Tous les radioamateurs connaissent très bien les cartes de charge pour une boîte de batteries Li-ion. Il est très demandé en raison de son prix bas et de ses bons paramètres de sortie.

Il sert à charger les batteries précédemment indiquées à partir d'une tension de 5 volts. De tels foulards sont largement utilisés dans les conceptions artisanales avec une source d'alimentation autonome sous la forme de batteries lithium-ion.

Ces contrôleurs sont produits en deux versions - avec et sans protection. Ceux avec protection sont un peu chers.

La protection remplit plusieurs fonctions

1) Déconnecte la batterie en cas de décharge profonde, surcharge, surcharge et court-circuit.

Aujourd'hui, nous allons vérifier cette écharpe en détail et comprendre si les paramètres promis par le fabricant correspondent aux vrais, ainsi qu'organiser d'autres tests et avoir conduit.
Les paramètres de la carte sont indiqués ci-dessous

Et ce sont les schémas, le supérieur avec protection, le inférieur - sans

Au microscope, on remarque que la planche est de très bonne qualité. Fibre de verre double face, pas de "sopols", il y a de la sérigraphie, toutes les entrées et sorties sont marquées, il n'est pas réaliste de confondre la connectique, si vous faites attention.

Le microcircuit peut fournir un courant de charge maximal de l'ordre de 1 Ampère, ce courant peut être modifié en sélectionnant la résistance Rx (surlignée en rouge).

Et c'est la plaque de courant de sortie en fonction de la résistance de la résistance précédemment spécifiée.

Le microcircuit règle la tension de charge finale (environ 4,2 Volts) et limite le courant de charge. La carte dispose de deux LED, rouge et bleue (les couleurs peuvent être différentes) La première est allumée pendant la charge, la seconde lorsque la batterie est complètement chargée.

Il y a un connecteur Micro USB qui fournit 5 volts.

Premier test.
Vérifions la tension de sortie à laquelle la batterie sera chargée, elle devrait être de 4,1 à 4,2 V

C'est vrai, aucune plainte.

Deuxième essai
Vérifions le courant de sortie, sur ces cartes le courant maximum est réglé par défaut, qui est d'environ 1A.
On va charger la sortie de la carte jusqu'à ce que la protection se déclenche, simulant ainsi une grosse consommation d'entrée ou une batterie déchargée.

Le courant maximum est proche de celui déclaré, passons.

Essai 3
A la place de la batterie, une alimentation de laboratoire est connectée à laquelle la tension est préréglée aux alentours de 4 volts. On réduit la tension jusqu'à ce que la protection déconnecte la batterie, le multimètre affiche la tension de sortie.

Comme vous pouvez le voir, à 2,4-2,5 volts, la tension de sortie a disparu, c'est-à-dire que sa protection fonctionne. Mais cette tension est inférieure à la tension critique, je pense que 2,8 Volts serait le plus, en général je ne vous conseille pas de décharger la batterie à un point tel que la protection fonctionne.

Essai 4
Vérification du courant de protection.
À ces fins, une charge électronique a été utilisée, nous augmentons progressivement le courant.

La protection fonctionne à des courants d'environ 3,5 ampères (clairement visible dans la vidéo)

Parmi les défauts, je noterai seulement que le microcircuit chauffe sans vergogne et même une carte à forte intensité de chaleur n'économise pas, d'ailleurs - le microcircuit lui-même a un substrat pour un transfert de chaleur efficace et ce substrat est soudé à la carte, le ce dernier joue le rôle de dissipateur thermique.

Je pense qu'il n'y a rien à ajouter, tout le monde a parfaitement vu, la carte est une excellente option budgétaire quand il s'agit d'un contrôleur de charge pour une cellule d'une batterie Li-Ion de petite capacité.
Je pense que c'est l'un des développements les plus réussis des ingénieurs chinois, qui est accessible à tous en raison du prix négligeable.
Heureux de rester!

Un lot de dix a été acheté pour convertir l'alimentation de certains appareils en batteries li-ion ( maintenant ils utilisent une pile 3AA), mais dans la revue, je vais vous montrer une autre option pour utiliser cette carte, qui, bien qu'elle n'utilise pas toutes ses capacités. C'est juste que sur ces dix pièces, seules six seront nécessaires, et acheter 6 pièce par pièce avec protection et une paire sans protection s'avère moins rentable.

La carte de charge basée sur le TP4056 avec protection pour les batteries Li-Ion jusqu'à 1A est conçue pour charger et protéger complètement les batteries ( par exemple, le populaire 18650) avec la possibilité de connecter la charge. Celles. Cette carte peut être facilement intégrée à divers appareils, tels que des lampes de poche, des lampes, des radios, etc., alimentées par une batterie au lithium intégrée, et peut être chargée sans être retirée de l'appareil par n'importe quel chargement USB via un connecteur microUSB. Cette carte est également parfaite pour réparer les chargeurs de batterie Li-Ion grillés.

