Ochrana lithium-iontových baterií (Li-ion). Myslím, že mnoho z vás ví, že např. uvnitř baterie mobilního telefonu je i ochranný obvod (ochranný kontrolér), který zajišťuje, že baterie (článek, banka atd....) nebude přebita nad napětí 4,2 V nebo vybité méně než 2...3 V. Ochranný obvod také šetří zkraty tím, že odpojí samotnou plechovku od spotřebiče v okamžiku zkrat. Když baterie dosáhne konce své životnosti, můžete z ní vyjmout desku ovladače ochrany a samotnou baterii vyhodit. Ochranná deska může být užitečná pro opravu jiné baterie, pro ochranu plechovky (která nemá ochranné obvody), nebo můžete desku jednoduše připojit ke zdroji a experimentovat s ní.

Měl jsem mnoho ochranných desek pro baterie, které se staly nepoužitelnými. Hledání označení mikroobvodů na internetu však nepřineslo nic, jako by byly mikroobvody klasifikovány. Na internetu byla dokumentace pouze pro sestavy tranzistorů s efektem pole, které jsou součástí ochranných desek. Podívejme se na návrh typického obvodu ochrany lithium-iontové baterie. Níže je deska řadiče ochrany sestavená na čipu řadiče označeného VC87 a sestavě tranzistoru 8814 ():

Na fotce vidíme: 1 - regulátor ochrany (srdce celého obvodu), 2 - sestavení dvou tranzistorů s efektem pole (o nich budu psát níže), 3 - rezistor nastavení pracovního proudu ochrany (např. zkrat), 4 - napájecí kondenzátor, 5 - rezistor (pro napájení čipu regulátoru), 6 - termistor (nachází se na některých deskách pro ovládání teploty baterie).

Zde je další verze regulátoru (na této desce není žádný termistor), je sestaven na čipu s označením G2JH a na tranzistorové sestavě 8205A ():

Jsou potřeba dva tranzistory s efektem pole, abyste mohli samostatně ovládat ochranu nabíjení (Charge) a ochranu proti vybíjení (Discharge) baterie. Téměř vždy existovaly datové listy pro tranzistory, ale žádné pro čipy řadičů!! A onehdy jsem najednou narazil na zajímavý datasheet pro nějaký druh regulátoru ochrany lithium-iontové baterie ().

A pak se z ničeho nic objevil zázrak - po porovnání obvodu z datasheetu s mými ochrannými deskami jsem si uvědomil: Obvody se shodují, jsou to jedno a totéž, klonové čipy! Po přečtení datasheetu můžete podobné regulátory použít ve svých domácích produktech a změnou hodnoty rezistoru můžete zvýšit přípustný proud, který může regulátor dodat, než se ochrana spustí.

Dnes mnoho uživatelů nashromáždilo několik pracovních a nevyužitých lithiové baterie se objeví při výměně mobilní telefony do smartphonů.

Při použití baterií v telefonech s vlastní nabíječkou díky použití specializovaných čipů pro řízení nabíjení prakticky žádné problémy s nabíjením nejsou. Při použití lithiových baterií v různých domácích výrobcích ale vyvstává otázka, jak a čím takové baterie nabíjet. Někteří lidé si myslí, že lithiové baterie již obsahují vestavěné regulátory nabíjení, ale ve skutečnosti mají zabudované ochranné obvody, takové baterie se nazývají chráněné baterie. Ochranné obvody v nich jsou určeny především k ochraně proti hluboký výboj a přepětí při nabíjení nad 4,25V, tzn. Toto je nouzová ochrana, nikoli regulátor nabíjení.

Někteří „kutilové“ na webu okamžitě napíší, že za málo peněz si můžete objednat speciální desku z Číny, pomocí které můžete nabíjet lithiové baterie. Ale to je jen pro milovníky „nakupování“. Nemá smysl kupovat něco, co se dá snadno sestavit za pár minut z levných a běžných dílů. Nesmíme zapomenout, že na objednanou desku si počkáte zhruba měsíc. A zakoupený přístroj nepřináší tolik uspokojení jako doma vyrobený.

Navrhovanou nabíječku může replikovat téměř každý. Toto schéma velmi primitivní, ale zcela se vyrovná se svým úkolem. Pro kvalitní nabíjení Li-Ion akumulátorů stačí pouze stabilizovat výstupní napětí nabíječky a omezit nabíjecí proud.

Nabíječka Vyznačuje se spolehlivostí, kompaktností a vysokou stabilitou výstupního napětí a jak známo pro lithium-iontové baterie je to velmi důležitá vlastnost při nabíjení.

Nabíjecí obvod pro li-ion baterii

Obvod nabíječky je zapnutý nastavitelný stabilizátor napětí TL431 a středně výkonný bipolární tranzistor NPN. Obvod umožňuje omezit nabíjecí proud baterie a stabilizovat výstupní napětí.

Tranzistor T1 funguje jako regulační prvek. Rezistor R2 omezuje nabíjecí proud, jehož hodnota závisí pouze na parametrech baterie. Doporučuje se použít 1W rezistor. Ostatní odpory mohou být 125 nebo 250 mW.

Volba tranzistoru je určena nezbytností nabíjecí proud nainstalován pro nabíjení baterie. Pro uvažovaný případ, nabíjení baterií z mobilních telefonů, můžete použít domácí nebo importované NPN tranzistory středního výkonu (například KT815, KT817, KT819). Pokud je vstupní napětí vysoké nebo je použit tranzistor s nízkým výkonem, musí být tranzistor instalován na radiátor.

LED1 (v diagramu zvýrazněná červeně) slouží k vizuální indikaci nabití baterie. Když zapnete vybitou baterii, indikátor se jasně rozsvítí a při nabíjení ztmavne. Kontrolka je úměrná nabíjecímu proudu baterie. Je však třeba vzít v úvahu, že pokud LED zcela zhasne, baterie se bude stále nabíjet proudem menším než 50 mA, což vyžaduje pravidelné sledování zařízení, aby se zabránilo přebíjení.

Pro zvýšení přesnosti sledování konce nabíjení byla do obvodu nabíječky přidána další možnost indikace nabití baterie (zvýrazněno zeleně) na LED2, nízkopříkonový PNP tranzistor KT361 a proudový snímač R5. Zařízení může používat jakýkoli typ indikátoru v závislosti na požadované přesnosti sledování nabití baterie.

Prezentovaný obvod je určen k nabíjení pouze jedné Li-ion baterie. Tuto nabíječku lze ale použít i k nabíjení jiných typů baterií. Musíte pouze nastavit požadované výstupní napětí a nabíjecí proud.

Výroba nabíječky

1. Nakupujeme nebo vybíráme z dostupných komponent pro montáž podle schématu.

2. Sestavení obvodu.
Pro kontrolu funkčnosti obvodu a jeho nastavení sestavíme nabíječku na plošný spoj.

Dioda v napájecím obvodu baterie (záporná sběrnice - modrý vodič) je navržena tak, aby zabránila vybití lithium-iontové baterie při absenci napětí na vstupu nabíječky.

