Belirli bir şarj cihazının özelliklerini değerlendirmek, bir li-ion pilin örnek şarjının gerçekte nasıl ilerlemesi gerektiğini anlamadan zordur. Bu nedenle doğrudan diyagramlara geçmeden önce küçük bir teoriyi hatırlayalım.

Lityum piller nedir?

Lityum pilin pozitif elektrotunun hangi malzemeden yapıldığına bağlı olarak birkaç çeşit vardır:

• lityum kobaltat katotlu;
• lityumlu demir fosfat bazlı bir katot ile;
• nikel-kobalt-alüminyum bazlı;
• nikel-kobalt-manganez bazlı.

Bu pillerin hepsinin kendine has özellikleri vardır ancak bu nüanslar genel tüketici için temel öneme sahip olmadığından bu makalede ele alınmayacaktır.

Ayrıca tüm li-ion piller çeşitli boyut ve form faktörlerinde üretilmektedir. Muhafazalı (örneğin, günümüzde popüler olan 18650) veya lamine veya prizmatik (jel-polimer piller) olabilirler. İkincisi, elektrotları ve elektrot kütlesini içeren, özel bir filmden yapılmış, hava geçirmez şekilde kapatılmış torbalardır.

Li-ion pillerin en yaygın boyutları aşağıdaki tabloda gösterilmektedir (hepsinin nominal voltajı 3,7 volttur):

Tanım	Normal boyut	Benzer boyut
XXYY0, Nerede XX- mm cinsinden çap göstergesi, YY- mm cinsinden uzunluk değeri, 0 - silindir şeklindeki tasarımı yansıtır	10180	2/5 AAA
	10220	1/2 AAA (Ø AAA'ya karşılık gelir, ancak uzunluğun yarısı kadardır)
	10280
	10430	AAA
	10440	AAA
	14250	1/2 AA
	14270	Ø AA, uzunluk CR2
	14430	Ø 14 mm (AA ile aynı), ancak daha kısa uzunluk
	14500	AA
	14670
	15266, 15270	CR2
	16340	CR123
	17500	150S/300S
	17670	2xCR123 (veya 168S/600S)
	18350
	18490
	18500	2xCR123 (veya 150A/300P)
	18650	2xCR123 (veya 168A/600P)
	18700
	22650
	25500
	26500	İLE
	26650
	32650
	33600	D
	42120

Dahili elektrokimyasal süreçler aynı şekilde ilerler ve pilin form faktörüne ve tasarımına bağlı değildir, dolayısıyla aşağıda söylenen her şey tüm lityum piller için eşit şekilde geçerlidir.

Lityum iyon piller nasıl düzgün şekilde şarj edilir

Lityum pilleri şarj etmenin en doğru yolu iki aşamada şarj etmektir. Sony'nin tüm şarj cihazlarında kullandığı yöntem budur. Daha karmaşık bir şarj kontrolörüne rağmen bu, li-ion pillerin servis ömrünü kısaltmadan daha eksiksiz şarj edilmesini sağlar.

Burada lityum piller için CC/CV (sabit akım, sabit voltaj) olarak kısaltılan iki aşamalı bir şarj profilinden bahsediyoruz. Darbe ve adım akımlarına sahip seçenekler de vardır, ancak bunlar bu makalede tartışılmamıştır. Darbeli akımla şarj etme hakkında daha fazla bilgi edinebilirsiniz.

Öyleyse, şarjın her iki aşamasına daha ayrıntılı olarak bakalım.

1. İlk aşamada Sabit bir şarj akımı sağlanmalıdır. Mevcut değer 0,2-0,5C'dir. Hızlandırılmış şarj için akımın 0,5-1,0C'ye çıkarılmasına izin verilir (burada C, pil kapasitesidir).

Örneğin 3000 mAh kapasiteli bir batarya için ilk kademedeki nominal şarj akımı 600-1500 mA, hızlandırılmış şarj akımı ise 1,5-3A aralığında olabiliyor.

Belirli bir değerde sabit bir şarj akımı sağlamak için şarj devresinin akü terminallerindeki voltajı arttırabilmesi gerekir. Aslında şarj cihazı ilk aşamada klasik bir akım dengeleyici görevi görüyor.

Önemli: Pilleri yerleşik koruma kartı (PCB) ile şarj etmeyi planlıyorsanız, şarj devresini tasarlarken devrenin açık devre voltajının asla 6-7 volt'u geçmeyeceğinden emin olmanız gerekir. Aksi halde koruma levhası zarar görebilir.

Aküdeki voltaj 4,2 volta yükseldiği anda akü kapasitesinin yaklaşık %70-80'ini kazanacaktır (belirli kapasite değeri şarj akımına bağlı olacaktır: hızlandırılmış şarjla biraz daha az olacaktır, nominal ücret - biraz daha fazla). Bu an, şarjın ilk aşamasının sonunu işaret eder ve ikinci (ve son) aşamaya geçiş için bir sinyal görevi görür.

2. İkinci şarj aşaması- bu, pilin sabit bir voltajla, ancak giderek azalan (düşen) bir akımla şarj edilmesidir.

Bu aşamada şarj cihazı akü üzerinde 4,15-4,25 volt voltaj tutar ve akım değerini kontrol eder.

Kapasite arttıkça şarj akımı azalacaktır. Değeri 0,05-0,01C'ye düştüğünde şarj işlemi tamamlanmış sayılır.

Şarj cihazının doğru çalışmasının önemli bir nüansı, şarj tamamlandıktan sonra akü bağlantısının tamamen kesilmesidir. Bunun nedeni, lityum pillerin, genellikle şarj cihazı tarafından sağlanan (yani 4,18-4,24 volt) yüksek voltaj altında uzun süre kalmalarının son derece istenmeyen olmasıdır. Bu, pilin kimyasal bileşiminin daha hızlı bozulmasına ve bunun sonucunda kapasitesinde bir azalmaya yol açar. Uzun süreli konaklama, onlarca saat veya daha fazla süre anlamına gelir.

Şarjın ikinci aşamasında pil kapasitesinin yaklaşık 0,1-0,15 oranında daha fazlasını kazanmayı başarır. Böylece toplam pil şarjı %90-95'e ulaşır, bu da mükemmel bir göstergedir.