Et donc, un tas de planches, chacune dans un sac individuel ( ici, bien sûr, moins que acheté)

L'écharpe ressemble à ceci :

Vous pouvez regarder de plus près les éléments installés

Sur la gauche se trouve une entrée d'alimentation microUSB, l'alimentation est également dupliquée par les plots + et - pour la soudure.

Au centre se trouve le contrôleur de charge, Tpower TP4056, au-dessus se trouve une paire de LED qui indiquent soit le processus de charge (rouge) soit la fin de la charge (bleu), en dessous se trouve la résistance R3, en changeant la valeur dont vous pouvez modifier le courant de charge de la batterie. Le TP4056 charge les batteries selon l'algorithme CC/CV et termine automatiquement le processus de charge si le courant de charge tombe à 1/10 de l'ensemble.

Plaque signalétique des valeurs nominales de résistance et de courant de charge, selon les spécifications du contrôleur.

• R (kOhm) - I (mA)


• 1.2 - 1000


• 1.33 - 900


• 1.5 - 780


• 1.66 - 690


• 2 - 580


• 3 - 400


• 4 - 300


• 5 - 250


• 10 - 130

à droite se trouve une puce de protection de batterie (DW01A), avec le cerclage nécessaire (clé électronique FS8205A 25mOhm avec un courant jusqu'à 4A), et sur le bord droit se trouvent les plates-formes B+ et B- ( attention, la carte peut ne pas être protégée des inversions de polarité) pour connecter la batterie et OUT + OUT- pour connecter la charge.

Il n'y a rien au dos de la planche, vous pouvez donc la coller, par exemple.

Et maintenant, une variante d'utilisation de la carte de charge et de protection pour les batteries Li-ion.

De nos jours, presque tous les caméscopes au format amateur utilisent des batteries li-ion 3,7 V comme sources d'alimentation. 1S. Voici l'une des batteries supplémentaires achetées pour mon caméscope.

J'en ai plusieurs, production ( ou marquage) Modèle DSTE VW-VBK360 d'une capacité de 4500mAh ( sans compter l'original, à 1790mAh)

Pourquoi ai-je autant besoin ? Oui, bien sûr, mon appareil photo est chargé à partir d'un bloc d'alimentation avec des valeurs nominales de 5V 2A, et après avoir acheté une prise USB séparée et un connecteur approprié, je peux maintenant le charger à partir de banques d'alimentation ( et c'est une des raisons pour lesquelles j'en ai besoin, et pas seulement moi, il y en a tellement), mais c'est juste gênant de filmer avec l'appareil photo, auquel le fil s'étire également. Vous devez donc d'une manière ou d'une autre charger les batteries à l'extérieur de l'appareil photo.

J'ai déjà montré dans ce genre d'exercice

Oui, oui, c'est elle, avec la prise pivotante standard américaine

C'est ainsi qu'il se sépare facilement.

Et comme ça, une carte de charge et de protection pour batteries au lithium y est implantée.

Et bien sûr, j'ai sorti quelques LED, rouges - le processus de charge, vertes - la fin de la charge de la batterie

La deuxième carte a été installée de la même manière, dans un chargeur d'un caméscope Sony. Oui, bien sûr, les nouveaux caméscopes Sony sont chargés par USB, ils ont même une queue USB non détachable ( décision stupide à mon avis). Mais encore une fois, sur le terrain, il est moins pratique de filmer avec un appareil photo auquel est tiré le câble de la banque d'alimentation que sans celui-ci. Et le câble doit être assez long, et plus le câble est long, plus sa résistance est grande et plus la perte sur lui est grande, et pour réduire la résistance du câble en augmentant l'épaisseur des âmes, le câble devient plus épais et moins flexible, ce qui ne pas ajouter de commodité.

Ainsi, à partir de telles cartes pour charger et protéger les batteries li-ion jusqu'à 1A sur TP4056, vous pouvez facilement créer un simple chargeur de batterie de vos propres mains, convertir le chargeur en alimentation USB, par exemple, pour charger des batteries à partir d'une banque d'alimentation, réparer le chargeur si nécessaire.

Tout ce qui est écrit dans cette critique peut être vu dans la version vidéo :

Ce n'est un secret pour personne que les batteries Li-ion n'aiment pas les décharges profondes. De là, ils se fanent et se fanent, augmentent également la résistance interne et perdent de la capacité. Certains spécimens (ceux avec protection) peuvent même entrer en hibernation profonde, d'où il est assez problématique de les retirer. Par conséquent, lors de l'utilisation de batteries au lithium, il est nécessaire de limiter en quelque sorte leur décharge maximale.

Pour cela, des circuits spéciaux sont utilisés qui déconnectent la batterie de la charge au bon moment. Ces circuits sont parfois appelés contrôleurs de décharge.