3. Nastavení výstupního napětí obvodu.
Obvod připojíme ke zdroji s napětím 5...9 voltů. Pomocí odporu trimru R3 nastavíme výstupní napětí nabíječky v rozmezí 4,18 - 4,20 voltů (v případě potřeby na konci seřízení změříme její odpor a nainstalujeme rezistor s požadovaným odporem).

4. Nastavení nabíjecího proudu obvodu.
Po zapojení vybité baterie do obvodu (jak signalizuje rozsvícení LED) nastavíme pomocí rezistoru R2 hodnotu nabíjecího proudu pomocí testeru (100…300 mA). Pokud je odpor R2 menší než 3 ohmy, LED se nemusí rozsvítit.

5. Připravte desku pro montáž a pájení dílů.
Z univerzální desky odřízneme požadovaný rozměr, okraje desky pečlivě opracujeme pilníkem, začistíme a pocínujeme kontaktní dráhy.

6. Instalace odladěného obvodu na pracovní desku
Díly přeneseme z plošného spoje na pracovní, připájeme díly a pomocí tenkého montážního drátu provedeme chybějící spoje. Po dokončení montáže instalaci důkladně zkontrolujeme.

Dnes lithium iontové baterie jsou nejúčinnější baterie. Jsou kompaktní, mají vysokou spotřebu energie a nemají paměťový efekt.Přes všechny své výhody mají jednu významnou nevýhodu: jejich provoz a proces nabíjení je nutné pečlivě sledovat. Pokud je baterie vybitá pod určitou mez nebo přebitá, rychle ztrácí své vlastnosti, bobtná a dokonce exploduje. Totéž se děje v případě přetížení a zkratu - zahřívání, tvorba plynů a nakonec výbuch.

Některé lithium-iontové baterie jsou vybaveny bezpečnostním ventilem, který zabraňuje explozi baterie, ale většina vysoce výkonných polymerových baterií takové ventily nemá.

Jinými slovy, při provozu lithium-iontových baterií je vyžadován ochranný systém.

Mnoho lidí si pravděpodobně všimlo malých desek s obvody v bateriích mobilních telefonů a tato deska je ochranou. Chrání před hlubokým vybitím, přebitím a zkratem nebo proudovým přetížením.

Schéma této ochrany je velmi jednoduché, ale a deska obsahuje pár mikroobvodů s drobnostmi.

Všechny procesy jsou monitorovány čipem DW01. Druhý mikroobvod je sestava dvou tranzistorů s efektem pole.První tranzistor řídí proces vybíjení, druhý je zodpovědný za nabíjení baterie.

Během vybíjení mikroobvod monitoruje pokles napětí na přechodech spínačů pole, pokud dosáhne kritické hodnoty (150-200 mV), mikroobvod uzavře tranzistory a odpojí baterii od zátěže. Činnost obvodu se obnoví za méně než sekundu po odstranění zátěže.

Mikroobvod sleduje pokles napětí na přechodech tranzistoru přes druhý pin.

V závislosti na kapacitě baterie se tyto ovladače mohou radikálně lišit vzhledem, zkratovým proudem a topologií obvodu, ale jejich funkce je vždy stejná – chránit baterii před přebitím, hlubokým vybitím a nadproudem. Mnoho ovladačů také poskytuje ochranu proti přehřátí plechovky, kontrola teploty se provádí pomocí teplotního senzoru.

Nashromáždil jsem spoustu ochranných desek pro baterie mobilních telefonů a právě pro jeden z mých projektů, který zahrnoval lithium-iontovou baterii, jsem potřeboval ochranný systém. Problém je v tom, že tyto desky jsou navrženy na proud maximálně 1 Ampér, ale potřeboval jsem desku s proudem alespoň 6-7 Ampér. Desky s proudem potřebným pro mé účely stály méně než půl dolaru, ale nemohl jsem čekat měsíc nebo dva. Po prozkoumání čínských desek na Aliexpress jsem si uvědomil, že se od mých příliš neliší. Zapojení je stejné, jen ochranný proud je vyšší díky paralelnímu zapojení výkonových tranzistorů.

Když jsou tranzistory s efektem pole zapojeny paralelně, odpor jejich kanálů bude výrazně menší, takže pokles napětí na nich bude menší a proud odezvy ochrany bude větší. Paralelní zapojení spínačů umožní spínat velké proudy, čím více spínačů, tím větší je celkový spínací proud.

Schéma využívá standardní sestavy dvou terénních pracovníků v jednom bydlení. Často se používají na deskách ochrany baterií pro chytré telefony a další.

Sestavy 8205A mají mnoho analogů, stejně jako řídicí čipy DW01.

Po sestavení desky jsem ji otestoval. Výsledek byl přesně to, co jsem pro projekt potřeboval:

• Deska nabije baterii na napětí 4,2V a odpojí ji od nabíječky;
• Při vybití baterie pod 2,5V se baterie odpojí od zátěže;
• Při proudech nad 12-13 A se baterie vypne.

Lithium-iontové baterie mají nízké samovybíjení, ale baterie doplněná takovou deskou se vybije rychleji než baterie bez ochrany. Spotřeba proudu ochranného obvodu je zanedbatelná, činí asi 2,5 MICROampér.

Více informací o provozu ochranné desky

(youtube)lXKELGFo79o (/youtube)

Sestavení výkonné řídicí desky

(youtube)_w-AUCG4k_0 (/youtube)

Ochranná deska pro jeden LI-ION může http://ali.pub/28463y

Ochranná deska pro dvě plechovky

Lithiové baterie (Li-Io, Li-Po) jsou v současnosti nejoblíbenějšími dobíjecími zdroji elektrické energie. Lithiová baterie má jmenovité napětí 3,7 V, které je uvedeno na pouzdře. Avšak 100% nabitá baterie má napětí 4,2 V a vybitá „na nulu“ má napětí 2,5 V. Nemá smysl vybíjet baterii pod 3 V, za prvé se zhorší a za druhé, v rozsahu od 3 do 2,5 Dodává pouze několik procent energie do baterie. Rozsah provozního napětí je tedy 3 – 4,2 V. Na můj výběr tipů pro používání a skladování lithiových baterií se můžete podívat v tomto videu

Existují dvě možnosti připojení baterií, sériové a paralelní.

Při sériovém zapojení se sčítá napětí na všech bateriích, když je připojena zátěž, z každé baterie teče proud rovný celkovému proudu v obvodu, odpor zátěže nastavuje vybíjecí proud; Tohle by sis měl pamatovat ze školy. Nyní přichází ta zábavná část, kapacita. Kapacita sestavy s tímto zapojením se poměrně rovná kapacitě baterie s nejmenší kapacitou. Představme si, že všechny baterie jsou nabité na 100 %. Hele, vybíjecí proud je všude stejný a nejdříve se vybije baterie s nejmenší kapacitou, to je alespoň logické. A jakmile se vybije, nebude již možné tuto sestavu načíst. Ano, zbývající baterie jsou stále nabité. Ale pokud budeme pokračovat v odstraňování proudu, naše slabá baterie se začne příliš vybíjet a selhat. To znamená, že je správné předpokládat, že kapacita sériově zapojené sestavy se rovná kapacitě nejmenší nebo nejvíce vybité baterie. Odtud docházíme k závěru: k sestavení sériové baterie musíte za prvé použít baterie stejné kapacity a za druhé, před montáží musí být všechny nabity stejně, jinými slovy 100%. Existuje taková věc, která se nazývá BMS (Battery Monitoring System), dokáže monitorovat každou baterii v baterii a jakmile se jedna z nich vybije, odpojí celou baterii od zátěže, o tom bude řeč níže. Nyní k nabíjení takové baterie. Musí se nabíjet napětím rovným součtu maximálních napětí na všech bateriích. U lithia je to 4,2 voltu. To znamená, že nabíjíme tříčlennou baterii s napětím 12,6 V. Podívejte se, co se stane, když baterie nejsou stejné. Nejrychleji se nabije baterie s nejmenší kapacitou. Zbytek ale ještě neobvinil. A naše špatná baterie se bude smažit a dobíjet, dokud nebude zbytek nabitý. Připomínám, že lithium také nemá příliš rádo nadměrné vybíjení a kazí se. Abyste tomu zabránili, připomeňte si předchozí závěr.

