Všetci rádioamatéri dobre poznajú nabíjacie dosky pre jednu plechovku lítium-iónových batérií. Je veľmi žiadaný pre svoju nízku cenu a dobré výstupné parametre.

Používa sa na nabíjanie predtým uvedených batérií z napätia 5 voltov. Takéto šatky sú široko používané v domácich dizajnoch s autonómnym zdrojom energie vo forme lítium-iónových batérií.

Tieto ovládače sa vyrábajú v dvoch verziách - s ochranou a bez nej. Tie s ochranou sú trochu drahé.

Ochrana plní viacero funkcií

1) Odpojí batériu v prípade hlbokého vybitia, prebitia, preťaženia a skratu.

Dnes tento šál veľmi podrobne skontrolujeme a pochopíme, či parametre sľúbené výrobcom zodpovedajú skutočným, dohodneme aj ďalšie testy a máme najazdené.
Parametre dosky sú uvedené nižšie

A to sú schémy, horná s ochranou, spodná - bez

Pod mikroskopom je badateľné, že doska je veľmi kvalitná. Obojstranné sklolaminát, žiadne "sopoly", sieťotlač je prítomná, všetky vstupy a výstupy označené, nie je reálne zamieňať zapojenie, ak si dáte pozor.

Mikroobvod môže poskytnúť maximálny nabíjací prúd v oblasti 1 ampér, tento prúd je možné zmeniť výberom odporu Rx (zvýraznený červenou farbou).

A toto je výstupná prúdová doska v závislosti od odporu predtým špecifikovaného odporu.

Mikroobvod nastavuje konečné nabíjacie napätie (asi 4,2 V) a obmedzuje nabíjací prúd. Na doske sú dve LED diódy, červená a modrá (farby sa môžu líšiť) Prvá svieti počas nabíjania, druhá, keď je batéria plne nabitá.

K dispozícii je konektor Micro USB, ktorý dodáva 5 voltov.

Prvý test.
Skontrolujeme výstupné napätie, na ktoré sa bude batéria nabíjať, malo by byť od 4,1 do 4,2 V

Presne tak, žiadne sťažnosti.

Druhý test
Skontrolujeme výstupný prúd, na týchto doskách je štandardne nastavený maximálny prúd, ktorý je cca 1A.
Výstup dosky budeme zaťažovať až do spustenia ochrany, čím simulujeme veľký vstupný odber alebo vybitú batériu.

Maximálny prúd sa blíži k deklarovanému, poďme ďalej.

Test 3
Namiesto batérie je pripojený laboratórny zdroj, na ktorom je prednastavené napätie v rozsahu 4 voltov. Znižujeme napätie, kým ochrana neodpojí batériu, multimeter zobrazí výstupné napätie.

Ako vidíte, pri 2,4-2,5 voltoch výstupné napätie zmizlo, to znamená, že ochrana funguje. Ale toto napätie je nižšie ako kritické, myslím, že 2,8 V by bolo najviac, vo všeobecnosti vám neodporúčam vybíjať batériu do takej miery, aby ochrana fungovala.

Test 4
Kontrola prúdu ochrany.
Na tieto účely bola použitá elektronická záťaž, postupne zvyšujeme prúd.

Ochrana funguje pri prúdoch približne 3,5 ampérov (jasne viditeľné na videu)

Z nedostatkov poznamenávam len to, že mikroobvod sa nehanebne zahrieva a dokonca ani tepelne náročná doska nešetrí, mimochodom - samotný mikroobvod má substrát na efektívny prenos tepla a tento substrát je prispájkovaný k doske, druhá zohráva úlohu chladiča.

Myslím, že nie je čo dodať, každý to videl úplne dobre, doska je výborná rozpočtová možnosť, čo sa týka regulátora nabíjania jedného článku malej Li-Ion batérie.
Myslím, že toto je jeden z najúspešnejších vývojov čínskych inžinierov, ktorý je dostupný pre každého kvôli zanedbateľnej cene.
Radi zostaneme!

Nakúpilo sa veľa desať na prerobenie napájania niektorých zariadení na li-ion batérie ( teraz používajú 3AA batérie), no v recenzii vám ukážem inú možnosť využitia tejto dosky, ktorá síce nevyužíva všetky jej možnosti. Len z týchto desiatich kusov bude potrebných len šesť a nákup 6 kusov s ochranou a pár bez ochrany sa ukazuje ako menej výnosný.

Nabíjacia doska na báze TP4056 s ochranou pre Li-Ion batérie do 1A je určená na úplné nabitie a ochranu batérií ( napríklad populárny 18650) s možnosťou pripojenia záťaže. Tie. Túto dosku je možné jednoducho integrovať do rôznych zariadení, ako sú baterky, lampy, rádiá atď., napájané vstavanou lítiovou batériou a možno ju nabíjať bez vyberania zo zariadenia akýmkoľvek USB nabíjaním cez microUSB konektor. Táto doska je tiež ideálna na opravu vyhorených nabíjačiek Li-Ion batérií.

