Todos los radioaficionados están muy familiarizados con las placas de carga para una lata de baterías de iones de litio. Tiene una gran demanda debido a su bajo precio y buenos parámetros de producción.

Se utiliza para cargar las baterías indicadas anteriormente desde un voltaje de 5 voltios. Estas bufandas se utilizan ampliamente en diseños caseros con una fuente de energía autónoma en forma de baterías de iones de litio.

Estos controladores se fabrican en dos versiones: con y sin protección. Los que tienen protección son un poco caros.

La protección cumple múltiples funciones

1) Desconecta la batería en caso de descarga profunda, sobrecarga, sobrecarga y cortocircuito.

Hoy revisaremos esta bufanda con gran detalle y entenderemos si los parámetros prometidos por el fabricante corresponden a los reales, además de organizar otras pruebas y haber conducido.
Los parámetros de la placa se muestran a continuación

Y estos son los esquemas, el superior con protección, el inferior, sin

Bajo el microscopio, se nota que el tablero es de muy buena calidad. Fibra de vidrio de doble cara, sin "sopols", hay serigrafía, todas las entradas y salidas están marcadas, no es realista mezclar la conexión, si se tiene cuidado.

El microcircuito puede proporcionar una corriente de carga máxima en la región de 1 amperio, esta corriente se puede cambiar seleccionando la resistencia Rx (resaltada en rojo).

Y esta es la placa de corriente de salida en función de la resistencia de la resistencia especificada anteriormente.

El microcircuito establece el voltaje de carga final (aproximadamente 4,2 voltios) y limita la corriente de carga. La placa tiene dos LED, rojo y azul (los colores pueden ser diferentes) El primero se enciende durante la carga, el segundo cuando la batería está completamente cargada.

Hay un conector Micro USB que suministra 5 voltios.

Primer examen.
Comprobemos el voltaje de salida al que se cargará la batería, debe ser de 4.1 a 4.2V

Eso es correcto, no tengo quejas.

Segunda prueba
Comprobemos la corriente de salida, en estas placas la corriente máxima se establece de forma predeterminada, que es de aproximadamente 1A.
Cargaremos la salida de la placa hasta que se dispare la protección, simulando así un gran consumo de entrada o una batería descargada.

La corriente máxima está cerca de la declarada, sigamos adelante.

Prueba 3
En lugar de la batería, se conecta una fuente de alimentación de laboratorio a la que el voltaje está preestablecido en la región de 4 voltios. Reducimos el voltaje hasta que la protección desconecta la batería, el multímetro muestra el voltaje de salida.

Como puede ver, a 2.4-2.5 voltios, el voltaje de salida desapareció, es decir, su protección está funcionando. Pero este voltaje es más bajo que el crítico, creo que 2.8 Voltios sería lo máximo, en general no te aconsejo que descargues la batería a tal punto que la protección funcione.

Prueba 4
Comprobando la corriente de protección.
Para estos fines, se utilizó una carga electrónica, aumentamos gradualmente la corriente.

La protección opera a corrientes de aproximadamente 3,5 amperios (claramente visible en el video)

De las deficiencias, solo señalaré que el microcircuito se calienta descaradamente e incluso una placa que consume mucho calor no se salva, por cierto: el microcircuito en sí tiene un sustrato para una transferencia de calor efectiva y este sustrato está soldado a la placa, el último juega el papel de un disipador de calor.

Creo que no hay nada que agregar, todos vieron perfectamente bien, la placa es una excelente opción de presupuesto cuando se trata de un controlador de carga para una celda de una batería de iones de litio de pequeña capacidad.
Creo que este es uno de los desarrollos más exitosos de los ingenieros chinos, que está disponible para todos debido a su precio insignificante.
Feliz de quedarme!

Se compraron diez para convertir la fuente de alimentación de algunos dispositivos en baterías de iones de litio ( ahora usan una batería 3AA), pero en la revisión te mostraré otra opción para usar esta placa, que, aunque no usa todas sus capacidades. Es solo que de estas diez piezas, solo se necesitarán seis, y comprar 6 pieza por pieza con protección y un par sin protección resulta menos rentable.

La placa de carga basada en TP4056 con protección para baterías de iones de litio de hasta 1 A está diseñada para cargar y proteger completamente las baterías ( por ejemplo, el popular 18650) con la capacidad de conectar la carga. Aquellos. Esta placa se puede integrar fácilmente en varios dispositivos, como linternas, lámparas, radios, etc., alimentada por una batería de litio incorporada, y se puede cargar sin quitarla del dispositivo mediante cualquier carga USB a través del conector microUSB. Esta placa también es perfecta para reparar cargadores de baterías de Li-Ion quemados.