Pojďme k paralelnímu zapojení. Kapacita takové baterie se rovná součtu kapacit všech baterií v ní obsažených. Vybíjecí proud pro každý článek se rovná celkovému zatěžovacímu proudu dělenému počtem článků. To znamená, že čím více Akum v takové sestavě, tím více proudu může dodat. S napětím se ale stane zajímavá věc. Pokud budeme sbírat baterie, které mají různá napětí, tedy zhruba řečeno nabité na různá procenta, tak si po připojení začnou vyměňovat energii, dokud se napětí na všech článcích nestane stejným. Dospěli jsme k závěru: před montáží je třeba baterie znovu rovnoměrně nabít, jinak po připojení potečou velké proudy a vybitá baterie se poškodí a s největší pravděpodobností se může dokonce vznítit. Během procesu vybíjení si baterie také vyměňují energii, to znamená, že pokud má jedna z plechovek nižší kapacitu, ostatní jí nedovolí vybít se rychleji než ony samy, to znamená, že v paralelní montáži můžete použít baterie s různými kapacitami . Jedinou výjimkou je provoz při vysokých proudech. Na různé baterie Při zátěži napětí klesá jinak a mezi „silnými“ a „slabými“ bateriemi začne proudit proud, a to vůbec nepotřebujeme. A totéž platí pro nabíjení. Naprosto bezpečně můžete nabíjet baterie různých kapacit paralelně, čili není potřeba vyvažování, sestava se vyrovná sama.

V obou uvažovaných případech je třeba dodržet nabíjecí proud a vybíjecí proud. Nabíjecí proud pro Li-Io by neměl překročit polovinu kapacity baterie v ampérech (1000 mAh baterie - nabíjení 0,5 A, baterie 2 Ah, nabíjení 1 A). Maximální vybíjecí proud je obvykle uveden v datovém listu (TTX) baterie. Například: baterie notebooků a smartphonů 18650 nelze zatížit proudem přesahujícím 2 kapacity baterie v ampérech (příklad: baterie 2500 mAh, což znamená, že maximum, které z ní potřebujete, je 2,5 * 2 = 5 ampérů). Existují ale vysokoproudé baterie, kde je vybíjecí proud jasně uveden v charakteristice.

Vlastnosti nabíjení baterií pomocí čínských modulů

Standardní zakoupený nabíjecí a ochranný modul pro 20 rublů pro lithiovou baterii ( odkaz na Aliexpress)
(umístěno prodejcem jako modul pro jednu plechovku 18650) může a bude nabíjet jakoukoli lithiovou baterii bez ohledu na tvar, velikost a kapacitu na správné napětí 4,2 V (napětí plně nabité baterie, na kapacitu). I když je to obrovský 8000mAh lithiový balíček (samozřejmě mluvíme o tom asi jeden článek při 3,6-3,7v). Modul poskytuje nabíjecí proud 1 ampér, to znamená, že mohou bezpečně nabíjet jakoukoli baterii s kapacitou 2000mAh a vyšší (2Ah, což znamená, že nabíjecí proud je poloviční než kapacita, 1A) a doba nabíjení v hodinách se tedy bude rovnat kapacitě baterie v ampérech. (ve skutečnosti o něco více, jedna a půl až dvě hodiny na každých 1000 mAh). Mimochodem, baterii lze připojit k zátěži během nabíjení.

Důležité! Pokud chcete nabíjet baterii s menší kapacitou (například jednu starou 900mAh plechovku nebo malinkou 230mAh lithiovou baterii), pak je nabíjecí proud 1A příliš velký a měl by být snížen. To se provádí výměnou rezistoru R3 na modulu podle přiložené tabulky. Rezistor nemusí být nutně smd, postačí ten nejobyčejnější. Dovolte mi, abych vám připomněl, že nabíjecí proud by měl být poloviční než kapacita baterie (nebo méně, žádný velký problém).

Ale pokud prodejce říká, že tento modul je pro jednu plechovku 18650, může nabíjet dvě plechovky? Nebo tři? Co když potřebujete sestavit prostornou powerbanku z několika baterií?
UMĚT! Všechny lithiové baterie lze zapojit paralelně (vše plus plus mínus, mínus mínus) BEZ OHLEDU NA KAPACITU. Baterie pájené paralelně si udržují provozní napětí 4,2V a jejich kapacita se sčítá. I když si vezmete jednu plechovku za 3400 mAh a druhou za 900, dostanete 4300. Baterie budou fungovat jako jeden celek a budou se vybíjet úměrně své kapacitě.
Napětí v PARALELNÍ sestavě je VŽDY STEJNÉ NA VŠECH BATERIÍCH! A ani jedna baterie se nemůže fyzicky vybít v sestavě dříve než ostatní; Ti, kteří tvrdí opak a říkají, že baterie s nižší kapacitou se rychleji vybíjejí a umírají, si pletou se SÉRIOVOU montáží, plive jim do tváře.
Důležité! Před vzájemným propojením musí mít všechny baterie přibližně stejné napětí, aby mezi nimi v době pájení neprocházely vyrovnávací proudy; Proto je nejlepší před montáží jednoduše nabít každou baterii zvlášť. Samozřejmě se prodlouží doba nabíjení celé sestavy, jelikož používáte stejný 1A modul. Ale můžete paralelně dva moduly získat nabíjecí proud až 2A (pokud vaše nabíječka může poskytnout tolik). K tomu je potřeba propojit všechny podobné vývody modulů propojkami (kromě Out- a B+, ty jsou na deskách zdvojené s jinými nikláky a stejně už budou zapojeny). Nebo si můžete koupit modul ( odkaz na Aliexpress), na kterých jsou již mikroobvody paralelně. Tento modul je schopen nabíjet proudem 3A.