A tak, veľa dosiek, každá v samostatnom vrecku ( tu je samozrejme menej ako kupovane)

Šatka vyzerá takto:

Môžete sa bližšie pozrieť na nainštalované prvky

Vľavo je microUSB napájací vstup, napájanie duplikujú aj plôšky + a - na spájkovanie.

V strede je regulátor nabíjania, Tpower TP4056, nad ním je dvojica LED, ktoré indikujú buď proces nabíjania (červená) alebo ukončenie nabíjania (modrá), pod ním je rezistor R3, ktorého hodnotou sa mení môžete zmeniť nabíjací prúd batérie. TP4056 nabíja batérie podľa algoritmu CC / CV a automaticky ukončí proces nabíjania, ak nabíjací prúd klesne na 1/10 nastaveného prúdu.

Typový štítok s menovitými hodnotami odporu a nabíjacieho prúdu podľa špecifikácií ovládača.

• 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

vpravo je mikroobvod na ochranu batérie (DW01A) s potrebným páskovaním (FS8205A elektronický kľúč 25mOhm s prúdom do 4A) a na pravom okraji sú platformy B + a B- ( pozor, doska nemusí byť chránená pred prepólovaním) na pripojenie batérie a OUT + OUT- na pripojenie záťaže.

Na zadnej strane dosky nie je nič, takže ju môžete prilepiť napr.

A teraz variant použitia nabíjacej a ochrannej dosky pre li-ion batérie.

V súčasnosti takmer všetky amatérske videokamery používajú ako zdroj energie 3,7V lítium-iónové batérie. 1S. Tu je jedna z dodatočných nabíjateľných batérií pre môj kamkordér.

Mám ich niekoľko, výroba ( alebo označovanie) DSTE model VW-VBK360 s kapacitou 4500mAh ( nepočítajúc originál, na 1790mAh)

Prečo toľko potrebujem? Áno, samozrejme, môj fotoaparát sa nabíja z napájacej jednotky s menovitým prúdom 5V 2A a po zakúpení samostatnej zástrčky USB a vhodného konektora ju teraz môžem nabíjať z napájacích bánk ( a to je jeden z dovodov preco to potrebujem a nielen ja, je ich vela), len je nepohodlné natáčať fotoaparátom, ku ktorému sa naťahuje aj drôt. Batérie teda musíte nejako nabiť mimo fotoaparátu.

V tomto druhu cvičenia som sa už ukázal

Áno, áno, to je ona, s americkou otočnou zástrčkou

Takto sa ľahko oddeľuje.

A takto je do nej implantovaná nabíjacia a ochranná doska pre lítiové batérie.

A samozrejme som vytiahol pár LED diód, červená - proces nabíjania, zelená - koniec nabíjania batérie

Druhá doska bola inštalovaná rovnakým spôsobom, v nabíjačke z videokamery Sony. Áno, samozrejme, novšie videokamery Sony sú nabíjané cez USB, dokonca majú aj neodnímateľný USB koniec ( podľa mňa hlúpe rozhodnutie). Ale zase v teréne je menej pohodlné fotiť s kamerou, ku ktorej sa ťahá kábel od powerbanky ako bez nej. A kábel musí byť dostatočne dlhý a čím dlhší je kábel, tým väčší je jeho odpor a tým väčšia je strata na ňom a na zníženie odporu kábla zvýšením hrúbky žíl sa kábel stáva hrubším a menej pružným, čo robí nepridáva pohodlie.

Takže z takýchto dosiek na nabíjanie a ochranu lítium-iónových batérií do 1A na TP4056 si môžete ľahko vyrobiť jednoduchú nabíjačku pre batériu vlastnými rukami, premeniť nabíjačku na napájanie USB, napríklad na nabíjanie batérií z powerbanky. , v prípade potreby nabíjačku opravte.

Všetko napísané v tejto recenzii si môžete pozrieť vo video verzii:

Nie je žiadnym tajomstvom, že Li-ion batérie nemajú rady hlboké vybíjanie. Z toho chradnú a chradnú a tiež zvyšujú vnútorný odpor a strácajú kapacitu. Niektoré exempláre (tie s ochranou) môžu prejsť aj do hlbokého zimného spánku, odkiaľ je dosť problematické ich vytiahnuť. Preto pri používaní lítiových batérií je potrebné nejako obmedziť ich maximálne vybíjanie.

Na tento účel sa používajú špeciálne obvody, ktoré v správnom čase odpájajú batériu od záťaže. Tie sa niekedy označujú ako regulátory vybíjania.

Pretože regulátor vybíjania nekontroluje veľkosť vybíjacieho prúdu, striktne povedané, nie je to žiadny regulátor. V skutočnosti je to dobre zavedený, ale nesprávny názov pre schémy ochrany proti hlbokému vybitiu.

Na rozdiel od všeobecného presvedčenia, vstavané batérie (dosky PCB alebo moduly PCM) nie sú určené ani na obmedzenie nabíjacieho/vybíjacieho prúdu, ani na včasné odpojenie záťaže pri úplnom vybití, ani na správne určenie konca nabíjania. .

