها و سایر تنظیمات است. در نتیجه تنظیمات دقیق تری از فرآیند شارژ امکان پذیر می شود. نمودار اتصال توصیه شده در شکل 5 نشان داده شده است. بدیهی است که در این مورد، مسئله صرفه جویی در مساحت تخته و ویژگی های وزن و اندازه دقیق مطرح نمی شود. اما بدیهی است که استفاده از این ریزمدار در ضبط صوت های سایز کوچک، پخش کننده ها و موبایل های مدل ساده در نظر گرفته نشده است. در عوض، اینها باتری هایی برای لپ تاپ ها و دستگاه های مشابه هستند، که در آن تعویض باتری یک روش نادر است، اما ارزان نیست.

برنج. 5.

5. Camiolo Jean، Scuderi Giuseppe. کاهش کل مصرف برق بدون بار شارژرهای باتری و کاربردهای آداپتور پلیمر // مواد از STMicroelectronics. ارسال آنلاین:

7. STEVAL-ISV012V1: شارژر باتری خورشیدی لیتیوم یون//مواد از STMicroelectronics. ارسال آنلاین: .

دریافت اطلاعات فنی، سفارش نمونه، تحویل - ایمیل:

خود کنترلرها وسایل مفیدی هستند. و برای درک بهتر این موضوع لازم است با یک مثال خاص کار شود. به همین دلیل به بررسی کنترلر شارژ باتری خواهیم پرداخت. او چیست؟ چجوری چیده شده؟ ویژگی های خاص شغل چیست؟

کنترلر شارژ باتری چه کار می کند؟

این برای نظارت بر بازیابی تلفات انرژی و اتلاف است. ابتدا بر تبدیل انرژی الکتریکی به انرژی شیمیایی نظارت می کند تا بعداً در صورت نیاز مدارها یا دستگاه های مورد نیاز تامین شود. ساختن کنترلر شارژ باتری با دستان خود کار دشواری نیست. اما می توان آن را از منابع تغذیه ای که از کار افتاده اند نیز بازیابی کرد.

نحوه عملکرد کنترلر

البته هیچ طرح جهانی وجود ندارد. اما بسیاری از افراد در کار خود از دو مقاومت سه گانه استفاده می کنند که حد بالا و پایین ولتاژ را تنظیم می کنند. هنگامی که از محدوده های مشخص شده فراتر رفت، شروع به تعامل با سیم پیچ های رله می کند و روشن می شود. در حالی که کار می کند، ولتاژ از یک سطح مشخص و از پیش تعیین شده فنی پایین نمی آید. در اینجا باید در مورد این واقعیت صحبت کنیم که محدوده متفاوتی از مرزها وجود دارد. بنابراین، باتری را می توان روی سه، پنج، دوازده یا پانزده ولت تنظیم کرد. از نظر تئوری، همه چیز به اجرای سخت افزار بستگی دارد. بیایید به نحوه عملکرد کنترلر شارژ باتری در موارد مختلف نگاه کنیم.

انواع آن چیست؟

لازم به ذکر است که تنوع قابل توجهی وجود دارد که کنترل کننده های شارژ باتری می توانند به آن ببالند. اگر در مورد انواع آنها صحبت کنیم، بیایید یک طبقه بندی بسته به دامنه کاربرد داشته باشیم:

برای منابع انرژی تجدید پذیر.
برای لوازم خانگی.
برای دستگاه های تلفن همراه.

البته، خود گونه های بسیار بیشتری وجود دارد. اما از آنجایی که از دید کلی به کنترل کننده شارژ باتری نگاه می کنیم، برای ما کافی خواهند بود. اگر در مورد آنهایی صحبت کنیم که برای توربین های بادی استفاده می شوند، حد بالای ولتاژ آنها معمولاً 15 ولت است، در حالی که ولتاژ پایین آن 12 ولت است. در این حالت، باتری می تواند در حالت استاندارد 12 ولت تولید کند. منبع انرژی به برق متصل است. آن را با استفاده از رله تماس های معمولی بسته. وقتی ولتاژ باتری از 15 ولت تنظیم شده بیشتر شود چه اتفاقی می افتد؟ در چنین مواردی، کنترلر کنتاکت های رله را می بندد. در نتیجه، منبع برق از باتری به بالاست بار سوئیچ می شود. لازم به ذکر است که آنها به دلیل عوارض جانبی خاص در مورد پنل های خورشیدی محبوبیت خاصی ندارند. اما برای آنها اجباری است. لوازم خانگی و دستگاه های تلفن همراه ویژگی های خاص خود را دارند. علاوه بر این، کنترل کننده شارژ باتری تبلت ها، صفحه نمایش لمسی و تلفن های همراه دکمه ای تقریباً یکسان هستند.

بیایید داخل باتری تلفن همراه لیتیوم یون را بررسی کنیم

اگر هر باتری را جدا کنید، متوجه خواهید شد که یک باتری کوچک به پایانه های سلول لحیم شده است که به آن مدار حفاظتی می گویند. واقعیت این است که آنها نیاز به نظارت مداوم دارند. یک مدار کنترل کننده معمولی یک برد مینیاتوری است که مداری از اجزای SMD بر روی آن ساخته شده است. به نوبه خود به دو ریز مدار تقسیم می شود - یکی از آنها کنترل و دیگری اجرایی است. بیایید در مورد دوم با جزئیات بیشتری صحبت کنیم.

