Litija akumulatora uzlādes kontrolieris. Litija jonu un litija polimēru akumulatori mūsu dizainā

26.06.2023

Dzinējs

Sprieguma kontrole katrā no šūnām:
Kad spriegums uz jebkuras šūnas pārsniedz sliekšņa vērtības, viss akumulators tiek automātiski izslēgts.
Pašreizējā vadība:
Kad slodzes strāva pārsniedz sliekšņa vērtības, viss akumulators tiek automātiski izslēgts.

Piespraudes apraksts:
"B-"- kopējais akumulatora mīnuss
"B1"- +3,7V
"B2"- +7,4V
"B3"- +11,1V
"B+"- kopējais akumulatora plus
"P-"- mīnus slodze (lādētājs)
"P+"- plus slodze (lādētājs)
"T"- NTC 10K termistora izeja

Kontrolieris: S-8254A
Datu lapa uz S-8254A.

Specifikācijas

Modelis: 4S-EBD01-4.
Sērijveidā pieslēgto Li-Ion akumulatoru skaits: 4 gab.
Darba spriegumi: 11,2V ... 16,8V.
Šūnas pārlādes spriegums (VCU): 4,275±0,025V.
Pārslodzes spriegums (VDD): 2,3±0,1V.
Nominālā darba strāva: 3A - 4A.
Sliekšņa strāva (IEC): 4A - 6A.
Aizsardzība pret pārlādēšanu.
Pārslodzes aizsardzība.
Aizsardzība pret īssavienojumu.
Izmēri, mm: 15 x 46,1 x 2,62.
Svars: 2 gr.

Garantija

Katrai precei, ko pārdodam, ir garantija. Mēs vienmēr apmierinām klienta vajadzības un cenšamies atrisināt visas strīdīgās situācijas. Sīkāk ar apmaiņas un atgriešanas noteikumiem varat iepazīties mūsu veikalā saitē.

Progress virzās uz priekšu, un litija baterijas arvien vairāk aizstāj tradicionāli izmantotās NiCd (niķeļa kadmija) un NiMh (niķeļa metāla hidrīda) baterijas.
Ar salīdzināmu vienas šūnas svaru litijam ir liela ietilpība, turklāt elementa spriegums ir trīs reizes lielāks - 3,6 V uz vienu elementu, nevis 1,2 V.
Litija bateriju izmaksas ir sākušas tuvoties parastajām sārma baterijām, svars un izmērs ir daudz mazāki, turklāt tās var un vajag uzlādēt. Ražotājs saka, ka var izturēt 300-600 ciklus.
Ir dažādi izmēri, un izvēlēties pareizo nav grūti.
Pašizlāde ir tik zema, ka tie gadiem ilgi gulstas un paliek uzlādēti, t.i. ierīce turpina darboties, kad tā ir nepieciešama.

"C" apzīmē ietilpību

Bieži vien ir formas "xC" apzīmējums. Tas ir tikai ērts apzīmējums akumulatora uzlādes vai izlādes strāvai tā ietilpības daļās. Tas ir veidots no angļu vārda "Capacity" (capacity, capacity).
Runājot par uzlādi ar strāvu 2C vai 0,1C, tie parasti nozīmē, ka strāvai jābūt attiecīgi (2 × akumulatora jauda) / h vai (0,1 × akumulatora jauda) / h.
Piemēram, akumulators ar ietilpību 720 mAh, kuram uzlādes strāva ir 0,5 C, jāuzlādē ar strāvu 0,5 × 720 mAh / h = 360 mA, tas attiecas arī uz izlādi.

Un atkarībā no pieredzes un iespējām varat izveidot sev vienkāršu vai ne pārāk vienkāršu lādētāju.

Vienkārša LM317 lādētāja diagramma

Rīsi. 5.

Ķēde ar lietojumprogrammu nodrošina diezgan precīzu sprieguma stabilizāciju, ko iestata potenciometrs R2.
Strāvas stabilizācija nav tik kritiska kā sprieguma regulēšana, tāpēc pietiek ar strāvas stabilizēšanu, izmantojot šunta rezistoru Rx un NPN tranzistoru (VT1).

Nepieciešamā uzlādes strāva konkrētam litija jonu (Li-Ion) un litija polimēra (Li-Pol) akumulatoram tiek izvēlēta, mainot pretestību Rx.
Pretestība Rx aptuveni atbilst šādai attiecībai: 0,95/Imax.
Diagrammā norādītā rezistora Rx vērtība atbilst strāvai 200 mA, tā ir aptuvenā vērtība, tā ir atkarīga arī no tranzistora.