Omlouváme se za zjevné věci, ale lidé jsou stále zmatení, takže budeme muset prodiskutovat rozdíl mezi paralelním a sériovým připojením.
PARALELNÍ připojení (všechny plusy k plusům, všechny mínusy k mínusům) udržuje napětí baterie 4,2 V, ale zvyšuje kapacitu sečtením všech kapacit dohromady. Všechny powerbanky využívají paralelní zapojení několika baterií. Takovou sestavu lze stále nabíjet z USB a napětí je zvýšeno na výstup 5V boost převodníkem.
KONZISTENTNÍ připojení (každé plus mínus následné baterie) dává mnohonásobné zvýšení napětí jedné nabité banky 4,2V (2s - 8,4V, 3s - 12,6V a tak dále), ale kapacita zůstává stejná. Pokud jsou použity tři 2000 mAh baterie, pak je montážní kapacita 2 000 mAh.
Důležité! Má se za to, že pro sekvenční montáž je bezpodmínečně nutné používat pouze baterie stejné kapacity. Ve skutečnosti to není pravda. Můžete použít různé, ale pak bude kapacita baterie určena NEJMENŠÍ kapacitou v sestavě. Přidejte 3000+3000+800 a dostanete sestavu 800mah. Pak začnou specialisté křičet, že méně prostorná baterie se pak rychleji vybije a zemře. Ale to je jedno! Hlavním a skutečně posvátným pravidlem je, že pro sekvenční montáž je vždy nutné použít ochrannou desku BMS pro požadovaný počet plechovek. Detekuje napětí na každém článku a vypne celou sestavu, pokud se jeden vybije jako první. V případě 800 banky se vybije, BMS odpojí zátěž od baterie, vybíjení se zastaví a zbytkové nabití 2200mah na zbývajících bankách už nebude vadit - je potřeba nabít.

Deska BMS, na rozdíl od jednoho nabíjecího modulu, NENÍ sekvenční nabíječka. Potřebné pro nabíjení nakonfigurovaný zdroj požadovaného napětí a proudu. Guyver o tom natočil video, takže neztrácejte čas, podívejte se na to, je o tom co nejpodrobněji.

Je možné nabíjet řetězovou sestavu připojením několika samostatných nabíjecích modulů?
Ve skutečnosti to za určitých předpokladů možné je. U některých podomácku vyrobených výrobků se osvědčilo schéma využívající jednotlivé moduly, zapojené také do série, ale KAŽDÝ modul potřebuje svůj SAMOSTATNÝ ZDROJ NAPÁJENÍ. Pokud nabíjíte 3 s, vezměte tři nabíječky telefonu a připojte každou k jednomu modulu. Při použití jednoho zdroje - zkrat napájení, nic nefunguje. Takový systém funguje také jako ochrana sestavy (ale moduly nejsou schopny dodávat více než 3 ampéry, nebo jednoduše sestavu nabíjejte jeden po druhém a připojte modul ke každé baterii, dokud nebude plně nabitá).

Indikátor nabití baterie

Dalším naléhavým problémem je alespoň přibližně vědět, kolik energie na baterii zbývá, aby se nevybila v nejkritičtější chvíli.
Pro paralelní 4,2voltové sestavy by bylo nejviditelnějším řešením okamžité zakoupení hotové desky powerbanky, která již má displej zobrazující procenta nabití. Tato procenta nejsou příliš přesná, ale stále pomáhají. Emisní cena je přibližně 150-200 rublů, všechny jsou uvedeny na webu Guyver. I když nestavíte powerbanku, ale něco jiného, ​​tato deska je docela levná a malá na to, aby se vešla do domácího produktu. Navíc už má funkci nabíjení a ochrany baterií.
K dispozici jsou hotové miniaturní indikátory pro jednu nebo několik plechovek, 90-100 rublů
Nejlevnější a nejoblíbenější metodou je použití posilovacího převodníku MT3608 (30 rublů), nastaveného na 5-5,1v. Ve skutečnosti, pokud vyrábíte powerbanku pomocí jakéhokoli 5voltového konvertoru, nemusíte ani nic kupovat. Úprava spočívá v instalaci červené nebo zelené LED (jiné barvy budou fungovat při jiném výstupním napětí, od 6V a vyšším) přes odpor omezující proud 200-500 ohmů mezi výstupní kladnou svorku (to bude plus) a vstupní kladná svorka (pro LED to bude mínus). Čtete správně, mezi dvěma plusy! Faktem je, že když převodník pracuje, vytváří se rozdíl napětí mezi plusy +4,2 a +5V, navzájem si dávají napětí 0,8V. Když je baterie vybitá, její napětí klesne, ale výstup z převodníku je vždy stabilní, což znamená, že se rozdíl zvětší. A když je napětí na bance 3,2-3,4V, rozdíl dosáhne požadované hodnoty pro rozsvícení LED - začne ukazovat, že je čas nabíjet.

Jak změřit kapacitu baterie?

Už jsme si zvykli na názor, že pro měření potřebujete Imax b6, ale ten stojí peníze a pro většinu radioamatérů je nadbytečný. Existuje ale způsob, jak změřit kapacitu 1-2-3 plechovkové baterie s dostatečnou přesností a levně - jednoduchý USB tester.

Posouzení vlastností konkrétní nabíječky je obtížné bez pochopení toho, jak by vlastně mělo probíhat příkladné nabíjení li-ion baterie. Než tedy přejdeme přímo ke schématům, připomeňme si trochu teorie.

Co jsou to lithiové baterie?

V závislosti na tom, z jakého materiálu je kladná elektroda lithiové baterie vyrobena, existuje několik druhů:

• s kobaltátovou katodou lithnou;
• s katodou na bázi lithiovaného fosforečnanu železitého;
• na bázi nikl-kobalt-hliník;
• na bázi nikl-kobalt-mangan.

Všechny tyto baterie mají své vlastní vlastnosti, ale protože tyto nuance nemají pro běžného spotřebitele zásadní význam, nebudou v tomto článku brány v úvahu.

Také všechny li-ion baterie jsou vyráběny v různých velikostech a tvarech. Mohou být buď opláštěné (například dnes populární 18650), nebo laminované či prizmatické (gel-polymerové baterie). Posledně jmenované jsou hermeticky uzavřené sáčky vyrobené ze speciální fólie, které obsahují elektrody a elektrodovou hmotu.

Nejběžnější velikosti li-ion baterií jsou uvedeny v tabulce níže (všechny mají jmenovité napětí 3,7 V):

Označení	Standardní velikost	Podobná velikost
XXYY0, Kde XX- údaj o průměru v mm, YY- délka v mm, 0 - odráží design ve formě válce	10180	2/5 AAA
	10220	1/2 AAA (Ø odpovídá AAA, ale poloviční délky)
	10280
	10430	AAA
	10440	AAA
	14250	1/2 AA
	14270	Ø AA, délka CR2
	14430	Ø 14 mm (stejné jako AA), ale kratší délka
	14500	AA
	14670
	15266, 15270	CR2
	16340	CR123
	17500	150S/300S
	17670	2xCR123 (nebo 168S/600S)
	18350
	18490
	18500	2xCR123 (nebo 150A/300P)
	18650	2xCR123 (nebo 168A/600P)
	18700
	22650
	25500
	26500	S
	26650
	32650
	33600	D
	42120

Vnitřní elektrochemické procesy probíhají stejným způsobem a nezávisí na tvarovém faktoru a konstrukci baterie, takže vše níže uvedené platí stejně pro všechny lithiové baterie.

Jak správně nabíjet lithium-iontové baterie

Nejsprávnější způsob nabíjení lithiových baterií je nabíjení ve dvou fázích. Toto je metoda, kterou Sony používá u všech svých nabíječek. I přes složitější regulátor nabíjení to zajišťuje úplnější nabití li-ion baterií bez snížení jejich životnosti.