Najprv, ochranné dosky v zásade nie sú schopné obmedziť nabíjací alebo vybíjací prúd. Toto by mala urobiť pamäť. Maximálne dokážu odpojiť batériu v prípade skratu v záťaži alebo pri jej prehriatí.

po druhé, väčšina ochranných modulov odpojí lítium-iónovú batériu pri napätí 2,5 V alebo menej. A to je u drvivej väčšiny batérií oooo veľmi silné vybitie, to by sa vôbec nemalo dovoliť.

po tretie,Číňania nitujú tieto moduly po miliónoch... Naozaj si myslíte, že používajú vysokokvalitné presné komponenty? Alebo že ich niekto testuje a upravuje pred inštaláciou do batérií? Samozrejme, nie je to tak. Pri výrobe čínskych dosiek sa prísne dodržiava iba jedna zásada: čím lacnejšie, tým lepšie. Ak teda ochrana odpojí batériu od nabíjačky presne pri 4,2 ± 0,05 V, ide skôr o náhodu ako o pravidelnosť.

Je dobré, ak ste dostali modul PCB, ktorý bude fungovať o niečo skôr (napríklad pri 4,1 V). Potom jednoducho batéria nedostane asi desať percent svojej kapacity a hotovo. Oveľa horšie je, ak sa batéria neustále dobíja napríklad na 4,3V. Vtedy sa životnosť znižuje a kapacita klesá a celkovo môže napučiavať.

Ochranné dosky zabudované do lítium-iónových batérií sa NESMÚ používať ako obmedzovače vybitia! A ako obmedzovače nabíjania - tiež. Tieto dosky sú určené len na núdzové vypnutie batérie v prípade abnormálnych situácií.

Preto sú potrebné samostatné obvody na obmedzenie nabíjania a/alebo ochranu pred príliš hlbokým vybitím.

Diskutovali sme o jednoduchých nabíjačkách na diskrétnych komponentoch a ASIC v. A dnes budeme hovoriť o súčasných riešeniach, ktoré umožňujú chrániť lítiovú batériu pred príliš veľkým vybitím.

Na začiatok navrhujem jednoduchý a spoľahlivý obvod ochrany proti nadmernému vybitiu Li-ion pozostávajúci iba zo 6 prvkov.

Hodnoty uvedené v diagrame povedú k odpojeniu batérií od záťaže, keď napätie klesne na ~ 10 voltov (urobil som ochranu pre 3 sériovo zapojené batérie 18650 v mojom detektore kovov). Výberom rezistora R3 môžete nastaviť vlastný prah vypnutia.

Mimochodom, napätie pri plnom vybití Li-ion batérie je 3,0 V a nič menej.

Terénny pracovník (napríklad v obvode a podobne) môže byť vyrazený zo starej základnej dosky z počítača, zvyčajne ich je niekoľko naraz. TL-ku, mimochodom, je možné vziať aj z rovnakého miesta.

Kondenzátor C1 je potrebný na prvotné spustenie obvodu pri zapnutí spínača (krátko stiahne hradlo T1 do mínusu, čím sa otvorí tranzistor a napája delič napätia R3, R2). Ďalej, po nabití C1 je napätie potrebné na zapnutie tranzistora udržiavané mikroobvodom TL431.

Pozor! Tranzistor IRF4905 uvedený v schéme dokonale ochráni tri sériovo zapojené lítium-iónové batérie, ale nebude vôbec vhodný na ochranu jednej banky s napätím 3,7 V. Hovorí sa o tom, ako určiť, či je tranzistor s efektom poľa vhodný alebo nie.

Nevýhoda tohto obvodu: v prípade skratu v záťaži (alebo príliš veľkej spotreby prúdu) sa tranzistor s efektom poľa okamžite nezatvorí. Reakčný čas bude závisieť od kapacity kondenzátora C1. A je dosť možné, že za tento čas niečo stihne poriadne vyhorieť. Obvod, ktorý okamžite reaguje na skrat v záťaži, je uvedený nižšie:

Prepínač SA1 je potrebný na „reštart“ obvodu po vypnutí ochrany. Ak je vaše zariadenie navrhnuté na vybratie batérie, aby ste ju mohli nabiť (v samostatnej nabíjačke), tento prepínač nie je potrebný.

Odpor odporu R1 musí byť taký, aby stabilizátor TL431 išiel do prevádzky pri minimálnom napätí batérie - volí sa tak, aby anódovo-katódový prúd nebol menší ako 0,4 mA. Z toho vyplýva ďalšia nevýhoda tohto obvodu - po spustení ochrany obvod naďalej spotrebúva energiu z batérie. Prúd, aj keď je malý, je dostatočný na úplné vybitie malej batérie za pár mesiacov.

Nasledujúca schéma domácej kontroly vybíjania lítiových batérií nemá túto nevýhodu. Pri spustení ochrany je prúd spotrebovaný zariadením taký malý, že ho môj tester ani nezistí.