Ir nepieciešams nodrošināt radiatoru atkarībā no uzlādes strāvas un ieejas sprieguma.
Normālai stabilizatora darbībai ieejas spriegumam jābūt vismaz par 3 voltiem augstākam par akumulatora spriegumu, kas vienai bankai ir 7-9 V.

Vienkārša LTC4054 lādētāja diagramma

Rīsi. 6.

Jūs varat lodēt LTC4054 uzlādes kontrolieri no veca mobilā tālruņa, piemēram, Samsung (C100, C110, X100, E700, E800, E820, P100, P510).

Rīsi. 7. Šī mazā piecu kāju mikroshēma ir apzīmēta ar “LTH7” vai “LTADY”.

Es neiedziļināšos mazākajās detaļās darbā ar mikroshēmu, viss ir datu lapā. Es aprakstīšu tikai nepieciešamākās funkcijas.
Uzlādes strāva līdz 800 mA.
Optimālais barošanas spriegums ir no 4,3 līdz 6 voltiem.
Uzlādes indikācija.
Izejas īssavienojuma aizsardzība.
Aizsardzība pret pārkaršanu (uzlādes strāvas samazināšana temperatūrā virs 120°).
Neuzlādē akumulatoru, ja spriegums uz tā ir zem 2,9 V.

Uzlādes strāvu nosaka rezistors starp mikroshēmas piekto izeju un zemi saskaņā ar formulu

I=1000/R,
kur I ir uzlādes strāva ampēros, R ir rezistora pretestība omos.

Litija akumulatora zema līmeņa indikators

Šeit ir vienkārša shēma, kas iedegas LED, kad akumulatora uzlādes līmenis ir zems un tā atlikušais spriegums ir tuvu kritiskajam.

Rīsi. 8.

Tranzistori ir jebkuri mazjaudas. Gaismas diodes aizdedzes spriegumu izvēlas ar rezistoru R2 un R3 dalītāju. Labāk ir pieslēgt ķēdi aiz aizsardzības bloka, lai gaismas diode vispār neiztukšotu akumulatoru.

Izturības nianse

Ražotājs parasti pieprasa 300 ciklus, bet, ja litiju uzlādējat tikai par 0,1 voltu mazāk, līdz 4,10 V, ciklu skaits palielinās līdz 600 vai pat vairāk.

Darbība un piesardzības pasākumi

Var droši teikt, ka litija-polimēru baterijas ir “maigākās” pastāvošās baterijas, proti, tām ir obligāti jāievēro daži vienkārši, bet obligāti noteikumi, kuru neievērošanas dēļ rodas nepatikšanas.
1. Nav atļauta uzlāde līdz spriegumam, kas pārsniedz 4,20 voltus vienā kannā.
2. Neizveidojiet akumulatora īssavienojumu.
3. Nav atļauts izlādēties ar strāvām, kas pārsniedz slodzes ietilpību, vai uzkarsējot akumulatoru virs 60 ° C. 4. Izlāde, kas zemāka par 3,00 voltu spriegumu uz vienu burku, ir kaitīga.
5. Akumulatora uzkarsēšana virs 60°C ir kaitīga. 6. Akumulatora spiediena samazināšana ir kaitīga.
7. Kaitīga uzglabāšana izlādētā stāvoklī.

Pirmo trīs punktu neievērošana noved pie ugunsgrēka, pārējie - pie pilnīga vai daļēja kapacitātes zuduma.

Pēc daudzu gadu lietošanas prakses varu teikt, ka akumulatoru kapacitāte mainās maz, bet palielinās iekšējā pretestība un akumulators sāk darboties mazāk laicīgi pie lielām patēriņa strāvām - šķiet, ka jauda ir kritusies.
Tāpēc es parasti lieku lielāku ietilpību, ko pieļauj ierīces izmēri, un pat vecas kannas, kurām ir desmit gadi, darbojas diezgan labi.

Ne pārāk lielām strāvām ir piemērotas vecas šūnu baterijas.

No veca klēpjdatora akumulatora varat izņemt daudz perfekti strādājošu 18650 akumulatoru.

Kur izmantot litija baterijas

Es jau sen esmu pārveidojis skrūvgriezi un elektrisko skrūvgriezi litijā. Es šos rīkus izmantoju regulāri. Tagad pat pēc gada nelietošanas tie darbojas bez uzlādēšanas!

Es ievietoju mazas baterijas bērnu rotaļlietās, pulksteņos utt., kur bija 2-3 "tabletes" elementi no rūpnīcas. Kur vajag tieši 3V, pievienoju vienu diodi virknē un sanāk tieši pareizi.

Ieliku LED lukturīšus.

Dārgā un mazjaudas Krona 9V vietā es testerī uzstādīju 2 kannas un aizmirsu visas problēmas un papildus izmaksas.

Vispār lieku kur vien izrādās, bateriju vietā.

