###
  • Програми
  • Безопасност
  • Новини
  • интересно
  • Съвети
  • Новини
  • Отзиви

    • Вериги за защита от прекомерно разреждане за литиево-йонни батерии (контролери за разреждане). Онлайн магазин на едро за китайски стоки Монтаж на предпазна платка на 18650

    24.11.2019 Отзиви

    Литиевите батерии (Li-Io, Li-Po) са най-популярни на този моментакумулаторни източници на електрическа енергия. Литиевата батерия е с номинално напрежение 3,7 волта, което е посочено на кутията. Въпреки това, 100% заредена батерия има напрежение от 4,2 V, а разреденото „до нула“ напрежение е 2,5 V, няма смисъл да разреждате батерията под 3 V, първо, тя се влошава от това, и второ, в диапазон от 3 до 2,5 Батерията дава само няколко процента от енергията. По този начин приемаме диапазона на работно напрежение от 3 - 4,2 волта. Моята селекция от съвети за работа и съхранение литиеви батерииможете да гледате в това видео

    Има два варианта за свързване на батерии, последователно и паралелно.

    При серийна връзканапрежението на всички батерии се сумира, когато товарът е свързан, от всяка батерия протича ток, равен на общия ток във веригата, като цяло съпротивлението на натоварване определя тока на разреждане. Трябва да запомните това от училище. Сега забавната част, капацитет. Капацитетът на модула с такава връзка е добър равен на капацитета на батерията с най-малък капацитет. Представете си, че всички батерии са заредени на 100%. Виж, токът на разреждане е еднакъв навсякъде и батерията с най-малък капацитет ще се разреди първа, това е поне логично. И веднага след като се разреди, вече няма да е възможно да заредите този монтаж допълнително. Да, останалите батерии са все още заредени. Но ако продължим да премахваме тока, тогава нашата слаба батерия ще започне да се разрежда и ще се повреди. Тоест, правилно е да се приеме, че капацитетът на последователно свързан модул е ​​равен на капацитета на най-малката или най-разредената батерия. От това заключаваме: необходимо е да се сглоби серийна батерия, на първо място, от батерии с еднакъв капацитет, и второ, преди сглобяването, всички те трябва да бъдат заредени еднакво, с други думи, 100%. Има такова нещо, наречено BMS (система за наблюдение на батерията), тя може да следи всяка батерия в батерията и веднага щом една от тях се разреди, тя изключва цялата батерия от товара, това ще бъде обсъдено по-долу. Сега що се отнася до зареждането на такава батерия. Трябва да го заредите с напрежение, равно на сумата от максималните напрежения на всички батерии. За литий това е 4,2 волта. Тоест зареждаме батерия от три с напрежение 12,6 V. Вижте какво се случва, ако батериите не са еднакви. Батерията с най-малък капацитет ще се зарежда най-бързо. Но другите още не са заредени. И бедната ни батерия ще се пържи и презарежда, докато останалите се заредят. Свръхразреждането, напомням ви, литият също не харесва много и се влошава. За да избегнем това, припомняме предишното заключение.

    Да преминем към паралелна връзка. Капацитетът на такава батерия е равен на сумата от капацитетите на всички батерии, включени в нея. Токът на разреждане за всяка клетка е равен на общия ток на натоварване, разделен на броя на клетките. Тоест, колкото повече батерии има в такъв комплект, толкова повече ток може да даде. Какво се случва с напрежението интересно нещо. Ако събираме батерии, които имат различни напрежения, тоест, грубо казано, заредени на различни проценти, тогава след свързването те ще започнат да обменят енергия, докато напрежението на всички клетки стане еднакво. Заключаваме: преди сглобяването батериите трябва отново да се заредят по същия начин, в противен случай при свързване ще текат големи токове и разредената батерия ще се повреди и най-вероятно дори може да се запали. В процеса на разреждане батериите също обменят енергия, тоест ако една от кутиите е с по-малък капацитет, останалите няма да позволят да се разреждат по-бързо от себе си, тоест батерии с различен капацитет могат да се използват паралелно монтаж. Единственото изключение е работа при голям ток. При различни батерии под товар напрежението пада по различен начин и токът ще започне да тече между „силните“ и „слабите“ батерии и изобщо не се нуждаем от това. Същото важи и за зареждането. Можете абсолютно безопасно да зареждате паралелно батерии с различен капацитет, тоест не е необходимо балансиране, модулът ще се балансира сам.

    И в двата разглеждани случая трябва да се спазват токът на зареждане и токът на разреждане. Токът на зареждане за Li-Io не трябва да надвишава половината от капацитета на батерията в ампери (1000 mah батерия - зареждане 0,5 A, батерия 2 Ah, зареждане 1 A). Максималният ток на разреждане обикновено е посочен в листа с данни (TTX) на батерията. Например: батериите на лаптоп 18650 и батериите от смартфони не могат да се зареждат с ток, надвишаващ 2 капацитета на батерията в ампери (пример: 2500 mah батерия, което означава, че трябва да вземете максимум 2,5 * 2 = 5 ампера от нея). Но има батерии с голям ток, където разрядният ток е ясно посочен в спецификациите.

