Toți radioamatorii sunt foarte familiarizați cu plăcile de încărcare pentru o cutie de baterii li-ion. Este foarte solicitat datorită prețului scăzut și parametrilor buni de producție.

Se foloseste pentru incarcarea bateriilor indicate anterior de la o tensiune de 5 volti. Astfel de eșarfe sunt utilizate pe scară largă în modelele de casă cu o sursă de energie autonomă sub formă de baterii litiu-ion.

Aceste controlere sunt produse în două versiuni - cu și fără protecție. Cele cu protectie sunt cam scumpe.

Protecția servește mai multor funcții

1) Deconectează bateria în caz de descărcare profundă, supraîncărcare, suprasarcină și scurtcircuit.

Astăzi vom verifica această eșarfă în detaliu și vom înțelege dacă parametrii promisi de producător corespund cu cei reali, precum și vom aranja alte teste și au condus.
Parametrii plăcii sunt prezentați mai jos

Și acestea sunt schemele, cea de sus cu protecție, cea de jos - fără

La microscop, se observă că placa este de foarte bună calitate. Fibră de sticlă față-verso, fără „sopols”, există serigrafie, toate intrările și ieșirile sunt marcate, nu este realist să amesteci conexiunea, dacă ești atent.

Microcircuitul poate furniza un curent de încărcare maxim în regiunea de 1 Amper, acest curent poate fi modificat selectând rezistorul Rx (evidențiat cu roșu).

Și aceasta este placa de curent de ieșire în funcție de rezistența rezistenței specificate anterior.

Microcircuitul stabilește tensiunea finală de încărcare (aproximativ 4,2 Volți) și limitează curentul de încărcare. Pe placă sunt două LED-uri, roșu și albastru (culorile pot fi diferite) Primul este aprins în timpul încărcării, al doilea când bateria este complet încărcată.

Există un conector Micro USB care furnizează 5 volți.

Primul test.
Să verificăm tensiunea de ieșire la care va fi încărcată bateria, ar trebui să fie de la 4,1 la 4,2 V

Așa e, fără plângeri.

Al doilea test
Să verificăm curentul de ieșire, pe aceste plăci curentul maxim este setat implicit, care este de aproximativ 1A.
Vom încărca ieșirea plăcii până când protecția este declanșată, simulând astfel un consum mare de intrare sau o baterie descărcată.

Curentul maxim este aproape de cel declarat, să mergem mai departe.

Testul 3
În locul bateriei, este conectată o sursă de alimentare de laborator la care tensiunea este prestabilită în regiunea de 4 volți. Reducem tensiunea până când protecția deconectează bateria, multimetrul afișează tensiunea de ieșire.

După cum puteți vedea, la 2,4-2,5 volți, tensiunea de ieșire a dispărut, adică protecția funcționează. Dar această tensiune este mai mică decât cea critică, cred că 2,8 Volți ar fi cel mai mult, în general nu vă sfătuiesc să descărcați bateria în așa măsură încât protecția să funcționeze.

Testul 4
Verificarea curentului de protectie.
În aceste scopuri s-a folosit o sarcină electronică, creștem treptat curentul.

Protecția funcționează la curenți de aproximativ 3,5 Amperi (vizibil clar în videoclip)

Dintre deficiențe, remarc doar că microcircuitul se încălzește fără rușine și chiar și o placă cu căldură intensă nu economisește, apropo - microcircuitul în sine are un substrat pentru un transfer eficient de căldură și acest substrat este lipit pe placă, acesta din urmă joacă rolul unui radiator.

Cred că nu mai este nimic de adăugat, toată lumea a văzut-o perfect, placa este o opțiune bugetară excelentă când vine vorba de un controler de încărcare pentru o celulă a unei baterii mici Li-Ion.
Cred că aceasta este una dintre cele mai de succes dezvoltări ale inginerilor chinezi, care este disponibilă pentru toată lumea din cauza prețului neglijabil.
Fericit să rămân!

S-au cumpărat o mulțime de zece, pentru reluarea alimentării unor dispozitive la baterii li-ion ( acum folosesc o baterie 3AA), dar în recenzie vă voi arăta o altă opțiune de utilizare a acestei plăci, care, deși nu își folosește toate capacitățile. Doar că din aceste zece piese vor fi necesare doar șase, iar cumpărarea a 6 bucată cu protecție și a unei perechi fără protecție se dovedește a fi mai puțin profitabilă.

Placa de încărcare bazată pe TP4056 cu protecție pentru bateriile Li-Ion de până la 1A este proiectată pentru a încărca și proteja complet bateriile ( de exemplu, popularul 18650) cu capacitatea de a conecta sarcina. Acestea. Această placă poate fi integrată cu ușurință în diverse dispozitive, precum lanterne, lămpi, radio, etc., alimentate de o baterie cu litiu încorporată, și poate fi încărcată fără a fi scoasă din dispozitiv prin orice încărcare USB prin conectorul microUSB. Această placă este perfectă și pentru repararea încărcătoarelor de baterii Li-Ion arse.