Kur nopirkt litiju un lietderību par tēmu

Ir pārdošanā. Tajā pašā saitē jūs atradīsiet uzlādes moduļus un citas noderīgas lietas DIYers.

Uz jaudas rēķina ķīnieši parasti melo un ir mazāk nekā rakstīts.

Godīgs Sanyo 18650

Mūsdienu mobilajās elektroniskajās ierīcēs, pat tajās, kas paredzētas enerģijas patēriņa samazināšanai, neatjaunojamo akumulatoru izmantošana ir pagātne. Un no ekonomiskā viedokļa jau īsā laika periodā kopējās izmaksas par nepieciešamo vienreizlietojamo bateriju skaitu ātri pārsniegs viena akumulatora izmaksas, un no lietotāja ērtības viedokļa to ir vieglāk uzlādēt. akumulatoru, nekā meklēt, kur nopirkt jaunu akumulatoru. Attiecīgi akumulatoru lādētāji kļūst par preci ar garantētu pieprasījumu. Nav pārsteidzoši, ka gandrīz visi strāvas padeves ierīču integrālo shēmu ražotāji pievērš uzmanību "uzlādes" virzienam.

Pirms pieciem gadiem diskusija par mikroshēmām akumulatoru uzlādēšanai (Battery Chargers IC) sākās ar galveno akumulatoru veidu - niķeļa un litija - salīdzināšanu. Bet tagad niķeļa baterijas praktiski vairs netiek izmantotas, un lielākā daļa lādēšanas mikroshēmu ražotāju ir vai nu pilnībā pārtraukuši ražot mikroshēmas niķeļa akumulatoriem, vai arī izlaiž mikroshēmas, kas ir nemainīgas attiecībā uz akumulatoru tehnoloģiju (tā saukto Multi-Chemistry IC). STMicroelectronics produktu klāstā pašlaik ir tikai mikroshēmas, kas paredzētas darbam ar litija baterijām.

Īsi atcerēsimies litija bateriju galvenās iezīmes. Priekšrocības:

Augsta īpatnējā elektriskā jauda. Tipiskās vērtības ir 110…160W*h*kg, kas ir 1,5…2,0 reizes lielākas par analogo parametru niķeļa akumulatoriem. Attiecīgi ar vienādiem izmēriem litija akumulatora jauda ir lielāka.
Zema pašizlāde: aptuveni 10% mēnesī. Niķeļa baterijās šis parametrs ir 20 ... 30%.

Nav "atmiņas efekta", padarot šo akumulatoru viegli kopjamu: pirms uzlādēšanas nav nepieciešams izlādēt akumulatoru līdz minimumam.

Litija bateriju trūkumi:

Nepieciešamība pēc strāvas un sprieguma aizsardzības. Jo īpaši ir jāizslēdz akumulatora spaiļu īssavienojuma iespēja, piegādājot apgrieztas polaritātes spriegumu, pārlādēšanu.
Nepieciešamība nodrošināt aizsardzību pret pārkaršanu: Ja akumulators tiek uzkarsēts virs noteiktas temperatūras, tas negatīvi ietekmēs tā ietilpību un kalpošanas laiku.

Litija akumulatoriem ir divas rūpnieciskās ražošanas tehnoloģijas: litija jonu (Li-Ion) un litija polimēru (Li-Pol). Tomēr, tā kā šo akumulatoru uzlādes algoritmi ir vienādi, uzlādes mikroshēmas neatdala litija jonu un litija polimēru tehnoloģijas. Šī iemesla dēļ mēs izlaižam diskusiju par Li-Ion un Li-Pol akumulatoru priekšrocībām un trūkumiem, atsaucoties uz literatūru.

Apsveriet litija akumulatora uzlādes algoritmu, kas parādīts 1. attēlā.

Rīsi. 1.

Pirmā fāze, tā sauktā iepriekšēja uzlāde, tiek izmantota tikai tad, ja akumulators ir ļoti izlādējies. Ja akumulatora spriegums ir zemāks par 2,8 V, to nevajadzētu nekavējoties uzlādēt ar maksimālo iespējamo strāvu: tas ļoti negatīvi ietekmēs akumulatora darbības laiku. Vispirms "jāuzlādē" akumulators ar nelielu strāvu līdz aptuveni 3,0 V, un tikai pēc tam uzlāde ar maksimālo strāvu kļūst pieņemama.

Otrā fāze: lādētājs kā pastāvīgas strāvas avots. Šajā posmā caur akumulatoru plūst maksimālā strāva noteiktajiem apstākļiem. Tajā pašā laikā akumulatora spriegums pakāpeniski palielinās, līdz sasniedz robežvērtību 4,2 V. Stingri sakot, pēc otrā posma pabeigšanas uzlādi var apturēt, taču jāņem vērā, ka akumulators pašlaik tiek uzlādēts apmēram 70% no tās jaudas. Ņemiet vērā, ka daudzos lādētājos maksimālā strāva netiek piegādāta uzreiz, bet pakāpeniski palielinās līdz maksimumam dažu minūšu laikā - tiek izmantots Soft Start mehānisms.

