Коло за полнење на контролорот на литиум јонска батерија. Li-ion и Li-polymer батерии во нашите дизајни. Главни типови на користени батерии

Беа купени многу десет парчиња за да се претвори напојувањето на некои уреди во ли-јонски батерии ( Моментално користат 3 АА батерии.), но во прегледот ќе покажам уште една опција за користење на оваа плоча, која иако не ги користи сите нејзини можности. Само од овие десет парчиња ќе бидат потребни само шест, а купувањето 6 парчиња со заштита и пар без заштита излегува дека е помалку профитабилно.

Врз основа на TP4056, плочката за полнење со заштита за Li-Ion батерии со струја до 1А е дизајнирана за целосно полнење и заштита на батериите ( на пример, популарната 18650 година) со можност за поврзување на товар. Оние. Оваа плоча може лесно да се интегрира во различни уреди, како што се батериски ламби, светилки, радија итн., кои се напојуваат со вградена литиумска батерија и се полни без да се вади од уредот со помош на кој било USB полнач преку microUSB конектор. Оваа плочка е исто така совршена за поправка на изгорени полначи за батерии од Li-Ion.

И така, еден куп штици, секоја во индивидуална торба ( има секако помалку од купеното)

Шалот изгледа вака:

Можете подетално да ги погледнете инсталираните елементи

Лево е влезот за напојување microUSB, моќта исто така се дуплира со + и - влошки за лемење.

Во центарот е контролорот за полнење, Tpower TP4056, над него пар LED диоди кои го прикажуваат или процесот на полнење (црвено) или крајот на полнењето (сино), под него е отпорник R3, со промена на вредноста на која можете да ја промените струја на полнење на батеријата. TP4056 ги полни батериите користејќи го алгоритмот CC/CV и автоматски го завршува процесот на полнење ако струјата на полнење падне на 1/10 од поставената.

Табела на отпор и оценки за струја на полнење, според спецификацијата на контролорот.

• 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

На задната страна на таблата нема ништо, па можете, на пример, да ја залепите.

И сега опцијата за користење табла за полнење и заштита на ли-јонски батерии.

Во денешно време, речиси сите аматерски видео камери користат 3,7V li-ion батерии како извори на енергија, т.е. 1S. Еве една од дополнителните батерии купени за мојата видео камера

Зошто ми треба толку многу? Да, се разбира, мојот фотоапарат се полни од напојување со рејтинг од 5V 2A, и откако купив USB приклучок и соодветен конектор одделно, сега можам да го полнам од напојувачките банки ( и ова е една од причините зошто јас, а не само јас, ги има толку многу), но едноставно е незгодно да снимате со камера која има и жица прикачена на неа. Тоа значи дека треба некако да ги полните батериите надвор од камерата.

Веќе покажав ваква вежба

Да, да, ова е тоа, со американска стандардна ротирачка вилушка

Така лесно се одвојува

И токму така, во него е вградена табла за полнење и заштита за литиумски батерии

И, се разбира, извадив неколку LED диоди, црвени - процесот на полнење, зелени - крајот на полнењето на батеријата

Втората плоча беше инсталирана на сличен начин, во полнач од видео камера на Sony. Да, се разбира, новите модели на Sony видео камери се полнат преку USB, тие имаат дури и USB опашка што не се одвојува ( глупава одлука според мене). Но, повторно, во услови на терен, снимањето со камера што има кабел од енергетска банка е помалку погодно отколку без него. Да, и кабелот мора да биде доволно долг, и колку е подолг кабелот, толку е поголем неговиот отпор и поголеми загуби на него, а со намалување на отпорот на кабелот со зголемување на дебелината на јадрата, кабелот станува подебел и помалку флексибилен, што не додава погодност.

Така, од такви табли за полнење и заштита на ли-јонски батерии до 1А на TP4056, можете лесно да направите едноставен полнач за батерии со свои раце, да го претворите полначот во напојување од USB, на пример, за полнење батерии од електрична банка, направи поправки полначако е потребно.

Сè што е напишано во оваа рецензија може да се види во видео верзијата:

Прво треба да одлучите за терминологијата.

Како таков нема контролори за празнење-полнење. Ова е глупост. Нема смисла да се управува со испуштањето. Струјата на празнење зависи од оптоварувањето - колку што треба, толку ќе потрае. Единственото нешто што треба да направите при празнење е да го следите напонот на батеријата за да спречите претерано празнење. За таа цел користат.