Y así, un montón de tablas, cada una en una bolsa individual ( aquí, por supuesto, hay menos de lo comprado)

La bufanda se ve así:

Puedes echar un vistazo más de cerca a los elementos instalados.

A la izquierda hay una entrada de energía microUSB, la energía también es duplicada por las almohadillas + y - para soldar.

En el centro está el controlador de carga, Tpower TP4056, arriba hay un par de LED que indican el proceso de carga (rojo) o el final de la carga (azul), debajo está la resistencia R3, cambiando el valor del cual puede cambiar la corriente de carga de la batería. TP4056 carga las baterías de acuerdo con el algoritmo CC / CV y ​​finaliza automáticamente el proceso de carga si la corriente de carga cae a 1/10 del conjunto.

Placa de características de resistencia y valores de corriente de carga, de acuerdo con las especificaciones del controlador.

• R (kOhmios) - I (mA)


• 1.2 - 1000


• 1.33 - 900


• 1.5 - 780


• 1.66 - 690


• 2 - 580


• 3 - 400


• 4 - 300


• 5 - 250


• 10 - 130

a la derecha un microcircuito de protección de batería (DW01A), con el fleje necesario (llave electrónica FS8205A 25mOhm con una corriente hasta 4A), y en el borde derecho están las plataformas B + y B- ( tenga cuidado, es posible que la placa no esté protegida contra la inversión de polaridad) para conectar la batería y OUT + OUT- para conectar la carga.

No hay nada en la parte posterior del tablero, por lo que puede pegarlo, por ejemplo.

Y ahora una variante del uso de una placa de carga y protección para baterías de iones de litio.

Hoy en día, casi todas las videocámaras de formato amateur utilizan baterías de iones de litio de 3,7 V como fuente de alimentación. 1S. Esta es una de las baterías adicionales compradas para mi videocámara.

Tengo varios, producción ( o marcando) DSTE modelo VW-VBK360 con una capacidad de 4500mAh ( sin contar el original, a 1790mAh)

¿Por qué necesito tanto? Sí, por supuesto, mi cámara se carga desde una unidad de fuente de alimentación con clasificaciones de 5V 2A, y habiendo comprado un enchufe USB separado y un conector adecuado, ahora puedo cargarla desde bancos de energía ( y esta es una de las razones por las que lo necesito, y no solo yo, hay muchos de ellos), pero es un inconveniente disparar con la cámara, a la que también se estira el cable. Por lo tanto, debe cargar las baterías de alguna manera fuera de la cámara.

Ya mostré en este tipo de ejercicio

Sí, sí, esta es ella, con el enchufe giratorio estándar americano

Así es como se separa fácilmente.

Y así, se implanta en él una placa de carga y protección para baterías de litio.

Y, por supuesto, saqué un par de LED, rojo - el proceso de carga, verde - el final de la carga de la batería

La segunda placa se instaló de la misma manera, en un cargador de una videocámara Sony. Sí, por supuesto, las videocámaras Sony más nuevas tienen carga USB, incluso tienen una cola USB no desmontable ( estupida decisión en mi opinión). Pero nuevamente, en el campo, es menos conveniente disparar con una cámara a la que se extrae el cable del banco de energía que sin él. Y el cable debe ser lo suficientemente largo, y cuanto más largo sea el cable, mayor será su resistencia y mayor será la pérdida en él, y al reducir la resistencia del cable al aumentar el grosor de los núcleos, el cable se vuelve más grueso y menos flexible, lo que no agregue conveniencia.

Entonces, a partir de tales placas para cargar y proteger baterías de iones de litio de hasta 1A en TP4056, puede hacer fácilmente un cargador simple para la batería con sus propias manos, convertir el cargador a alimentación USB, por ejemplo, para cargar baterías desde una fuente de alimentación. banco, repare el cargador si es necesario.

Todo lo escrito en esta revisión se puede ver en la versión de video:

No es ningún secreto que a las baterías de iones de litio no les gustan las descargas profundas. A partir de esto, se marchitan y se marchitan, y también aumentan la resistencia interna y pierden capacidad. Algunos especímenes (aquellos con protección) pueden incluso sumergirse en una hibernación profunda, de donde es bastante problemático sacarlos. Por lo tanto, cuando se utilizan baterías de litio, es necesario limitar de alguna manera su descarga máxima.

Para ello, se utilizan circuitos especiales que desconectan la batería de la carga en el momento adecuado. En ocasiones, estos circuitos se denominan controladores de descarga.

Porque el controlador de descarga no controla la magnitud de la corriente de descarga, estrictamente hablando, no es ningún controlador. De hecho, este es un nombre bien establecido, pero incorrecto, para los esquemas de protección contra descargas profundas.

