Ochrona akumulatorów litowo-jonowych (Li-ion). Myślę, że wielu z Was wie, że np. wewnątrz baterii telefonu komórkowego znajduje się również obwód zabezpieczający (kontroler ochrony), który pilnuje, aby bateria (ogniwo, bank itp.) nie została przeładowana powyżej napięcia 4,2 V lub rozładowane poniżej 2...3 V. Obwód ochronny chroni również przed zwarciami, odłączając samą puszkę od odbiornika w momencie zwarcia. Gdy żywotność akumulatora dobiegnie końca, można wyjąć z niego płytkę sterownika zabezpieczającego i wyrzucić sam akumulator. Płytka zabezpieczająca może przydać się do naprawy innego akumulatora, do zabezpieczenia puszki (która nie posiada obwodów ochronnych) lub po prostu podłączyć płytkę do zasilacza i poeksperymentować z nią.

Miałem wiele płytek ochronnych do akumulatorów, które stały się bezużyteczne. Jednak poszukiwania w Internecie oznaczeń mikroukładów nic nie dały, jak gdyby mikroukłady były sklasyfikowane. W Internecie pojawiła się dokumentacja wyłącznie zespołów tranzystorów polowych, które wchodzą w skład płytek ochronnych. Przyjrzyjmy się projektowi typowego obwodu zabezpieczającego akumulator litowo-jonowy. Poniżej znajduje się płyta kontrolera zabezpieczeń zmontowana na chipie kontrolera oznaczonym VC87 i zespole tranzystora 8814 ():

Na zdjęciu widzimy: 1 - sterownik zabezpieczenia (serce całego układu), 2 - zespół dwóch tranzystorów polowych (o których napiszę poniżej), 3 - rezystor ustalający prąd działania zabezpieczenia (np. podczas zwarcie), 4 - kondensator zasilania, 5 - rezystor (do zasilania układu sterownika), 6 - termistor (występuje na niektórych płytach w celu kontroli temperatury akumulatora).

Oto kolejna wersja kontrolera (na tej płycie nie ma termistora), jest on zamontowany na chipie o oznaczeniu G2JH i na zespole tranzystora 8205A ():

Potrzebne są dwa tranzystory polowe, aby można było oddzielnie sterować zabezpieczeniem ładowania (Charge) i zabezpieczeniem przed rozładowaniem (Discharge) akumulatora. Prawie zawsze istniały arkusze danych dla tranzystorów, ale żadne nie dotyczyło chipów kontrolera! Któregoś dnia nagle natknąłem się na interesujący arkusz danych dotyczący jakiegoś kontrolera ochrony akumulatora litowo-jonowego ().

I wtedy, nie wiadomo skąd, pojawił się cud - po porównaniu obwodu z arkusza danych z moimi płytkami ochronnymi zdałem sobie sprawę: Obwody pasują, to jedno i to samo, klonowane chipy! Po przeczytaniu karty katalogowej możesz zastosować podobne sterowniki w swoich domowych produktach, a zmieniając wartość rezystora, możesz zwiększyć dopuszczalny prąd, jaki sterownik może dostarczyć przed zadziałaniem zabezpieczeń.

Instalowane w laptopach, telefonach komórkowych i innych urządzeniach AGD. Nazywa się je źródłem energii, z którego działa cała elektronika. Podczas pracy wymagają ładowania ze specjalnych urządzeń, aby zapewnić działanie sprzętu elektrycznego. Czy do ładowania można używać domowych akumulatorów? Poniżej rozważymy raport na ten temat.

Kupując telefon komórkowy po raz pierwszy, wiele osób zastanawia się, jak go naładować po raz pierwszy. Istnieje opinia, że ​​dla dobrego i długotrwałego działania należy urządzenie całkowicie rozładować i naładować 3 razy. Ale nowoczesne technologie obalają to stwierdzenie. Proces całkowitego rozładowywania litu szkodzi urządzeniu, dlatego kupując telefon komórkowy często widzimy, że sprzęt jest naładowany do 2/3 jego pojemności.

Aby uniknąć uszkodzeń, nie dopuszczaj do całkowitego rozładowania. Im więcej jonów litu znajduje się na elektrodzie, tym krótsza żywotność i szybsze zużywanie się bloku jonowego.