Ja ir vēlams uzlādēt akumulatoru līdz jaudas vērtībām, kas ir tuvu 100%, tad mēs pārejam pie trešās fāzes: lādētājs kā pastāvīga sprieguma avots. Šajā posmā akumulatoram tiek pielikts pastāvīgs 4,2 V spriegums, un uzlādes laikā caur akumulatoru plūstošā strāva samazinās no maksimālās līdz noteiktai iepriekš noteiktai minimālajai vērtībai. Tajā brīdī, kad pašreizējā vērtība samazinās līdz šai robežai, akumulatora uzlāde tiek uzskatīta par pabeigtu un process beidzas.

Atcerieties, ka viens no galvenajiem akumulatora parametriem ir tā ietilpība (mērvienība - Ah). Tātad AAA izmēra litija jonu akumulatora tipiskā jauda ir 750 ... 1300 mAh. Kā šī parametra atvasinājums tiek izmantots raksturlielums “strāva 1C”, tā ir strāvas vērtība, kas skaitliski vienāda ar nominālo jaudu (dotajā piemērā 750 ... 1300 mA). Vērtībai "strāva 1C" ir jēga tikai kā maksimālās strāvas definīcija akumulatora uzlādes laikā un strāvas daudzums, pie kura uzlāde tiek uzskatīta par pabeigtu. Ir vispāratzīts, ka maksimālās strāvas vērtība nedrīkst pārsniegt 1 * 1C, un akumulatora uzlādi var uzskatīt par pabeigtu, kad strāva samazinās līdz vērtībai 0,05 ... 0,10 * 1C. Bet šie ir parametri, kurus var uzskatīt par optimāliem konkrētam akumulatora tipam. Reāli viens un tas pats lādētājs var strādāt ar dažādu ražotāju un dažādu jaudu akumulatoriem, savukārt konkrēta akumulatora ietilpība lādētājam paliek nezināma. Līdz ar to jebkuras ietilpības akumulatora uzlāde vispārējā gadījumā nenotiks akumulatoram optimālajā režīmā, bet gan lādētājam iepriekš iestatītajā režīmā.

Pāriesim pie STMicroelectronics uzlādes mikroshēmu līnijas apsvēršanas.

Mikroshēmas STBC08 un STC4054

Šīs mikroshēmas ir diezgan vienkārši izstrādājumi litija bateriju uzlādēšanai. Mikroshēmas ir izgatavotas attiecīgi miniatūrā un tipa iepakojumos. Tas ļauj izmantot šos komponentus mobilajās ierīcēs ar diezgan stingrām svara un izmēra prasībām (piemēram, mobilajos tālruņos, MP3 atskaņotājos). Pārslēgšanas shēmas un ir parādītas 2. attēlā.

Rīsi. 2.

Neskatoties uz ierobežojumiem, ko nosaka minimālais ārējo tapu skaits iepakojumos, mikroshēmām ir diezgan plaša funkcionalitāte:

Nav nepieciešams ārējs MOSFET, bloķēšanas diode un strāvas rezistors. Kā izriet no 2. attēla, ārējā saite ir ierobežota ar filtrēšanas kondensatoru ieejā, programmēšanas rezistoru un divām (viena STC4054) indikatora gaismas diodēm.
Uzlādes strāvas maksimālā vērtība tiek ieprogrammēta pēc ārējā rezistora vērtības, un tā var sasniegt 800 mA vērtību. Uzlādes beigu faktu nosaka brīdī, kad pastāvīgā sprieguma režīmā lādēšanas strāvas vērtība nokrītas līdz 0,1 * I BAT, tas ir, to nosaka arī ārējā rezistora vērtība. Maksimālo uzlādes strāvu nosaka pēc attiecības:

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

kur I BAT ir uzlādes strāva ampēros, R PROG ir rezistora pretestība omos, V PROG ir spriegums PROG izejā, kas vienāds ar 1,0 voltiem.