Și așa, o grămadă de scânduri, fiecare într-o pungă individuală ( aici, desigur, este mai puțin decât cumpărat)

Eșarfa arată astfel:

Puteți arunca o privire mai atentă asupra elementelor instalate

În stânga este o intrare de alimentare microUSB, puterea este, de asemenea, duplicată de plăcuțele + și - pentru lipire.

În centru se află controlerul de încărcare, Tpower TP4056, deasupra acestuia sunt o pereche de LED-uri care indică fie procesul de încărcare (roșu), fie sfârșitul încărcării (albastru), sub acesta se află rezistența R3, prin modificarea valorii căreia puteți schimba curentul de încărcare a bateriei. TP4056 încarcă bateriile conform algoritmului CC / CV și încheie automat procesul de încărcare dacă curentul de încărcare scade la 1/10 din set.

Plăcuța de identificare a rezistenței și a curentului de încărcare, conform specificațiilor controlerului.

• 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

în dreapta este un microcircuit de protecție a bateriei (DW01A), cu chingile necesare (cheie electronică FS8205A 25mOhm cu un curent de până la 4A), iar pe marginea dreaptă sunt platformele B + și B- ( ai grijă, placa s-ar putea să nu fie protejată de inversarea polarității) pentru a conecta bateria și OUT + OUT- pentru a conecta sarcina.

Nu există nimic pe spatele plăcii, așa că o puteți lipi, de exemplu.

Și acum o variantă de utilizare a unei plăci de încărcare și protecție pentru bateriile li-ion.

În zilele noastre, aproape toate camerele video de amatori folosesc ca surse de alimentare baterii li-ion de 3,7 V. 1S. Iată una dintre bateriile reîncărcabile suplimentare pentru camera mea video.

Am mai multe dintre ele, producție ( sau etichetare) DSTE model VW-VBK360 cu o capacitate de 4500mAh ( fara a socoti originalul, la 1790mAh)

De ce am nevoie atât de mult? Da, bineînțeles, camera mea este încărcată de la o sursă de alimentare cu 5V 2A și, după ce am cumpărat o mufă USB separată și un conector adecvat, o pot încărca acum de la băncile de alimentare ( și acesta este unul dintre motivele pentru care am nevoie de el, și nu numai eu, sunt atât de mulți dintre ei), dar este pur și simplu incomod să filmezi cu camera, la care se întinde și firul. Deci este necesar să încărcați cumva bateriile în afara camerei.

Am arătat deja în acest gen de exercițiu

Da, da, asta e ea, cu un dop american pivotant

Așa se separă ușor.

Și astfel, în el este implantată o placă de încărcare și protecție pentru bateriile cu litiu.

Și, desigur, am scos câteva leduri, roșii - procesul de încărcare, verde - sfârșitul încărcării bateriei

A doua placă a fost instalată în același mod, într-un încărcător de la o cameră video Sony. Da, desigur, camerele video Sony mai noi sunt încărcate prin USB, au chiar și o coadă USB nedetașabilă ( decizie stupida dupa parerea mea). Dar din nou, pe teren, este mai puțin convenabil să fotografiați cu o cameră la care este tras cablul de la banca de alimentare decât fără ea. Și cablul trebuie să fie suficient de lung, iar cu cât cablul este mai lung, cu atât este mai mare rezistența acestuia și cu atât este mai mare pierderea asupra acestuia, iar pentru a reduce rezistența cablului prin creșterea grosimii miezurilor, cablul devine mai gros și mai puțin flexibil, ceea ce nu nu adaugă comoditate.

Deci, de la astfel de plăci pentru încărcarea și protejarea bateriilor li-ion de până la 1A pe TP4056, puteți face cu ușurință un încărcător simplu pentru baterie cu propriile mâini, puteți converti încărcătorul la alimentare USB, de exemplu, pentru a încărca bateriile de la o bancă de alimentare. , reparați încărcătorul dacă este necesar.

Tot ce este scris în această recenzie poate fi văzut în versiunea video:

Nu este un secret pentru nimeni că bateriilor Li-ion nu le plac descărcarea profundă. Din aceasta, se ofilesc și se ofilesc și, de asemenea, cresc rezistența internă și își pierd capacitatea. Unele exemplare (cele cu protecție) pot intra chiar în hibernare profundă, de unde este destul de problematic să le scoți. Prin urmare, atunci când se utilizează baterii cu litiu, este necesar să se limiteze cumva descărcarea maximă a acestora.

Pentru aceasta, se folosesc circuite speciale care deconectează bateria de la sarcină la momentul potrivit. Acestea sunt uneori denumite controlere de descărcare.

pentru că controlerul de descărcare nu controlează mărimea curentului de descărcare; strict vorbind, nu este orice controler. De fapt, acesta este un nume bine stabilit, dar incorect pentru schemele de protecție la descărcare profundă.

Contrar credinței populare, bateriile încorporate (plăci PCB sau module PCM) nu sunt destinate nici să limiteze curentul de încărcare/descărcare, nici să deconecteze sarcina la timp la descărcarea completă, nici să determine corect când se termină încărcarea. .