Во исто време, одделни контролори наплаќаатне само што постојат, туку се апсолутно неопходни за процесот на полнење на ли-јонски батерии. Тие ја поставуваат потребната струја, го одредуваат крајот на полнењето, ја следат температурата итн. Контролорот за полнење е составен дел на кој било.

Врз основа на моето искуство, можам да кажам дека контролорот за полнење/празнење всушност значи коло за заштита на батеријата од премногу длабоко празнење и, обратно, преполнување.

Со други зборови, кога зборуваме за контролер за полнење/празнење, зборуваме за заштита вградена во речиси сите литиум-јонски батерии (PCB или PCM модули). Еве ја таа:

И еве ги и тие:

Очигледно, заштитните табли се достапни во различни форми и се склопуваат со користење на различни електронски компоненти. Во оваа статија ќе ги разгледаме опциите за заштитни кола за Li-ion батерии (или, ако сакате, контролери за празнење/полнење).

Контролори за полнење-празнење

Бидејќи ова име е толку добро воспоставено во општеството, ние исто така ќе го користиме. Да почнеме со, можеби, најчестата верзија на чипот DW01 (Плус).

DW01-Плус

Таква заштитна табла за ли-јонски батерии има во секоја втора батерија на мобилен телефон. За да стигнете до него, само треба да го откинете самолепливото со натписи што е залепено на батеријата.

Самиот чип DW01 е со шест краци, а два транзистори со ефект на поле се структурно направени во едно пакување во форма на склоп со 8 краци.

Пиновите 1 и 3 ги контролираат заштитните прекинувачи од празнење (FET1) и прекинувачите за заштита од преполнување (FET2), соодветно. Празни напони: 2,4 и 4,25 волти. Пин 2 е сензор кој го мери падот на напонот на транзисторите со ефект на поле, што обезбедува заштита од прекумерна струја. Отпорот на транзистор на транзисторите делува како мерен шант, така што прагот на одговор има многу големо расејување од производ до производ.

Целата шема изгледа вака:

Десното микроколо означено со 8205A е транзистори со ефект на поле кои дејствуваат како клучеви во колото.

Серија S-8241

SEIKO има развиено специјализирани чипови за заштита на литиум-јонските и литиум-полимерните батерии од прекумерно празнење/преполнување. За заштита на една конзерва, се користат интегрирани кола од серијата S-8241.

Прекинувачите за заштита од прекумерно и преполнување работат на 2,3V и 4,35V, соодветно. Заштитата од струјата се активира кога падот на напонот преку FET1-FET2 е еднаков на 200 mV.

Серија AAT8660

LV51140T

Слична шема за заштита за едноклеточни литиумски батерии со заштита од прекумерно празнење, преполнување и вишок струи на полнење и празнење. Имплементиран со користење на чипот LV51140T.

Празни напони: 2,5 и 4,25 волти. Вториот крак на микроциркутот е влезот на детекторот за прекумерна струја (гранични вредности: 0,2V при празнење и -0,7V при полнење). Пин 4 не се користи.

Серија R5421N

Дизајнот на колото е сличен на претходните. Во режимот на работа, микроциркулацијата троши околу 3 μA, во режим на блокирање - околу 0,3 μA (буквата C во ознаката) и 1 μA (буквата F во ознаката).

Серијата R5421N содржи неколку модификации кои се разликуваат во големината на одговорниот напон за време на полнењето. Деталите се дадени во табелата:

SA57608

Друга верзија на контролерот за полнење/празнење, само на чипот SA57608.

Напоните на кои микроциркулата ја исклучува конзервата од надворешните кола зависат од индексот на буквите. За детали, видете ја табелата:

SA57608 троши прилично голема струја во режим на мирување - околу 300 µA, што го разликува од горенаведените аналози на полошо (каде што потрошената струја е од редот на фракции од микроампер).

LC05111CMT

И, конечно, нудиме интересно решение од еден од светските лидери во производството на електронски компоненти On Semiconductor - контролер за полнење-празнење на чипот LC05111CMT.

Решението е интересно по тоа што клучните MOSFET-ови се вградени во самиот микроспој, па сè што останува од прицврстените елементи се неколку отпорници и еден кондензатор.