Przyjrzyjmy się niektórym zasadom ładowania akumulatorów litowo-jonowych w przypadku długotrwałego użytkowania.

1. Śledź procent naładowania. Całkowite rozładowanie może prowadzić do nieprawidłowego działania, a nawet całkowitej awarii.
2. Urządzenia do magazynowania energii litowej wymagają wyższego napięcia na ogniwo, ładowania w oparciu o stały prąd/stałe napięcie.
3. Podłączenie do ładowarki należy wykonać w temperaturze od 0 do +60 stopni. Jeżeli temperatura spadnie do ujemnej, urządzenie automatycznie zakończy ładowanie.
4. Jest bardzo wrażliwy na skoki napięcia; jeśli U jest większe niż 4,2 V, urządzenie może ulec awarii. Współcześni inżynierowie umieszczają w urządzeniu magazynującym energię płytkę elektroniczną, która chroni jon litowy przed przegrzaniem. Można także skorzystać ze specjalnych ładowarek do akumulatorów, które po całkowitym naładowaniu odcinają dopływ prądu.
5. Prawidłowo dobierz maksymalny prąd zasilania, który odpowiada za czas pełnego ładowania. Im większy przepływa prąd, tym szybciej urządzenie się ładuje.
6. Jeśli zasilacz nie wymaga ciągłego użytkowania, to naładuj go na poziomie 60-70 proc. W przeciwnym razie możesz szybko zmniejszyć moc urządzenia, co doprowadzi do szybkiego rozładowania.
7. Po zakończeniu ładowania należy określić procent pojemności i odłączyć akumulator od zasilania.

Kontroler i jego funkcje

Sterownik to urządzenie regulujące poziom prądu i napięcia pochodzącego ze źródła, chroniące zasilacz przed przedwczesnym uszkodzeniem.

Sterownik składa się z płytki drukowanej zabezpieczającej BMS i małego ogniwa akumulatorowego. Konstrukcja opiera się na mikroukładzie. Tranzystory polowe służą do sterowania zabezpieczeniem podczas ładowania lub rozładowywania.

Obwód kontrolera ładowania zasilaczy litowo-jonowych pokazano na rysunku

Data-lazy-type="image" data-src="http://chistyjdom.ru/wp-content/uploads/2018/03/li1.jpg" alt="123" szerokość="700" wysokość="307 " ">

Główne funkcje sterownika to:

• Zadaniem kontrolera jest ochrona ogniwa akumulatora przy ładowaniu napięciem nie większym niż 4,2 V. W przeciwnym razie nastąpi przeładowanie, a nadmiar może uszkodzić ogniwo.
• Kontroler ładowania i rozładowania radzi sobie z zabezpieczeniem przeciwzwarciowym. Termistor (T) jest zainstalowany w celu ochrony przed przepięciem. Za funkcję rozładowania akumulatora odpowiada sterownik. Gdy napięcie spadnie, urządzenie zostanie odłączone od prądu.
• Zatrzymaj zużycie energii w odpowiednim czasie, aby zapobiec osiągnięciu przez rozładowanie poziomu krytycznego. Sterownik zabezpieczy blok energetyczny przed zniszczeniem i ostrzeże przed zakupem nowego. Dobry nowy model do regularnego użytku będzie kosztować 15-20 tysięcy rubli. Dlatego warto pomyśleć o zamontowaniu sterownika w obwodzie.
• Wskaźniki ciśnienia i temperatury są rejestrowane po zatrzymaniu ładowania.

Ale nie wszystkie typy kontrolerów mają absolutnie wszystkie powyższe funkcje.

Mając specjalne wykształcenie, możesz obejść się bez kontrolera w obwodzie, ale musisz umieć korzystać z amperomierza i woltomierza. Napięcie na zaciskach musi wynosić co najmniej maksymalny poziom naładowania, wtedy urządzenie będzie naładowane w 70%.

Chronione i niezabezpieczone akumulatory litowo-jonowe

Chroniony akumulator to urządzenie magazynujące energię w obudowie z małą płytką drukowaną. Różni się tym, że istnieje ochrona przed przegrzaniem i przepięciem, a także zwarciem.