In primul rand, plăcile de protecție nu sunt în principiu capabile să limiteze curentul de încărcare sau de descărcare. Acest lucru ar trebui să fie făcut de memorie. Maximul pe care îl pot face este să decupleze bateria în cazul unui scurtcircuit în sarcină sau când se supraîncălzi.

În al doilea rând, majoritatea modulelor de protecție deconectează bateria li-ion la 2,5 volți sau mai puțin. Și pentru majoritatea covârșitoare a bateriilor, aceasta este o descărcare oooo foarte puternică, aceasta nu ar trebui permisă deloc.

În al treilea rând, chinezii nitează aceste module cu milioane de euro... Chiar crezi că folosesc componente de precizie de înaltă calitate? Sau că cineva le testează și le reglează înainte de a le instala în baterii? Desigur, acesta nu este cazul. În producția de plăci chinezești, un singur principiu este respectat cu strictețe: cu cât mai ieftin, cu atât mai bine. Prin urmare, dacă protecția deconectează bateria de la încărcător exact la 4,2 ± 0,05 V, atunci este mai probabil un accident decât o regularitate.

Este bine dacă aveți un modul PCB care va funcționa puțin mai devreme (de exemplu, la 4,1 V). Atunci bateria pur și simplu nu va primi aproximativ zece la sută din capacitatea sa și atât. Este mult mai rău dacă bateria este reîncărcată constant, de exemplu, la 4,3V. Apoi durata de viață este redusă și capacitatea scade și, în general, se poate umfla.

Plăcile de protecție încorporate în bateriile litiu-ion NU pot fi folosite ca limitatoare de descărcare! Și ca limitatori de încărcare - de asemenea. Aceste plăci sunt destinate doar pentru oprirea de urgență a bateriei în cazul unor situații anormale.

Prin urmare, sunt necesare circuite separate pentru limitarea încărcării și/sau protecție împotriva descărcării prea profunde.

Am discutat despre încărcătoare simple pe componente discrete și ASIC-uri în. Și astăzi vom vorbi despre soluțiile existente astăzi care permit protejarea bateriei cu litiu de prea multă descărcare.

Pentru început, propun un circuit de protecție la supradescărcare Li-ion simplu și fiabil, format din doar 6 elemente.

Evaluările indicate în diagramă vor duce la deconectarea bateriilor de la sarcină atunci când tensiunea scade la ~ 10 volți (am făcut protecție pentru 3 baterii 18650 conectate în serie în detectorul meu de metale). Vă puteți seta propriul prag de declanșare selectând rezistorul R3.

Apropo, tensiunea de descărcare completă a bateriei Li-ion este de 3,0 V și nimic mai puțin.

Un lucrător de teren (cum ar fi în circuit sau altele asemenea) poate fi scos de pe o placă de bază veche de la un computer, de obicei, există mai mulți dintre ei simultan. TL-ku, apropo, poate fi luat și din același loc.

Condensatorul C1 este necesar pentru pornirea inițială a circuitului atunci când comutatorul este pornit (trage pentru scurt timp poarta lui T1 în minus, care deschide tranzistorul și alimentează divizorul de tensiune R3, R2). În plus, după încărcarea C1, tensiunea necesară pentru a porni tranzistorul este menținută de microcircuitul TL431.

Atenţie! Tranzistorul IRF4905 indicat în diagramă va proteja perfect trei baterii litiu-ion conectate în serie, dar nu va fi deloc potrivit pentru protejarea unei bănci cu o tensiune de 3,7 Volți. Se spune despre cum se poate determina dacă un tranzistor cu efect de câmp este potrivit sau nu.

Dezavantajul acestui circuit: în cazul unui scurtcircuit în sarcină (sau a unui consum prea mare de curent), tranzistorul cu efect de câmp nu se va închide imediat. Timpul de reacție va depinde de capacitatea condensatorului C1. Și este foarte posibil ca în acest timp ceva să aibă timp să se ardă corespunzător. Un circuit care răspunde instantaneu la un scurtcircuit dintr-o sarcină este prezentat mai jos:

Comutatorul SA1 este necesar pentru a „reporni” circuitul după ce protecția a declanșat. Dacă dispozitivul dvs. este proiectat să scoată bateria pentru a o încărca (într-un încărcător separat), atunci acest comutator nu este necesar.

Rezistența rezistorului R1 trebuie să fie astfel încât stabilizatorul TL431 să intre în funcțiune la tensiunea minimă a bateriei - este selectat astfel încât curentul anod-catod să fie de cel puțin 0,4 mA. Acest lucru dă naștere unui alt dezavantaj al acestui circuit - după ce protecția este declanșată, circuitul continuă să consume energie din baterie. Curentul, deși mic, este suficient pentru a consuma complet o baterie mică în doar câteva luni.

Următoarea schemă pentru controlul de casă al descărcării bateriilor cu litiu este lipsită de acest dezavantaj. Când protecția este declanșată, curentul consumat de dispozitiv este atât de mic încât testerul meu nici măcar nu îl detectează.