Contrariamente a la creencia popular, las baterías integradas (placas PCB o módulos PCM) no están destinadas a limitar la corriente de carga / descarga, ni a desconectar la carga a tiempo en la descarga completa, ni a determinar correctamente cuándo termina la carga.

En primer lugar, las placas de protección, en principio, no son capaces de limitar la corriente de carga o descarga. Esto debería hacerlo la memoria. Lo máximo que pueden hacer es cortar la batería en caso de un cortocircuito en la carga o cuando se sobrecalienta.

En segundo lugar, la mayoría de los módulos de protección desconectan la batería de iones de litio a 2,5 voltios o menos. Y para la abrumadora mayoría de las baterías, esta es una descarga oooo muy fuerte, esto no debería permitirse en absoluto.

En tercer lugar, los chinos remachan estos módulos por millones ... ¿De verdad cree que utilizan componentes de precisión de calidad? ¿O que alguien los está probando y ajustando antes de instalarlos en baterías? Por supuesto, este no es el caso. En la producción de tableros chinos, solo se observa estrictamente un principio: cuanto más barato, mejor. Por lo tanto, si la protección desconecta la batería del cargador exactamente a 4,2 ± 0,05 V, es más probable que sea una casualidad que una regularidad.

Es bueno si tiene un módulo de PCB que funcionará un poco antes (por ejemplo, a 4,1 V). Entonces la batería simplemente no obtendrá alrededor del diez por ciento de su capacidad y eso es todo. Es mucho peor si la batería se recarga constantemente, por ejemplo, hasta 4,3 V. Entonces la vida útil se reduce y la capacidad cae y, en general, puede hincharse.

¡Las placas de protección integradas en las baterías de iones de litio NO pueden utilizarse como limitadores de descarga! Y como limitadores de carga, también. Estas placas están diseñadas únicamente para el apagado de emergencia de la batería en caso de situaciones anormales.

Por lo tanto, se necesitan circuitos separados para limitar la carga y / o protección contra descargas demasiado profundas.

Hablamos sobre cargadores simples en componentes discretos y ASIC en. Y hoy hablaremos de las soluciones existentes en la actualidad que permiten proteger la batería de litio de una descarga excesiva.

Para empezar, propongo un circuito de protección de sobredescarga de iones de litio simple y confiable, que consta de solo 6 elementos.

Las clasificaciones indicadas en el diagrama conducirán a la desconexión de las baterías de la carga cuando el voltaje caiga a ~ 10 voltios (hice protección para 3 baterías 18650 conectadas en serie en mi detector de metales). Puede establecer su propio umbral de disparo seleccionando la resistencia R3.

Por cierto, el voltaje de descarga total de la batería de iones de litio es de 3,0 V y nada menos.

Un trabajador de campo (como en el circuito o similar) puede ser eliminado de una placa base vieja de una computadora, generalmente hay varios de ellos a la vez. TL-ku, por cierto, también se puede tomar del mismo lugar.

El condensador C1 es necesario para la puesta en marcha inicial del circuito cuando se enciende el interruptor (tira brevemente de la compuerta de T1 a menos, lo que abre el transistor y alimenta el divisor de voltaje R3, R2). Además, después de cargar C1, el microcircuito TL431 mantiene el voltaje requerido para encender el transistor.

¡Atención! El transistor IRF4905 indicado en el diagrama protegerá perfectamente tres baterías de iones de litio conectadas en serie, pero no será adecuado en absoluto para proteger un banco con un voltaje de 3,7 voltios. Se dice sobre cómo determinar si un transistor de efecto de campo es adecuado o no.

La desventaja de este circuito: en caso de un cortocircuito en la carga (o demasiado consumo de corriente), el transistor de efecto de campo no se cerrará inmediatamente. El tiempo de reacción dependerá de la capacitancia del condensador C1. Y es muy posible que durante este tiempo algo tenga tiempo de quemarse adecuadamente. A continuación se presenta un circuito que responde instantáneamente a un cortocircuito en una carga:

El interruptor SA1 es necesario para "reiniciar" el circuito después de que se haya disparado la protección. Si su dispositivo está diseñado para quitar la batería para cargarlo (en un cargador separado), entonces este interruptor no es necesario.

La resistencia de la resistencia R1 debe ser tal que el estabilizador TL431 entre en funcionamiento con el voltaje mínimo de la batería; se selecciona de modo que la corriente ánodo-cátodo sea de al menos 0,4 mA. Esto crea otro inconveniente de este circuito: después de que se activa la protección, el circuito continúa consumiendo energía de la batería. La corriente, aunque pequeña, es suficiente para agotar completamente una batería pequeña en un par de meses.