Şarj etmenin iki ana aşamasına baktık. Bununla birlikte, başka bir şarj aşamasından (sözde) bahsedilmeseydi, lityum pillerin şarj edilmesi konusunun kapsamı eksik olurdu. ön şarj.

Ön şarj aşaması (ön şarj)- bu aşama yalnızca tamamen boşalmış pilleri (2,5 V'un altında) normal çalışma moduna getirmek için kullanılır.

Bu aşamada akü voltajı 2,8 V'a ulaşana kadar şarja azaltılmış sabit akım sağlanır.

Ön aşama, örneğin elektrotlar arasında dahili bir kısa devre bulunan hasarlı pillerin şişmesini ve basıncının düşmesini (veya hatta yangınla patlamasını) önlemek için gereklidir. Böyle bir bataryadan hemen büyük bir şarj akımı geçerse, bu kaçınılmaz olarak ısınmasına yol açacaktır ve o zaman buna bağlıdır.

Ön şarjın bir diğer faydası da pilin önceden ısıtılmasıdır; bu, düşük ortam sıcaklıklarında (soğuk mevsimde ısıtılmayan bir odada) şarj edilirken önemlidir.

Akıllı şarj, ön şarj aşamasında akü üzerindeki voltajı izleyebilmeli ve voltaj uzun süre yükselmezse akünün arızalı olduğu sonucunu çıkarabilmelidir.

Bir lityum iyon pilin şarj edilmesinin tüm aşamaları (ön şarj aşaması dahil) bu grafikte şematik olarak gösterilmektedir:

Nominal şarj voltajının 0,15V aşılması pil ömrünü yarı yarıya azaltabilir. Şarj voltajının 0,1 volt düşürülmesi, şarj edilmiş bir akünün kapasitesini yaklaşık %10 azaltır, ancak hizmet ömrünü önemli ölçüde uzatır. Tamamen şarj edilmiş bir akünün şarj cihazından çıkarıldıktan sonraki voltajı 4,1-4,15 volttur.

Yukarıdakileri özetleyeyim ve ana noktaları özetleyeyim:

1. Li-ion pili (örneğin 18650 veya başka bir pil) şarj etmek için hangi akımı kullanmalıyım?

Akım, onu ne kadar hızlı şarj etmek istediğinize bağlı olacaktır ve 0,2C ila 1C arasında değişebilir.

Örneğin 3400 mAh kapasiteli 18650 pil için minimum şarj akımı 680 mA, maksimum 3400 mA'dır.

2. Örneğin aynı 18650 pillerin şarj edilmesi ne kadar sürer?

Şarj süresi doğrudan şarj akımına bağlıdır ve aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır:

T = C / I şarj ediyorum.

Örneğin 3400 mAh bataryamızın 1A akımla şarj süresi yaklaşık 3,5 saat olacaktır.

3. Lityum polimer pil nasıl düzgün şekilde şarj edilir?

Tüm lityum piller aynı şekilde şarj olur. Lityum polimer mi yoksa lityum iyon mu olduğu önemli değil. Biz tüketiciler için hiçbir fark yok.

Koruma levhası nedir?

Koruma kartı (veya PCB - güç kontrol panosu), lityum pilin kısa devresine, aşırı şarjına ve aşırı deşarjına karşı koruma sağlayacak şekilde tasarlanmıştır. Kural olarak aşırı ısınma koruması da koruma modüllerine yerleştirilmiştir.

Güvenlik nedeniyle, dahili koruma levhası bulunmayan ev aletlerinde lityum pillerin kullanılması yasaktır. Bu nedenle tüm cep telefonu pillerinde her zaman bir PCB kartı bulunur. Akü çıkış terminalleri doğrudan kart üzerinde bulunur:

Bu kartlar, özel bir cihazda (JW01, JW11, K091, G2J, G3J, S8210, S8261, NE57600 ve diğer analoglar) altı ayaklı bir şarj kontrol cihazı kullanır. Bu denetleyicinin görevi, akü tamamen boşaldığında aküyü yükten ayırmak, 4,25V'a ulaştığında ise aküyü şarjdan ayırmaktır.

Örneğin, eski Nokia telefonlarıyla birlikte verilen BP-6M batarya koruma kartının şeması:

18650’den bahsedecek olursak koruma levhalı veya koruma levhasız olarak üretilebilmektedir. Koruma modülü akünün negatif terminalinin yakınında bulunur.

Kart pilin uzunluğunu 2-3 mm artırır.

PCB modülü olmayan piller genellikle kendi koruma devreleriyle birlikte gelen pillere dahildir.

Korumalı herhangi bir pil, korumasız bir pile kolayca dönüşebilir; yalnızca onu boşaltmanız gerekir.

Bugün 18650 pilin maksimum kapasitesi 3400 mAh'dir. Korumalı pillerin kutusu üzerinde ilgili bir işaret ("Korumalı") bulunmalıdır.

PCB kartını PCM modülüyle (PCM - güç şarj modülü) karıştırmayın. Birincisi yalnızca pili koruma amacına hizmet ediyorsa, ikincisi şarj işlemini kontrol etmek için tasarlanmıştır - şarj akımını belirli bir seviyede sınırlar, sıcaklığı kontrol eder ve genel olarak tüm süreci sağlar. PCM kartı, şarj kontrol cihazı dediğimiz şeydir.

Umarım artık 18650 pilin veya başka bir lityum pilin nasıl şarj edileceğine dair hiçbir soru kalmamıştır? Daha sonra şarj cihazları (aynı şarj kontrol cihazları) için küçük bir hazır devre çözümü seçimine geçiyoruz.

Li-ion piller için şarj şemaları

Tüm devreler herhangi bir lityum pili şarj etmeye uygundur; geriye kalan tek şey şarj akımına ve eleman tabanına karar vermektir.

LM317

Şarj göstergeli LM317 yongasını temel alan basit bir şarj cihazının şeması:

Devre en basitidir, tüm kurulum, R8 kesme direncini (akü bağlı olmadan!) kullanarak çıkış voltajını 4,2 volta ayarlamak ve R4, R6 dirençlerini seçerek şarj akımını ayarlamaktan ibarettir. Direnç R1'in gücü en az 1 Watt'tır.