Mai jos este o versiune mai modernă a limitatorului de descărcare a bateriei cu litiu folosind stabilizatorul TL431. Acest lucru, în primul rând, vă permite să setați ușor și simplu pragul de răspuns dorit, iar în al doilea rând, circuitul are stabilitate ridicată la temperatură și precizie de oprire. Bate din palme si gata!

Obținerea TL-ku astăzi nu este deloc o problemă, acestea se vând la 5 copeici per pachet. Nu este nevoie să instalați rezistența R1 (în unele cazuri este chiar dăunătoare). Trimmer-ul R6, care stabilește tensiunea de funcționare, poate fi înlocuit cu un lanț de rezistențe fixe cu rezistențe selectate.

Pentru a ieși din modul de blocare, trebuie să încărcați bateria peste pragul de funcționare de protecție, apoi apăsați butonul S1 „Resetare”.

Inconvenientul tuturor schemelor de mai sus este că pentru a relua funcționarea schemelor după intrarea în protecție este necesară intervenția operatorului (porniți/opriți SA1 sau apăsați butonul). Acesta este un preț de plătit pentru simplitate și consum redus de energie în modul de blocare.

Cel mai simplu circuit de protecție la supradescărcare cu li-ion, lipsit de toate dezavantajele (ei bine, aproape toate) este prezentat mai jos:

Principiul de funcționare al acestui circuit este foarte asemănător cu primele două (la începutul articolului), dar aici nu există un microcircuit TL431 și, prin urmare, consumul propriu de curent poate fi redus la valori foarte mici - aproximativ zece microamperi. De asemenea, nu este necesar un comutator sau un buton de resetare, circuitul va conecta automat bateria la sarcină de îndată ce tensiunea de pe aceasta depășește o valoare de prag predeterminată.

Condensatorul C1 suprimă alarmele false atunci când funcționează pe o sarcină în impulsuri. Orice diode de putere redusă sunt potrivite, caracteristicile și numărul lor determină tensiunea de funcționare a circuitului (va trebui să o ridicați local).

Poate fi utilizat orice tranzistor cu efect de câmp cu canale n adecvat. Principalul lucru este că poate rezista la curentul de sarcină fără efort și poate să se deschidă la o tensiune mică de poartă-sursă. De exemplu, P60N03LDG, IRLML6401 sau similar (vezi).

Circuitul de mai sus este bun pentru toată lumea, dar există un moment neplăcut - închiderea lină a tranzistorului cu efect de câmp. Acest lucru se datorează planeității secțiunii inițiale a caracteristicii curent-tensiune a diodelor.

Acest dezavantaj poate fi eliminat cu ajutorul unui element de bază modern și anume cu ajutorul detectoarelor de tensiune de microputere (monitoare de putere cu consum extrem de redus). O altă schemă pentru protejarea litiului de descărcarea profundă este prezentată mai jos:

Microcircuitele MCP100 sunt disponibile atât în ​​pachet DIP, cât și în design plan. Pentru nevoile noastre, este potrivită o versiune de 3 volți - MCP100T-300i / TT. Consumul de curent tipic în modul de blocare este de 45 μA. Costul cu ridicata mic este de aproximativ 16 ruble / bucată.

Mai bine, în loc de MCP100, folosește monitorul BD4730, pentru că are o ieșire directă și, prin urmare, va fi necesar să se excludă tranzistorul Q1 din circuit (ieșirea microcircuitului este conectată direct la poarta Q2 și rezistorul R2, în timp ce R2 ar trebui crescut la 47 kOhm).

Circuitul folosește un MOSFET cu canal p micro-ohm IRF7210, comutând fără probleme curenți de 10-12 A. Polevik se deschide complet deja la o tensiune de poartă de aproximativ 1,5 V, în stare deschisă are o rezistență neglijabilă (mai puțin de 0,01). Ohm)! Pe scurt, un tranzistor foarte tare. Și, cel mai important, nu prea scump.

După părerea mea, ultima schemă este cea mai apropiată de ideal. Dacă aș avea acces nelimitat la componentele radio, l-aș alege.

O mică modificare a circuitului vă permite să utilizați un tranzistor cu canal N (apoi este inclus în circuitul de sarcină negativă):

Monitoarele (supraveghetori, detectoare) ale sursei de alimentare BD47xx sunt o linie întreagă de microcircuite cu tensiune de acționare de la 1,9 la 4,6 V în trepte de 100 mV, astfel încât să puteți alege oricând unul pentru scopurile dvs.

Mică digresiune

Oricare dintre circuitele de mai sus poate fi conectat la o baterie cu mai multe baterii (după unele ajustări, desigur). Cu toate acestea, dacă băncile au capacități diferite, atunci cea mai slabă dintre baterii se va descărca constant cu mult înainte ca circuitul să funcționeze. Prin urmare, în astfel de cazuri este întotdeauna recomandat să folosiți baterii nu numai de aceeași capacitate, ci de preferință din același lot.