El siguiente esquema para el control casero de la descarga de baterías de litio carece de este inconveniente. Cuando se activa la protección, la corriente consumida por el dispositivo es tan pequeña que mi probador ni siquiera la detecta.

A continuación se muestra una versión más moderna del limitador de descarga de batería de litio que utiliza el estabilizador TL431. Esto, en primer lugar, hace que sea fácil y simple establecer el umbral de respuesta deseado, y en segundo lugar, el circuito tiene estabilidad de alta temperatura y precisión de apagado. ¡Aplaude y listo!

Obtener TL-ku hoy no es un problema en absoluto, se venden a 5 kopeks por paquete. No es necesario instalar la resistencia R1 (en algunos casos incluso es dañina). El trimmer R6, que establece la tensión de funcionamiento, se puede reemplazar con una cadena de resistencias constantes con resistencias seleccionadas.

Para salir del modo de bloqueo, debe cargar la batería por encima del umbral de operación de protección, luego presione el botón S1 "Reset".

El inconveniente de todos los esquemas anteriores es que para reanudar el funcionamiento de los esquemas después de entrar en protección, se requiere la intervención del operador (encienda / apague SA1 o presione el botón). Este es un precio a pagar por la simplicidad y el bajo consumo de energía en el modo de bloqueo.

El circuito de protección de sobredescarga de iones de litio más simple, sin todos los inconvenientes (bueno, casi todos) se muestra a continuación:

El principio de funcionamiento de este circuito es muy similar a los dos primeros (al principio del artículo), pero aquí no hay un microcircuito TL431 y, por lo tanto, el consumo de corriente propio se puede reducir a valores muy pequeños, aproximadamente diez microamperios. Tampoco se necesita un interruptor o botón de reinicio, el circuito conectará automáticamente la batería a la carga tan pronto como el voltaje exceda el valor de umbral especificado.

El condensador C1 suprime las falsas alarmas cuando funciona con una carga pulsada. Cualquier diodo de baja potencia es adecuado, son sus características y número los que determinan el voltaje de funcionamiento del circuito (tendrá que recogerlo localmente).

Se puede utilizar cualquier transistor de efecto de campo de canal n adecuado. Lo principal es que puede soportar la corriente de carga sin esforzarse y poder abrirse a un voltaje de fuente de puerta bajo. Por ejemplo, P60N03LDG, IRLML6401 o similar (ver).

El circuito anterior es bueno para todos, pero hay un momento desagradable: el cierre suave del transistor de efecto de campo. Esto se debe a la planitud de la sección inicial de la característica corriente-voltaje de los diodos.

Este inconveniente se puede eliminar con la ayuda de una base de elementos moderna, es decir, con la ayuda de detectores de voltaje de micropotencia (monitores de energía con un consumo de energía extremadamente bajo). A continuación se presenta otro esquema para proteger el litio de descargas profundas:

Los microcircuitos MCP100 están disponibles tanto en paquete DIP como en diseño plano. Para nuestras necesidades, es adecuada una versión de 3 voltios: MCP100T-300i / TT. El consumo de corriente típico en modo de bloqueo es de 45 μA. El costo de la venta al por mayor pequeña es de aproximadamente 16 rublos / pieza.

Mejor aún, use el monitor BD4730 en lugar del MCP100. tiene una salida directa y, por lo tanto, será necesario excluir del circuito el transistor Q1 (la salida del microcircuito está conectada directamente a la puerta de Q2 y la resistencia R2, mientras que R2 debe aumentarse a 47 kOhm).

El circuito utiliza un MOSFET IRF7210 de canal p de micro-ohmios, que conmuta corrientes de 10-12 A sin ningún problema.El Polevik se abre completamente a un voltaje de puerta de aproximadamente 1,5 V, en estado abierto tiene una resistencia insignificante (menos de 0,01 Ohm)! En resumen, un transistor genial. Y, lo más importante, no demasiado caro.

En mi opinión, el último esquema es el más cercano al ideal. Si tuviera acceso ilimitado a los componentes de la radio, lo elegiría.

Un pequeño cambio en el circuito le permite usar un transistor de canal N (luego se incluye en el circuito de carga negativa):

Los monitores (supervisores, detectores) de la fuente de alimentación BD47xx son una línea completa de microcircuitos con voltaje de actuación de 1.9 a 4.6 V en pasos de 100 mV, para que siempre pueda satisfacer sus necesidades.

Pequeña digresión

Cualquiera de los circuitos anteriores se puede conectar a una batería de varias baterías (después de algunos ajustes, por supuesto). Sin embargo, si los bancos tienen diferentes capacidades, la más débil de las baterías se descargará constantemente mucho antes de que el circuito funcione. Por lo tanto, en tales casos, siempre se recomienda utilizar baterías no solo de la misma capacidad, sino preferiblemente del mismo lote.