LED söndüğünde şarj işlemi tamamlanmış sayılabilir (şarj akımı hiçbir zaman sıfıra düşmez). Pilin tamamen şarj olduktan sonra uzun süre bu şarjda tutulması önerilmez.

Lm317 mikro devresi, çeşitli voltaj ve akım stabilizatörlerinde (bağlantı devresine bağlı olarak) yaygın olarak kullanılır. Her köşede satılıyor ve bir kuruşa mal oluyor (sadece 55 rubleye 10 adet alabilirsiniz).

LM317 farklı muhafazalarla gelir:

Pin ataması (pin çıkışı):

LM317 yongasının analogları şunlardır: GL317, SG31, SG317, UC317T, ECG1900, LM31MDT, SP900, KR142EN12, KR1157EN1 (son ikisi yurt içinde üretilmektedir).

LM317 yerine LM350 alırsanız şarj akımı 3A'e çıkarılabilir. Ancak daha pahalı olacak - 11 ruble / adet.

Baskılı devre kartı ve devre düzeneği aşağıda gösterilmiştir:

Eski Sovyet transistörü KT361, benzer bir pnp transistörüyle değiştirilebilir (örneğin, KT3107, KT3108 veya burjuva 2N5086, 2SA733, BC308A). Şarj göstergesine ihtiyaç duyulmuyorsa tamamen çıkarılabilir.

Devrenin dezavantajı: besleme voltajı 8-12V aralığında olmalıdır. Bunun nedeni, LM317 yongasının normal çalışması için akü voltajı ile besleme voltajı arasındaki farkın en az 4,25 Volt olması gerektiğidir. Bu nedenle USB bağlantı noktasından güç sağlamak mümkün olmayacaktır.

MAX1555 veya MAX1551

MAX1551/MAX1555, Li+ piller için USB'den veya ayrı bir güç adaptöründen (örneğin telefon şarj cihazı) çalışabilen özel şarj cihazlarıdır.

Bu mikro devreler arasındaki tek fark, MAX1555'in şarj işlemini belirten bir sinyal üretmesi, MAX1551'in ise gücün açık olduğunu belirten bir sinyal üretmesidir. Onlar. Çoğu durumda 1555 hala tercih edilir, dolayısıyla 1551'i satışta bulmak artık zor.

Bu mikro devrelerin üreticiden ayrıntılı bir açıklaması.

DC adaptöründen gelen maksimum giriş voltajı, USB - 6 V ile çalıştırıldığında 7 V'tur. Besleme voltajı 3,52 V'a düştüğünde mikro devre kapanır ve şarj durur.

Mikro devrenin kendisi, besleme voltajının hangi girişte mevcut olduğunu algılar ve ona bağlanır. Güç USB veri yolu üzerinden sağlanıyorsa, maksimum şarj akımı 100 mA ile sınırlıdır; bu, güney köprüsünü yakma korkusu olmadan şarj cihazını herhangi bir bilgisayarın USB bağlantı noktasına takmanıza olanak tanır.

Ayrı bir güç kaynağıyla çalıştırıldığında tipik şarj akımı 280 mA'dır.

Çipler yerleşik aşırı ısınma korumasına sahiptir. Ancak bu durumda bile devre çalışmaya devam ederek şarj akımını 110°C'nin üzerindeki her derece için 17 mA azaltır.

Bir ön şarj işlevi vardır (yukarıya bakın): akü voltajı 3V'un altında olduğu sürece mikro devre, şarj akımını 40 mA ile sınırlar.

Mikro devrenin 5 pimi vardır. İşte tipik bir bağlantı şeması:

Adaptörünüzün çıkışındaki voltajın hiçbir durumda 7 volt'u geçmeyeceğine dair bir garanti varsa, 7805 dengeleyici olmadan da yapabilirsiniz.

USB şarj seçeneği örneğin buna monte edilebilir.

Mikro devre, harici diyotlara veya harici transistörlere ihtiyaç duymaz. Genel olarak, elbette muhteşem küçük şeyler! Ancak bunlar çok küçüktür ve lehimlenmesi sakıncalıdır. Ayrıca pahalıdırlar ().

LP2951

LP2951 stabilizatörü National Semiconductors () tarafından üretilmiştir. Yerleşik bir akım sınırlama fonksiyonunun uygulanmasını sağlar ve devrenin çıkışında bir lityum iyon pil için sabit bir şarj voltajı seviyesi oluşturmanıza olanak tanır.

Şarj voltajı 4,08 - 4,26 volttur ve akü bağlantısı kesildiğinde R3 direnci tarafından ayarlanır. Gerilim çok hassas bir şekilde tutulur.

Şarj akımı 150 - 300mA'dır, bu değer LP2951 yongasının dahili devreleri ile sınırlıdır (üreticiye bağlı olarak).

Diyotu küçük bir ters akımla kullanın. Örneğin satın alabileceğiniz 1N400X serisinden herhangi biri olabilir. Diyot, giriş voltajı kapatıldığında aküden LP2951 yongasına ters akımı önlemek için blokaj diyotu olarak kullanılır.

Bu şarj cihazı oldukça düşük bir şarj akımı üretir, böylece herhangi bir 18650 pil gece boyunca şarj edilebilir.

Mikro devre hem DIP paketinde hem de SOIC paketinde satın alınabilir (parça başına yaklaşık 10 ruble maliyeti).

MCP73831

Çip, doğru şarj cihazlarını oluşturmanıza olanak tanır ve aynı zamanda çok abartılı olan MAX1555'ten daha ucuzdur.

Tipik bir bağlantı şeması aşağıdakilerden alınmıştır:

Devrenin önemli bir avantajı, şarj akımını sınırlayan düşük dirençli güçlü dirençlerin bulunmamasıdır. Burada akım, mikro devrenin 5. pinine bağlı bir direnç tarafından ayarlanır. Direnci 2-10 kOhm aralığında olmalıdır.

Monte edilmiş şarj cihazı şuna benzer:

Mikro devre çalışma sırasında oldukça iyi ısınıyor, ancak bu onu rahatsız etmiyor gibi görünüyor. İşlevini yerine getirir.

SMD LED'li ve mikro USB konektörlü baskılı devre kartının başka bir versiyonu:

LTC4054 (STC4054)

Çok basit şema, harika seçenek! 800 mA'ya kadar akımla şarj edilmesini sağlar (bkz.). Doğru, çok ısınmaya eğilimlidir, ancak bu durumda yerleşik aşırı ısınma koruması akımı azaltır.