Și deși în detectorul meu de metale această protecție funcționează impecabil de doi ani, ar fi totuși mult mai corect să monitorizez personal tensiunea fiecărei baterii.

Utilizați întotdeauna controlerul personal de descărcare a bateriei Li-ion pentru fiecare celulă. Atunci oricare dintre bateriile tale va dura fericit pentru totdeauna.

Cum să alegeți un tranzistor cu efect de câmp potrivit

În toate schemele de mai sus pentru protejarea bateriilor litiu-ion de descărcarea profundă, sunt utilizate MOSFET-uri care funcționează într-un mod cheie. Aceeași tranzistoare sunt utilizate în mod obișnuit în protecția la supraîncărcare, protecția la scurtcircuit și în alte cazuri când este necesar controlul sarcinii.

Desigur, pentru ca circuitul să funcționeze așa cum ar trebui, tranzistorul cu efect de câmp trebuie să îndeplinească anumite cerințe. În primul rând, vom determina aceste cerințe, apoi vom lua câteva tranzistoare și, conform fișelor lor tehnice (în funcție de caracteristicile tehnice), vom determina dacă sunt potrivite pentru noi sau nu.

Atenţie! Nu vom lua în considerare caracteristicile dinamice ale FET-urilor, cum ar fi viteza de comutare, capacitatea porții și curentul maxim de scurgere a impulsurilor. Acești parametri devin extrem de importanți atunci când tranzistorul funcționează la frecvențe înalte (invertoare, generatoare, modulatoare PWM etc.), dar discuția despre acest subiect depășește scopul acestui articol.

Deci, trebuie să decidem imediat asupra circuitului pe care vrem să-l asamblam. De aici prima cerință pentru un tranzistor cu efect de câmp - trebuie să fie de tipul potrivit(fie N- sau P-canal). Acesta este primul lucru.

Să presupunem că curentul maxim (curent de sarcină sau curent de încărcare - nu contează) nu va depăși 3A. Prin urmare, urmează a doua cerință - muncitorul de câmp trebuie să reziste mult timp la un asemenea curent.

Al treilea. Să presupunem că circuitul nostru va proteja bateria 18650 de descărcarea profundă (se poate). Prin urmare, putem determina imediat tensiunile de funcționare: de la 3,0 la 4,3 volți. Mijloace, tensiune maximă admisibilă dren-sursă U ds ar trebui să fie mai mare de 4,3 volți.

Cu toate acestea, ultima afirmație este adevărată doar în cazul utilizării unei singure celule a unei baterii cu litiu (sau a mai multor conectate în paralel). Dacă o baterie de mai multe baterii conectate în serie va fi folosită pentru a vă alimenta încărcătura, atunci tensiunea maximă dren-sursă a tranzistorului trebuie să depășească tensiunea totală a întregii baterii.

Iată o imagine pentru a ilustra acest punct:

După cum se poate observa din diagramă, pentru o baterie de 3 baterii 18650 conectate în serie în circuitele de protecție ale fiecărei bănci, este necesar să se utilizeze muncitori de teren cu o tensiune de scurgere-sursă U ds> 12,6V (în practică, aveți nevoie de a lua cu o anumită marjă, de exemplu, 10%).

În același timp, aceasta înseamnă că tranzistorul cu efect de câmp ar trebui să se poată deschide complet (sau cel puțin destul de puternic) chiar și atunci când tensiunea sursei de poartă Ugs este mai mică de 3 volți. De fapt, este mai bine să te concentrezi pe o tensiune mai mică, de exemplu, 2,5 Volți, astfel încât cu o marjă.

Pentru o estimare aproximativă (inițială), puteți căuta în fișa tehnică indicatorul „Tensiune de întrerupere” ( Tensiune prag poarta) este tensiunea la care tranzistorul se află la pragul de deschidere. Această tensiune este de obicei măsurată atunci când curentul de scurgere atinge 250 μA.

Este clar că este imposibil să operați tranzistorul în acest mod, deoarece impedanța sa de ieșire este încă prea mare și pur și simplu se va arde din cauza puterii în exces. Asa de tensiunea de întrerupere a tranzistorului trebuie să fie mai mică decât tensiunea de funcționare a circuitului de protecție... Și cu cât este mai mic, cu atât mai bine.

În practică, pentru a proteja o celulă a unei baterii litiu-ion, trebuie selectat un tranzistor cu efect de câmp cu o tensiune de întrerupere de cel mult 1,5 - 2 volți.

Astfel, principalele cerințe pentru tranzistoarele cu efect de câmp sunt următoarele:

• tip tranzistor (p- sau n-canal);
• curent de scurgere maxim admisibil;
• tensiunea maximă admisă de scurgere-sursă U ds (rețineți cum vor fi conectate bateriile noastre - în serie sau în paralel);
• impedanță scăzută de ieșire la o anumită tensiune de poartă-sursă U gs (pentru a proteja o bancă Li-ion, ar trebui să vă concentrați pe 2,5 volți);
• puterea disipată maximă admisă.