Y aunque en mi detector de metales esta protección ha estado funcionando sin problemas durante dos años, aún sería mucho más correcto monitorear el voltaje en cada batería personalmente.

Utilice siempre su controlador de descarga de batería de iones de litio personal para cada celda. Entonces cualquiera de sus baterías durará felices para siempre.

Cómo elegir un transistor de efecto de campo adecuado

Todos los esquemas anteriores para proteger las baterías de iones de litio de descargas profundas usan MOSFET que operan en un modo clave. Los mismos transistores se usan comúnmente en protección contra sobrecargas, protección contra cortocircuitos y en otros casos cuando se requiere control de carga.

Por supuesto, para que el circuito funcione como debería, el transistor de efecto de campo debe cumplir con ciertos requisitos. Primero determinaremos estos requisitos, luego tomaremos un par de transistores y, según sus fichas técnicas (según características técnicas), determinaremos si son adecuados para nosotros o no.

¡Atención! No consideraremos las características dinámicas de los FET como la velocidad de conmutación, la capacitancia de la puerta y la corriente máxima de drenaje de pulsos. Estos parámetros se vuelven críticamente importantes cuando el transistor opera a altas frecuencias (inversores, generadores, moduladores PWM, etc.), pero la discusión de este tema está más allá del alcance de este artículo.

Entonces, debemos decidir de inmediato el circuito que queremos ensamblar. De ahí el primer requisito para un transistor de efecto de campo: debe ser del tipo correcto(canal N o P). Esto es lo primero.

Supongamos que la corriente máxima (corriente de carga o corriente de carga, no importa) no superará los 3A. Por lo tanto, sigue el segundo requisito: el trabajador de campo debe soportar tal corriente durante mucho tiempo.

Tercera. Digamos que nuestro circuito protegerá la batería 18650 de una descarga profunda (una lata). Por lo tanto, podemos determinar inmediatamente los voltajes de funcionamiento: de 3,0 a 4,3 voltios. Medio, tensión máxima admisible de drenaje-fuente U ds debe ser superior a 4,3 voltios.

Sin embargo, la última afirmación es cierta solo en el caso de usar solo una celda de una batería de litio (o varias conectadas en paralelo). Si se utilizará una batería de varias baterías conectadas en serie para alimentar su carga, entonces el voltaje máximo de la fuente de drenaje del transistor debe exceder el voltaje total de toda la batería.

Aquí hay una imagen para ilustrar este punto:

Como se puede ver en el diagrama, para una batería de 3 baterías 18650 conectadas en serie en los circuitos de protección de cada banco, es necesario utilizar trabajadores de campo con un voltaje de fuente de drenaje U ds> 12.6V (en la práctica, necesita tomar con algún margen, por ejemplo, 10%).

Al mismo tiempo, esto significa que el transistor de efecto de campo debería poder abrirse completamente (o al menos con bastante fuerza) incluso cuando el voltaje de la fuente de puerta U gs sea inferior a 3 voltios. De hecho, es mejor enfocarse en un voltaje más bajo, por ejemplo, 2.5 Voltios, de modo que con un margen.

Para obtener una estimación aproximada (inicial), puede consultar en la hoja de datos el indicador "Voltaje de corte" ( Voltaje de umbral) es la tensión a la que se encuentra el transistor en el umbral de apertura. Este voltaje generalmente se mide cuando la corriente de drenaje alcanza los 250 μA.

Está claro que es imposible operar el transistor en este modo, porque su impedancia de salida sigue siendo demasiado alta y simplemente se quemará debido al exceso de potencia. Es por eso la tensión de corte del transistor debe ser menor que la tensión de funcionamiento del circuito de protección... Y cuanto más pequeño sea, mejor.

En la práctica, para proteger una celda de una batería de iones de litio, se debe seleccionar un transistor de efecto de campo con un voltaje de corte de no más de 1,5 - 2 voltios.

Por lo tanto, los principales requisitos para los transistores de efecto de campo son los siguientes:

• tipo de transistor (canal p o n);
• corriente de drenaje máxima permitida;
• el voltaje máximo permitido de drenaje-fuente U ds (recuerde cómo se conectarán nuestras baterías, en serie o en paralelo);
• baja impedancia de salida a un cierto voltaje de fuente de puerta U gs (para proteger un banco de iones de litio, debe concentrarse en 2,5 voltios);
• disipación de potencia máxima permitida.