Pastāvīgā sprieguma režīmā izejā tiek izveidots stabils spriegums 4,2 V ar precizitāti, kas nav sliktāka par 1%.
Spēcīgi izlādētu akumulatoru uzlāde automātiski sākas iepriekšējas uzlādes režīmā. Kamēr spriegums pie akumulatora izejas sasniedz 2,9 V, uzlāde tiek veikta ar vāju strāvu 0,1 * I BAT. Šāda metode, kā jau minēts, novērš ļoti iespējamo kļūmi, mēģinot uzlādēt ļoti izlādētus akumulatorus parastajā veidā. Turklāt tiek piespiedu kārtā ierobežota uzlādes strāvas sākuma vērtības vērtība, kas arī palielina akumulatoru kalpošanas laiku.
Tiek ieviests automātiskās pilienu uzlādes režīms - akumulatora spriegumam nokrītot līdz 4,05V, uzlādes cikls tiks atsākts. Tas ļauj nodrošināt pastāvīgu akumulatora uzlādi līmenī, kas nav zemāks par 80% no tā nominālās jaudas.
Aizsardzība pret pārspriegumu un pārkaršanu. Ja ieejas sprieguma vērtība pārsniedz noteiktu robežu (īpaši 7,2 V) vai korpusa temperatūra pārsniedz 120°C, lādētājs izslēgsies, aizsargājot sevi un akumulatoru. Protams, tiek īstenota arī zema ieejas sprieguma aizsardzība - ja ieejas spriegums nokrītas zem noteikta līmeņa (U VLO), lādētājs arī izslēgsies.
Iespēja pieslēgt LED indikatorus ļauj lietotājam gūt priekšstatu par pašreizējo akumulatora uzlādes procesa stāvokli.

L6924D un L6924U akumulatoru uzlādes mikroshēmas

Šīs mikroshēmas ir ierīces ar vairāk funkcijām nekā STBC08 un STC4054. 3. attēlā parādītas tipiskas shēmas mikroshēmu ieslēgšanai un .

Rīsi. 3.

Apsveriet tās mikroshēmu funkcionālās īpašības, kas attiecas uz akumulatora uzlādes procesa parametru iestatīšanu:

1. Abās modifikācijās ir iespējams iestatīt maksimālo akumulatora uzlādes ilgumu sākot no pārejas brīža uz līdzstrāvas stabilizācijas režīmu (tiek lietots arī termins "ātrās uzlādes režīms" - Fast charge phase). Pārslēdzoties uz šo režīmu, tiek palaists sargsuņa taimeris, kas uz noteiktu laiku ieprogrammēts T PRG pēc kondensatora vērtības, kas savienots ar termināli T PRG . Ja pirms šī taimera beigām akumulatora uzlāde netiek pārtraukta saskaņā ar standarta algoritmu (caur akumulatoru plūstošās strāvas samazināšanās zem I END vērtības), tad pēc taimera termiņa beigām uzlāde tiks pārtraukta piespiedu kārtā. Ar tā paša kondensatora palīdzību tiek iestatīts maksimālais iepriekšējas uzlādes režīma ilgums: tas ir vienāds ar 1/8 no ilguma T PRG . Tāpat, ja šajā laikā nenotika pāreja uz ātrās uzlādes režīmu, ķēde izslēdzas.

2. Iepriekšējas uzlādes režīms. Ja ierīcei STBC08 strāva šajā režīmā tika iestatīta kā vērtība, kas vienāda ar 10% no I BAT, un tika fiksēts pārslēgšanas spriegums uz līdzstrāvas režīmu, tad L6924U modifikācijā šis algoritms palika nemainīgs, bet L6924D mikroshēmā gan no šiem parametriem tiek iestatīti, izmantojot ārējos rezistorus, kas savienoti ar I PRE un V PRE ieejām.

3. Uzlādes pabeigšanas zīme trešajā fāzē (pastāvīga sprieguma stabilizācijas režīmā) STBC08 un STC4054 ierīcēs tika iestatīta kā vērtība, kas vienāda ar 10% no I BAT . L6924 mikroshēmās šis parametrs ir ieprogrammēts ar ārējā rezistora vērtību, kas savienota ar I END tapu. Turklāt modelim L6924D ir iespējams samazināt spriegumu pie V OUT tapas no vispārpieņemtās vērtības 4,2 V līdz vērtībai 4,1 V.

4. Maksimālās uzlādes strāvas I PRG vērtība šajās mikroshēmās tiek iestatīta tradicionālā veidā - ar ārējā rezistora vērtības palīdzību.

Kā redzat, vienkāršās STBC08 un STC4054 “lādiņos”, izmantojot ārēju rezistoru, tika iestatīts tikai viens parametrs - uzlādes strāva. Visi pārējie parametri bija vai nu kodēti, vai arī bija I BAT funkcija. L6924 mikroshēmās ir iespējams precīzi noregulēt vēl vairākus parametrus un papildus tiek veikta “apdrošināšana” uz maksimālo akumulatora uzlādes procesa laiku.