Ochronna tablica elektryczna jest przyspawana do korpusu niezabezpieczonego litu. Następnie jest pakowany w skorupę. Wszystkie parametry muszą być określone na powłoce.

Kupując chroniony model akumulatora, należy pamiętać, że ze względu na obecność zewnętrznej powłoki wymiary są nieznacznie zwiększone w porównaniu z wcześniej wspomnianymi. Wysokość jest o 3-5 mm większa, a średnica do 1 mm.

Zalety bloków litowo-jonowych:

• Przy prawidłowym użyciu energia maleje powoli.
• Wysoka gęstość energii, mały rozmiar kryje w sobie dużą energochłonność.
• Wysokie napięcie musi wynosić co najmniej 3,6 V.
• Pozostaje sprawny przy zwiększonej liczbie cykli ładowania i rozładowania.
• Niewielka utrata pojemności po wielu cyklach rozładowania.

Niezabezpieczony akumulator to urządzenie magazynujące energię ukryte pod obudową niezabezpieczonego akumulatora. Jeśli zdejmiesz zewnętrzną obudowę, pod spodem nie będzie niezabezpieczonego akumulatora. Opakowanie zewnętrzne musi zawierać parametry akumulatora ukrytego pod obudową.

Schemat urządzenia ładującego

Każdy obwód musi wykorzystywać balanser i płytę kontrolera do ładowania akumulatorów litowo-jonowych. Ostrzegają go przed uszkodzeniem ładowarki.

Działanie tego obwodu opiera się na działaniu T1 średniej mocy i regulowanego regulatora napięcia. Rozważać:

Data-lazy-type="image" data-src="http://chistyjdom.ru/wp-content/uploads/2018/03/li2.jpg" alt="123" szerokość="578" wysokość="246 " ">

Przy wyborze tranzystora brany jest pod uwagę wymagany prąd ładowania. Aby naładować akumulator o małej pojemności, można zastosować zagraniczny lub krajowy NPN. Zainstaluj go na radiatorze, jeśli masz wysokie napięcie wejściowe.

Elementem regulacyjnym jest T1. Prąd ładowania jest ograniczony przez rezystor (R2). Użyj mocy R2 równej 1 W. Inni mogą mieć mniejszą moc.

LED1 to dioda LED odpowiedzialna za sygnalizację naładowania akumulatora litowo-jonowego. Po włączeniu akumulatora dioda kontrolna świeci jasno, sygnalizując stan rozładowania. A po pełnym naładowaniu wskaźnik rozładowania przestaje się świecić. Pomimo zgaśnięcia żarówki, akumulator nadal ładuje się prądem mniejszym niż 50 mA. Aby zapobiec przeładowaniu, po zakończeniu ładowania należy odłączyć akumulator od ładowarki.

LED2 to druga dioda LED zastosowana w obwodzie w celu bardziej precyzyjnego sterowania.

Wybór projektu zależy od celu, w jakim używane są bloki. Aby samodzielnie złożyć konstrukcję, powinieneś mieć pod ręką następujące części:

1. Ogranicznik prądu.
2. Zabezpieczenie przed połączeniem różnych biegunów.
3. Automatyzacja. Urządzenie zaczyna działać wtedy, kiedy jest faktycznie potrzebne.

Obwód przeznaczony jest do ładowania jednego urządzenia magazynującego energię; aby wykorzystać je do innego rodzaju ładowania, należy zmienić moc wyjściową i prąd ładowania.

Należy pamiętać, że wszystkie zasilacze litowo-jonowe różnią się wielkością. Najpopularniejsze to 18650. Balanser jest niezastąpionym pomocnikiem w obwodzie. Radzi sobie z tym zadaniem, aby zapobiec wzrostowi napięcia powyżej dopuszczalnego limitu.

Czy można samemu wykonać ładowarkę i czy jest to bezpieczne?