Acum să dăm exemple concrete. De exemplu, avem la dispoziție tranzistorii IRF4905, IRL2505 și IRLMS2002. Să le aruncăm o privire mai atentă.

Exemplul 1 - IRF4905

Deschidem fișa de date și vedem că acesta este un tranzistor cu canal p. Dacă ni se potrivește, căutăm mai departe.

Curent maxim de scurgere - 74A. Cu abundență, desigur, dar potrivită.

Tensiune dren-sursă - 55V. În funcție de starea problemei, avem un singur banc de litiu, deci tensiunea este chiar mai mare decât este necesar.

În continuare, ne interesează întrebarea care va fi rezistența dren-sursei atunci când tensiunea de deschidere pe poartă este de 2,5V. Ne uităm la fișa de date și nu vedem aceste informații imediat. Dar vedem că tensiunea de întrerupere U gs (th) se află în intervalul 2 ... 4 volți. Nu suntem absolut mulțumiți de asta.

Prin urmare, ultima cerință nu este îndeplinită respingem tranzistorul.

Exemplul 2 - IRL2505

Iată fișa sa de date. Ne uităm și vedem imediat că acesta este un operator de câmp N-canal foarte puternic. Curentul de scurgere este de 104 A, tensiunea sursei de scurgere este de 55 V. Până acum, totul este în regulă.

Verificăm tensiunea V gs (th) - maxim 2,0 V. Super!

Dar să vedem ce rezistență va avea tranzistorul la o tensiune poarta-sursă de 2,5 volți. Ne uităm la grafic:

Se dovedește că, cu o tensiune de poartă de 2,5V și un curent prin tranzistorul de 3A, o tensiune de 3V va scădea peste el. În conformitate cu legea lui Ohm, rezistența sa în acest moment va fi de 3V / 3A = 1 Ohm.

Astfel, cu o tensiune pe banca de baterii de aproximativ 3 volți, pur și simplu nu poate furniza 3A la sarcină, deoarece pentru aceasta rezistența totală de sarcină împreună cu rezistența dren-sursă a tranzistorului trebuie să fie de 1 Ohm. Și avem un singur tranzistor care are deja o rezistență de 1 ohm.

În plus, cu o astfel de rezistență internă și un curent dat, tranzistorul va genera putere (3 A) 2 * 3 Ohm = 9 W. Prin urmare, va fi necesar să instalați un radiator (carcasa TO-220 fără radiator va putea disipa undeva 0,5 ... 1 W).

O alarmă suplimentară ar trebui să fie faptul că tensiunea minimă de poartă pentru care producătorul a indicat rezistența de ieșire a tranzistorului este de 4V.

Aceasta, parcă, sugerează că nu a fost avută în vedere funcționarea lucrătorului de câmp la o tensiune de U gs mai mică de 4V.

Având în vedere toate cele de mai sus, respingem tranzistorul.

Exemplul 3 - IRLMS2002

Deci, scoatem cel de-al treilea candidat din cutie. Și imediat ne uităm la caracteristicile sale de performanță.

Canal de tip N, să spunem că totul este în ordine cu asta.

Curent maxim de scurgere - 6,5 A. Potrivit.

Tensiune maximă admisă de scurgere-sursă V dss = 20V. Amenda.

Tensiune de întrerupere - max. 1,2 volți. Încă în regulă.

Pentru a afla rezistența de ieșire a acestui tranzistor, nici măcar nu trebuie să ne uităm la grafice (cum am făcut în cazul precedent) - rezistența necesară este dată imediat în tabel doar pentru tensiunea de poartă.

Circuitele integrate de gestionare a puterii de la ON Semiconductor (ONS) sunt deja bine cunoscute dezvoltatorilor autohtoni. Acestea sunt convertoare AC / DC și controlere PWM, corectoare de factor de putere, convertoare DC / DC și, desigur, regulatoare liniare. Cu toate acestea, practic niciun dispozitiv portabil nu se poate descurca fără baterie și, în consecință, fără microcircuite care să îl încarce și să îl protejeze. ONS are în linia sa de produse o serie de soluții de gestionare a bateriilor care în mod tradițional pentru ONS combină funcționalitatea suficientă cu costul redus și ușurința de utilizare.

Principalele tipuri de baterii utilizate

În electronica modernă, cele mai comune baterii NiCd / NiMH și Li-Ion / Li-Pol. Fiecare dintre ele are propriile sale avantaje și dezavantaje. Bateriile cu nichel-cadmiu (NiCd) sunt cele mai ieftine și au, de asemenea, cel mai mare număr de cicluri de descărcare/încărcare și cel mai mare curent de sarcină. Principalele dezavantaje sunt: ​​auto-descărcare mare, precum și „efectul de memorie”, care duce la o pierdere parțială a capacității cu încărcare frecventă a unei baterii incomplet descărcate.

Baterii cu hidrură metalică de nichel (NiMH). Este o încercare de a elimina dezavantajele NiCd, în special „efectul de memorie”. Aceste baterii sunt mai puțin critice pentru încărcare după o descărcare incompletă și sunt aproape de două ori mai mari decât NiCd în ceea ce privește capacitatea specifică. Nu fără pierderi, bateriile NiMH au mai puține cicluri de descărcare/încărcare și o autodescărcare mai mare în comparație cu NiCd.