Devre, bir transistörlü LED'lerden birini veya hatta her ikisini de atarak önemli ölçüde basitleştirilebilir. O zaman şöyle görünecek (itiraf etmelisiniz, daha basit olamazdı: birkaç direnç ve bir kondansatör):

Baskılı devre kartı seçeneklerinden biri adresinde mevcuttur. Kart, standart 0805 boyutunda elemanlar için tasarlanmıştır.

ben=1000/R. Hemen yüksek bir akım ayarlamamalısınız; önce mikro devrenin ne kadar ısındığını görün. Amacım için 2,7 kOhm'luk bir direnç aldım ve şarj akımının yaklaşık 360 mA olduğu ortaya çıktı.

Bu mikro devreye bir radyatör uyarlamanın mümkün olması pek mümkün değildir ve kristal kasa bağlantısının yüksek termal direnci nedeniyle etkili olacağı da bir gerçek değildir. Üretici, ısı emicinin "kabloların içinden" yapılmasını, izlerin mümkün olduğu kadar kalın olmasını ve folyonun çip gövdesinin altında bırakılmasını önerir. Genel olarak, ne kadar çok “toprak” folyosu kalırsa o kadar iyidir.

Bu arada, ısının çoğu 3. bacaktan dağılıyor, böylece bu izi çok geniş ve kalın yapabilirsiniz (fazla lehimle doldurun).

LTC4054 çip paketi LTH7 veya LTADY olarak etiketlenebilir.

LTH7, birincisinin çok düşük bir pili (voltajı 2,9 volttan düşük olan) kaldırabilmesi, ikincisinin ise kaldıramaması (ayrı olarak sallamanız gerekir) açısından LTADY'den farklıdır.

Çipin çok başarılı olduğu ortaya çıktı, bu yüzden bir sürü analogu var: STC4054, MCP73831, TB4054, QX4054, TP4054, SGM4054, ACE4054, LP4054, U4054, BL4054, WPM4054, IT4504, Y1880, PT6102, PT6181, 2 , HX6001 , LC6000, LN5060, CX9058, EC49016, CYT5026, Q7051. Analoglardan herhangi birini kullanmadan önce veri sayfalarını kontrol edin.

TP4056

Mikro devre bir SOP-8 muhafazasında yapılmıştır (bkz.), karnında kontaklara bağlı olmayan, ısının daha verimli bir şekilde uzaklaştırılmasını sağlayan metal bir soğutucuya sahiptir. Pili 1A'ya kadar bir akımla şarj etmenizi sağlar (akım, akım ayar direncine bağlıdır).

Bağlantı şeması minimum sayıda askı elemanı gerektirir:

Devre, klasik şarj işlemini uygular; önce sabit bir akımla, ardından sabit bir voltajla ve düşen bir akımla şarj edilir. Her şey bilimseldir. Adım adım şarj etmeye bakarsanız, birkaç aşamayı ayırt edebilirsiniz:

1. Bağlı akünün voltajının izlenmesi (bu her zaman olur).
2. Ön şarj aşaması (pil 2,9 V'un altına boşalmışsa). R prog direnci tarafından programlanan akımdan (R prog = 1,2 kOhm'da 100 mA) 2,9 V seviyesine kadar 1/10'luk bir akımla şarj edin.
3. Maksimum sabit akımla şarj etme (R prog = 1,2 kOhm'da 1000 mA);
4. Akü 4,2 V'a ulaştığında akü üzerindeki voltaj bu seviyede sabitlenir. Şarj akımında kademeli bir azalma başlar.
5. Akım, R prog direnci tarafından programlananın 1/10'una ulaştığında (R prog = 1,2 kOhm'da 100 mA), şarj cihazı kapanır.
6. Şarj işlemi tamamlandıktan sonra kontrol cihazı akü voltajını izlemeye devam eder (bkz. madde 1). İzleme devresi tarafından tüketilen akım 2-3 µA'dır. Voltaj 4,0V'a düştükten sonra şarj işlemi tekrar başlar. Ve böylece bir daire içinde.

Şarj akımı (amper cinsinden) formülle hesaplanır I=1200/R programı. İzin verilen maksimum 1000 mA'dır.

Grafikte 3400 mAh 18650 pil ile gerçek bir şarj testi gösterilmektedir:

Mikro devrenin avantajı, şarj akımının yalnızca bir direnç tarafından ayarlanmasıdır. Güçlü düşük dirençli dirençlere gerek yoktur. Ayrıca şarj işleminin bir göstergesinin yanı sıra şarjın sonunun bir göstergesi de vardır. Pil bağlı olmadığında gösterge birkaç saniyede bir yanıp söner.

Devrenin besleme voltajı 4,5...8 volt arasında olmalıdır. 4,5V'a ne kadar yakınsa o kadar iyidir (böylece çip daha az ısınır).

İlk bacak, lityum iyon pilin (genellikle cep telefonu pilinin orta terminali) içine yerleştirilmiş bir sıcaklık sensörünü bağlamak için kullanılır. Çıkıştaki voltaj, besleme voltajının %45'inin altında veya %80'inin üzerindeyse şarj işlemi durdurulur. Sıcaklık kontrolüne ihtiyacınız yoksa ayağınızı yere koyun.

Dikkat! Bu devrenin önemli bir dezavantajı vardır: akü ters polarite koruma devresinin olmaması. Bu durumda kontrolörün maksimum akımın aşılması nedeniyle yanması garanti edilir. Bu durumda devrenin besleme gerilimi doğrudan aküye gider ve bu da çok tehlikelidir.

Mühür basittir ve dizinizin üzerinde bir saat içinde yapılabilir. Zaman önemliyse hazır modüller sipariş edebilirsiniz. Bazı hazır modül üreticileri aşırı akıma ve aşırı deşarja karşı koruma ekler (örneğin, hangi panele ihtiyacınız olduğunu - korumalı veya korumasız ve hangi konektörle seçebilirsiniz).

Ayrıca sıcaklık sensörü için kontak içeren hazır kartlar da bulabilirsiniz. Veya şarj akımını artırmak için birkaç paralel TP4056 mikro devresine ve ters polarite korumasına sahip bir şarj modülü bile (örnek).