Zde hovoříme o dvoustupňovém nabíjecím profilu pro lithiové baterie, zkráceně CC/CV (konstantní proud, konstantní napětí). Existují také možnosti s pulzními a krokovými proudy, ale ty nejsou v tomto článku diskutovány. Více o nabíjení pulzním proudem si můžete přečíst.

Pojďme se tedy na obě fáze nabíjení podívat podrobněji.

1. V první fázi Musí být zajištěn konstantní nabíjecí proud. Aktuální hodnota je 0,2-0,5C. Pro zrychlené nabíjení je povoleno zvýšit proud na 0,5-1,0C (kde C je kapacita baterie).

Například pro baterii s kapacitou 3000 mAh je nominální nabíjecí proud na prvním stupni 600-1500 mA a zrychlený nabíjecí proud může být v rozsahu 1,5-3A.

Aby byl zajištěn konstantní nabíjecí proud dané hodnoty, musí být obvod nabíječky schopen zvýšit napětí na svorkách baterie. Nabíječka totiž v první fázi funguje jako klasický stabilizátor proudu.

Důležité: Pokud plánujete nabíjet baterie pomocí vestavěné ochranné desky (PCB), pak se při navrhování obvodu nabíječky musíte ujistit, že napětí nečinný pohyb obvody nikdy nebudou moci překročit 6-7 voltů. Jinak může dojít k poškození ochranné desky.

V okamžiku, kdy napětí na baterii stoupne na 4,2 voltu, získá baterie přibližně 70-80 % své kapacity (konkrétní hodnota kapacity bude záviset na nabíjecím proudu: při zrychleném nabíjení to bude o něco méně, při nominální poplatek - o něco více). Tento okamžik značí konec prvního stupně nabíjení a slouží jako signál pro přechod do druhého (a konečného) stupně.

2. Druhá fáze nabíjení- toto je nabití baterie konstantní napětí, ale s postupně se snižujícím (klesajícím) proudem.

V této fázi nabíječka udržuje napětí 4,15-4,25 V na baterii a řídí aktuální hodnotu.

S rostoucí kapacitou se bude nabíjecí proud snižovat. Jakmile jeho hodnota klesne na 0,05-0,01C, je proces nabíjení považován za dokončený.

Důležitou nuancí správné činnosti nabíječky je její úplné odpojení od baterie po dokončení nabíjení. To je způsobeno tím, že pro lithiové baterie je krajně nežádoucí, aby zůstaly po dlouhou dobu pod vysokým napětím, které obvykle zajišťuje nabíječka (tedy 4,18-4,24 voltů). To vede k urychlené degradaci chemického složení baterie a v důsledku toho ke snížení její kapacity. Dlouhodobý pobyt znamená desítky hodin i více.

Během druhé fáze nabíjení se baterii podaří získat přibližně o 0,1-0,15 více své kapacity. Celkové nabití baterie tak dosahuje 90-95 %, což je výborný ukazatel.

Podívali jsme se na dvě hlavní fáze nabíjení. Pokrytí problematiky nabíjení lithiových baterií by však bylo neúplné, pokud by nebyla zmíněna další etapa nabíjení – tzv. předem nabít.

Fáze předběžného nabíjení (předběžné nabíjení)- tento stupeň se používá pouze pro hluboce vybité baterie (méně než 2,5 V) pro uvedení do normálního provozního režimu.

V této fázi je nabíjení zajištěno DC sníženou hodnotu, dokud napětí baterie nedosáhne 2,8 V.

Předběžná fáze je nezbytná pro zabránění nabobtnání a odtlakování (nebo dokonce výbuchu ohněm) poškozených baterií, které mají například vnitřní zkrat mezi elektrodami. Pokud takovou baterií okamžitě projde velký nabíjecí proud, nevyhnutelně to povede k jejímu zahřátí a pak záleží.

Další výhodou přednabíjení je předehřátí baterie, které je důležité při nabíjení při nízkých teplotách životní prostředí(v nevytápěné místnosti v chladném období).

Inteligentní nabíjení by mělo být schopno monitorovat napětí na baterii během fáze předběžného nabíjení, a pokud se napětí po dlouhou dobu nezvýší, vyvodit závěr, že baterie je vadná.

Všechny fáze nabíjení lithium-iontové baterie (včetně fáze předběžného nabíjení) jsou schematicky znázorněny v tomto grafu:

Překročení nominální hodnoty nabíjecí napětí o 0,15V může snížit životnost baterie na polovinu. Snížení nabíjecího napětí o 0,1 voltu snižuje kapacitu nabité baterie asi o 10 %, ale výrazně prodlužuje její životnost. Napětí plně nabité baterie po vyjmutí z nabíječky je 4,1-4,15 voltů.

Dovolte mi shrnout výše uvedené a nastínit hlavní body:

1. Jakým proudem bych měl nabíjet li-ion baterii (například 18650 nebo jakoukoli jinou)?

Proud bude záviset na tom, jak rychle jej chcete nabíjet, a může se pohybovat od 0,2C do 1C.

Například pro baterii velikosti 18650 s kapacitou 3400 mAh je minimální nabíjecí proud 680 mA a maximální 3400 mA.

2. Jak dlouho trvá nabití např. stejně nabíjecí baterie 18650?

Doba nabíjení přímo závisí na nabíjecím proudu a počítá se pomocí vzorce:

T = C / nabíjím.

Například doba nabíjení naší 3400 mAh baterie s proudem 1A bude asi 3,5 hodiny.

3. Jak správně nabíjet lithium-polymerovou baterii?

Všechny lithiové baterie se nabíjejí stejným způsobem. Nezáleží na tom, zda se jedná o lithium polymer nebo lithium ion. Pro nás, spotřebitele, v tom není žádný rozdíl.

Co je ochranná deska?

Ochranná deska (neboli PCB - power control board) je určena k ochraně proti zkratu, přebití a nadměrnému vybití lithiové baterie. Do ochranných modulů je zpravidla zabudována také ochrana proti přehřátí.

Z bezpečnostních důvodů je zakázáno používat lithiové baterie v domácích spotřebičích, pokud nemají zabudovanou ochrannou desku. Proto všechny baterie mobilních telefonů mají vždy desku plošných spojů. Výstupní svorky baterie jsou umístěny přímo na desce:

Tyto desky používají šestinohý regulátor nabíjení na specializovaném zařízení (JW01, JW11, K091, G2J, G3J, S8210, S8261, NE57600 a další analogy). Úkolem tohoto ovladače je odpojit baterii od zátěže, když plně vybitá baterie a odpojení baterie z nabíjení, když dosáhne 4,25V.

Zde je například schéma desky ochrany baterie BP-6M, která byla dodána se starými telefony Nokia:

Pokud mluvíme o 18650, mohou být vyrobeny s nebo bez ochranné desky. Ochranný modul je umístěn v blízkosti záporného pólu baterie.

Deska zvyšuje délku baterie o 2-3 mm.

Baterie bez modulu PCB jsou obvykle součástí baterií, které se dodávají s vlastními ochrannými obvody.

Jakákoli baterie s ochranou se snadno změní na baterii bez ochrany, stačí ji vykuchat.