Отпорот на транзиција на вградените транзистори е ~ 11 милиоми (0,011 Ом). Максималната струја на полнење/празнење е 10 А. Максималниот напон помеѓу терминалите S1 и S2 е 24 волти (ова е важно кога батериите се комбинираат во батерии).

Микроциркутот е достапен во пакетот WDFN6 2.6x4.0, 0.65P, Dual Flag.

Колото, како што се очекуваше, обезбедува заштита од преполнување/празнење, струја на преоптоварување и струја на преполнување.

Контролори за полнење и заштитни кола - која е разликата?

Важно е да се разбере дека заштитниот модул и контролорите за полнење не се иста работа. Да, нивните функции се преклопуваат до одреден степен, но ако заштитниот модул вграден во батеријата се нарекува контролер за полнење би било грешка. Сега ќе објаснам која е разликата.

Најважната улога на секој контролер за полнење е да го имплементира правилниот профил на полнење (обично CC/CV - постојана струја/константен напон). Односно, контролорот за полнење мора да може да ја ограничи струјата на полнење на дадено ниво, а со тоа да ја контролира количината на енергија „истурена“ во батеријата по единица време. Вишокот на енергија се ослободува во форма на топлина, така што секој контролер за полнење се загрева многу за време на работата.

Поради оваа причина, контролорите за полнење никогаш не се вградени во батеријата (за разлика од заштитните табли). Контролерите се едноставно дел од соодветен полнач и ништо повеќе.

Дополнително, ниту една заштитна табла (или заштитен модул, како и да сакате наречете ја) не е способна да ја ограничи струјата на полнење. Плочката го контролира само напонот на самата банка и ако ги надмине претходно поставените граници, ги отвора излезните прекинувачи, со што се исклучува банката од надворешниот свет. Патем, заштитата од краток спој, исто така, работи на истиот принцип - за време на краток спој, напонот на брегот нагло паѓа и се активира заштитното коло од длабоко празнење.

Конфузијата помеѓу заштитните кола за литиумските батерии и контролорите за полнење настана поради сличноста на прагот на одговор (~ 4,2V). Само во случај на заштитен модул, лименката е целосно исклучена од надворешните приклучоци, а во случај на контролер за полнење, се префрла на режимот за стабилизација на напонот и постепено ја намалува струјата на полнење.

Во оваа статија ќе зборуваме за контролорот за полнење Li-Ion на MCP73833.

Слика 1.

Претходно искуство

До овој момент користев контролери LT4054 и да бидам искрен, бев задоволен од нив:

Овозможува полнење на компактни Li-Pol батерии со капацитет до 3000 mAh

Беше ултра компактен: sot23-5

Имаше индикатор за полнење на батеријата

Има еден куп заштити, што го прави практично неуништлив чип

Слика 2.

Дополнителна предност е што пред да почнам да се занимавам со нешто, купив 50 од нив, по многу скромна цена.

Утврдив недостатоци во работата и, искрено кажано, ме ставија во делумна ступор:

Максималната декларирана струја е 1А, си помислив. Но, веќе на 300 mA за време на полнењето, чипот се загрева до 110 * C, дури и во присуство на големи полигони на радијаторот и радијатор прикачен на пластичната површина на чипот.

Кога е вклучена термичката заштита, очигледно се активира компаратор, кој брзо ја ресетира струјата. Како резултат на тоа, микроциркулата се претвора во генератор, кој ја убива батеријата. На овој начин убив 2 батерии додека не сфатам што не е во ред со осцилоскопот.

Со оглед на горенаведеното, имав проблем со времето на полнење на уредот од околу 10 часа. Се разбира, ова многу ме незадоволни мене и потрошувачите на мојата електроника, но што можам да направам: сите сакаа да го зголемат работниот век со истите параметри на уредот, а понекогаш и трошат многу.

Во овој поглед, почнав да барам контролер што би имал најдобри параметрии можностите за дисипација на топлина, а мојот избор досега се реши на MCP73833, главно поради фактот што мојот пријател ги имаше овие контролери на залиха, а јас свирнав неколку парчиња брзо (побрзо од него) го залемив прототипот и го извршив тестови што ми требаа.

Малку за самиот контролер.

Дозволете ми да не се вклучам во целосен и темелен превод на листот со податоци (иако ова е корисно), туку брзо и едноставно да ви кажам што погледнав на почетокот во овој контролер и дали ми се допадна или не.