LTC1734

Ayrıca çok basit bir şema. Şarj akımı R prog direnci tarafından ayarlanır (örneğin, 3 kOhm'luk bir direnç takarsanız akım 500 mA olacaktır).

Mikro devreler genellikle kasanın üzerinde işaretlenir: LTRG (genellikle eski Samsung telefonlarında bulunurlar).

Herhangi bir pnp transistörü uygundur, asıl önemli olan, belirli bir şarj akımı için tasarlanmış olmasıdır.

Belirtilen şemada şarj göstergesi yok, ancak LTC1734'te pin "4" (Prog)'un iki işlevi olduğu söyleniyor - akımı ayarlamak ve pil şarjının sonunu izlemek. Örnek olarak, LT1716 karşılaştırıcısını kullanarak şarj sonunu kontrol eden bir devre gösterilmektedir.

Bu durumda LT1716 karşılaştırıcısı ucuz bir LM358 ile değiştirilebilir.

TL431 + transistör

Daha uygun fiyatlı bileşenler kullanan bir devre bulmak muhtemelen zordur. Burada en zor olan TL431 referans voltaj kaynağını bulmaktır. Ancak o kadar yaygındırlar ki neredeyse her yerde bulunurlar (nadiren bir güç kaynağı bu mikro devre olmadan yapar).

TIP41 transistörü, uygun kolektör akımına sahip herhangi bir transistörle değiştirilebilir. Eski Sovyet KT819, KT805 (veya daha az güçlü KT815, KT817) bile işe yarayacaktır.

Devrenin kurulumu, 4,2 voltta bir trim direnci kullanarak çıkış voltajını (pilsiz!!!) ayarlamaktan ibarettir. Direnç R1, şarj akımının maksimum değerini ayarlar.

Bu devre, lityum pillerin şarj edilmesinin iki aşamalı sürecini tam olarak uygular - önce doğru akımla şarj etmek, ardından voltaj stabilizasyon aşamasına geçmek ve akımı sorunsuz bir şekilde neredeyse sıfıra düşürmek. Tek dezavantajı devrenin zayıf tekrarlanabilirliğidir (kurulumda kaprislidir ve kullanılan bileşenlere ihtiyaç duyar).

MCP73812

Microchip - MCP73812'den haksız yere ihmal edilen başka bir mikro devre daha var (bkz.). Buna dayanarak, oldukça bütçe dostu bir şarj seçeneği elde ediyoruz (ve ucuz!). Tüm gövde kiti yalnızca bir dirençten oluşuyor!

Bu arada, mikro devre lehim dostu bir pakette yapılmıştır - SOT23-5.

Tek olumsuz yanı çok ısınması ve şarj göstergesinin olmaması. Ayrıca düşük güçlü bir güç kaynağınız varsa (voltaj düşüşüne neden olur) bir şekilde pek güvenilir çalışmaz.

Genel olarak şarj göstergesi sizin için önemli değilse ve 500 mA akım size uygunsa MCP73812 çok iyi bir seçenektir.

NCP1835

Tam entegre bir çözüm sunulmaktadır - NCP1835B, şarj voltajında ​​yüksek stabilite sağlar (4,2 ±0,05 V).

Belki de bu mikro devrenin tek dezavantajı çok minyatür boyutudur (DFN-10 kasa, 3x3 mm boyutunda). Herkes bu tür minyatür elemanların yüksek kalitede lehimlenmesini sağlayamaz.

İnkar edilemez avantajlar arasında aşağıdakilere dikkat etmek isterim:

1. Minimum vücut parçası sayısı.
2. Tamamen boşalmış bir pili şarj etme imkanı (ön şarj akımı 30 mA);
3. Şarjın sonunun belirlenmesi.
4. Programlanabilir şarj akımı - 1000 mA'ya kadar.
5. Şarj ve hata göstergesi (şarj edilemeyen pilleri tespit edip bunu bildirebilir).
6. Uzun süreli şarja karşı koruma (Ct kapasitörünün kapasitansını değiştirerek maksimum şarj süresini 6,6 ila 784 dakika arasında ayarlayabilirsiniz).

Mikro devrenin maliyeti tam olarak ucuz olmasa da, kullanılmasına gerek kalmayacak kadar da yüksek (~1$) değil. Havya konusunda rahatsanız bu seçeneği tercih etmenizi tavsiye ederim.

Daha ayrıntılı bir açıklama mevcuttur.

Lityum iyon pili denetleyici olmadan şarj edebilir miyim?

Evet yapabilirsin. Ancak bu, şarj akımının ve voltajının yakından kontrolünü gerektirecektir.

Genel olarak bir pili, örneğin 18650'mizi, şarj cihazı olmadan şarj etmek mümkün olmayacaktır. Yine de maksimum şarj akımını bir şekilde sınırlamanız gerekiyor, bu nedenle en azından en ilkel belleğe hala ihtiyaç duyulacaktır.

Herhangi bir lityum pil için en basit şarj cihazı, pile seri bağlı bir dirençtir:

Direncin direnci ve güç tüketimi, şarj için kullanılacak güç kaynağının voltajına bağlıdır.

Örnek olarak 5 Volt güç kaynağı için bir direnç hesaplayalım. 2400 mAh kapasiteli 18650 pili şarj edeceğiz.

Yani, şarjın en başında direnç üzerindeki voltaj düşüşü şöyle olacaktır:

U r = 5 - 2,8 = 2,2 Volt

Diyelim ki 5V güç kaynağımız maksimum 1A akım için derecelendirildi. Devre, aküdeki voltajın minimum olduğu ve 2,7-2,8 Volt olduğu şarjın başlangıcında en yüksek akımı tüketecektir.

Dikkat: Bu hesaplamalarda akünün çok derin deşarj olabileceği ve üzerindeki voltajın çok daha düşük, hatta sıfıra kadar düşebileceği ihtimali dikkate alınmaz.