Dnes je maximální kapacita baterie 18650 3400 mAh. Baterie s ochranou musí mít na pouzdře odpovídající označení ("Chráněno").

Nezaměňujte desku PCB s modulem PCM (PCM - power charge module). Pokud první slouží pouze k ochraně baterie, pak druhé jsou určeny k řízení procesu nabíjení - omezují nabíjecí proud na dané úrovni, řídí teplotu a obecně zajišťují celý proces. Deska PCM je to, čemu říkáme regulátor nabíjení.

Doufám, že už nezůstaly žádné otázky, jak nabíjet baterii 18650 nebo jakoukoli jinou lithiovou baterii? Poté přejdeme k malému výběru hotových obvodových řešení pro nabíječky (stejné regulátory nabíjení).

Schémata nabíjení pro li-ion baterie

Všechny obvody jsou vhodné pro nabíjení libovolné lithiové baterie; zbývá pouze rozhodnout o nabíjecím proudu a základně prvku.

LM317

Schéma jednoduché nabíječky založené na čipu LM317 s indikátorem nabití:

Zapojení je nejjednodušší, celé nastavení spočívá v nastavení výstupního napětí na 4,2 V pomocí trimovacího rezistoru R8 (bez připojené baterie!) a nastavení nabíjecího proudu volbou rezistorů R4, R6. Výkon rezistoru R1 je alespoň 1 Watt.

Jakmile LED zhasne, lze proces nabíjení považovat za ukončený (nabíjecí proud nikdy neklesne na nulu). Po úplném nabití se nedoporučuje nechávat baterii v tomto nabití dlouhou dobu.

Mikroobvod lm317 je široce používán v různých stabilizátorech napětí a proudu (v závislosti na připojovacím obvodu). Prodává se na každém rohu a stojí haléře (můžete si vzít 10 kusů za pouhých 55 rublů).

LM317 se dodává v různých pouzdrech:

Přiřazení pinu (pinout):

Analogy čipu LM317 jsou: GL317, SG31, SG317, UC317T, ECG1900, LM31MDT, SP900, KR142EN12, KR1157EN1 (poslední dva jsou domácí výroby).

Nabíjecí proud lze zvýšit na 3A, pokud místo LM317 vezmete LM350. Bude to však dražší - 11 rublů/kus.

Deska s plošnými spoji a sestava obvodů jsou zobrazeny níže:

Starý sovětský tranzistor KT361 lze nahradit podobným pnp tranzistor(například KT3107, KT3108 nebo buržoazní 2N5086, 2SA733, BC308A). Pokud indikátor nabití nepotřebujete, lze jej zcela odstranit.

Nevýhoda obvodu: napájecí napětí musí být v rozmezí 8-12V. To je způsobeno skutečností, že pro normální provoz čipu LM317 musí být rozdíl mezi napětím baterie a napájecím napětím alespoň 4,25 V. Nebude tedy možné jej napájet z USB portu.

MAX1555 nebo MAX1551

MAX1551/MAX1555 jsou specializované nabíječky pro Li+ baterie, schopné provozu z USB nebo ze samostatného napájecího adaptéru (například nabíječky telefonu).

Jediný rozdíl mezi těmito mikroobvody je v tom, že MAX1555 vydává signál indikující proces nabíjení a MAX1551 vydává signál, že je napájení zapnuto. Tito. 1555 je stále výhodnější ve většině případů, takže 1551 je nyní obtížné najít na prodej.

Podrobný popis těchto mikroobvodů od výrobce je.

Maximální vstupní napětí z DC adaptéru je 7 V, při napájení z USB - 6 V. Při poklesu napájecího napětí na 3,52 V se mikroobvod vypne a nabíjení se zastaví.

Mikroobvod sám zjistí, na kterém vstupu je napájecí napětí a připojí se k němu. Pokud je napájení dodáváno přes USB sběrnici, pak je maximální nabíjecí proud omezen na 100 mA – to umožňuje zapojit nabíječku do USB portu libovolného počítače bez obav ze spálení jižního můstku.

Při napájení ze samostatného zdroje je typický nabíjecí proud 280 mA.

Čipy mají zabudovanou ochranu proti přehřátí. Ale i v tomto případě obvod pokračuje v činnosti a snižuje nabíjecí proud o 17 mA na každý stupeň nad 110 ° C.

K dispozici je funkce předběžného nabíjení (viz výše): pokud je napětí baterie nižší než 3V, mikroobvod omezí nabíjecí proud na 40 mA.

Mikroobvod má 5 pinů. Tady typický diagram zahrnutí:

Pokud existuje záruka, že napětí na výstupu vašeho adaptéru nemůže za žádných okolností překročit 7 voltů, pak se bez stabilizátoru 7805 obejdete.

Na tomto lze sestavit například možnost USB nabíjení.

Mikroobvod nevyžaduje externí diody ani externí tranzistory. Obecně, samozřejmě, nádherné maličkosti! Pouze jsou příliš malé a nepohodlné na pájení. A jsou také drahé ().

LP2951

Stabilizátor LP2951 vyrábí společnost National Semiconductors (). Poskytuje implementaci vestavěné funkce omezení proudu a umožňuje generovat stabilní úroveň nabíjecího napětí pro lithium-iontovou baterii na výstupu obvodu.

Nabíjecí napětí je 4,08 - 4,26 V a nastavuje se odporem R3 při odpojení baterie. Napětí je udržováno velmi přesně.

Nabíjecí proud je 150 - 300mA, tato hodnota je omezena vnitřními obvody čipu LP2951 (záleží na výrobci).

Použijte diodu s malým zpětným proudem. Může to být například jakákoli řada 1N400X, kterou si můžete zakoupit. Dioda se používá jako blokovací dioda pro zamezení zpětného proudu z baterie do čipu LP2951 při vypnutí vstupního napětí.

Tato nabíječka produkuje poměrně nízký nabíjecí proud, takže jakákoli baterie 18650 se může nabíjet přes noc.

Mikroobvod lze zakoupit jak v balíčku DIP, tak v balíčku SOIC (stojí asi 10 rublů za kus).

MCP73831

Čip vám umožňuje vytvářet správné nabíječky a je také levnější než tolik medializovaný MAX1555.

Typické schéma zapojení je převzato z:

Důležitou výhodou obvodu je absence nízkoodporových výkonných rezistorů, které omezují nabíjecí proud. Zde se proud nastavuje odporem připojeným k 5. pinu mikroobvodu. Jeho odpor by měl být v rozmezí 2-10 kOhm.

Sestavená nabíječka vypadá takto:

Mikroobvod se během provozu docela dobře zahřívá, ale nezdá se, že by mu to vadilo. Svou funkci plní.

Zde je další možnost tištěný spoj s SMD LED a micro USB konektorem:

LTC4054 (STC4054)

Velmi jednoduchý obvod, skvělá volba! Umožňuje nabíjení proudem až 800 mA (viz). Je pravda, že má tendenci se velmi zahřívat, ale v tomto případě vestavěná ochrana proti přehřátí snižuje proud.