Nižšie je modernejšia verzia obmedzovača vybitia lítiovej batérie pomocou stabilizátora TL431. To vám po prvé umožňuje ľahko a jednoducho nastaviť požadovaný prah odozvy a po druhé má obvod vysokú teplotnú stabilitu a presnosť vypnutia. Clap a je to!

Zohnať TL-ku dnes nie je vôbec problém, predávajú sa po 5 kopejok za balík. Nie je potrebné inštalovať rezistor R1 (v niektorých prípadoch je to dokonca škodlivé). Trimr R6, ktorý nastavuje prevádzkové napätie, je možné nahradiť reťazou pevných odporov s vybranými odpormi.

Ak chcete ukončiť režim blokovania, musíte nabiť batériu nad prah ochrannej činnosti a potom stlačiť tlačidlo S1 „Reset“.

Nevýhoda všetkých vyššie uvedených schém spočíva v tom, že na obnovenie prevádzky schém po prechode do ochrany je potrebný zásah operátora (zapnutie / vypnutie SA1 alebo stlačenie tlačidla). To je cena, ktorú treba zaplatiť za jednoduchosť a nízku spotrebu energie v režime blokovania.

Najjednoduchší lítium-iónový ochranný obvod proti nadmernému vybitiu, ktorý nemá všetky nevýhody (teda takmer všetky), je uvedený nižšie:

Princíp činnosti tohto obvodu je veľmi podobný prvým dvom (na samom začiatku článku), ale nie je tu žiadny mikroobvod TL431, a preto je možné vlastnú spotrebu prúdu znížiť na veľmi malé hodnoty - asi desať mikroampéroch. Nie je potrebný ani spínač alebo resetovacie tlačidlo, obvod automaticky pripojí batériu k záťaži, akonáhle napätie na nej prekročí vopred stanovenú prahovú hodnotu.

Kondenzátor C1 potláča falošné poplachy pri prevádzke s pulznou záťažou. Vhodné sú akékoľvek diódy s nízkym výkonom, ich charakteristiky a počet určujú prevádzkové napätie obvodu (budete ho musieť vyzdvihnúť lokálne).

Môže sa použiť akýkoľvek vhodný n-kanálový tranzistor s efektom poľa. Hlavná vec je, že dokáže odolať zaťažovaciemu prúdu bez namáhania a môže sa otvárať pri nízkom napätí brány-zdroja. Napríklad P60N03LDG, IRLML6401 alebo podobné (pozri).

Vyššie uvedený obvod je dobrý pre každého, ale je tu jeden nepríjemný moment - hladké zatváranie tranzistora s efektom poľa. Je to spôsobené plochosťou počiatočnej časti charakteristiky prúdového napätia diód.

Túto nevýhodu je možné eliminovať pomocou modernej základne prvkov, a to pomocou mikronapäťových detektorov (monitorov výkonu s extrémne nízkou spotrebou energie). Ďalšia schéma ochrany lítia pred hlbokým vybitím je uvedená nižšie:

Mikroobvody MCP100 sú dostupné v DIP-balení aj v planárnom prevedení. Pre naše potreby je vhodná 3-voltová verzia - MCP100T-300i / TT. Typická spotreba prúdu v režime blokovania je 45 μA. Náklady na malý veľkoobchod sú asi 16 rubľov / kus.

Ešte lepšie je použiť namiesto MCP100 monitor BD4730, pretože má priamy výstup, a preto bude potrebné z obvodu vylúčiť tranzistor Q1 (výstup mikroobvodu je pripojený priamo na hradlo Q2 a odpor R2, pričom R2 by sa mal zvýšiť na 47 kOhm).

V obvode je použitý mikroohmový p-kanálový MOSFET IRF7210, ktorý bez problémov spína prúdy 10-12 A. Polevik sa plne otvára už pri napätí brány cca 1,5 V, v otvorenom stave má zanedbateľný odpor (menej ako 0,01 Ohm)! Stručne povedané, veľmi cool tranzistor. A čo je najdôležitejšie, nie príliš drahé.

Podľa môjho názoru je posledná schéma najbližšie k ideálu. Ak by som mal neobmedzený prístup k rádiovým komponentom, vybral by som si to.

Malá zmena v obvode vám umožňuje použiť N-kanálový tranzistor (potom je zahrnutý v obvode zápornej záťaže):

Monitory (dohliadače, detektory) napájacieho zdroja BD47xx predstavujú celý rad mikroobvodov s ovládacím napätím od 1,9 do 4,6 V v krokoch po 100 mV, aby ste si vždy mohli vybrať jeden pre svoje účely.

Malá odbočka

Ktorýkoľvek z vyššie uvedených obvodov je možné pripojiť k batérii s viacerými batériami (samozrejme po určitom ladení). Ak však majú banky rôzne kapacity, potom sa najslabšia z batérií bude neustále hlboko vybíjať dlho predtým, ako bude obvod fungovať. Preto sa v takýchto prípadoch vždy odporúča použiť batérie nielen rovnakej kapacity, ale najlepšie z rovnakej šarže.