Abām L6924 modifikācijām tiek nodrošināti divi darbības režīmi, ja ieejas spriegumu ģenerē tīkla maiņstrāvas/līdzstrāvas adapteris. Pirmais ir standarta lineārās izejas sprieguma regulatora režīms. Otrais ir kvaziimpulsu kontrollera režīms. Pirmajā gadījumā slodzei var piegādāt strāvu, kuras vērtība ir nedaudz mazāka par no adaptera ņemtās ieejas strāvas vērtību. Līdzstrāvas stabilizācijas režīmā (otrā fāze - ātrās uzlādes fāze) starpība starp ieejas spriegumu un spriegumu uz akumulatora "plus" tiek izkliedēta kā siltumenerģija, kā rezultātā jaudas izkliede šajā uzlādes fāzē tiek izkliedēta. maksimums. Darbojoties komutācijas regulatora režīmā, slodzei var tikt piegādāta strāva, kuras vērtība ir lielāka par ieejas strāvas vērtību. Tajā pašā laikā daudz mazāk enerģijas nonāk siltumā. Tas, pirmkārt, samazina temperatūru korpusa iekšpusē, un, otrkārt, palielina ierīces efektivitāti. Bet tajā pašā laikā jāpatur prātā, ka strāvas stabilizācijas precizitāte lineārajā režīmā ir aptuveni 1%, bet impulsa režīmā - aptuveni 7%.

L6924 mikroshēmu darbība lineārā un kvaziimpulsa režīmā ir parādīta 4. attēlā.

Rīsi. 4.

Turklāt L6924U mikroshēma var darboties nevis no tīkla adaptera, bet gan no USB porta. Šajā gadījumā L6924U mikroshēmā ir ieviesti daži tehniski risinājumi, kas var vēl vairāk samazināt jaudas izkliedi, palielinot uzlādes laiku.

Mikroshēmām L6924D un L6924U ir papildu ieeja SHDN uzlādes piespiedu pārtraukšanai (tas ir, slodzes atvienošanai).

Vienkāršās uzlādes mikroshēmās temperatūras aizsardzība sastāv no uzlādes pārtraukšanas, kad temperatūra mikroshēmas korpusā paaugstinās līdz 120 ° C. Tas, protams, ir labāk nekā pilnīga aizsardzības neesamība, taču korpusa vērtība 120 ° C ir vairāk nekā nosacīti saistīta ar paša akumulatora temperatūru. L6924 produkti nodrošina iespēju pieslēgt termistoru, kas ir tieši saistīts ar akumulatora temperatūru (rezistors RT1 3. attēlā). Šajā gadījumā kļūst iespējams iestatīt temperatūras diapazonu, kurā būs iespējama akumulatora uzlāde. No vienas puses, litija akumulatorus nav ieteicams uzlādēt mīnusā temperatūrā, no otras puses, ir arī ļoti nevēlami, ja akumulators uzlādes laikā uzkarst vairāk nekā 50°C. Termistora izmantošana ļauj uzlādēt akumulatoru tikai labvēlīgos temperatūras apstākļos.

Protams, mikroshēmu L6924D un L6924U papildu funkcionalitāte ne tikai paplašina projektējamās ierīces iespējas, bet arī palielina platību uz plates, ko aizņem gan pati mikroshēmas pakete, gan ārējie siksnu elementi.

STBC21 un STw4102 akumulatoru uzlādes mikroshēmas

Šis ir vēl viens L6924 mikroshēmas uzlabojums. No vienas puses, tiek ieviesta aptuveni tāda pati funkcionālā pakete:

Lineārais un kvaziimpulsu režīms.
Termistors savienots ar akumulatoru kā galvenais temperatūras aizsardzības elements.
Spēja iestatīt kvantitatīvos parametrus visām trim uzlādes procesa fāzēm.

Dažas papildu funkcijas, kas trūkst L6924:

Apgrieztās polaritātes aizsardzība.
Aizsardzība pret īssavienojumu.
Būtiska atšķirība no L6924 ir digitālā I 2 C interfeisa klātbūtne parametru vērtību un citu iestatījumu iestatīšanai. Tā rezultātā kļūst iespējami precīzāki uzlādes procesa iestatījumi. Ieteicamā komutācijas shēma ir parādīta 5. attēlā. Acīmredzot šajā gadījumā jautājums par dēļa laukuma un stingrām svara un izmēra īpašībām nav tā vērts. Taču ir arī acīmredzams, ka šīs mikroshēmas izmantošana maza izmēra diktofonos, atskaņotājos un vienkāršu modeļu mobilajos tālruņos nav gaidāma. Tie drīzāk ir portatīvo datoru un tamlīdzīgu ierīču akumulatori, kur bateriju nomaiņa ir reta procedūra, taču arī nav lēta.

Rīsi. 5.