Obvod lze výrazně zjednodušit vyhozením jedné nebo i obou LED s tranzistorem. Pak to bude vypadat takto (musíte uznat, že to nemůže být jednodušší: pár rezistorů a jeden kondenzátor):

Jedna z možností desky plošných spojů je dostupná na . Deska je určena pro prvky standardní velikosti 0805.

I=1000/R. Neměli byste hned nastavit vysoký proud; nejprve se podívejte, jak se mikroobvod zahřeje. Pro mé účely jsem vzal odpor 2,7 kOhm a nabíjecí proud se ukázal být asi 360 mA.

Je nepravděpodobné, že bude možné přizpůsobit radiátor tomuto mikroobvodu a není skutečností, že to bude účinné kvůli vysokému tepelnému odporu spojení krystal-pouzdro. Výrobce doporučuje udělat chladič „přes vývody“ – stopy vytvořit co nejtlustší a nechat fólii pod tělem čipu. Obecně platí, že čím více „zemní“ fólie zbude, tím lépe.

Mimochodem, většina tepla se odvádí přes 3. nohu, takže tuto stopu můžete udělat velmi širokou a tlustou (naplňte ji přebytečnou pájkou).

Balíček čipu LTC4054 může být označen LTH7 nebo LTADY.

LTH7 se od LTADY liší tím, že první dokáže zvednout velmi vybitou baterii (na které je napětí menší než 2,9 voltu), zatímco druhý nikoli (je třeba ji rozhoupat samostatně).

Čip se ukázal jako velmi úspěšný, takže má spoustu analogů: STC4054, MCP73831, TB4054, QX4054, TP4054, SGM4054, ACE4054, LP4054, U4054, BL4054, IT4054, WPM48054, YPT68054, YPT6181 2, HX6001 , LC6000, LN5060, CX9058, EC49016, CYT5026, Q7051. Před použitím některého z analogů si prostudujte katalogové listy.

TP4056

Mikroobvod je vyroben v pouzdře SOP-8 (viz), na břiše má kovový chladič, který není spojen s kontakty, což umožňuje efektivnější odvod tepla. Umožňuje nabíjet baterii proudem až 1A (proud závisí na odporu nastavení proudu).

Schéma zapojení vyžaduje naprosté minimum závěsných prvků:

Obvod realizuje klasický nabíjecí proces - nejprve nabíjení konstantním proudem, poté konstantním napětím a klesajícím proudem. Všechno je vědecké. Pokud se podíváte na nabíjení krok za krokem, můžete rozlišit několik fází:

1. Sledování napětí připojené baterie (toto se děje neustále).
2. Fáze přednabíjení (pokud je baterie vybitá pod 2,9 V). Nabíjejte proudem 1/10 z naprogramovaného odporu R prog (100 mA při R prog = 1,2 kOhm) na úroveň 2,9 V.
3. Nabíjení maximálním konstantním proudem (1000 mA při R prog = 1,2 kOhm);
4. Když baterie dosáhne 4,2 V, napětí na baterii je pevně na této úrovni. Začíná postupný pokles nabíjecího proudu.
5. Když proud dosáhne 1/10 hodnoty naprogramované rezistorem R prog (100 mA při R prog = 1,2 kOhm), nabíječka se vypne.
6. Po dokončení nabíjení regulátor pokračuje ve sledování napětí baterie (viz bod 1). Proud spotřebovaný monitorovacím obvodem je 2-3 µA. Po poklesu napětí na 4,0 V se nabíjení znovu spustí. A tak dále v kruhu.

Nabíjecí proud (v ampérech) se vypočítá podle vzorce I=1200/R prog. Přípustné maximum je 1000 mA.

Reálný test nabíjení s baterií 3400 mAh 18650 ukazuje graf:

Výhodou mikroobvodu je, že nabíjecí proud se nastavuje pouze jedním rezistorem. Výkonné nízkoodporové odpory nejsou nutné. Navíc je zde indikátor procesu nabíjení a také indikátor konce nabíjení. Pokud není baterie připojena, indikátor každých několik sekund bliká.

Napájecí napětí obvodu by mělo být v rozmezí 4,5...8 voltů. Čím blíže k 4,5V, tím lépe (čip se tedy méně zahřívá).

První větev se používá pro připojení teplotního čidla zabudovaného v lithium-iontová baterie(obvykle střední svorka baterie mobilního telefonu). Pokud je výstupní napětí pod 45 % nebo nad 80 % napájecího napětí, nabíjení se přeruší. Pokud nepotřebujete regulaci teploty, položte nohu na zem.

Pozornost! Tento obvod má jednu významnou nevýhodu: nepřítomnost obvodu ochrany proti přepólování baterie. V tomto případě je zaručeno spálení regulátoru kvůli překročení maximálního proudu. V tomto případě jde napájecí napětí obvodu přímo do baterie, což je velmi nebezpečné.

Signet je jednoduchý a dá se udělat za hodinu na koleni. Pokud jde o čas, můžete si objednat hotové moduly. Někteří výrobci hotových modulů přidávají ochranu proti nadproudu a nadměrnému vybití (můžete si například vybrat, jakou desku potřebujete - s ochranou nebo bez ní a s jakým konektorem).

Seženete i hotové desky s kontaktem na teplotní čidlo. Nebo dokonce nabíjecí modul s několika paralelními mikroobvody TP4056 pro zvýšení nabíjecího proudu as ochranou proti přepólování (příklad).

LTC1734

Také velmi jednoduché schéma. Nabíjecí proud se nastavuje odporem R prog (např. pokud instalujete odpor 3 kOhm, proud bude 500 mA).

Mikroobvody jsou na pouzdru obvykle označeny: LTRG (často je lze nalézt ve starých telefonech Samsung).

Tranzistor bude v pohodě jakékoli p-n-p, hlavní je, že je dimenzován na daný nabíjecí proud.

Na uvedeném schématu není žádný indikátor nabití, ale na LTC1734 se říká, že pin „4“ (Prog) má dvě funkce - nastavení proudu a sledování konce nabíjení baterie. Například je znázorněn obvod s řízením konce nabíjení pomocí komparátoru LT1716.

Komparátor LT1716 lze v tomto případě nahradit levným LM358.

TL431 + tranzistor

Vymyslet obvod využívající cenově dostupnější součástky je asi těžké. Nejtěžší je zde najít zdroj referenčního napětí TL431. Jsou však tak běžné, že se nacházejí téměř všude (zřídka se zdroj energie obejde bez tohoto mikroobvodu).

No a tranzistor TIP41 lze vyměnit za jakýkoliv jiný s vhodným kolektorovým proudem. Postačí i stará sovětská KT819, KT805 (nebo méně výkonná KT815, KT817).

Nastavení obvodu spočívá v nastavení výstupního napětí (bez baterie!!!) pomocí trimovacího rezistoru na 4,2 V. Rezistor R1 nastavuje maximální hodnotu nabíjecího proudu.

Tento obvod plně implementuje dvoustupňový proces nabíjení lithiových baterií - nejprve nabíjení stejnosměrným proudem, poté přechod do fáze stabilizace napětí a plynulé snížení proudu téměř na nulu. Jedinou nevýhodou je špatná opakovatelnost obvodu (je vrtošivý v nastavení a náročný na použité součástky).