1. Општиот дијаграм за префрлување е она што ви привлекува внимание од самиот почеток. Лесно е да се забележи дека, со исклучок на назнаката (што не мора да го правите), ременот се состои од само 4 дела. Тие вклучуваат два кондензатори за филтри, отпорник за програмирање на струјата на полнење на батеријата и термистор од 10 k за контрола на прегревањето на Li-Ion батеријата. Ова коло е прикажано на слика 3. Ова е дефинитивно кул.

Слика 3.Дијаграм за поврзување MCP73833

2. Таа е многу подобра со топлина. Ова може да се види дури и од дијаграмот за поврзување, бидејќи се видливи идентични ногарки кои можат да се користат за отстранување на топлина. Дополнително на ова, гледајќи го фактот дека чипот е достапен во пакувања msop-10 и DFN-10, кои се поголеми по површина од sot23-5. Покрај тоа, во случајот DFN-10 има посебен полигон, кој може и треба да се користи како ладилник на голема површина. Ако не ми верувате, тогаш погледнете ја сами на Слика 4. На неа се прикажани точките на нозете на куќиштето DFN-10 и препорачаниот распоред на ПХБ од производителот, со дисипација на топлина со помош на полигон.

Слика 4.

3. Присуство на 10k термистор. Се разбира, во повеќето случаи нема да го користам, бидејќи сум сигурен дека нема да ја прегревам батеријата, но: има задачи во кои мислам на целосно полнење на батеријата за само 30 минути работа од напојувањето. Во такви случаи, самата батерија може да се прегрее.

4. Прилично сложен систем за индикација за полнење на батеријата. Како што разбрав и се обидов: има 1 LED одговорно за тоа дали напојувањето се напојува од напојувањето за полнење. Во теорија, работата не е толку потребна, но: имав случаи кога го скршив конекторот и контролорот едноставно не примаше 5V на влезот. Во такви случаи, веднаш беше јасно што не е во ред. Исклучително корисна карактеристика за програмерите. За потрошувачите, лесно се заменува со едноставно LED долж влезната линија од 5V, инсталиран со отпорник за ограничување на струјата.

5. Преостанатите две LED диоди се скршени за време на фазата на полнење. Ова ви овозможува да го растоварате MK (ако не ви треба, на пример, да го прикажете полнењето на батеријата на екранот) во смисла на обработка на полнењето на батеријата за време на полнењето (индикација дали е наполнета или не).

6. Програмирање на струјата на полнење во широк опсег. Лично, се обидов да ја зголемам струјата на полнење на 1А на плочата прикажана на Слика 1, и на околу 890 mA плочата влезе во термичка заштита во стабилен режим. Како што велат луѓето од околината, со големи опсези тие совршено извлекоа 2А од овој контролер, а според техничкиот опис, максималната струја на полнење е 3А, но имам голем број сомнежи поврзани со топлинското оптоварување на микроциркулата.

7. Ако верувате во листот со податоци, тогаш овој микроспој има: Режим на линеарен регулатор со низок испуштање - режим на намален влезен напон. Во овие режими, користејќи DC-DC конвертор, можете внимателно да го намалите напонот на влезот на микроциркулата за време на почетокот на полнењето за да го намалите неговото создавање топлина. Лично, се обидов да го намалам напонот, и топлината логично стана помала, но најмалку 0,3-0,4V треба да падне на овој микроспој за да може удобно да ја полни батеријата. Чисто технички, ќе направам мал модул што го прави ова автоматски, но немам пари или време за ова, па затоа со задоволство ги молам сите што се заинтересирани да ми испратат е-пошта. Ако има уште неколку луѓе, ќе објавиме такво нешто на нашата веб-страница.

8. Не ми се допадна што телото беше многу мало. Лемењето без фен за коса (DFN-10) е тешко и нема да функционира добро, без разлика како го гледате. Подобро е со msop-10, но потребно е многу време за почетниците да научат како да го залемат.

9. Не ми се допадна што овој контролер нема вграден BMS (заштита на батеријата од брзо полнење/празнење и голем број други проблеми). Ама такви работи имаат поскапите контролори од ТИ.

10. Ми се допадна цената. Овие контролери не се скапи.

Што е следно?