A hoci v mojom detektore kovov táto ochrana funguje bezchybne už dva roky, predsa len by bolo oveľa správnejšie sledovať napätie na každej batérii osobne.

Pre každý článok vždy používajte svoj osobný regulátor vybíjania Li-ion batérie. Potom ktorákoľvek z vašich batérií vydrží šťastne až do smrti.

Ako vybrať vhodný tranzistor s efektom poľa

Vo všetkých vyššie uvedených schémach na ochranu lítium-iónových batérií pred hlbokým vybitím sa používajú MOSFETy pracujúce v kľúčovom režime. Rovnaké tranzistory sa bežne používajú pri ochrane proti prebitiu, ochrane proti skratu a v iných prípadoch, keď je potrebná kontrola záťaže.

Samozrejme, aby obvod fungoval tak, ako má, musí tranzistor s efektom poľa spĺňať určité požiadavky. Najprv určíme tieto požiadavky a potom vezmeme niekoľko tranzistorov a podľa ich technických údajov (podľa technických charakteristík) určíme, či sú pre nás vhodné alebo nie.

Pozor! Nebudeme brať do úvahy dynamické charakteristiky FET, ako je rýchlosť spínania, kapacita brány a maximálny impulzný odberový prúd. Tieto parametre sa stávajú kriticky dôležité, keď tranzistor pracuje pri vysokých frekvenciách (invertory, generátory, modulátory PWM atď.), Ale diskusia na túto tému presahuje rámec tohto článku.

Musíme sa teda okamžite rozhodnúť pre okruh, ktorý chceme zostaviť. Preto prvá požiadavka na tranzistor s efektom poľa - musí byť správneho typu(buď N- alebo P-kanál). Toto je prvá vec.

Predpokladajme, že maximálny prúd (zaťažovací prúd alebo nabíjací prúd - na tom nezáleží) nepresiahne 3A. Z toho vyplýva druhá požiadavka - terénny pracovník musí takémuto prúdu dlhodobo odolávať.

Po tretie. Povedzme, že náš obvod ochráni batériu 18650 pred hlbokým vybitím (jedna plechovka). Preto môžeme okamžite určiť prevádzkové napätie: od 3,0 do 4,3 voltov. znamená, maximálne prípustné napätie kolektor-zdroj U ds by malo byť viac ako 4,3 voltov.

Posledné tvrdenie však platí len v prípade použitia len jedného článku lítiovej batérie (alebo viacerých paralelne zapojených). Ak sa na napájanie vašej záťaže použije batéria niekoľkých batérií zapojených do série, potom maximálne napätie drain-source tranzistora musí presiahnuť celkové napätie celej batérie.

Tu je obrázok na ilustráciu tohto bodu:

Ako je zrejmé zo schémy, pre batériu 3 sériovo zapojených batérií 18650 v ochranných obvodoch každej banky je potrebné použiť terénnych pracovníkov s napätím zvod-zdroj U ds> 12,6V (v praxi potrebujete brať s určitou maržou, napríklad 10 %).

To zároveň znamená, že tranzistor s efektom poľa by sa mal dať úplne (alebo aspoň dosť silno) otvoriť aj vtedy, keď je napätie hradla-zdroja U gs menšie ako 3 volty. V skutočnosti je lepšie zamerať sa na nižšie napätie, napríklad 2,5 V, takže s rezervou.

Hrubý (počiatočný) odhad si môžete pozrieť v údajovom liste na indikátore "Cutoff Voltage" ( Prahové napätie brány) je napätie, pri ktorom je tranzistor na prahu otvorenia. Toto napätie sa zvyčajne meria, keď odberový prúd dosiahne 250 μA.

Je jasné, že v tomto režime nie je možné prevádzkovať tranzistor, pretože jeho výstupná impedancia je stále príliš vysoká a v dôsledku nadmerného výkonu sa jednoducho spáli. Preto vypínacie napätie tranzistora musí byť menšie ako prevádzkové napätie ochranného obvodu... A čím menšie, tým lepšie.

V praxi by sa na ochranu jedného článku lítium-iónovej batérie mal zvoliť tranzistor s efektom poľa s medzným napätím nie väčším ako 1,5 - 2 volty.

Hlavné požiadavky na tranzistory s efektom poľa sú teda nasledovné:

• typ tranzistora (p- alebo n-kanál);
• maximálny povolený odtokový prúd;
• maximálne prípustné napätie odtok-zdroj U ds (pamätajte, ako budú naše batérie zapojené - sériovo alebo paralelne);
• nízka výstupná impedancia pri určitom napätí hradla U gs (na ochranu jednej Li-ion banky by ste sa mali zamerať na 2,5 V);
• maximálny povolený stratový výkon.