Bu nedenle, şarjın başlangıcında akımı 1 Amper ile sınırlamak için gereken direnç direnci şöyle olmalıdır:

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

Direnç güç dağılımı:

P r = I 2 R = 1*1*2,2 = 2,2 W

Akü şarjının en sonunda üzerindeki voltaj 4,2 V'a yaklaştığında şarj akımı şöyle olacaktır:

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

Yani, gördüğümüz gibi, tüm değerler belirli bir pil için izin verilen sınırların ötesine geçmiyor: başlangıç ​​​​akımı, belirli bir pil için izin verilen maksimum şarj akımını (2,4 A) aşmıyor ve son akım, akımı aşıyor pilin artık kapasite kazanmadığı nokta ( 0,24 A).

Bu tür bir şarjın ana dezavantajı, aküdeki voltajın sürekli olarak izlenmesi gerekliliğidir. Ve voltaj 4,2 Volt'a ulaştığında şarjı manuel olarak kapatın. Gerçek şu ki, lityum piller kısa süreli aşırı gerilimi bile çok zayıf bir şekilde tolere ediyor - elektrot kütleleri hızla bozulmaya başlıyor ve bu da kaçınılmaz olarak kapasite kaybına yol açıyor. Aynı zamanda aşırı ısınma ve basınçsızlaştırma için tüm ön koşullar yaratılmıştır.

Pilinizde, yukarıda tartışıldığı gibi yerleşik bir koruma paneli varsa, her şey daha basit hale gelir. Akü üzerinde belirli bir voltaja ulaşıldığında, kartın kendisi şarj cihazından bağlantısını kesecektir. Ancak bu şarj yönteminin daha önce tartıştığımız önemli dezavantajları vardır.

Pilin içindeki yerleşik koruma, hiçbir koşulda aşırı şarj edilmesine izin vermeyecektir. Tek yapmanız gereken, şarj akımını belirli bir akü için izin verilen değerleri aşmayacak şekilde kontrol etmektir (koruma kartları ne yazık ki şarj akımını sınırlayamaz).

Laboratuvar güç kaynağı kullanarak şarj etme

Akım korumalı (sınırlamalı) bir güç kaynağınız varsa, kurtulursunuz! Böyle bir güç kaynağı zaten yukarıda yazdığımız (CC/CV) doğru şarj profilini uygulayan tam teşekküllü bir şarj cihazıdır.

Li-ion'u şarj etmek için yapmanız gereken tek şey güç kaynağını 4,2 volta ayarlamak ve istediğiniz akım sınırını ayarlamaktır. Ve pili bağlayabilirsiniz.

Başlangıçta, pil hala boşaldığında laboratuvar güç kaynağı akım koruma modunda çalışacaktır (yani çıkış akımını belirli bir seviyede sabitleyecektir). Ardından, bankadaki voltaj ayarlanan 4,2V'ye yükseldiğinde, güç kaynağı voltaj stabilizasyon moduna geçecek ve akım düşmeye başlayacaktır.

Akım 0,05-0,1C'ye düştüğünde pilin tamamen şarj olduğu düşünülebilir.

Gördüğünüz gibi laboratuvar güç kaynağı neredeyse ideal bir şarj cihazıdır! Otomatik olarak yapamayacağı tek şey, pili tamamen şarj etmeye ve kapatmaya karar vermektir. Ancak bu, dikkat bile etmemeniz gereken küçük bir şeydir.

Lityum piller nasıl şarj edilir?

Ve yeniden şarj edilmesi amaçlanmayan tek kullanımlık bir pilden bahsediyorsak, bu sorunun doğru (ve tek doğru) cevabı HAYIR'dır.

Gerçek şu ki, herhangi bir lityum pil (örneğin, düz bir tablet biçimindeki ortak CR2032), lityum anotu kaplayan dahili bir pasifleştirici katmanın varlığı ile karakterize edilir. Bu katman anot ile elektrolit arasında kimyasal reaksiyonu önler. Ve harici akımın sağlanması, yukarıdaki koruyucu tabakayı tahrip ederek aküye zarar verir.

Bu arada şarj edilemeyen CR2032 pilden bahsedecek olursak, buna çok benzeyen LIR2032 zaten tam teşekküllü bir pil. Şarj edilebilir ve şarj edilmelidir. Sadece voltajı 3 değil 3,6V'dur.

Makalenin başında lityum pillerin (telefon pili, 18650 veya başka bir li-ion pil) nasıl şarj edileceği tartışıldı.

85 kopek/adet Satın almak MCP73812 65 RUR/adet. Satın almak NCP1835 83 RUR/adet. Satın almak *Tüm cipsler ücretsiz kargoyla

Tüm radyo amatörleri, bir kutu li-ion pil için şarj kartlarına çok aşinadır. Düşük fiyatı ve iyi çıktı parametreleri nedeniyle büyük talep görüyor.

Daha önce bahsedilen aküleri 5 Volt voltajda şarj etmek için kullanılır. Bu tür eşarplar, lityum iyon piller şeklinde otonom bir güç kaynağına sahip ev yapımı tasarımlarda yaygın olarak kullanılmaktadır.

Bu kontrolörler korumalı ve korumasız olmak üzere iki versiyonda üretilmektedir. Korumalı olanlar biraz pahalı.

Koruma çeşitli işlevleri yerine getirir

1) Derin deşarj, aşırı şarj, aşırı yük ve kısa devre sırasında akünün bağlantısını keser.

Bugün bu atkıyı detaylı bir şekilde kontrol edip, üreticinin vaat ettiği parametrelerin gerçek değerlere uyup uymadığını anlayacağız, ayrıca başka testler de ayarlayacağız, hadi başlayalım.
Kart parametreleri aşağıda gösterilmiştir

Ve bunlar devreler, üstteki korumalı, alttaki ise korumasız

Mikroskop altında tahtanın çok kaliteli olduğu fark edilir. Çift taraflı cam elyaf laminat, “çift” yok, serigrafi baskı mevcut, tüm giriş ve çıkışlar işaretlenmiş, dikkatli olursanız bağlantıyı karıştırmanız mümkün değil.

Mikro devre yaklaşık 1 Amperlik bir maksimum şarj akımı sağlayabilir; bu akım, Rx direnci (kırmızıyla vurgulanmıştır) seçilerek değiştirilebilir.

Ve bu, önceden belirtilen direncin direncine bağlı olarak çıkış akımının bir plakasıdır.