طرح اجرایی

این بر اساس معمولا دو وجود دارد. خود ریز مدار می تواند 6 یا 8 پین داشته باشد. برای کنترل جداگانه شارژ و دشارژ یک سلول باتری، از دو ترانزیستور اثر میدانی استفاده می شود که در یک محفظه قرار دارند. بنابراین، یکی از آنها می تواند بار را وصل یا قطع کند. ترانزیستور دوم همان اعمال را انجام می دهد، اما با منبع تغذیه (که شارژر است). به لطف این طرح پیاده سازی، می توانید به راحتی بر عملکرد باتری تأثیر بگذارید. در صورت تمایل می توانید از آن در جای دیگری استفاده کنید. اما باید در نظر داشت که مدار کنترل کننده شارژ باتری و خود آن را فقط می توان برای دستگاه ها و عناصری اعمال کرد که محدوده عملکرد محدودی دارند. اکنون در مورد چنین ویژگی هایی با جزئیات بیشتر صحبت خواهیم کرد.

حفاظت از شارژ بیش از حد

واقعیت این است که اگر ولتاژ از 4.2 بیشتر شود، ممکن است گرمای بیش از حد و حتی انفجار رخ دهد. برای این منظور، عناصر ریز مداری انتخاب شده اند که با رسیدن به این نشانگر، شارژ را متوقف می کنند. و معمولاً تا زمانی که ولتاژ به دلیل استفاده یا تخلیه خود به 4-4.1 ولت برسد، شارژ بیشتر غیرممکن خواهد بود. این یک عملکرد مهم است که به کنترل کننده شارژ باتری لیتیومی اختصاص داده شده است.

حفاظت از تخلیه بیش از حد

هنگامی که ولتاژ به مقادیر بسیار پایینی می رسد که عملکرد خود دستگاه را با مشکل مواجه می کند (معمولاً در محدوده 2.3-2.5 ولت)، ترانزیستور MOSFET مربوطه که وظیفه تامین جریان به تلفن همراه را بر عهده دارد خاموش می شود. بعد، انتقال به حالت خواب با حداقل مصرف وجود دارد. و جنبه نسبتاً جالبی از کار وجود دارد. بنابراین، تا زمانی که ولتاژ سلول باتری از 2.9-3.1 ولت تجاوز کند، دستگاه تلفن همراه را نمی توان برای کار در حالت عادی روشن کرد. احتمالاً متوجه شده اید که وقتی تلفن خود را وصل می کنید، نشان می دهد که در حال شارژ است، اما نمی خواهد روشن شود و به طور عادی کار کند.

نتیجه

همانطور که می بینید، کنترلر شارژ باتری لیتیوم یونی نقش مهمی در تضمین طول عمر دستگاه های تلفن همراه ایفا می کند و تأثیر مثبتی بر عمر مفید آنها دارد. به دلیل سهولت تولید، تقریباً در هر گوشی یا تبلتی یافت می شوند. اگر می خواهید کنترل کننده شارژ باتری Li-Ion و محتویات آن را با چشمان خود ببینید و با دستان خود لمس کنید، در حین جداسازی باید به یاد داشته باشید که با یک عنصر شیمیایی کار می کنید، بنابراین باید مراقب باشید.

و باز هم وسیله ای برای وسایل خانگی.
این ماژول به شما امکان می دهد باتری های لیتیوم یونی (هم محافظت شده و هم بدون محافظت) را از درگاه USB با استفاده از کابل miniUSB شارژ کنید.

برد مدار چاپی فایبرگلاس دو طرفه با متالیزاسیون است، نصب مرتب است.

شارژ بر اساس کنترلر شارژ تخصصی TP4056 مونتاژ می شود.
طرح واقعی.

در سمت باتری، دستگاه هیچ مصرفی ندارد و می توان آن را به طور مداوم به باتری متصل کرد. حفاظت از اتصال کوتاه در خروجی - بله (با محدودیت جریان 110 میلی آمپر). هیچ حفاظتی در برابر قطبیت معکوس باتری وجود ندارد.
منبع تغذیه miniUSB توسط نیکل های روی برد کپی شده است.

دستگاه به این صورت عمل می کند:
هنگام اتصال برق بدون باتری، LED قرمز روشن می شود و LED آبی به طور دوره ای چشمک می زند.
هنگامی که یک باتری تخلیه شده را وصل می کنید، LED قرمز خاموش می شود و LED آبی روشن می شود - فرآیند شارژ شروع می شود. تا زمانی که ولتاژ باتری کمتر از 2.9 ولت باشد، جریان شارژ به 90-100 میلی آمپر محدود می شود. با افزایش ولتاژ بالای 2.9 ولت، جریان شارژ به شدت به 800 میلی آمپر افزایش می یابد و با افزایش هموار بیشتر به 1000 میلی آمپر اسمی می رسد.
هنگامی که ولتاژ به 4.1 ولت می رسد، جریان شارژ شروع به کاهش تدریجی می کند، سپس ولتاژ در 4.2 ولت تثبیت می شود و پس از کاهش جریان شارژ به 105 میلی آمپر، LED ها شروع به تغییر دوره ای می کنند که نشان دهنده پایان شارژ است، در حالی که شارژ همچنان ادامه دارد. با سوئیچ کردن به LED آبی. سوئیچینگ مطابق با هیسترزیس کنترل ولتاژ باتری اتفاق می افتد.
جریان شارژ اسمی توسط یک مقاومت 1.2 کیلو اهم تنظیم می شود. در صورت لزوم می توان جریان را با افزایش مقدار مقاومت طبق مشخصات کنترلر کاهش داد.
R (kOhm) - I (mA)
10 - 130
5 - 250
4 - 300
3 - 400
2 - 580
1.66 - 690
1.5 - 780
1.33 - 900
1.2 - 1000