Teraz si uveďme konkrétne príklady. K dispozícii máme napríklad tranzistory IRF4905, IRL2505 a IRLMS2002. Poďme sa na ne pozrieť bližšie.

Príklad 1 - IRF4905

Otvoríme údajový list a uvidíme, že ide o p-kanálový tranzistor. Ak nám to vyhovuje, hľadáme ďalej.

Maximálny odberový prúd - 74A. S hojnosťou, samozrejme, ale vhodnou.

Napätie odtokového zdroja - 55V. Podľa stavu problému máme iba jednu banku lítia, takže napätie je ešte vyššie, ako je požadované.

Ďalej nás zaujíma otázka, aký bude odpor drain-source, keď bude otváracie napätie cez bránu 2,5V. Pozeráme sa do údajového listu a tieto informácie nevidíme hneď. Ale vidíme, že medzné napätie U gs (th) leží v rozsahu 2 ... 4 voltov. S týmto nie sme absolútne spokojní.

Posledná požiadavka preto nie je splnená odmietame tranzistor.

Príklad 2 - IRL2505

Tu je jeho údajový list. Pozeráme sa a okamžite vidíme, že ide o veľmi výkonný operátor poľa N-kanál. Odberový prúd je 104A, napätie odtokového zdroja je 55V. Zatiaľ je všetko v poriadku.

Skontrolujeme napätie V gs (th) - maximálne 2,0 V. Skvelé!

Pozrime sa však, aký odpor bude mať tranzistor pri napätí hradla-zdroja 2,5 voltu. Pozrieme sa na graf:

Ukazuje sa, že pri napätí hradla 2,5 V a prúde cez tranzistor 3A klesne na ňom napätie 3V. V súlade s Ohmovým zákonom bude jeho odpor v tomto okamihu 3V / 3A = 1 Ohm.

Takže s napätím na batériovej banke asi 3 volty jednoducho nemôže dodať 3A záťaži, pretože na to musí byť celkový odpor záťaže spolu s odporom zdroja odberu tranzistora 1 Ohm. A máme len jeden tranzistor už má odpor 1 ohm.

Navyše s takýmto vnútorným odporom a daným prúdom bude tranzistor generovať výkon (3 A) 2 * 3 Ohm = 9 W. Preto bude potrebné nainštalovať radiátor (puzdro TO-220 bez radiátora bude schopné rozptýliť niekde 0,5 ... 1 W).

Doplnkovým poplašným zvončekom by mala byť skutočnosť, že minimálne hradlové napätie, pre ktoré výrobca udával výstupný odpor tranzistora, je 4V.

To akosi naznačuje, že s prevádzkou terénneho pracovníka pri napätí U gs menšom ako 4V sa nepočítalo.

Vzhľadom na všetky vyššie uvedené skutočnosti odmietame tranzistor.

Príklad 3 - IRLMS2002

Takže sme dostali nášho tretieho kandidáta z krabice. A hneď sa pozrieme na jeho výkonnostné charakteristiky.

Kanál typu N, povedzme, že je s tým všetko v poriadku.

Maximálny odberový prúd - 6,5 A. Vhodné.

Maximálne prípustné napätie kolektor-zdroj V dss = 20V. Dobre.

Vypínacie napätie - max. 1,2 voltu. Stále v poriadku.

Aby sme zistili výstupný odpor tohto tranzistora, ani sa nemusíme pozerať do grafov (ako sme to urobili v predchádzajúcom prípade) - potrebný odpor je hneď uvedený v tabuľke len pre naše hradlové napätie.

Integrované obvody na správu napájania od ON Semiconductor (ONS) sú už domácim vývojárom dobre známe. Ide o AC / DC meniče a PWM regulátory, korektory účinníka, DC / DC meniče a samozrejme lineárne regulátory. Prakticky žiadne prenosné zariadenie sa však nezaobíde bez batérie, a teda bez mikroobvodov na nabíjanie a ochranu. ONS má vo svojom produktovom rade množstvo riešení správy batérie, ktoré tradične pre ONS kombinujú dostatočnú funkčnosť s nízkymi nákladmi a jednoduchým používaním.

Hlavné typy použitých batérií

V modernej elektronike sú najbežnejšie NiCd / NiMH a Li-Ion / Li-Pol batérie. Každý z nich má svoje výhody a nevýhody. Nikel-kadmiové (NiCd) batérie sú najlacnejšie a majú tiež najvyšší počet cyklov vybitia/nabitia a najvyšší zaťažovací prúd. Medzi hlavné nevýhody patrí: vysoké samovybíjanie, ako aj „pamäťový efekt“, ktorý pri častom nabíjaní neúplne vybitej batérie vedie k čiastočnej strate kapacity.

Nikel-metal hydridové (NiMH) batérie Ide o pokus eliminovať nevýhody NiCd, najmä "pamäťový efekt". Tieto batérie sú menej dôležité pre nabíjanie po neúplnom vybití a sú takmer dvakrát väčšie ako NiCd z hľadiska špecifickej kapacity. Nie bez strát, NiMH batérie majú menej cyklov vybíjania / nabíjania a vyššie samovybíjanie v porovnaní s NiCd.