И тогаш ќе го имплементирам овој чип во моите различни идеи за уреди. На пример, сега веќе се произведува во фабриката пробна верзијаразвојна плоча базирана на STM32F103RCT6 и 18650 батерии. Веќе имам развојна табла за овој контролер, која многу добро се докажа и сакам да ја надополнам со пренослива верзија за да можам да го земам мојот работен проект со мене и да не размислувам за напојување и барање штекер во кој вметнете го напојувањето.

Ќе го користам и во сите решенија кои бараат струи на полнење повеќе од 300mA.

Се надевам дека ќе можете да го користите овој корисен и едноставен чип во вашите уреди.

Ако воопшто ве интересира енергијата од батеријата, еве го моето лично видео за напојувањето на батеријата за уредите.

Сите радио аматери се многу запознаени со таблите за полнење за една лименка ли-јонски батерии. Тој е во голема побарувачка поради неговата ниска цена и добри излезни параметри.

Се користи за полнење на претходно споменатите батерии на напон од 5 волти. Таквите марами се широко користени во домашни дизајни со автономен извор на енергија во форма на литиум-јонски батерии.

Овие контролери се произведуваат во две верзии - со и без заштита. Тие со заштита се малку скапи.

Заштитата врши неколку функции

1) Ја исклучува батеријата при длабоко празнење, преполнување, преоптоварување и краток спој.

Денес ќе ја провериме оваа марама многу детално и ќе разбереме дали параметрите што ги вети производителот одговараат на вистинските, а ќе организираме и други тестови, ајде да одиме.
Параметрите на таблата се прикажани подолу

А тоа се кола, горната со заштита, долната без

Под микроскоп се забележува дека таблата е со многу добар квалитет. Двостран ламинат од стаклени влакна, нема „парови“, присутно е печатење со свилен екран, сите влезови и излези се означени, не е можно да се измеша врската ако внимавате.

Микроколото може да обезбеди максимална струја на полнење од околу 1 ампер; оваа струја може да се промени со избирање на отпорникот Rx (означен со црвено).

И ова е плоча на излезната струја во зависност од отпорот на претходно наведениот отпорник.

Микро колото го поставува конечниот напон на полнење (околу 4,2 волти) и ја ограничува струјата на полнење. На таблата има две LED диоди, црвена и сина (боите може да бидат различни).Првата свети за време на полнењето, втората кога батеријата е целосно наполнета.

Има Micro USB конектор кој напојува 5 волти.

Првиот тест.
Ајде да го провериме излезниот напон на кој ќе се полни батеријата, треба да биде од 4,1 до 4,2 V

Така е, нема поплаки.

Втор тест
Ајде да ја провериме излезната струја, на овие табли максималната струја е стандардно поставена, а ова е околу 1А.
Ќе го вчитаме излезот на плочата додека заштитата не работи, а со тоа ќе симулираме голема потрошувачка на влезот или испразнета батерија.

Максималната струја е блиску до декларираната, да продолжиме понатаму.

Тест 3
Поврзан со локацијата на батеријата лабораториски блокнапојување на кое напонот е однапред поставен околу 4 волти. Го намалуваме напонот додека заштитата не ја исклучи батеријата, мултиметарот го прикажува излезниот напон.

Како што можете да видите, на 2,4-2,5 волти излезниот напон исчезна, односно заштитата работи. Но, овој напон е под критичното, мислам дека 2,8 волти би било точно, генерално, не советувам да ја испразните батеријата до тој степен што заштитата ќе работи.

Тест 4
Проверка на заштитната струја.
За овие цели се користеше електронско оптоварување, постепено ја зголемувавме струјата.

Заштитата работи на струи од околу 3,5 ампери (јасно видлива на видеото)

Помеѓу недостатоците само ќе забележам дека микроспојот се загрева безбожно и не помага ниту плочата која е интензивна на топлина.Инаку самиот микроспој има подлога за ефективен пренос на топлина и оваа подлога се леме на плочата, втората игра улога на ладилник.

Мислам дека нема што да додадеме, видовме сè совршено, таблата е одлична буџетска опција, кога станува збор за контролер за полнење за една лименка Li-Ion батерија со мал капацитет.
Мислам дека ова е еден од најуспешните случувања на кинеските инженери, кој е достапен за секого поради неговата незначителна цена.
Среќен престој!