Parce que le contrôleur de décharge ne contrôle pas l'amplitude du courant de décharge ; à proprement parler, ce n'est pas n'importe quel contrôleur. En fait, il s'agit d'un nom bien établi, mais incorrect, pour les systèmes de protection contre les décharges profondes.

Contrairement aux idées reçues, les batteries intégrées (PCB-boards ou PCM-modules) ne sont destinées ni à limiter le courant de charge/décharge, ni à déconnecter la charge à temps en pleine décharge, ni à déterminer correctement quand la charge se termine .

En premier, les panneaux de protection ne sont en principe pas capables de limiter le courant de charge ou de décharge. Cela devrait être fait par la mémoire. Le maximum qu'ils peuvent faire est de couper la batterie en cas de court-circuit dans la charge ou en cas de surchauffe.

Deuxièmement, la plupart des modules de protection déconnectent la batterie Li-ion à 2,5 volts ou moins. Et pour l'écrasante majorité des batteries, il s'agit d'une décharge oooo très forte, cela ne devrait pas du tout être autorisé.

Troisièmement, les chinois rivetent ces modules par millions... Croyez-vous vraiment qu'ils utilisent des composants de précision de haute qualité ? Ou que quelqu'un les teste et les ajuste avant de les installer dans des batteries ? Bien sur, ce n'est pas le cas. Dans la production de planches chinoises, un seul principe est strictement respecté : moins cher, mieux c'est. Par conséquent, si la protection déconnecte la batterie du chargeur exactement à 4,2 ± 0,05 V, il s'agit plus probablement d'un coup de chance qu'une régularité.

C'est bien si vous avez un module PCB qui fonctionnera un peu plus tôt (par exemple, à 4.1V). Ensuite, la batterie n'obtiendra tout simplement pas environ dix pour cent de la capacité et c'est tout. C'est bien pire si la batterie est constamment rechargée, par exemple jusqu'à 4,3V. Ensuite, la durée de vie est réduite et la capacité chute et, en général, peut gonfler.

Les panneaux de protection intégrés aux batteries lithium-ion ne doivent PAS être utilisés comme limiteurs de décharge ! Et comme limiteurs de charge - aussi. Ces cartes sont destinées uniquement à l'arrêt d'urgence de la batterie en cas de situations anormales.

Par conséquent, des circuits séparés de limitation de charge et/ou de protection contre une décharge trop profonde sont nécessaires.

Nous avons discuté des chargeurs simples sur des composants discrets et des ASIC dans. Et aujourd'hui, nous allons parler des solutions existantes aujourd'hui qui permettent de protéger la batterie au lithium d'une trop grande décharge.

Pour commencer, je propose un circuit de protection contre les décharges Li-ion simple et fiable, composé de seulement 6 éléments.

Les calibres indiqués dans le schéma entraîneront une déconnexion des batteries de la charge lorsque la tension chute à ~ 10 Volts (j'ai fait une protection pour 3 batteries 18650 connectées en série dans mon détecteur de métaux). Vous pouvez définir votre propre seuil de déclenchement en sélectionnant la résistance R3.

Soit dit en passant, la tension de décharge complète de la batterie Li-ion est de 3,0 V et rien de moins.

Un travailleur sur le terrain (comme dans le circuit ou similaire) peut être éjecté d'une vieille carte mère d'un ordinateur, il y en a généralement plusieurs à la fois. Soit dit en passant, TL-ku peut également être pris au même endroit.

Le condensateur C1 est nécessaire pour le démarrage initial du circuit lorsque l'interrupteur est allumé (il tire brièvement la grille de T1 vers le moins, ce qui ouvre le transistor et alimente le diviseur de tension R3, R2). De plus, après avoir chargé C1, la tension nécessaire pour allumer le transistor est maintenue par le microcircuit TL431.

Attention! Le transistor IRF4905 indiqué sur le schéma protégera parfaitement trois batteries lithium-ion connectées en série, mais il ne conviendra pas du tout pour protéger une batterie avec une tension de 3,7 Volts. Il est dit comment déterminer si un transistor à effet de champ convient ou non.

L'inconvénient de ce circuit : en cas de court-circuit dans la charge (ou trop de consommation de courant), le transistor à effet de champ ne se fermera pas immédiatement. Le temps de réaction dépendra de la capacité du condensateur C1. Et il est fort possible que pendant ce temps quelque chose ait le temps de bien s'éteindre. Un circuit qui répond instantanément à un shorty dans une charge est présenté ci-dessous :

L'interrupteur SA1 est nécessaire pour "redémarrer" le circuit après le déclenchement de la protection. Si votre appareil est conçu pour retirer la batterie afin de la charger (dans un chargeur séparé), cet interrupteur n'est pas nécessaire.

La résistance de la résistance R1 doit être telle que le stabilisateur TL431 entre en fonctionnement à la tension minimale de la batterie - elle est sélectionnée de manière à ce que le courant anode-cathode soit d'au moins 0,4 mA. Cela crée un autre inconvénient de ce circuit - après le déclenchement de la protection, le circuit continue de consommer de l'énergie de la batterie. Le courant, bien que faible, est tout à fait suffisant pour vider complètement une petite batterie en quelques mois.