Lítium-iónové (Li-Ion) batérie majú najvyššiu energetickú hustotu, čo im umožňuje prekonať iné typy batérií z hľadiska kapacity pri rovnakých celkových rozmeroch. Nízke samovybíjanie a nedostatok "pamäťového efektu" robia tento typ batérie nenáročným na používanie. Na zaistenie bezpečnosti používania však lítium-iónové batérie vyžadujú použitie technológií a konštrukčných riešení (polyolefínové porézne fólie na izoláciu kladných a záporných elektród, prítomnosť termistora a bezpečnostného ventilu na uvoľnenie nadmerného tlaku), ktoré vedú k k zvýšeniu nákladov na batérie na báze lítia v porovnaní s ostatnými.batérie.

Lítium-polymérové ​​(Li-Pol) batérie Ide o pokus vyriešiť bezpečnostný problém lítiových batérií použitím pevného suchého elektrolytu namiesto gélového elektrolytu v Li-Ion. Toto riešenie vám umožňuje získať charakteristiky podobné Li-Ion batériám pri nižších nákladoch. Okrem zvýšenej bezpečnosti použitie pevného elektrolytu znižuje hrúbku batérie (až na 1,5 mm). Jedinou nevýhodou oproti Li-Ion akumulátorom je kratší rozsah prevádzkových teplôt, najmä Li-Pol akumulátory sa neodporúča nabíjať pri mínusových teplotách.

MC33340 / 42 - Riadenie nabíjania NiCd a NiMH akumulátora

Moderné prenosné aplikácie vyžadujú čo najrýchlejšie nabíjanie batérie, vyhýbajú sa prebíjaniu, maximalizujú životnosť batérie a zabraňujú strate kapacity. MC33340 a MC33342- Regulátory nabíjania od ON Semiconductor, ktoré kombinujú všetko, čo potrebujete na rýchle nabíjanie a ochranu NiCd a NiMH batérií.

MC33340 / 42 regulátorov implement:

• rýchle nabíjanie a udržiavacie nabíjanie;
• koniec nabíjania zmenou napätia a teploty;
• detekcia jednorazových batérií a odmietnutie ich nabíjania;
• programovateľný čas rýchleho nabíjania od jednej do štyroch hodín;
• prebitie a podbitie batérie, prehriatie a prepätie na vstupe;
• pauza pred odpojením nabíjania pri detekcii zmenou napätia (177 s pre MC33340 a 708 s pre MC33342).

Tieto regulátory v kombinácii s externým lineárnym alebo pulzným meničom tvoria kompletný systém nabíjania batérie. Príklad takéhoto nabíjacieho obvodu pomocou klasického stabilizátora LM317 znázornené na obr. 1.

Ryža. 1.

LM317 v tomto obvode funguje ako stabilizovaný zdroj prúdu s nastavením nabíjacieho prúdu rezistorom R7:

I chg (rýchlo) = (V ref + I adjR8) / R7. Udržiavací nabíjací prúd sa nastavuje odporom R5:

I chg (trickle) = (V in - V f (D3) - V batt) / R5. Delič R2 / R1 musí byť dimenzovaný tak, aby pri plnom nabití batérie bol vstup Vsen menší ako 2 V:

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

Pomocou pinov t1, t2, t3, trojbitová logika (klávesy na diagrame) nastavuje buď čas nabíjania 71 ... 283 min, alebo hornú a dolnú hranicu detekcie teploty.

Na základe prezentovaného diagramu ponúka ON Semiconductor vývojové dosky MC33340EVB a MC33342EVB.

NCP1835B - mikroobvod na nabíjanie Li-Ion a Li-Pol batérií

Lítiové batérie vyžadujú vysokú stabilitu nabíjacieho napätia, napríklad pre batériu LIR14500 od EEMB musí byť nabíjacie napätie v rozsahu 4,2 ± 0,05 V. Na nabíjanie lítiových batérií ponúka ONS plne integrované riešenie NCP1835B . Jedná sa o nabíjací mikroobvod s lineárnym regulátorom, profilom nabíjania konštantného prúdu, konštantného napätia (CCCV) a nabíjacieho prúdu 30 ... 300 mA. Výživa NCP1835B možno vykonať buď zo štandardného AC / DC adaptéra alebo z USB portu. Variant schémy zapojenia je znázornený na obr. 2.

Ryža. 2.

Hlavné charakteristiky:

• integrovaný stabilizátor prúdu a napätia;
• schopnosť nabíjať úplne vybitú batériu (prúd 30 mA);
• určenie konca nabíjania;
• programovateľný nabíjací prúd;
• stavové výstupy a chyby nabíjania;
• 2,8V výstup na detekciu prítomnosti adaptéra na vstupe alebo napájanie mikrokontroléra prúdom až 2mA;
• vstupné napätie od 2,8 do 6,5V;
• ochrana proti nepretržitému nabíjaniu (programovateľná maximálna doba nabíjania 6,6… 784 min).