Mikro devre, son şarj voltajını (yaklaşık 4,2 Volt) ayarlar ve şarj akımını sınırlar. Kart üzerinde kırmızı ve mavi olmak üzere iki LED bulunmaktadır (renkleri farklı olabilir). İlki şarj sırasında, ikincisi ise pil tamamen şarj olduğunda yanar.

5 volt sağlayan bir Mikro USB konektörü vardır.

İlk test.
Pilin şarj edileceği çıkış voltajını kontrol edelim, 4,1 ile 4,2V arasında olmalıdır

Bu doğru, şikayet yok.

İkinci test
Çıkış akımını kontrol edelim, bu kartlarda maksimum akım varsayılan olarak ayarlanmıştır ve bu yaklaşık 1A'dır.
Koruma çalışana kadar kartın çıkışını yükleyeceğiz, böylece girişte yüksek tüketimi veya boşalmış pili simüle edeceğiz.

Maksimum akım beyan edilene yakın, devam edelim.

Test 3
Pilin yerine voltajın yaklaşık 4 volta ayarlandığı bir laboratuvar güç kaynağı bağlanır. Koruma aküyü kapatana kadar voltajı azaltıyoruz, multimetre çıkış voltajını gösteriyor.

Gördüğünüz gibi 2,4-2,5 voltta çıkış voltajı kayboldu, yani koruma çalışıyor. Ancak bu voltaj kritikin altında, 2,8 Volt'un tam olarak doğru olacağını düşünüyorum, genel olarak aküyü koruma çalışacak kadar boşaltmanızı tavsiye etmiyorum.

Test 4
Koruma akımının kontrol edilmesi.
Bu amaçlar için elektronik yük kullanıldı, akımı kademeli olarak artırdık.

Koruma yaklaşık 3,5 Amperlik akımlarda çalışır (videoda açıkça görülebilir)

Eksiklikler arasında, sadece mikro devrenin aşırı derecede ısındığını ve ısı yoğun bir kartın bile yardımcı olmadığını not edeceğim. Bu arada, mikro devrenin kendisi etkili ısı transferi için bir alt tabakaya sahiptir ve bu alt tabaka tahtaya lehimlenmiştir, ikincisi. soğutucu görevi görür.

Eklenecek bir şey olduğunu düşünmüyorum, her şeyi mükemmel bir şekilde gördük, bir kutu küçük kapasiteli Li-Ion pil için şarj kontrol cihazı söz konusu olduğunda anakart mükemmel bir bütçe seçeneği.
Bunun, Çinli mühendislerin önemsiz fiyatı nedeniyle herkesin kullanımına açık en başarılı gelişmelerinden biri olduğunu düşünüyorum.
Mutlu Konaklama!

Lityum iyon pilin neden şarj kontrol cihazına ihtiyacı var?

Sitenin birçok okuyucusu, lityum iyon pil şarj kontrol cihazının ne olduğunu ve ne için gerekli olduğunu soruyor. Bu konuya, çeşitli lityum pil türlerini açıklayan materyallerde kısaca değinildi. Bu tür piller neredeyse her zaman Pil İzleme Sistemi (BMS) koruma kartı olarak da adlandırılan bir şarj denetleyicisi içerir. Bu yazımızda bu cihazın ne olduğuna ve nasıl çalıştığına daha yakından bakacağız.

Bir tablet bilgisayarın veya telefonun pilini sökerseniz, lityum iyon pil şarj kontrol cihazının en basit versiyonu görülebilir. Bir kutu (pil hücresi) ve bir BMS koruma devre kartından oluşur. Bu, aşağıdaki fotoğrafta görülebilen şarj kontrol cihazıdır.

Buradaki temel, güvenlik denetleyici çipidir. Alan etkili transistörler, pil hücresini şarj ederken ve boşaltırken korumayı ayrı ayrı kontrol etmek için kullanılır.

Koruma kontrolörünün amacı, bankanın 4,2 volt voltajın üzerinde şarj edilmemesini sağlamaktır. Lityum pil hücresinin nominal voltajı 3,7 volttur. Aşırı şarj ve 4,2 voltun üzerindeki voltajın aşılması hücrenin arızalanmasına neden olabilir.

Akıllı telefon ve tablet pillerinde BMS kartı, bir elemanın (hücre) şarj ve deşarj sürecini izler. Dizüstü bilgisayar pillerinde bu tür birkaç kutu vardır. Genellikle 4'ten 8'e kadar.

Kontrolör ayrıca pil hücresinin deşarj sürecini de izler. Voltaj eşiğin altına düştüğünde (genellikle 3 volt), devre bankanın mevcut tüketiciyle olan bağlantısını keser. Sonuç olarak, pille çalışan cihaz basitçe kapanır.
Şarj kontrol cihazının diğer fonksiyonlarının yanı sıra kısa devre korumasına dikkat etmek önemlidir. Bazı BMS koruma kartları, pil hücresinin aşırı ısınmasını önlemek için bir termistör içerir.

Lityum iyon piller için BMS koruma kartları

Yukarıda tartışılan kontrolör BMS koruması için en basit seçenektir. Aslında bu tür levhaların çok daha fazla çeşidi vardır ve bazıları oldukça karmaşık ve pahalıdır. Uygulama kapsamına bağlı olarak aşağıdaki türler ayırt edilir:

• Taşınabilir mobil elektronikler için;
• Ev aletleri için;
• Yenilenebilir enerji kaynaklarında kullanılır.

Çoğu zaman bu tür BMS koruma levhaları güneş panelli sistemlerde ve rüzgar jeneratörlerinde bulunabilir. Orada, kural olarak, üst voltaj koruma eşiği 15 volt ve alt eşik 12 volttur. Pilin kendisi normal modda 12 volt üretir. Aküye bir enerji kaynağı (örneğin güneş paneli) bağlanır. Bağlantı bir röle aracılığıyla yapılır.

Akü voltajı 15 voltun üzerine çıktığında röleler devreye girer ve şarj devresi açılır. Bundan sonra enerji kaynağı bu amaç için sağlanan balast üzerinde çalışır. Uzmanların söylediği gibi güneş panelleri söz konusu olduğunda bu durum istenmeyen yan etkilere neden olabilir.