Możesz złożyć ładowarkę do urządzenia litowo-jonowego własnymi rękami. Aby złożyć prostą ładowarkę litowo-jonową, trzeba mieć pewne doświadczenie i umiejętności. Teoretycznie domowe produkty można przygotować w domu. W praktyce jest to zadanie prawie niemożliwe. Urządzenie nie zawsze ładuje się poprawnie z ładowarki i wtedy urządzenie będzie bezużyteczne. Ale zanim to zrobisz, przeczytaj kilka zasad:

1. Baterii litowych nie można przeładować. Maksymalne napięcie ładowania nie powinno przekraczać 4,2 V. Każdy typ ma swój własny ustawiony próg, którego nie należy przekraczać.
2. Sprawdź wszystkie części, których będziesz używać. Najważniejsze jest sprawdzenie dokładności pomiaru mocy, na przykład za pomocą woltomierza, aby uniknąć błędów. Sprawdź: pochodzenie puszek, maksymalną dopuszczalną moc, ładunek. Dlatego, aby bezpiecznie obsługiwać urządzenie, należy obniżyć próg.

W przypadku nieprzestrzegania pewnych zasad może dojść do przegrzania, spęcznienia części, uwolnienia się gazu o nieprzyjemnym zapachu, eksplozji urządzenia lub pożaru.

Markowe akumulatory wyposażone są w specjalne obwody zapewniające ochronę przeciwprzepięciową, która nie pozwala na przekroczenie wcześniej podanego limitu.

Obwód ładowarki pokazano na rysunku:

Data-lazy-type="image" data-src="http://chistyjdom.ru/wp-content/uploads/2018/03/li3.jpg" alt="123" szerokość="700" wysokość="257 " ">

Dla prawidłowego użytkowania napięcie wyjściowe ładowarki jest ustawione na U=4,2 V bez podłączania akumulatora do ładowania.

Wskaźnikiem pracy będzie dioda; zapala się, gdy podłączony akumulator jest rozładowany i gaśnie, gdy akumulator jest naładowany.

Kolekcja ładowania:

• wybierz obudowę o odpowiednim rozmiarze;
• zabezpiecz zasilacz i elementy jak na powyższym schemacie wytnij mosiężne listwy i przymocuj je do gniazd;
• ustaw odległość między stykami a akumulatorem;
• podłącz przełącznik, który może później zmienić polaryzację w gniazdach;
• ale jeśli nie ma takiej potrzeby, wówczas ten punkt można wykluczyć;
• Sprawdź akumulator litowo-jonowy, jeśli nie ma napięcia, woltomierz nie pokaże wartości. Oznacza to, że obwód został nieprawidłowo zmontowany, więc jeśli nie masz specjalnego wykształcenia, lepiej nie eksperymentować z samodzielnym montażem baterii.

Moduły ładowania akumulatorów Li-Ion bazujące na kontrolerze TP4056 były wielokrotnie opisywane na mySKU. Zastosowań jest wiele – od przerabiania zabawek po prace domowe. Popularny moduł TP4056 z wbudowanym zabezpieczeniem opartym na DW01A sprawdza się we wszystkim znakomicie, jedynie dolny próg zabezpieczenia napięciowego wynosi 2,5 ± 0,1 V, tj. W najgorszym przypadku 2,4 V. Jest to odpowiednie dla większości nowoczesnych akumulatorów, ponieważ... mają próg 2,5 V. A co jeśli masz torbę akumulatorów z dolnym progiem 2,75 V? Można je pluć i używać z takim modułem. Zwiększa to po prostu ryzyko, że akumulator ulegnie awarii po rozładowaniu. Można też zastosować dodatkową płytkę zabezpieczającą, której dolny próg napięcia odpowiada akumulatorom. Właśnie o takiej desce będę dzisiaj mówić.

Rozumiem, że większość osób nie interesuje się tym tematem, ale niech tak zostanie dla historii, bo... czasami pojawia się pytanie.

Jeśli używasz akumulatorów z wbudowanym zabezpieczeniem, to nie potrzebujesz tej płytki; możesz bezpiecznie używać modułu „ludowego” opartego na TP4056 bez zabezpieczenia. Jeśli używasz akumulatorów bez zabezpieczenia o napięciu minimalnym 2,5 V, to możesz bezpiecznie zastosować moduł „ludowy” oparty na TP4056 z zabezpieczeniem.

Nie znalazłem w sprzedaży modułów opartych na TP4056 z progiem 2,75 V. Zacząłem rozglądać się za indywidualnymi modułami zabezpieczającymi - jest duży wybór, są bardzo tanie, ale większość z nich jest wykonana na tym samym sterowniku DW01A. Moduł z recenzji jest najtańszym, jaki udało mi się znaleźć. 275 rubli za 5 sztuk.