5. Kamiolo Žans, Skuderi Džuzepe. Akumulatora lādētāju un adapteru lietojumu kopējā tukšgaitas jaudas patēriņa samazināšana Polimērs// STMicroelectronics materiāls. Tiešsaistes izvietojums:

7. STEVAL-ISV012V1: litija jonu saules bateriju lādētājs//Materiāls no STMicroelectronics. Tiešsaistes izvietojums: .

Tehniskās informācijas iegūšana, paraugu pasūtīšana, piegāde - e-pasts:

Kontrolieri ir noderīgas ierīces pašas par sevi. Un, lai labāk izprastu šo tēmu, ir jāstrādā ar konkrētu piemēru. Tāpēc mēs apsvērsim akumulatora uzlādes kontrolieri. Ko viņš pārstāv? Kā tas ir iekārtots? Kādas ir darba iezīmes?

Ko dara akumulatora uzlādes kontrolieris?

Tas kalpo, lai uzraudzītu enerģijas zudumu un tēriņu atgūšanu. Pirmkārt, viņš nodarbojas ar elektriskās enerģijas pārvēršanas ķīmiskajā enerģijā uzraudzību, lai vēlāk, ja nepieciešams, būtu nepieciešamo ķēžu vai ierīču piegāde. Ar savām rokām nav grūti izgatavot akumulatora uzlādes kontrolieri. Bet to var noņemt arī no barošanas avotiem, kas ir sabojājušies.

Kā darbojas kontrolieris

Protams, nav universālas shēmas. Bet daudzi savā darbā izmanto divus apdares rezistorus, kas regulē sprieguma augšējo un apakšējo robežu. Kad tas pārsniedz noteiktās robežas, sākas mijiedarbība ar releja tinumiem, un tas ieslēdzas. Kamēr tas darbojas, spriegums nenoslīdēs zem noteikta, tehniski iepriekš noteikta līmeņa. Šeit mums vajadzētu runāt par to, ka ir atšķirīgs robežu diapazons. Tātad akumulatoram var uzstādīt trīs, piecus, divpadsmit un piecpadsmit voltus. Teorētiski viss balstās uz aparatūras ieviešanu. Apskatīsim, kā akumulatora uzlādes kontrolieris darbojas dažādos gadījumos.

Kādi ir veidi

Jāatzīmē ievērojama daudzveidība, ar ko var lepoties akumulatora uzlādes kontrolieri. Ja mēs runājam par to veidiem, veiksim klasifikāciju atkarībā no darbības jomas:

Atjaunojamiem enerģijas avotiem.
Sadzīves tehnikai.
Mobilajām ierīcēm.

Protams, pašas sugas ir daudz lielākas. Bet, tā kā mēs apsveram akumulatora uzlādes kontrolieri no vispārīga viedokļa, mums ar tiem pietiks. Ja runājam par tām, kuras izmanto vējdzirnavām, tad tajās augšējā sprieguma robeža parasti ir 15 volti, savukārt apakšējā 12 V. Šajā gadījumā akumulators standarta režīmā var radīt 12 V. Enerģijas avots ir savienots ar to, izmantojot parasti slēgtu kontaktu releju. Kas notiek, ja akumulatora spriegums pārsniedz iestatīto 15 V? Šādos gadījumos kontrolieris aizver releja kontaktus. Rezultātā strāvas avots no akumulatora tiek pārslēgts uz slodzes balastu. Jāpiebilst, ka tas nav īpaši populārs ar saules paneļiem noteiktu blakusparādību dēļ. Bet viņiem tie ir obligāti. Sadzīves tehnikai un mobilajām ierīcēm ir savas īpašības. Turklāt planšetdatora, skārienjūtīgo un spiedpogu mobilo tālruņu akumulatora uzlādes kontrolieris ir gandrīz identisks.

Ieskats litija jonu mobilā tālruņa akumulatorā

Atverot jebkuru akumulatoru, pamanīsit, ka pie šūnas spailēm ir pielodēts mazs.To sauc par aizsardzības ķēdi. Fakts ir tāds, ka tiem nepieciešama pastāvīga uzraudzība. Tipiska kontrollera shēma ir miniatūra plate, uz kuras ir balstīta shēma, kas izgatavota no SMD komponentiem. Tas, savukārt, ir sadalīts divās mikroshēmās - viena no tām ir vadības, bet otra ir izpildvaras. Parunāsim sīkāk par otro.

izpildvaras shēma

Tas ir balstīts uz Parasti ir divi no tiem. Pašai mikroshēmai var būt 6 vai 8 kontakti. Atsevišķai akumulatora elementa uzlādes un izlādes kontrolei tiek izmantoti divi lauka efekta tranzistori, kas atrodas vienā korpusā. Tātad, viens no tiem var savienot vai atvienot slodzi. Otrais tranzistors veic tādas pašas darbības, bet ar strāvas avotu (kas ir lādētājs). Pateicoties šai ieviešanas shēmai, jūs varat viegli ietekmēt akumulatora darbību. Ja vēlaties, varat to izmantot citur. Bet jāpatur prātā, ka akumulatora uzlādes kontrollera ķēdi un to pašu var attiecināt tikai uz ierīcēm un elementiem, kuriem ir ierobežots darbības diapazons. Tagad mēs apspriedīsim šīs funkcijas sīkāk.