Rüzgar jeneratörleri durumunda BMS kontrolörleri gereklidir. Ev aletleri ve mobil cihazlar için şarj kontrolörlerinin önemli farklılıkları vardır. Ancak dizüstü bilgisayarlar, tabletler ve telefonlar için pil denetleyicileri aynı devreye sahiptir. Tek fark kontrollü akü hücrelerinin sayısıdır.

Ve yine ev yapımı olanlar için bir cihaz.
Modül, Li-Ion pilleri (hem korumalı hem de korumasız) bir miniUSB kablosu kullanarak bir USB bağlantı noktasından şarj etmenize olanak tanır.

Baskılı devre kartı metal kaplamalı çift taraflı fiberglastır, kurulumu düzgündür.




Şarj, özel bir şarj kontrol cihazı TP4056 temelinde monte edilir.
Gerçek şema.


Pil tarafında ise cihaz hiçbir şey tüketmiyor ve sürekli olarak pile bağlı bırakılabiliyor. Çıkışta kısa devre koruması - evet (akım sınırlaması 110mA ile). Pilin ters polaritesine karşı koruma yoktur.
MiniUSB güç kaynağı, karttaki nikellerle kopyalanmıştır.




Cihaz şu şekilde çalışır:
Pil olmadan güç bağlandığında, kırmızı LED yanar ve mavi LED periyodik olarak yanıp söner.
Boşalmış bir aküyü bağladığınızda kırmızı LED söner ve mavi LED yanar; şarj işlemi başlar. Akü voltajı 2,9V'tan az olduğu sürece şarj akımı 90-100mA ile sınırlıdır. Gerilimin 2,9V'un üzerine çıkmasıyla şarj akımı keskin bir şekilde 800mA'ya yükselir ve nominal 1000mA'ya daha yumuşak bir artış olur.
Voltaj 4,1V'a ulaştığında şarj akımı yavaş yavaş düşmeye başlar, ardından voltaj 4,2V'ta sabitlenir ve şarj akımı 105mA'ya düştükten sonra LED'ler periyodik olarak yanıp sönmeye başlar ve şarj devam ederken şarjın bittiğini gösterir. mavi LED'e geçerek. Anahtarlama, akü voltaj kontrolünün histerezisine uygun olarak gerçekleşir.
Nominal şarj akımı 1,2 kOhm'luk bir direnç tarafından ayarlanır. Gerektiğinde kontrolör spesifikasyonuna göre direnç değeri arttırılarak akım azaltılabilir.
R (kOhm) - I (mA)
10 - 130
5 - 250
4 - 300
3 - 400
2 - 580
1.66 - 690
1.5 - 780
1.33 - 900
1.2 - 1000

Son şarj voltajı 4,2V'a sabit olarak ayarlanmıştır - yani. Her pil %100 şarj edilmeyecektir.
Denetleyici spesifikasyonu.

Sonuç: Cihaz basit ve belirli bir görev için kullanışlıdır.

+167 almayı planlıyorum Favorilere ekle İncelemeyi beğendim +96 +202

Lityum iyon pil için minyatür şarj kontrol kartları geldi. Aliexpress'deki sipariş ve inceleme sayısına bakılırsa, bu şey çok popüler. Ben de dayanamadım ve 3 adet sipariş verdim. toplam 1 dolar. Dahası, akrabalar uzun zamandır arızalı asit pili olan bir LED el fenerinin onarılmasını istiyorlar. Daha sonra düzelteceğim ama şimdilik test ettim ve biraz düşündüm.

Aslında panonun ayrıntılı bir açıklamasını görebilirsiniz. Kontrolörün bir veri sayfası da bulunmaktadır. Bu nedenle kendimi tekrarlamayacağım. Kendi adıma, 1 A şarj akımında kontrol mikro devresinin gözle görülür şekilde ısındığını ekleyeceğim, bununla bağlantılı olarak R3 ayar direncini 2,4 kOhm'a yeniden lehimledim, akım 550 mA'ya düştü. Değişiklikten sonra tahta yaklaşık 60 dereceye kadar ısınmaya başladı ki bu oldukça tolere edilebilir.

Yükte kısa devreye ve derin akü deşarjına karşı koruma modlarını kontrol ettim. Her şey belirtildiği gibi çalışıyor. Akü voltajı 2,5 V'un altına düştüğünde yük güvenli bir şekilde kapatılır.

Ciddi derecede boşalmış bir pilin şarj edilmesi (U< 3 В), происходит малым током и только при достижении напряжения 3 В, включается зарядка номинальным током. На аккумуляторе с заявленной ёмкостью 3 А*ч данный процесс занимает время порядка 1 минуты. В этом режиме нагрузка должна быть отключена, иначе заряд аккумулятора происходить не будет. Данную особенность необходимо учитывать если вдруг захочется собрать маломощный низковольтный источник бесперебойного питания. При этом, в случае глубокого разряда аккумулятора, плата автоматически отключит потребителя, а вот его последующее включение необходимо обеспечить только при достижении U >3,6 V. Ancak normal şarj koşullarını oluşturmak için yine de akım tüketimini hesaplamanız gerekiyor. Belki ilk bakışta görülmeyen başka tuzaklar da vardır. Örneğin, sürekli uygulanan gerilim ve/veya kronik yetersiz şarj durumunda akü nasıl davranacak?

Çıkışta kısa devre varsa koruma tetiklenir ve kısa devreyi giderdikten sonra bile yükün bağlantısını kesmek gerekir, ancak bundan sonra koruma sıfırlanacaktır. Kontrolör bu olasılığı sunmasına rağmen kartta ayrıca akü sıcaklık sensörünü bağlamak için bir pin yoktur. Gerçekten istiyorsanız lehimleyebilirsiniz, ancak normal bir temas yüzeyi olsaydı ve dirençli bölücüyü lehimlemek için yer bırakılsaydı çok daha iyi olurdu.

Lirik ara söz. Birkaç yıl önce, küçük boyutlu düşük voltajlı akkor lamba sıkıntısıyla karşı karşıya kaldım, işlerin daha da kötüye gideceğini tahmin ederek, bunları yanlışlıkla satışta gördüm ve hemen toplu olarak satın aldım. Fotoğrafta Çin yapımı 3,8 V, 0,3 A ampul görülüyor. Kısa bir yanmanın ardından ampulün içinden duman çıktığını fark ettim! Bunu daha önce hiç görmemiştim