Moduł jest malutki, ma wymiary 39,5 x 4,5 x 2 mm.




W standardzie pola stykowe zabezpieczają jedno ogniwo: B+, B- do podłączenia akumulatora oraz P+, P- do podłączenia ładowarki i obciążenia.

Oficjalne specyfikacje:

Moduł wykonany jest w oparciu o sterownik. Wersja BM112-LFEA. Zgodny ze specyfikacjami technicznymi. Tranzystor to podwójny tranzystor MOSFET z kanałem N.

Schemat podłączenia jest prosty:


Do zadziałania modułu zabezpieczającego wystarczy podać zasilanie na P+, P-. Oczywiście nie jest konieczne podłączanie TP4056, akumulator z modułem zabezpieczającym może spokojnie żyć własnym życiem (jak zwykły akumulator z zabezpieczeniem).

Test praktyczny

To nie jest badanie laboratoryjne, błędy mogą być duże, ale pokaże ogólny obraz.

Przetwornik wykorzystam jako zasilacz regulowany, tester EBD-USB oraz akumulator bojowy TrustFire do testów zabezpieczeń przeciwzwarciowych.

Minimalne napięcie:


Zmniejszam napięcie za pomocą potencjometru. Zabezpieczenie uruchamia się przy napięciu 2,7 V. Nie jest to deklarowane 2,88 V, ale biorąc pod uwagę możliwy błąd, 2,75 V jest odpowiednie dla akumulatorów o niższym progu napięcia.

Maksymalny prąd roboczy:


Maksymalny prąd pracy wynosi 3,6 A. Po przekroczeniu włącza się zabezpieczenie. Czas reakcji zależy od nagrzania tranzystora. Jeśli jest gorąco, załącza się natychmiast po ustawieniu 3,7 A. Jeśli jest zimno, to po 30 sekundach. Przy prądzie 4 A zabezpieczenie włącza się niemal natychmiast. Te. Nie ma deklarowanych 4 A, ale 3,6 A też jest dobre.

Temperatura modułu:


Po 5 minutach pracy na maksymalnym prądzie tranzystor nagrzał się do 60°C, tj. Lepiej nie przylegać modułu blisko akumulatora (bez uszczelki) podczas montażu.

Zabezpieczenie resetuje się po pewnym czasie lub można podać napięcie z pamięci, aby wymusić reset.

Jest zabezpieczenie przeciwzwarciowe... jednorazowego użytku :). Podłączyłem bojowy TrustFire do modułu zabezpieczającego i zamknąłem styki P+, P- za pomocą multimetru. Na multimetrze błysnął prąd o natężeniu 14 A i natychmiast nastąpił „zilch”. Tranzystor na płycie zabezpieczającej przepalił się. W tym samym czasie płyta ochronna nie przekazywała już prądu konsumentowi, ale zasadniczo już nie działała.

Przede wszystkim wbudowałem w obudowę jeden moduł do montażu akumulatorów 18650 (złącze USB jest tam tylko dla wygody, bez konwertera). Dzieci i ja zwykle używamy go do prac rzemieślniczych za pomocą mini wiertarki.

Wniosek

Moduły zabezpieczające są doskonałe. Deklarowane cechy są prawie zgodne z rzeczywistymi. Rozczarowuje jedynie cena, ale tańszej do akumulatorów z progiem 2,75 V nie znalazłem. Planuję kupić +77 Dodaj do ulubionych Recenzja przypadła mi do gustu +49 +103

Baterie litowo-jonowe to najbardziej wydajne baterie dostępne obecnie na rynku. Są kompaktowe, zużywają dużo energii i nie mają efektu pamięci.Pomimo wszystkich swoich zalet mają jedną istotną wadę: należy uważnie monitorować ich działanie i proces ładowania. Jeśli akumulator zostanie rozładowany poniżej pewnego limitu lub przeładowany, szybko traci swoje właściwości, pęcznieje, a nawet eksploduje. To samo dzieje się w przypadku przeciążenia i zwarcia - nagrzania, powstania gazów i ostatecznie eksplozji.