NCP349 a NCP360 - ochrana
prepäťová ochrana s integr
MOSFET tranzistor

Ďalším dôležitým bodom v systémoch nabíjania batérií je ochrana proti prekročeniu povoleného vstupného napätia. Riešenie ONS odpojí výstup od cieľového obvodu, ak je na vstupe prítomné neprijateľné napätie.

NCP349- nový produkt od ONS, ktorý chráni pred vstupným prepätím do 28 V. Mikroobvod vypne výstup, keď vstupné napätie prekročí hornú hranicu alebo ak nie je dosiahnutá spodná hranica. Nechýba ani výstup FLAG # pre signalizáciu prepätia na vstupe. Typická aplikačná schéma je znázornená na obr. 3.

Ryža. 3.

Tento mikroobvod je dostupný s rôznymi spodnými (2,95 a 3,25 V) a hornými (5,68; 6,02; 6,4; 6,85 V) prahmi, ktoré sú kódované v názve. NCP360 má rovnakú funkčnosť ako NCP349, s výnimkou maximálneho vstupného napätia: 20 V.

Záver

Spoločnosť ON Semiconductor v porovnaní s konkurenciou nemá veľmi širokú škálu mikroobvodov na nabíjanie batérií. Prezentované riešenia vo svojom segmente sa však vyznačujú konkurenčnými vlastnosťami a cenou, ako aj jednoduchosťou použitia.

Prečo lítium-iónová batéria potrebuje regulátor nabíjania?

Mnohí čitatelia stránky sa pýtajú, čo je regulátor nabíjania lítium-iónovej batérie a na čo slúži. Tento problém bol stručne spomenutý v materiáloch, ktoré popisovali rôzne typy lítiových batérií. Tento typ batérie takmer vždy obsahuje regulátor nabíjania, ktorý sa tiež nazýva ochranná doska systému monitorovania batérie (BMS). V tejto poznámke sa bližšie pozrieme na to, o aký druh zariadenia ide a ako funguje.

Najjednoduchšiu verziu regulátora nabíjania lítium-iónovej batérie môžete vidieť, ak rozoberiete batériu tabletového počítača alebo telefónu. Skladá sa z plechovky (batérie) a dosky s ochrannými obvodmi BMS. Toto je regulátor nabíjania, ktorý je vidieť na fotografii nižšie.

Základom je čip radiča ochrany. Tranzistory s efektom poľa sa používajú na samostatné riadenie ochrany pri nabíjaní a vybíjaní batériového článku.

Účelom ochranného regulátora je zabezpečiť, aby banka nebola nabitá nad 4,2 voltu. Lítiová batéria má menovité napätie 3,7 V. Prebitie a prepätie presahujúce 4,2 V môže viesť k zlyhaniu článku.

V batériách smartfónov a tabletov doska BMS monitoruje proces nabíjania a vybíjania jedného prvku (plechovky). V batériách notebookov je niekoľko takýchto plechoviek. Zvyčajne 4 až 8.

Regulátor tiež monitoruje proces vybíjania batérie. Keď napätie klesne pod prahovú hodnotu (zvyčajne 3 volty), obvod odpojí banku od aktuálneho spotrebiteľa. V dôsledku toho sa zariadenie napájané z batérie jednoducho vypne.
Z ďalších funkcií regulátora nabíjania stojí za zmienku ochrana proti skratu. Niektoré ochranné dosky BMS sú vybavené termistorom na ochranu batérie pred prehriatím.

Ochranné dosky BMS pre lítium-iónové batérie

Vyššie diskutovaný ovládač je najjednoduchšou možnosťou ochrany BMS. V skutočnosti existuje oveľa viac odrôd takýchto dosiek a sú dosť zložité a drahé. V závislosti od rozsahu použitia sa rozlišujú tieto typy:

• Pre prenosnú mobilnú elektroniku;
• Pre domáce spotrebiče;
• Aplikované v obnoviteľných zdrojoch energie.

Tieto ochranné dosky BMS možno často nájsť v solárnych systémoch a veterných generátoroch. Horný prah ochrany napätia je spravidla 15 a spodný je 12 voltov. Samotná batéria v normálnom režime produkuje napätie 12 voltov. K batérii je pripojený zdroj energie (napríklad solárny panel). Spojenie sa vykonáva cez relé.

Pri zvýšení napätia na batérii nad 15 voltov sa spustia relé a otvorí sa nabíjací obvod. Potom zdroj energie pracuje na predradníku, ktorý je na to určený. V prípade solárnych panelov to môže mať nežiaduce vedľajšie účinky, tvrdia odborníci.

V prípade veterných generátorov BMS sú ovládače povinné. Regulátory nabíjania pre domáce spotrebiče a mobilné zariadenia majú výrazné rozdiely. Ale ovládače batérie pre notebooky, tablety a telefóny majú rovnaký obvod. Rozdiel je len v počte sledovaných článkov batérie.