Baterii litiu-ion (Li-Ion). au cea mai mare densitate de energie, ceea ce le permite sa depaseasca alte tipuri de baterii din punct de vedere al capacitatii cu aceleasi dimensiuni de gabarit. Autodescărcarea scăzută și lipsa „efectului de memorie” fac ca acest tip de baterie să fie nepretențios la utilizare. Cu toate acestea, pentru a asigura siguranța utilizării, bateriile litiu-ion necesită utilizarea unor tehnologii și soluții de proiectare (filme poroase de poliolefină pentru izolarea electrozilor pozitivi și negativi, prezența unui termistor și a unei supape de siguranță pentru a elibera excesul de presiune), care conduc la o creştere a costului bateriilor pe bază de litiu în comparaţie cu altele.baterii.

Baterii cu litiu polimer (Li-Pol). Este o încercare de a rezolva problema de siguranță a bateriilor pe bază de litiu prin utilizarea unui electrolit solid uscat în loc de electrolit gel în Li-Ion. Această soluție vă permite să obțineți caracteristici similare bateriilor Li-Ion la un cost mai mic. Pe lângă siguranță sporită, utilizarea electrolitului solid reduce grosimea bateriei (până la 1,5 mm). Singurul dezavantaj în comparație cu bateriile Li-Ion este un interval mai scurt de temperatură de funcționare, în special, bateriile Li-Pol nu sunt recomandate să fie încărcate la temperaturi sub zero.

MC33340 / 42 - Controlul încărcării bateriei NiCd și NiMH

Aplicațiile portabile moderne necesită cea mai rapidă încărcare posibilă a bateriei, evită supraîncărcarea, maximizează durata de viață a bateriei și previne pierderea capacității. MC33340și MC33342- Controlere de încărcare de la ON Semiconductor, care combină tot ce aveți nevoie pentru a încărca și proteja rapid bateriile NiCd și NiMH.

Implement de controlere MC33340 / 42:

• încărcare rapidă și încărcare continuă;
• sfârșitul încărcării prin modificarea tensiunii și temperaturii;
• detectarea bateriilor de unică folosință și refuzul încărcării acestora;
• timp programabil de încărcare rapidă de la una până la patru ore;
• supraîncărcare și subîncărcare a bateriei, supraîncălzire și supratensiune la intrare;
• pauză înainte de a deconecta încărcarea la detectarea prin schimbarea tensiunii (177 s pentru MC33340 și 708 s pentru MC33342).

Aceste controlere, în combinație cu un convertor extern liniar sau de impulsuri, formează un sistem complet de încărcare a bateriei. Un exemplu de astfel de circuit de încărcare folosind un stabilizator clasic LM317 prezentată în fig. unu.

Orez. unu.

LM317 în acest circuit funcționează ca o sursă de curent stabilizată cu setarea curentului de încărcare cu rezistența R7:

I chg (rapid) = (V ref + I adjR8) / R7. Curentul de încărcare prelungit este setat de rezistența R5:

I chg (scurgere) = (V in - V f (D3) - V batt) / R5. Divizorul R2 / R1 trebuie dimensionat astfel încât, atunci când bateria este complet încărcată, intrarea Vsen să fie mai mică de 2 V:

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

Folosind pinii t1, t2, t3, logica pe trei biți (tastele de pe diagramă) setează fie timpul de încărcare 71 ... 283 min, fie limitele superioare și inferioare de detectare a temperaturii.

Pe baza diagramei prezentate, ON Semiconductor oferă plăci de dezvoltare MC33340EVBși MC33342EVB.

NCP1835B - microcircuit pentru încărcarea bateriilor Li-Ion și Li-Pol

Bateriile cu litiu necesită o stabilitate ridicată a tensiunii de încărcare, de exemplu, pentru bateria LIR14500 de la EEMB, tensiunea de încărcare trebuie să fie în intervalul de 4,2 ± 0,05 V. Pentru a încărca bateriile pe bază de litiu, ONS oferă o soluție complet integrată, NCP1835B . Acesta este un microcircuit de încărcare cu un regulator liniar, un profil de încărcare cu curent constant, tensiune constantă (CCCV) și un curent de încărcare de 30 ... 300 mA. Nutriție NCP1835B poate fi realizat fie de la un adaptor standard AC/DC, fie de la un port USB. O variantă a schemei de conectare este prezentată în Fig. 2.

Orez. 2.

Principalele caracteristici:

• stabilizator integrat de curent și tensiune;
• capacitatea de a încărca o baterie complet descărcată (curent 30mA);
• determinarea sfârșitului de încărcare;
• curent de încărcare programabil;
• ieșiri de stare și erori de încărcare;
• Ieșire de 2,8V pentru a detecta prezența unui adaptor la intrare sau a alimenta microcontrolerul cu un curent de până la 2mA;
• tensiune de intrare de la 2,8 la 6,5V;
• protecție împotriva încărcării continue (timp de încărcare maxim programabil 6,6… 784 min).