Le schéma suivant de contrôle maison de la décharge des batteries au lithium est dépourvu de cet inconvénient. Lorsque la protection est déclenchée, le courant consommé par l'appareil est si faible que mon testeur ne le détecte même pas.

Vous trouverez ci-dessous une version plus moderne du limiteur de décharge de batterie au lithium utilisant le stabilisateur TL431. Ceci, d'une part, permet de régler facilement et simplement le seuil de réponse souhaité, et d'autre part, le circuit a une stabilité de température élevée et une précision d'arrêt. Applaudissez et c'est tout !

Obtenir des TL-ku aujourd'hui n'est pas du tout un problème, ils sont vendus à 5 kopecks par paquet. Il n'est pas nécessaire d'installer la résistance R1 (dans certains cas elle est même nuisible). Le trimmer R6, qui règle la tension de fonctionnement, peut être remplacé par une chaîne de résistances constantes avec des résistances sélectionnées.

Pour sortir du mode blocage, il faut charger la batterie au dessus du seuil de fonctionnement de la protection, puis appuyer sur le bouton S1 "Reset".

L'inconvénient de tous les schémas ci-dessus est que pour reprendre le fonctionnement des schémas après la mise en protection, une intervention de l'opérateur est nécessaire (allumer / éteindre SA1 ou appuyer sur le bouton). C'est le prix à payer pour la simplicité et la faible consommation électrique en mode blocage.

Le circuit de protection contre les décharges li-ion le plus simple, dépourvu de tous les inconvénients (enfin, presque tous) est présenté ci-dessous :

Le principe de fonctionnement de ce circuit est très similaire aux deux premiers (au tout début de l'article), mais il n'y a pas de microcircuit TL431, et donc la propre consommation de courant peut être réduite à de très petites valeurs - une dizaine de microampères . Un interrupteur ou un bouton de réinitialisation n'est pas non plus nécessaire, le circuit connectera automatiquement la batterie à la charge dès que la tension sur celle-ci dépasse la valeur seuil spécifiée.

Le condensateur C1 supprime les fausses alarmes lors du fonctionnement sur une charge pulsée. Toutes les diodes de faible puissance conviennent, ce sont leurs caractéristiques et leur nombre qui déterminent la tension de fonctionnement du circuit (il faudra la récupérer localement).

Tout transistor à effet de champ à canal n approprié peut être utilisé. L'essentiel est qu'il puisse supporter le courant de charge sans effort et pouvoir s'ouvrir à une faible tension grille-source. Par exemple, P60N03LDG, IRLML6401 ou similaire (voir).

Le circuit ci-dessus est bon pour tout le monde, mais il y a un moment désagréable - la fermeture en douceur du transistor à effet de champ. Cela est dû à la planéité de la section initiale de la caractéristique courant-tension des diodes.

Cet inconvénient peut être éliminé à l'aide d'une base d'éléments moderne, à savoir à l'aide de détecteurs de tension de micropuissance (contrôleurs de puissance à consommation d'énergie extrêmement faible). Un autre schéma de protection du lithium contre les décharges profondes est présenté ci-dessous :

Les microcircuits MCP100 sont disponibles en boîtier DIP et en conception planaire. Pour nos besoins, une version 3 volts convient - MCP100T-300i / TT. La consommation de courant typique en mode blocage est de 45 A. Le coût du petit commerce de gros est d'environ 16 roubles / pièce.

Mieux encore, utilisez le moniteur BD4730 au lieu du MCP100. il a une sortie directe et, par conséquent, il faudra exclure le transistor Q1 du circuit (la sortie du microcircuit est connectée directement à la grille de Q2 et à la résistance R2, tandis que R2 doit être augmenté à 47 kOhm).

Le circuit utilise un MOSFET IRF7210 à canal p micro-ohm, qui commute des courants de 10-12 A sans aucun problème. Le Polevik s'ouvre complètement à une tension de grille d'environ 1,5 V, à l'état ouvert, il a une résistance négligeable (moins de 0,01 Ohm)! Bref, un transistor très cool. Et surtout pas trop cher.

À mon avis, le dernier schéma est le plus proche de l'idéal. Si j'avais un accès illimité aux composants radio, je le choisirais.

Un petit changement dans le circuit vous permet d'utiliser un transistor à canal N (il est alors inclus dans le circuit de charge négative):

Les moniteurs (superviseurs, détecteurs) de l'alimentation BD47xx sont toute une gamme de microcircuits avec une tension d'actionnement de 1,9 à 4,6 V par pas de 100 mV, afin que vous puissiez toujours répondre à vos besoins.