Ahora demos algunos ejemplos concretos. Por ejemplo, tenemos los transistores IRF4905, IRL2505 e IRLMS2002 a nuestra disposición. Echemos un vistazo más de cerca a ellos.

Ejemplo 1: IRF4905

Abrimos la hoja de datos y vemos que se trata de un transistor de canal p. Si esto nos conviene, busque más.

Corriente máxima de drenaje - 74A. Con abundancia, claro, pero apta.

El voltaje de la fuente de drenaje es de 55 V. Según la condición del problema, solo tenemos un banco de litio, por lo que el voltaje es incluso mayor de lo requerido.

A continuación, nos interesa la pregunta de cuál será la resistencia de la fuente de drenaje cuando el voltaje de apertura en la puerta sea de 2.5V. Miramos la hoja de datos y no vemos esta información de inmediato. Pero vemos que el voltaje de corte U gs (th) se encuentra en el rango de 2 ... 4 Voltios. No estamos absolutamente satisfechos con esto.

No se cumple el último requisito, por lo tanto rechazamos el transistor.

Ejemplo 2: IRL2505

Aquí está su hoja de datos. Miramos e inmediatamente vemos que este es un operador de campo de canal N muy poderoso. La corriente de drenaje es de 104 A, el voltaje de la fuente de drenaje es de 55 V. Hasta ahora todo está bien.

Verificamos el voltaje V gs (th) - máximo 2.0 V. ¡Genial!

Pero veamos qué resistencia tendrá el transistor a un voltaje de fuente de puerta de 2.5 voltios. Miramos el gráfico:

Resulta que con un voltaje de puerta de 2.5V y una corriente a través del transistor de 3A, un voltaje de 3V caerá a través de él. De acuerdo con la ley de Ohm, su resistencia en este momento será 3V / 3A = 1 Ohm.

Por lo tanto, con un voltaje en el banco de baterías de aproximadamente 3 voltios, simplemente no puede dar 3 A a la carga, ya que para esto la resistencia de carga total junto con la resistencia de la fuente de drenaje del transistor debe ser de 1 ohmio. Y solo tenemos un transistor que ya tiene una resistencia de 1 ohmio.

Además, con tal resistencia interna y una corriente dada, se liberará potencia (3 A) 2 * 3 Ohm = 9 vatios en el transistor. Por lo tanto, será necesario instalar un radiador (la carcasa TO-220 sin radiador podrá disipar en algún lugar 0,5 ... 1 W).

Una campana de alarma adicional debería ser el hecho de que el voltaje de puerta mínimo para el cual el fabricante indicó que la resistencia de salida del transistor es de 4V.

Esto, por así decirlo, sugiere que no se proporcionó la operación del trabajador de campo a un voltaje U gs inferior a 4V.

Considerando todo lo anterior, rechazamos el transistor.

Ejemplo 3 - IRLMS2002

Entonces, sacamos a nuestro tercer candidato de la caja. E inmediatamente miramos sus características de rendimiento.

Tipo de canal N, digamos que todo está en orden con eso.

Corriente máxima de drenaje: 6,5 A. Adecuado.

Voltaje máximo permitido de drenaje-fuente V dss = 20V. Multa.

Voltaje de corte - máx. 1,2 voltios. Todavía está bien.

Para averiguar la resistencia de salida de este transistor, ni siquiera tenemos que mirar los gráficos (como hicimos en el caso anterior); la resistencia requerida se da inmediatamente en la tabla solo para nuestro voltaje de puerta.

Los circuitos integrados de gestión de energía de ON Semiconductor (ONS) ya son bien conocidos por los desarrolladores nacionales. Estos son convertidores AC / DC y controladores PWM, correctores de factor de potencia, convertidores DC / DC y, por supuesto, reguladores lineales. Sin embargo, prácticamente ningún dispositivo portátil puede prescindir de una batería y, en consecuencia, sin microcircuitos para cargarlo y protegerlo. ONS tiene una serie de soluciones de administración de baterías en su línea de productos, que tradicionalmente para ONS combinan suficiente funcionalidad con bajo costo y facilidad de uso.

Los principales tipos de baterías utilizadas.

En la electrónica moderna, las baterías más comunes de NiCd / NiMH y Li-Ion / Li-Pol. Cada uno de ellos tiene sus propias ventajas y desventajas. Las baterías de níquel-cadmio (NiCd) son las más baratas y también tienen el mayor número de ciclos de descarga / carga y la mayor corriente de carga. Las principales desventajas son: una alta autodescarga, así como el "efecto memoria", que conduce a una pérdida parcial de capacidad con la carga frecuente de una batería descargada de forma incompleta.