MCP73812

Existuje další nezaslouženě opomíjený mikroobvod od Microchip - MCP73812 (viz). Na jeho základě se ukazuje velmi možnost rozpočtu nabíjení (a levné!). Celá sada těla je pouze jeden odpor!

Mimochodem, mikroobvod je vyroben v pájecím balení - SOT23-5.

Jediným negativem je, že se velmi zahřívá a není zde žádná indikace nabití. Také to nějak nefunguje příliš spolehlivě, pokud máte zdroj s nízkou spotřebou energie (což způsobuje pokles napětí).

Obecně platí, že pokud pro vás indikace nabití není důležitá a vyhovuje vám proud 500 mA, pak je MCP73812 velmi dobrou volbou.

NCP1835

Nabízí se plně integrované řešení - NCP1835B, poskytující vysokou stabilitu nabíjecího napětí (4,2 ±0,05 V).

Snad jedinou nevýhodou tohoto mikroobvodu je jeho příliš miniaturní velikost (pouzdro DFN-10, rozměr 3x3 mm). Ne každý může zajistit kvalitní pájení takových miniaturních prvků.

Mezi nepopiratelné výhody bych rád poznamenal následující:

1. Minimální počet částí těla.
2. Možnost nabíjení zcela vybité baterie (přednabíjecí proud 30 mA);
3. Určení konce nabíjení.
4. Programovatelný nabíjecí proud - až 1000 mA.
5. Indikace nabití a chyb (schopná detekovat nenabíjecí baterie a signalizovat to).
6. Ochrana proti dlouhodobému nabíjení (změnou kapacity kondenzátoru C t lze nastavit maximální dobu nabíjení od 6,6 do 784 minut).

Náklady na mikroobvod nejsou zrovna levné, ale také nejsou tak vysoké (~1 $), že by bylo zbytečné jej používat. Pokud vám vyhovuje páječka, doporučil bych zvolit tuto možnost.

Podrobnější popis je v.

Mohu nabíjet lithium-iontovou baterii bez ovladače?

Ano můžeš. To však bude vyžadovat pečlivou kontrolu nabíjecího proudu a napětí.

Obecně platí, že bez nabíječky nebude možné nabíjet baterii, například naši 18650. Stále musíte nějak omezit maximální nabíjecí proud, takže bude stále vyžadována alespoň ta nejprimitivnější paměť.

Nejjednodušší nabíječka pro jakoukoli lithiovou baterii je rezistor zapojený do série s baterií:

Odpor a ztrátový výkon rezistoru závisí na napětí napájecího zdroje, který bude použit pro nabíjení.

Jako příklad si spočítejme odpor pro 5V napájecí zdroj. Nabíjet budeme baterii 18650 s kapacitou 2400 mAh.

Takže na samém začátku nabíjení bude pokles napětí na rezistoru:

U r = 5 - 2,8 = 2,2 voltů

Řekněme, že náš 5V zdroj je dimenzován na maximální proud 1A. Obvod spotřebuje nejvyšší proud na samém začátku nabíjení, kdy je napětí na baterii minimální a činí 2,7-2,8 V.

Pozor: tyto výpočty neberou v úvahu možnost, že baterie může být velmi hluboko vybitá a napětí na ní může být mnohem nižší, dokonce až nulové.

Odpor odporu potřebný k omezení proudu na samém začátku nabíjení na 1 ampér by tedy měl být:

R = U/I = 2,2/1 = 2,2 Ohm

Ztrátový výkon rezistoru:

Pr = I2 R = 1*1*2,2 = 2,2 W

Na samém konci nabíjení baterie, když se napětí na ní blíží 4,2 V, bude nabíjecí proud:

Nabíjím = (U ip - 4,2) / R = (5 - 4,2) / 2,2 = 0,3 A

To znamená, jak vidíme, všechny hodnoty nepřekračují přípustné limity pro danou baterii: počáteční proud nepřekračuje maximální přípustný nabíjecí proud pro danou baterii (2,4 A) a konečný proud překračuje proud při kterém již baterie nezíská kapacitu ( 0,24 A).

Hlavní nevýhodou takového nabíjení je nutnost neustále sledovat napětí na baterii. A ručně vypněte nabíjení, jakmile napětí dosáhne 4,2 V. Lithiové baterie totiž velmi špatně snášejí i krátkodobé přepětí – hmoty elektrod začnou rychle degradovat, což nevyhnutelně vede ke ztrátě kapacity. Zároveň jsou vytvořeny všechny předpoklady pro přehřívání a odtlakování.

Pokud má vaše baterie vestavěnou ochrannou desku, o které jsme hovořili výše, vše se zjednoduší. Při dosažení určitého napětí na baterii ji samotná deska odpojí od nabíječky. Tento způsob nabíjení má však značné nevýhody, o kterých jsme hovořili v.

Ochrana zabudovaná v baterii nedovolí její přebití za žádných okolností. Stačí řídit nabíjecí proud tak, aby nepřekročil platné hodnoty pro tuto baterii (ochranné desky bohužel nemohou omezit nabíjecí proud).

Nabíjení pomocí laboratorního zdroje

Pokud máte napájecí zdroj s proudovou ochranou (omezení), pak jste zachráněni! Takovým zdrojem energie je již plnohodnotná nabíječka, která implementuje správný nabíjecí profil, o kterém jsme psali výše (CC/CV).

Pro nabíjení li-ion stačí nastavit napájení na 4,2 voltu a nastavit požadovaný proudový limit. A můžete připojit baterii.

Nejprve, když je baterie stále vybitá, laboratorní blok zdroj bude pracovat v režimu proudové ochrany (tj. bude stabilizovat výstupní proud na dané úrovni). Poté, když napětí na bance stoupne na nastavených 4,2V, zdroj přejde do režimu stabilizace napětí a proud začne klesat.

Když proud klesne na 0,05-0,1C, lze baterii považovat za plně nabitou.

Jak vidíte, laboratorní zdroj je téměř ideální nabíječka! Jediná věc, kterou nemůže udělat automaticky, je rozhodnout se plně nabít baterii a vypnout. Ale to je maličkost, které byste neměli věnovat pozornost.

Jak nabíjet lithiové baterie?

A pokud se bavíme o jednorázové baterii, která není určena k dobíjení, tak správná (a jediná správná) odpověď na tuto otázku je NE.

Faktem je, že jakákoli lithiová baterie (například běžná CR2032 ve formě ploché tablety) se vyznačuje přítomností vnitřní pasivační vrstvy, která pokrývá lithiovou anodu. Tato vrstva zabraňuje chemické reakci mezi anodou a elektrolytem. A přívod vnějšího proudu ničí výše uvedenou ochrannou vrstvu, což vede k poškození baterie.

Mimochodem, pokud mluvíme o nedobíjecí baterii CR2032, tak LIR2032, která je jí velmi podobná, je již plnohodnotnou baterií. Může a měl by být zpoplatněn. Jen jeho napětí není 3, ale 3,6V.

Jak nabíjet lithiové baterie (ať už jde o baterii telefonu, 18650 nebo jakoukoli jinou li-ion baterii) bylo diskutováno na začátku článku.

85 kopejek/kus Koupit MCP73812 65 RUR/ks. Koupit NCP1835 83 RUR/ks. Koupit *Všechny žetony s dopravou zdarma