Petite parenthèse

N'importe lequel des circuits ci-dessus peut être connecté à une batterie de plusieurs batteries (après quelques ajustements, bien sûr). Cependant, si les batteries ont des capacités différentes, la plus faible des batteries se déchargera constamment bien avant que le circuit ne fonctionne. Par conséquent, dans de tels cas, il est toujours recommandé d'utiliser des batteries non seulement de la même capacité, mais de préférence du même lot.

Et bien que dans mon détecteur de métaux cette protection fonctionne parfaitement depuis deux ans maintenant, il serait quand même beaucoup plus correct de surveiller personnellement la tension sur chaque batterie.

Utilisez toujours votre contrôleur de décharge de batterie Li-ion personnel pour chaque cellule. Alors n'importe laquelle de vos batteries durera heureusement pour toujours.

Comment choisir un transistor à effet de champ approprié

Tous les schémas ci-dessus pour protéger les batteries lithium-ion contre les décharges profondes utilisent des MOSFET fonctionnant en mode clé. Les mêmes transistors sont couramment utilisés dans la protection contre les surcharges, la protection contre les courts-circuits et dans d'autres cas lorsqu'un contrôle de charge est requis.

Bien entendu, pour que le circuit fonctionne comme il se doit, le transistor à effet de champ doit répondre à certaines exigences. Tout d'abord, nous déterminerons ces exigences, puis nous prendrons quelques transistors et, selon leurs fiches techniques (selon les caractéristiques techniques), nous déterminerons s'ils nous conviennent ou non.

Attention! Nous ne considérerons pas les caractéristiques dynamiques des FET telles que la vitesse de commutation, la capacité de grille et le courant de drain d'impulsion maximal. Ces paramètres deviennent extrêmement importants lorsque le transistor fonctionne à des fréquences élevées (onduleurs, générateurs, modulateurs PWM, etc.), mais la discussion de ce sujet dépasse le cadre de cet article.

Ainsi, nous devons immédiatement décider du circuit que nous voulons assembler. D'où la première exigence pour un transistor à effet de champ - il doit être du bon type(canal N ou P). C'est la première chose.

Supposons que le courant maximum (courant de charge ou courant de charge - peu importe) ne dépasse pas 3A. D'où la deuxième exigence suit - le travailleur sur le terrain doit supporter un tel courant pendant longtemps.

Troisième. Disons que notre circuit protégera la batterie 18650 d'une décharge profonde (on peut). Par conséquent, nous pouvons déterminer immédiatement les tensions de fonctionnement : de 3,0 à 4,3 Volts. Moyens, tension drain-source maximale admissible U ds devrait être supérieur à 4,3 volts.

Cependant, la dernière affirmation n'est vraie que dans le cas de l'utilisation d'un seul parc de batteries au lithium (ou plusieurs connectés en parallèle). Si une batterie de plusieurs batteries connectées en série est utilisée pour alimenter votre charge, alors la tension drain-source maximale du transistor doit dépasser la tension totale de l'ensemble de la batterie.

Voici une image pour illustrer ce point :

Comme on peut le voir sur le schéma, pour une batterie de 3 accus 18650 connectés en série dans les circuits de protection de chaque banc, il faut faire appel à des ouvriers de terrain avec une tension drain-source U ds > 12,6V (en pratique, il faut à prendre avec une certaine marge, par exemple 10%).

Dans le même temps, cela signifie que le transistor à effet de champ doit pouvoir s'ouvrir complètement (ou du moins assez fortement) même lorsque la tension grille-source U gs est inférieure à 3 volts. En fait, il vaut mieux se concentrer sur une tension plus faible, par exemple 2,5 Volts, donc avec une marge.

Pour une estimation approximative (initiale), vous pouvez consulter dans la fiche technique l'indicateur « Tension de coupure » ​​( Tension de seuil de porte) est la tension à laquelle le transistor est au seuil d'ouverture. Cette tension est généralement mesurée lorsque le courant de drain atteint 250 A.

Il est clair qu'il est impossible de faire fonctionner le transistor dans ce mode, car son impédance de sortie est encore trop élevée et il brûlera simplement en raison d'un excès de puissance. C'est pourquoi la tension de coupure du transistor doit être inférieure à la tension de fonctionnement du circuit de protection... Et plus c'est petit, mieux c'est.

En pratique, pour protéger une cellule d'une batterie lithium-ion, un transistor à effet de champ avec une tension de coupure ne dépassant pas 1,5 - 2 volts doit être sélectionné.

Ainsi, les principales exigences pour les transistors à effet de champ sont les suivantes :

• type transistor (canal p ou n);
• courant de drain maximal admissible ;
• la tension drain-source maximale admissible U ds (rappelez-vous comment nos batteries seront connectées - en série ou en parallèle);
• faible impédance de sortie à une certaine tension grille-source U gs (pour protéger une banque Li-ion, vous devez vous concentrer sur 2,5 volts);
• dissipation de puissance maximale admissible.