Baterías de hidruro metálico de níquel (NiMH)- este es un intento de eliminar las desventajas del NiCd, en particular el "efecto memoria". Estas baterías son menos críticas para la carga después de una descarga incompleta y son casi dos veces más grandes que las de NiCd en términos de capacidad específica. No sin pérdidas, las baterías de NiMH tienen menos ciclos de carga / descarga y una mayor autodescarga en comparación con las de NiCd.

Baterías de iones de litio (Li-Ion) tienen la densidad de energía más alta, lo que les permite superar a otros tipos de baterías en términos de capacidad con las mismas dimensiones generales. La baja autodescarga y la falta de "efecto memoria" hacen que este tipo de batería sea sencillo de usar. Sin embargo, para garantizar la seguridad de uso, las baterías de iones de litio requieren el uso de tecnologías y soluciones de diseño (películas porosas de poliolefina para aislar los electrodos positivo y negativo, la presencia de un termistor y una válvula de seguridad para aliviar el exceso de presión), que conducen a un aumento en el costo de las baterías de litio en comparación con otras baterías.

Baterías de polímero de litio (Li-Pol) Es un intento de resolver el problema de seguridad de las baterías de litio mediante el uso de un electrolito seco sólido en lugar de un electrolito de gel en Li-Ion. Esta solución le permite obtener características similares a las baterías de Li-Ion a un costo menor. Además de una mayor seguridad, el uso de electrolito sólido reduce el grosor de la batería (hasta 1,5 mm). El único inconveniente en comparación con las baterías de Li-Ion es un rango de temperatura de funcionamiento más corto, en particular, no se recomienda cargar las baterías de Li-Pol a temperaturas bajo cero.

MC33340 / 42 - Control de carga de baterías de NiCd y NiMH

Las aplicaciones portátiles modernas requieren la carga de batería más rápida posible, evitan la sobrecarga, maximizan la vida útil de la batería y evitan la pérdida de capacidad. MC33340 y MC33342- Controladores de carga de ON Semiconductor, que combinan todo lo necesario para cargar y proteger rápidamente las baterías de NiCd y NiMH.

Implementación de controladores MC33340 / 42:

• carga rápida y carga lenta;
• el final de la carga cambiando el voltaje y la temperatura;
• detección de baterías desechables y negativa a cargarlas;
• tiempo de carga rápido programable de una a cuatro horas;
• detección de sobrecarga y subcarga de la batería, sobrecalentamiento y sobretensión en la entrada;
• haga una pausa antes de desconectar la carga cuando se detecte un cambio de voltaje (177 s para MC33340 y 708 s para MC33342).

Estos controladores, en combinación con un convertidor lineal o de impulsos externo, forman un sistema completo de carga de batería. Un ejemplo de un circuito de carga de este tipo con un estabilizador clásico. LM317 mostrado en la Fig. 1.

Arroz. 1.

LM317 en este circuito funciona como una fuente de corriente estabilizada con el ajuste de la corriente de carga con la resistencia R7:

I chg (rápido) = (V ref + I adjR8) / R7. La corriente de carga lenta la establece la resistencia R5:

I chg (goteo) = (V in - V f (D3) - V batt) / R5. El divisor R2 / R1 debe dimensionarse de modo que cuando la batería esté completamente cargada, la entrada Vsen sea inferior a 2 V:

R2 = R1 (V batt / V sen - 1).

Usando los pines t1, t2, t3, la lógica de tres bits (teclas en el diagrama) establece el tiempo de carga 71 ... 283 min, o los límites superior e inferior de detección de temperatura.

Basado en el circuito presentado, ON Semiconductor ofrece placas de desarrollo MC33340EVB y MC33342EVB.

NCP1835B - microcircuito para cargar baterías Li-Ion y Li-Pol

Las baterías de litio requieren una alta estabilidad del voltaje de carga, por ejemplo, para la batería LIR14500 de EEMB, el voltaje de carga debe estar dentro de 4.2 ± 0.05 V.Para cargar baterías de litio, ONS ofrece una solución totalmente integrada, el NCP1835B. Este es un microcircuito de carga con un regulador lineal, un perfil de carga de corriente constante, voltaje constante (CCCV) y una corriente de carga de 30 ... 300 mA. Nutrición NCP1835B se puede realizar desde un adaptador AC / DC estándar o desde un puerto USB. Una variante del esquema de conexión se muestra en la Fig. 2.

Arroz. 2.

Características principales:

• estabilizador de corriente y voltaje integrado;
• la capacidad de cargar una batería completamente descargada (corriente de 30 mA);
• determinación del final de la carga;
• corriente de carga programable;
• salidas de estado y errores de carga;
• Salida de 2,8 V para detectar la presencia de un adaptador en la entrada o alimentar el microcontrolador con una corriente de hasta 2 mA;
• voltaje de entrada de 2.8 a 6.5V;
• protección contra carga continua (tiempo máximo de carga programable 6,6… 784 min).