Niektóre akumulatory litowo-jonowe są wyposażone w zawór bezpieczeństwa, który zapobiega eksplozji akumulatora, ale większość akumulatorów polimerowych dużej mocy nie ma takich zaworów.

Innymi słowy, podczas obsługi akumulatorów litowo-jonowych wymagany jest system zabezpieczający.

Wiele osób prawdopodobnie zauważyło małe płytki drukowane w bateriach telefonów komórkowych i ta płytka drukowana stanowi zabezpieczenie. Chroni przed głębokim rozładowaniem, przeładowaniem oraz zwarciami i przeciążeniami prądowymi.

Schemat tej ochrony jest bardzo prosty, ale a płytka zawiera kilka mikroukładów z drobnymi rzeczami.

Wszystkie procesy są monitorowane przez chip DW01. Drugi mikroukład to zespół dwóch tranzystorów polowych.Pierwszy tranzystor kontroluje proces rozładowywania, drugi odpowiada za ładowanie akumulatora.

Podczas rozładowywania mikroukład monitoruje spadek napięcia na przejściach przełączników pola, jeśli osiągnie wartość krytyczną (150-200 mV), mikroukład zamyka tranzystory, odłączając akumulator od obciążenia. Działanie obwodu zostaje przywrócone w czasie krótszym niż sekunda po odłączeniu obciążenia.

Mikroukład monitoruje spadek napięcia na przejściach tranzystora przez drugi pin.

W zależności od pojemności akumulatora, sterowniki te mogą znacznie różnić się wyglądem, prądem zwarciowym i topologią obwodu, ale ich funkcja jest zawsze taka sama - ochrona akumulatora przed przeładowaniem, głębokim rozładowaniem i przetężeniem. Wiele sterowników zapewnia również ochronę przed przegrzaniem puszki, kontrola temperatury odbywa się za pomocą czujnika temperatury.

Zgromadziłem wiele płytek ochronnych do baterii telefonów komórkowych i tylko do jednego z moich projektów obejmujących baterię litowo-jonową potrzebowałem systemu zabezpieczającego. Problem w tym, że te płytki są zaprojektowane na maksymalny prąd 1 ampera, ale potrzebowałem płytki z prądem co najmniej 6-7 amperów. Deski z prądem potrzebnym do moich celów kosztują niecałe pół dolara, ale nie mogłem czekać miesiąca czy dwóch. Po przejrzeniu chińskich tablic na Aliexpress zdałem sobie sprawę, że niewiele różnią się od moich. Obwód jest taki sam, tylko prąd ochronny jest wyższy ze względu na równoległe połączenie tranzystorów mocy.

Gdy tranzystory polowe zostaną połączone równolegle, rezystancja ich kanałów będzie znacznie mniejsza, więc spadek napięcia na nich będzie mniejszy, a prąd zadziałania zabezpieczenia będzie większy. Równoległe połączenie przełączników umożliwi przełączanie dużych prądów; im więcej przełączników, tym większy całkowity prąd przełączania.

Schemat wykorzystuje standardowe zespoły dwóch pracowników terenowych w jednej obudowie. Są często używane na tablicach zabezpieczających baterie w smartfonach i nie tylko.

Zespoły 8205A mają wiele analogów, podobnie jak chipy sterujące DW01.

Po złożeniu płytki przetestowałem ją. Rezultat był dokładnie taki, jakiego potrzebowałem do projektu:

• Płyta ładuje akumulator do napięcia 4,2V i odłącza go od ładowarki;
• Gdy akumulator jest rozładowany poniżej 2,5 V, akumulator jest odłączany od obciążenia;
• Przy prądach powyżej 12-13 amperów akumulator jest wyłączony.

Baterie litowo-jonowe mają niskie samorozładowanie, ale bateria uzupełniona taką płytką rozładuje się szybciej niż bateria bez zabezpieczenia. Pobór prądu obwodu zabezpieczającego jest znikomy i wynosi około 2,5 MICROampera.

Więcej informacji na temat działania tablicy zabezpieczającej

(youtube) lXKELGFo79o (/youtube)

Montaż potężnej płyty sterującej

(youtube)_w-AUCG4k_0 (/youtube)

Płyta zabezpieczająca na jedną puszkę LI-ION http://ali.pub/28463y

Deska ochronna na dwie puszki

Najpierw musisz zdecydować o terminologii.