Donnons maintenant quelques exemples concrets. Par exemple, nous disposons des transistors IRF4905, IRL2505 et IRLMS2002. Regardons-les de plus près.

Exemple 1 - IRF4905

Nous ouvrons la fiche technique et voyons qu'il s'agit d'un transistor à canal p. Si cela nous convient, nous cherchons plus loin.

Courant de drain maximal - 74A. Avec abondance, certes, mais convenable.

La tension drain-source est de 55V. Selon l'état du problème, nous n'avons qu'une seule banque de lithium, donc la tension est encore plus que nécessaire.

Ensuite, nous nous intéressons à la question de savoir quelle sera la résistance drain-source lorsque la tension d'ouverture à la grille est de 2,5V. Nous regardons la fiche technique et ne voyons pas cette information tout de suite. Mais nous voyons que la tension de coupure U gs (th) se situe dans la plage de 2 ... 4 Volts. Nous ne sommes absolument pas satisfaits de cela.

La dernière exigence n'est pas remplie, donc on rejette le transistor.

Exemple 2 - IRL2505

Voici sa fiche technique. Nous regardons et voyons immédiatement qu'il s'agit d'un opérateur de champ N-channel très puissant. Le courant de drain est de 104A, la tension drain-source est de 55V. Jusqu'à présent, tout va bien.

Nous vérifions la tension V gs (th) - maximum 2,0 V. Super !

Mais voyons quelle résistance aura le transistor à une tension grille-source de 2,5 volts. On regarde le graphique :

Il s'avère qu'avec une tension de grille de 2,5V et un courant à travers le transistor de 3A, une tension de 3V va chuter à ses bornes. Conformément à la loi d'Ohm, sa résistance à ce moment sera de 3V / 3A = 1 Ohm.

Ainsi, avec une tension sur le banc de batteries d'environ 3 Volts, il ne peut tout simplement pas donner 3A à la charge, car pour cela, la résistance de charge totale ainsi que la résistance drain-source du transistor doivent être de 1 Ohm. Et nous n'avons qu'un seul transistor qui a déjà une résistance de 1 ohm.

De plus, avec une telle résistance interne et un courant donné, une puissance (3 A) 2 * 3 Ohm = 9 watts sera libérée sur le transistor. Par conséquent, il sera nécessaire d'installer un radiateur (le boîtier TO-220 sans radiateur pourra dissiper quelque part 0,5 ... 1 W).

Une sonnette d'alarme supplémentaire devrait être le fait que la tension de grille minimale pour laquelle le fabricant a indiqué la résistance de sortie du transistor est de 4V.

Ceci, pour ainsi dire, laisse entendre que le fonctionnement du travailleur sur le terrain à une tension Ugs inférieure à 4V n'a pas été fourni.

Compte tenu de tout ce qui précède, on rejette le transistor.

Exemple 3 - IRLMS2002

Ainsi, nous sortons notre troisième candidat de la boîte. Et immédiatement, nous regardons ses caractéristiques de performance.

Canal de type N, disons que tout est en ordre avec ça.

Courant de drain maximal - 6,5 A. Convient.

Tension drain-source maximale admissible V dss = 20V. Amende.

Tension de coupure - max. 1,2 volts. Toujours bien.

Pour connaître la résistance de sortie de ce transistor, nous n'avons même pas besoin de regarder les graphiques (comme nous l'avons fait dans le cas précédent) - la résistance requise est immédiatement donnée dans le tableau juste pour notre tension de grille.

Les circuits intégrés de gestion de l'alimentation d'ON Semiconductor (ONS) sont déjà bien connus des développeurs nationaux. Ce sont des convertisseurs AC/DC et des contrôleurs PWM, des correcteurs de facteur de puissance, des convertisseurs DC/DC et, bien sûr, des régulateurs linéaires. Cependant, pratiquement aucun appareil portable ne peut se passer d'une batterie et, par conséquent, de microcircuits pour la charger et la protéger. ONS a un certain nombre de solutions de gestion de batterie dans sa gamme de produits, qui traditionnellement pour ONS combinent des fonctionnalités suffisantes avec un faible coût et une facilité d'utilisation.

Les principaux types de batteries utilisées

Dans l'électronique moderne, les batteries NiCd / NiMH et Li-Ion / Li-Pol les plus courantes. Chacun d'eux a ses propres avantages et inconvénients. Les batteries nickel-cadmium (NiCd) sont les moins chères et ont également le plus grand nombre de cycles de décharge/charge et le courant de charge le plus élevé. Les principaux inconvénients sont : une autodécharge élevée, ainsi que "l'effet mémoire", qui entraîne une perte partielle de capacité avec une charge fréquente d'une batterie incomplètement déchargée.

Batteries nickel-hydrure métallique (NiMH)- il s'agit d'une tentative pour éliminer les inconvénients du NiCd, en particulier "l'effet mémoire". Ces batteries sont moins critiques pour la charge après une décharge incomplète et sont presque deux fois plus grandes que le NiCd en termes de capacité spécifique. Non sans pertes, les batteries NiMH ont moins de cycles de décharge/charge et une autodécharge plus élevée par rapport au NiCd.