NCP349 și NCP360 - protecție
protectie la supratensiune cu integrat
tranzistor MOSFET

Un alt punct important în sistemele de încărcare a bateriilor este protecția împotriva depășirii tensiunii de intrare admisibile. Soluțiile ONS deconectează ieșirea de la circuitul țintă dacă la intrare este prezentă o tensiune inacceptabilă.

NCP349- un produs nou de la ONS, care protejează împotriva supratensiunii de intrare de până la 28 V. Microcircuitul oprește ieșirea atunci când tensiunea de intrare depășește pragul superior sau dacă nu se atinge pragul inferior. Există, de asemenea, o ieșire FLAG # pentru semnalizarea supratensiunii la intrare. O diagramă tipică a aplicației este prezentată în Fig. 3.

Orez. 3.

Acest microcircuit este disponibil cu diferite praguri inferioare (2,95 și 3,25 V) și superioare (5,68; 6,02; 6,4; 6,85 V), care sunt codificate în nume. NCP360 are aceeași funcționalitate ca și NCP349, cu excepția tensiunii maxime de intrare: 20 V.

Concluzie

Compania ON Semiconductor, în comparație cu concurenții, nu dispune de o gamă foarte largă de microcircuite pentru încărcarea bateriilor. Cu toate acestea, soluțiile prezentate pe segmentul lor se caracterizează prin caracteristici competitive și preț, precum și ușurință în utilizare.

De ce o baterie litiu-ion are nevoie de un controler de încărcare?

Mulți cititori ai site-ului întreabă despre ce este un controler de încărcare a bateriei litiu-ion și pentru ce este acesta. Această problemă a fost menționată pe scurt în materialele care descriu diferite tipuri de baterii cu litiu. Acest tip de baterie include aproape întotdeauna un controler de încărcare, numit și o placă de protecție a sistemului de monitorizare a bateriei (BMS). În această notă, vom arunca o privire mai atentă la ce fel de dispozitiv este și cum funcționează.

Cea mai simplă versiune a controlerului de încărcare a bateriei litiu-ion poate fi văzută dacă dezasamblați bateria unei tablete sau a unui telefon. Este format dintr-o cutie (celula bateriei) și o placă de circuit de protecție BMS. Acesta este controlerul de încărcare, care poate fi văzut în fotografia de mai jos.

Baza aici este cipul controlerului de protecție. Tranzistoarele cu efect de câmp sunt utilizate pentru controlul separat al protecției în timpul încărcării și descărcării celulei bateriei.

Scopul controlerului de protecție este acela de a se asigura că banca nu este încărcată peste 4,2 volți. Bateria cu litiu are o tensiune nominală de 3,7 volți. Supraîncărcarea și supratensiunea care depășește 4,2 volți poate duce la defectarea celulei.

În bateriile smartphone-urilor și tabletelor, placa BMS monitorizează procesul de încărcare și descărcare a unui element (cutie). Există mai multe astfel de cutii în bateriile de laptop. De obicei 4 până la 8.

Controlerul monitorizează și procesul de descărcare a bateriei. Când tensiunea scade sub pragul (de obicei 3 volți), circuitul deconectează banca de la consumatorul de curent. Ca rezultat, dispozitivul alimentat cu baterie pur și simplu se oprește.
Printre alte funcții ale controlerului de încărcare, este de remarcat protecția la scurtcircuit. Unele plăci de protecție BMS sunt echipate cu un termistor pentru a proteja bateria de supraîncălzire.

Plăci de protecție BMS pentru baterii litiu-ion

Controlerul discutat mai sus este cea mai simplă opțiune de protecție BMS. De fapt, există mult mai multe varietăți de astfel de plăci și sunt destul de complexe și scumpe. În funcție de domeniul de aplicare, se disting următoarele tipuri:

• Pentru electronice mobile portabile;
• Pentru aparate electrocasnice;
• Aplicat în sursele regenerabile de energie.

Adesea, aceste plăci de protecție BMS pot fi găsite în sistemele solare și generatoarele eoliene. Acolo, de regulă, pragul superior de protecție a tensiunii este de 15, iar cel inferior este de 12 volți. Bateria însăși în modul normal produce o tensiune de 12 volți. O sursă de energie (cum ar fi un panou solar) este conectată la baterie. Conexiunea se face printr-un releu.

Odată cu creșterea tensiunii bateriei peste 15 volți, releele sunt declanșate și circuitul de încărcare este deschis. După aceea, sursa de energie funcționează pe balastul prevăzut pentru aceasta. În cazul panourilor solare, acest lucru poate avea efecte secundare nedorite, spun experții.

În cazul generatoarelor eoliene BMS, controlerele sunt obligatorii. Controlerele de încărcare pentru aparatele electrocasnice și dispozitivele mobile au diferențe semnificative. Dar controlerele bateriei pentru laptopuri, tablete și telefoane au același circuit. Singura diferență este în numărul de celule de baterie monitorizate.