Aizsardzība pret pārlādēšanu

Fakts ir tāds, ka, ja spriegums pārsniedz 4,2, var rasties pārkaršana un pat sprādziens. Lai to izdarītu, tiek atlasīti tādi mikroshēmu elementi, kas pārtrauks uzlādi, kad tiks sasniegts šis indikators. Un parasti, kamēr spriegums lietošanas vai pašizlādes dēļ nesasniegs 4-4,1 V, turpmāka uzlāde nebūs iespējama. Šī ir svarīga funkcija, kas piešķirta litija akumulatora uzlādes kontrollerim.

Pārslodzes aizsardzība

Kad spriegums sasniedz kritiski zemas vērtības, kas padara ierīces darbību problemātisku (parasti diapazonā no 2,3 līdz 2,5 V), izslēdzas atbilstošais MOSFET tranzistors, kas ir atbildīgs par strāvas padevi mobilajam tālrunim. Tālāk notiek pāreja uz miega režīmu ar minimālu patēriņu. Un ir diezgan interesants darba aspekts. Tātad, kamēr akumulatora elementa spriegums nav lielāks par 2,9–3,1 V, mobilo ierīci nevar ieslēgt, lai tā darbotos normālā režīmā. Iespējams, esi pamanījis, ka, pieslēdzot tālruni, tas parāda, ka tas lādējas, bet nevēlas ieslēgties un darboties parastajā režīmā.

Secinājums

Kā redzams, Li-Ion akumulatora uzlādes kontrolierim ir liela nozīme mobilo ierīču ilgmūžības nodrošināšanā un tas pozitīvi ietekmē to kalpošanas laiku. Pateicoties ražošanas vienkāršībai, tos var atrast gandrīz jebkurā tālrunī vai planšetdatorā. Ja ir vēlme redzēt savām acīm un ar rokām pieskarties Li-Ion akumulatora uzlādes kontrolierim un tā saturam, tad, parsējot to, jāatceras, ka strādājat ar ķīmisko elementu, tāpēc jābūt uzmanīgiem. .

Un atkal ierīce pašdarinātājiem.
Modulis ļauj uzlādēt Li-Ion akumulatorus (gan aizsargātus, gan neaizsargātus) no USB porta, izmantojot miniUSB kabeli.

Iespiedshēmas plate ir abpusēja stikla šķiedra ar metalizāciju, uzstādīšana ir glīta.

Uzlāde tika samontēta, pamatojoties uz specializētu uzlādes kontrolieri TP4056.
Reāla shēma.

No akumulatora puses ierīce neko nepatērē un to var atstāt pastāvīgi savienotu ar akumulatoru. Aizsardzība pret īssavienojumu pie izejas - jā (ar strāvas ierobežojumu 110mA). Nav akumulatora reversās aizsardzības.
MiniUSB barošanas bloks tiek dublēts ar niķeļiem uz tāfeles.

Ierīce darbojas šādi:
Ja barošana ir pievienota bez akumulatora, iedegas sarkanā gaismas diode un periodiski mirgo zilā.
Kad ir pievienots izlādējies akumulators, sarkanā gaismas diode nodziest un iedegas zilā - sākas uzlādes process. Kamēr akumulatora spriegums ir mazāks par 2,9 V, uzlādes strāva ir ierobežota līdz 90–100 mA. Palielinoties spriegumam virs 2,9 V, uzlādes strāva strauji palielinās līdz 800 mA, pakāpeniski palielinoties līdz nominālvērtībai 1000 mA.
Kad spriegums sasniedz 4,1 V, uzlādes strāva sāk pakāpeniski samazināties, tad spriegums stabilizējas 4,2 V līmenī, un pēc uzlādes strāvas samazināšanās līdz 105 mA, gaismas diodes sāk periodiski pārslēgties, norādot uz uzlādes beigas. uzlāde joprojām turpinās, pārslēdzoties uz zilo LED. Pārslēgšanās notiek saskaņā ar akumulatora sprieguma kontroles histerēzi.
Nominālo uzlādes strāvu nosaka 1,2 kΩ rezistors. Ja nepieciešams, strāvu var samazināt, palielinot rezistora vērtību atbilstoši kontrollera specifikācijai.
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