Batteries lithium-ion (Li-Ion) ont la densité énergétique la plus élevée, ce qui leur permet de surpasser les autres types de batteries en termes de capacité avec les mêmes dimensions globales. La faible autodécharge et l'absence d'"effet mémoire" rendent ce type de batterie sans prétention à utiliser. Cependant, pour assurer la sécurité d'utilisation, les batteries lithium-ion nécessitent l'utilisation de technologies et de solutions de conception (films poreux en polyoléfine pour isoler les électrodes positive et négative, présence d'une thermistance et d'une soupape de sécurité pour évacuer les surpressions), qui conduisent à une augmentation du coût des batteries au lithium par rapport aux autres batteries.

Piles au lithium-polymère (Li-Pol) Est une tentative de résoudre le problème de sécurité des batteries à base de lithium en utilisant un électrolyte solide et sec au lieu d'un électrolyte gel en Li-Ion. Cette solution permet d'obtenir des caractéristiques similaires aux batteries Li-Ion à moindre coût. En plus d'une sécurité accrue, l'utilisation d'électrolyte solide permet de réduire l'épaisseur de la batterie (jusqu'à 1,5 mm). Le seul inconvénient par rapport aux batteries Li-Ion est une plage de températures de fonctionnement plus courte, en particulier, les batteries Li-Pol ne sont pas recommandées pour être chargées à des températures inférieures à zéro.

MC33340 / 42 - Contrôle de charge des batteries NiCd et NiMH

Les applications portables modernes nécessitent une charge de batterie la plus rapide possible, évitent les surcharges, maximisent la durée de vie de la batterie et empêchent la perte de capacité. MC33340 et MC33342- Les contrôleurs de charge d'ON Semiconductor, qui combinent tout ce dont vous avez besoin pour charger et protéger rapidement les batteries NiCd et NiMH.

MC33340 / 42 contrôleurs implémentent:

• charge rapide et charge d'entretien ;
• la fin de la charge en modifiant la tension et la température ;
• détection des piles jetables et refus de les recharger ;
• temps de charge rapide programmable d'une à quatre heures;
• détection de surcharge et de sous-charge de la batterie, de surchauffe et de surtension à l'entrée ;
• pause avant déconnexion de la charge lors de la détection par changement de tension (177 s pour le MC33340 et 708 s pour le MC33342).

Ces contrôleurs, en combinaison avec un convertisseur linéaire ou à impulsions externe, forment un système de charge de batterie complet. Un exemple d'un tel circuit de charge utilisant un stabilisateur classique LM317 montré dans la Fig. 1.

Riz. 1.

LM317 dans ce circuit fonctionne comme une source de courant stabilisée avec réglage du courant de charge avec la résistance R7 :

I chg (rapide) = (V ref + I adjR8) / R7. Le courant de charge d'entretien est réglé par la résistance R5 :

I chg (filet) = (V in - V f (D3) - V batt) / R5. Le diviseur R2 / R1 doit être dimensionné pour que lorsque la batterie est complètement chargée, l'entrée Vsen soit inférieure à 2 V :

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

À l'aide des broches t1, t2, t3, la logique à trois bits (touches sur le schéma) définit soit le temps de charge 71 ... 283 min, soit les limites supérieure et inférieure de détection de température.

Sur la base du circuit présenté, ON Semiconductor propose des cartes de développement MC33340EVB et MC33342EVB.

NCP1835B - microcircuit pour charger les batteries Li-Ion et Li-Pol

Les batteries au lithium nécessitent une grande stabilité de la tension de charge, par exemple, pour la batterie LIR14500 d'EEMB, la tension de charge doit être de l'ordre de 4,2 ± 0,05 V. Pour charger les batteries à base de lithium, ONS propose une solution entièrement intégrée, le NCP1835B . Il s'agit d'un microcircuit de charge avec un régulateur linéaire, un profil de charge à courant constant, tension constante (CCCV) et un courant de charge de 30 ... 300 mA. Nutrition NCP1835B peut être effectué soit à partir d'un adaptateur AC/DC standard soit à partir d'un port USB. Une variante du schéma de connexion est illustrée à la Fig. 2.

Riz. 2.

Caractéristiques principales:

• stabilisateur de courant et de tension intégré;
• la possibilité de charger une batterie complètement déchargée (courant 30mA);
• détermination de la fin de la charge ;
• courant de charge programmable ;
• sorties d'état et erreurs de charge ;
• Sortie 2,8V pour détecter la présence d'un adaptateur en entrée ou alimenter le microcontrôleur avec un courant jusqu'à 2mA ;
• tension d'entrée de 2,8 à 6,5 V;
• protection contre la charge continue (temps de charge maximum programmable 6,6… 784 min).