Takie jak nie ma kontrolerów rozładowania i ładowania. To nonsens. Nie ma sensu zarządzać absolutorium. Prąd rozładowania zależy od obciążenia - tyle, ile potrzebuje, tyle zajmie. Jedyne, co musisz zrobić podczas rozładowywania, to monitorować napięcie na akumulatorze, aby zapobiec jego nadmiernemu rozładowaniu. W tym celu używają.

Jednocześnie osobne kontrolery opłata nie tylko istnieją, ale są absolutnie niezbędne w procesie ładowania akumulatorów litowo-jonowych. Ustawiają wymagany prąd, określają koniec ładowania, monitorują temperaturę itp. Kontroler ładowania jest integralną częścią każdego.

Na podstawie mojego doświadczenia mogę powiedzieć, że kontroler ładowania/rozładowania w rzeczywistości oznacza obwód chroniący akumulator przed zbyt głębokim rozładowaniem i odwrotnie, przeładowaniem.

Innymi słowy, gdy mówimy o kontrolerze ładowania/rozładowania, mówimy o zabezpieczeniu wbudowanym w prawie wszystkie akumulatory litowo-jonowe (moduły PCB lub PCM). Tutaj jest:

I tutaj też są:

Oczywiście płytki zabezpieczające są dostępne w różnych kształtach i są montowane przy użyciu różnych komponentów elektronicznych. W tym artykule przyjrzymy się opcjom obwodów zabezpieczających akumulatory litowo-jonowe (lub, jeśli wolisz, kontrolerom rozładowania/ładowania).

Kontrolery ładowania i rozładowania

Ponieważ nazwa ta jest tak dobrze ugruntowana w społeczeństwie, my również będziemy jej używać. Zacznijmy od być może najczęstszej wersji układu DW01 (Plus).

DW01-Plus

Taka płytka zabezpieczająca akumulatory litowo-jonowe znajduje się w co drugiej baterii telefonu komórkowego. Aby się do niego dostać wystarczy oderwać samoprzylepną taśmę z napisami przyklejoną do akumulatora.

Sam układ DW01 jest sześcionożny, a dwa tranzystory polowe są strukturalnie wykonane w jednym pakiecie w postaci zespołu 8-nożnego.

Pin 1 i 3 sterują odpowiednio wyłącznikami zabezpieczającymi przed rozładowaniem (FET1) i wyłącznikami zabezpieczającymi przed przeładowaniem (FET2). Napięcia progowe: 2,4 i 4,25 V. Pin 2 to czujnik mierzący spadek napięcia na tranzystorach polowych, co zapewnia ochronę przed przetężeniem. Rezystancja przejściowa tranzystorów działa jak bocznik pomiarowy, więc próg odpowiedzi ma bardzo duży rozrzut w zależności od produktu.

Cały schemat wygląda mniej więcej tak:

Prawy mikroukład oznaczony jako 8205A to tranzystory polowe, które pełnią rolę kluczy w obwodzie.

Seria S-8241

SEIKO opracowało specjalistyczne chipy chroniące akumulatory litowo-jonowe i litowo-polimerowe przed nadmiernym rozładowaniem/przeładowaniem. Do ochrony jednej puszki zastosowano układy scalone serii S-8241.

Przełączniki zabezpieczające przed nadmiernym rozładowaniem i przeładowaniem działają odpowiednio przy napięciu 2,3 ​​V i 4,35 V. Zabezpieczenie prądowe jest aktywowane, gdy spadek napięcia na FET1-FET2 wynosi 200 mV.

Seria AAT8660

LV51140T

Podobny schemat ochrony dla jednoogniwowych akumulatorów litowych z ochroną przed nadmiernym rozładowaniem, przeładowaniem oraz nadmiernymi prądami ładowania i rozładowania. Zaimplementowano przy użyciu układu LV51140T.

Napięcia progowe: 2,5 i 4,25 V. Drugą częścią mikroukładu jest wejście czujnika nadprądowego (wartości graniczne: 0,2 V przy rozładowywaniu i -0,7 V podczas ładowania). Pin 4 nie jest używany.