NCP349 y NCP360 - protección
protección contra sobretensión con integrado
Transistor MOSFET

Otro punto importante en los sistemas de carga de baterías es la protección contra exceder el voltaje de entrada permitido. Las soluciones ONS desconectan la salida del circuito de destino si hay un voltaje inaceptable en la entrada.

NCP349- un nuevo producto de ONS, que protege contra sobretensiones en la entrada hasta 28 V. El microcircuito apaga la salida cuando la tensión de entrada supera el umbral superior o si no se alcanza el umbral inferior. También hay una salida FLAG # para señalizar sobretensión en la entrada. Una aplicación típica se muestra en la Fig. 3.

Arroz. 3.

Este microcircuito está disponible con varios umbrales inferior (2,95 y 3,25 V) y superior (5,68; 6,02; 6,4; 6,85 V), que están codificados en el nombre. El NCP360 tiene la misma funcionalidad que el NCP349, excepto por el voltaje de entrada máximo: 20 V.

Conclusión

La empresa ON Semiconductor, en comparación con sus competidores, no tiene una gama muy amplia de microcircuitos para cargar baterías. Sin embargo, las soluciones presentadas en su segmento se caracterizan por características competitivas y precio, así como por la facilidad de uso.

¿Por qué una batería de iones de litio necesita un controlador de carga?

Muchos lectores del sitio preguntan qué es un controlador de carga de batería de iones de litio y para qué sirve. Este problema se mencionó brevemente en materiales que describían varios tipos de baterías de litio. Este tipo de batería casi siempre incluye un controlador de carga, también llamado placa de protección del Sistema de monitoreo de batería (BMS). En esta nota, veremos más de cerca qué tipo de dispositivo es y cómo funciona.

La versión más simple del controlador de carga de batería de iones de litio se puede ver si desmonta la batería de una tableta o teléfono. Consiste en una lata (celda de batería) y una placa de circuito de protección BMS. Este es el controlador de carga, que se puede ver en la foto de abajo.

La base aquí es el chip controlador de protección. Los transistores de efecto de campo se utilizan para el control independiente de la protección durante la carga y descarga de una celda de batería.

El propósito del controlador de protección es asegurar que el banco no se cargue por encima de 4.2 voltios. La batería de litio tiene un voltaje nominal de 3,7 voltios. La sobrecarga y la sobretensión por encima de 4,2 voltios pueden provocar la falla de la celda.

En las baterías de teléfonos inteligentes y tabletas, la placa BMS monitorea el proceso de carga y descarga de un elemento (lata). Hay varias latas de este tipo en las baterías de las computadoras portátiles. Generalmente de 4 a 8.

Además, el controlador monitorea el proceso de descarga de la celda de la batería. Cuando el voltaje cae por debajo del umbral (generalmente 3 voltios), el circuito desconecta el banco del consumidor actual. Como resultado, el dispositivo alimentado por batería simplemente se apaga.
Entre otras funciones del controlador de carga, cabe destacar la protección contra cortocircuitos. Algunas placas de protección BMS están equipadas con un termistor para proteger la batería del sobrecalentamiento.

Placas de protección BMS para baterías de iones de litio

El controlador discutido anteriormente es la opción de protección BMS más simple. De hecho, hay muchas más variedades de este tipo de placas y las hay bastante complejas y caras. Dependiendo del ámbito de aplicación, se distinguen los siguientes tipos:

• Para dispositivos electrónicos móviles portátiles;
• Para electrodomésticos;
• Aplicado en fuentes de energía renovables.

A menudo, estas placas de protección BMS se pueden encontrar en sistemas solares y generadores eólicos. Allí, como regla general, el umbral de protección de voltaje superior es 15 y el inferior es 12 voltios. La propia batería en modo normal produce un voltaje de 12 voltios. Una fuente de energía (como un panel solar) está conectada a la batería. La conexión se realiza a través de un relé.

Cuando el voltaje de la batería aumenta más de 15 voltios, se activan los relés y se abre el circuito de carga. Después de eso, la fuente de energía opera sobre el lastre provisto para esto. En el caso de los paneles solares, esto puede tener efectos secundarios no deseados, dicen los expertos.

En el caso de los aerogeneradores BMS, se deben utilizar los controladores. Los controladores de carga para electrodomésticos y dispositivos móviles tienen diferencias significativas. Pero los controladores de batería para computadoras portátiles, tabletas y teléfonos tienen el mismo circuito. La única diferencia está en la cantidad de celdas de batería monitoreadas.