NCP349 et NCP360 - protection
protection contre les surtensions avec
transistor MOSFET

Un autre point important dans les systèmes de charge de batterie est la protection contre le dépassement de la tension d'entrée admissible. Les solutions ONS déconnectent la sortie du circuit cible si une tension inacceptable est présente à l'entrée.

NCP349- un nouveau produit d'ONS, qui protège contre les surtensions à l'entrée jusqu'à 28 V. Le microcircuit coupe la sortie lorsque la tension d'entrée dépasse le seuil supérieur ou si le seuil inférieur n'est pas atteint. Il existe également une sortie FLAG # pour signaler une surtension à l'entrée. Un schéma d'application typique est illustré à la Fig. 3.

Riz. 3.

Ce microcircuit est disponible avec différents seuils inférieurs (2,95 et 3,25 V) et supérieurs (5,68 ; 6,02 ; 6,4 ; 6,85 V), qui sont codés dans le nom. Le NCP360 a les mêmes fonctionnalités que le NCP349, à l'exception de la tension d'entrée maximale : 20 V.

Conclusion

La société ON Semiconductor, par rapport à ses concurrents, ne dispose pas d'une gamme très large de microcircuits pour charger les batteries. Cependant, les solutions présentées dans leur segment se caractérisent par des caractéristiques et des prix compétitifs, ainsi que par une facilité d'utilisation.

Pourquoi une batterie lithium-ion a-t-elle besoin d'un contrôleur de charge ?

De nombreux lecteurs du site demandent ce qu'est un contrôleur de charge de batterie lithium-ion et à quoi il sert. Ce problème a été brièvement mentionné dans des documents décrivant divers types de batteries au lithium. Ce type de batterie comprend presque toujours un contrôleur de charge, également appelé carte de protection Battery Monitoring System (BMS). Dans cette note, nous examinerons de plus près de quel type d'appareil il s'agit et comment il fonctionne.

La version la plus simple du contrôleur de charge de batterie lithium-ion peut être vue si vous démontez la batterie d'une tablette ou d'un téléphone. Il se compose d'un bidon (cellule de batterie) et d'un circuit imprimé de protection BMS. Il s'agit du contrôleur de charge, que l'on peut voir sur la photo ci-dessous.

La base ici est la puce du contrôleur de protection. Les transistors à effet de champ sont utilisés pour le contrôle séparé de la protection pendant la charge et la décharge d'une cellule de batterie.

Le but du contrôleur de protection est de s'assurer que la batterie n'est pas chargée au-dessus de 4,2 volts. La batterie au lithium a une tension nominale de 3,7 volts. Une surcharge et une surtension supérieure à 4,2 volts peuvent entraîner une défaillance de la cellule.

Dans les batteries des smartphones et des tablettes, la carte BMS surveille le processus de charge et de décharge d'un élément (canette). Il existe plusieurs boîtes de ce type dans les batteries d'ordinateurs portables. Généralement 4 à 8.

Le contrôleur surveille également le processus de décharge de la batterie. Lorsque la tension chute en dessous du seuil (généralement 3 volts), le circuit déconnecte la banque du consommateur de courant. En conséquence, l'appareil alimenté par batterie s'éteint tout simplement.
Parmi les autres fonctions du contrôleur de charge, il convient de noter la protection contre les courts-circuits. Certaines cartes de protection BMS sont équipées d'une thermistance pour protéger la batterie de la surchauffe.

Cartes de protection BMS pour batteries lithium-ion

Le contrôleur discuté ci-dessus est l'option de protection BMS la plus simple. En fait, il existe de nombreuses autres variétés de ces planches et il en existe des assez complexes et coûteuses. Selon le domaine d'application, on distingue les types suivants :

• Pour l'électronique mobile portable;
• Pour les appareils électroménagers ;
• Appliqué dans les sources d'énergie renouvelables.

Ces panneaux de protection BMS se trouvent souvent dans les systèmes solaires et les éoliennes. Là, en règle générale, le seuil de protection de tension supérieur est de 15 et le seuil inférieur de 12 volts. La batterie elle-même en mode normal produit une tension de 12 volts. Une source d'énergie (comme un panneau solaire) est connectée à la batterie. La connexion se fait via un relais.

Lorsque la tension sur la batterie augmente de plus de 15 volts, les relais se déclenchent et le circuit de charge s'ouvre. Après cela, la source d'énergie fonctionne sur le ballast prévu à cet effet. Comme le disent les experts, dans le cas des panneaux solaires, cela peut avoir des effets secondaires indésirables.

Dans le cas des éoliennes BMS, les contrôleurs sont obligatoires. Les contrôleurs de charge pour les appareils ménagers et les appareils mobiles présentent des différences significatives. Mais les contrôleurs de batterie pour ordinateurs portables, tablettes et téléphones ont le même circuit. La seule différence réside dans le nombre de cellules de batterie surveillées.