Seria R5421N

Konstrukcja obwodu jest podobna do poprzednich. W trybie pracy mikroukład zużywa około 3 μA, w trybie blokowania - około 0,3 μA (litera C w oznaczeniu) i 1 μA (litera F w oznaczeniu).

Seria R5421N zawiera kilka modyfikacji różniących się wielkością napięcia odpowiedzi podczas ładowania. Szczegóły podano w tabeli:

SA57608

Kolejna wersja kontrolera ładowania/rozładowania, tylko na chipie SA57608.

Napięcia, przy których mikroukład odłącza puszkę od obwodów zewnętrznych, zależą od indeksu literowego. Szczegóły znajdziesz w tabeli:

SA57608 pobiera w trybie uśpienia dość duży prąd - około 300 µA, co odróżnia go od wspomnianych analogów na gorsze (gdzie pobierany prąd jest rzędu ułamków mikroampera).

LC05111CMT

I wreszcie proponujemy ciekawe rozwiązanie od jednego ze światowych liderów w produkcji podzespołów elektronicznych On Semiconductor - kontroler ładowania-rozładowania na chipie LC05111CMT.

Rozwiązanie jest o tyle interesujące, że kluczowe tranzystory MOSFET są wbudowane w sam mikroukład, więc z elementów dodatkowych pozostaje tylko kilka rezystorów i jeden kondensator.

Rezystancja przejściowa wbudowanych tranzystorów wynosi ~11 miliomów (0,011 oma). Maksymalny prąd ładowania/rozładowania wynosi 10A. Maksymalne napięcie między zaciskami S1 i S2 wynosi 24 V (jest to ważne przy łączeniu akumulatorów w akumulatory).

Mikroukład jest dostępny w pakiecie WDFN6 2.6x4.0, 0.65P, Dual Flag.

Obwód, zgodnie z oczekiwaniami, zapewnia ochronę przed przeładowaniem/rozładowaniem, prądem przeciążeniowym i prądem przeładowania.

Kontrolery ładowania i obwody zabezpieczające – jaka jest różnica?

Ważne jest, aby zrozumieć, że moduł zabezpieczający i kontrolery ładowania to nie to samo. Tak, ich funkcje w pewnym stopniu pokrywają się, ale nazywanie modułu zabezpieczającego wbudowanego w akumulator kontrolerem ładowania byłoby błędem. Teraz wyjaśnię, na czym polega różnica.

Najważniejszą rolą każdego kontrolera ładowania jest wdrożenie prawidłowego profilu ładowania (zwykle CC/CV – stały prąd/stałe napięcie). Oznacza to, że kontroler ładowania musi mieć możliwość ograniczenia prądu ładowania na danym poziomie, kontrolując w ten sposób ilość energii „wlewanej” do akumulatora w jednostce czasu. Nadmiar energii jest uwalniany w postaci ciepła, dlatego każdy kontroler ładowania nagrzewa się podczas pracy.

Z tego powodu kontrolery ładowania nigdy nie są wbudowane w akumulator (w przeciwieństwie do płytek ochronnych). Kontrolery są po prostu częścią właściwej ładowarki i niczym więcej.

Ponadto żadna pojedyncza płytka zabezpieczająca (ani moduł ochronny, jakkolwiek chcesz to nazwać) nie jest w stanie ograniczyć prądu ładowania. Płyta kontroluje jedynie napięcie na samym banku i jeśli przekroczy ustalone limity, otwiera przełączniki wyjściowe, odłączając w ten sposób bank od świata zewnętrznego. Nawiasem mówiąc, zabezpieczenie przed zwarciem działa również na tej samej zasadzie - podczas zwarcia napięcie na banku gwałtownie spada i uruchamiany jest obwód zabezpieczający przed głębokim rozładowaniem.

Zamieszanie pomiędzy obwodami zabezpieczającymi akumulatorów litowych i kontrolerami ładowania powstało ze względu na podobieństwo progu zadziałania (~4,2 V). Dopiero w przypadku modułu zabezpieczającego puszka jest całkowicie odłączona od zacisków zewnętrznych, a w przypadku kontrolera ładowania zostaje przełączona w tryb stabilizacji napięcia i stopniowego zmniejszania prądu ładowania.