    Характеристики на зареждане на батерии с китайски модули

    Стандартно закупен модул за зареждане и защита за 20 рублиза литиева батерия ( Линк към Aliexpress)
    (позициониран от продавача като модул за една кутия от 18650) може и ще зарежда всяка литиева батерия, независимо от формата, размера и капацитетадо правилното напрежение от 4,2 волта (волтажът на напълно заредена батерия, до очните ябълки). Дори и да е огромен литиев пакет от 8000mah (разбира се, говорим за една клетка на 3.6-3.7v). Модулът дава заряден ток от 1 ампер, това означава, че те могат безопасно да зареждат всяка батерия с капацитет от 2000 mah и повече (2Ah, което означава, че зарядният ток е половината от капацитета, 1A) и съответно времето за зареждане в часове ще бъде равно на капацитета на батерията в ампери (всъщност, малко повече, час и половина до два за всеки 1000 mah). Между другото, батерията може да бъде свързана към товара още по време на зареждането.

    важно!Ако искате да заредите батерия с по-малък капацитет (например една стара кутия от 900 mah или малко литиево пликче от 230 mah), тогава 1 A заряден ток е много, трябва да се намали. Това става чрез подмяна на резистора R3 на модула съгласно приложената таблица. Резисторът не е непременно smd, най-обикновеният ще свърши работа. Напомням ви, че зарядният ток трябва да бъде половината от капацитета на батерията (или по-малко, не е страшно).

    Но ако продавачът каже, че този модул е ​​за една кутия 18650, може ли да зарежда две кутии? Или три? Какво ще стане, ако трябва да съберете голяма банка за захранване от няколко батерии?
    МОГА! Всички литиеви батерии могат да се свързват паралелно (всички плюсове към плюсове, всички минуси към минуси) НЕЗАВИСИМО ОТ КАПАЦИТЕТА. Батериите, запоени паралелно, поддържат работно напрежение от 4.2v и капацитетът им се сумира. Дори да вземеш едната кутия на 3400mah, а втората на 900, получаваш 4300. Батериите ще работят като цяло и ще се разреждат пропорционално на капацитета си.
    Напрежението в ПАРАЛЕЛНИЯ МОНТАЖ Е ВИНАГИ ЕДНАКВО НА ВСИЧКИ БАТЕРИИ! И нито една батерия не може да бъде физически разредена в комплект преди други; принципът на комуникиращите съдове работи тук. Тези, които твърдят обратното и казват, че батериите с по-малък капацитет ще се разреждат по-бързо и ще умрат - те се бъркат със SERIAL монтаж, плюйте в лицето.
    важно!Преди да се свържат помежду си, всички батерии трябва да имат приблизително еднакво напрежение, за да не текат изравнителни токове между тях по време на запояване, те могат да бъдат много големи. Затова най-добре е просто да заредите всяка батерия поотделно преди сглобяването. Разбира се, времето за зареждане на целия комплект ще се увеличи, тъй като използвате същия 1A модул. Но можете да паралелизирате два модула, като получите ток на зареждане до 2A (ако вашето зарядно устройство може да даде толкова). За да направите това, трябва да свържете всички подобни клеми на модулите с джъмпери (с изключение на Out- и B +, те се дублират на дъските от други никели, те вече ще бъдат свързани така или иначе). Или можете да закупите модул ( Линк към Aliexpress), на който микросхемите вече са паралелни. Този модул може да зарежда с ток от 3 ампера.

    Съжалявам, че съм толкова очевиден, но хората все още се объркват, така че ще трябва да обсъдим разликата между паралел и серия.
    ПАРАЛЕЛвръзката (всички плюсове към плюсове, всички минуси към минуси) поддържа напрежението на батерията на 4,2 волта, но увеличава капацитета чрез добавяне на всички капацитети заедно. Всички захранващи банки използват паралелно свързване на няколко батерии. Такава сглобка все още може да се зарежда от USB и усилващият преобразувател повишава напрежението до изхода 5v.
    ПОСЛЕДОВАТЕЛЕНвръзка (всеки плюс към минус на следващата батерия) дава многократно увеличение на напрежението на една заредена кутия от 4.2v (2s - 8.4v, 3s - 12.6v и т.н.), но капацитетът остава същият. Ако се използват три батерии от 2000 mah, тогава капацитетът на сглобяване е 2000 mah.
    важно!Смята се, че за последователно сглобяване е свещено, че е необходимо да се използват само батерии със същия капацитет. Всъщност не е. Можете да използвате различни, но тогава капацитетът на батерията ще се определя от НАЙ-НИСКИЯ капацитет в комплекта. Добавете 3000 + 3000 + 800 - получавате компилация от 800 mah. Тогава специалистите започват да крякат, че тогава по-малко капацитетната батерия ще се разреди по-бързо и ще умре. И няма значение! Основното и наистина свещено правило е, че за последователно сглобяване винаги е необходимо да се използва BMS защитна платка за необходимия брой кутии. Той ще определи напрежението на всяка клетка и ще изключи целия модул, ако едната се разреди първа. В случай на банка от 800, тя ще бъде разредена, BMS ще изключи товара от батерията, разреждането ще спре и остатъчното зареждане от 2200 mah на останалите банки вече няма да има значение - трябва да заредите.

    BMS платката, за разлика от единичния заряден модул, НЕ Е СЕРИЙНО ЗАРЯДНО. Изисква се за зареждане конфигуриран източник на желаното напрежение и ток. Guyver направи видеоклип за това, така че не си губете времето, гледайте го, той е за това възможно най-подробно.

    Възможно ли е да се зарежда сериен модул чрез свързване на няколко единични модула за зареждане?
    Всъщност при определени предположения е възможно. За някои домашни продукти се е доказала схема, използваща единични модули, също свързани последователно, но ВСЕКИ модул се нуждае от собствено ОТДЕЛНО ЗАХРАНВАНЕ. Ако заредите 3s, ще вземете три зареждане на телефонаи свържете всеки към един модул. Когато използвате един източник - захранване късо съединение, нищо не работи. Такава система работи и като защита за модула (но модулите са в състояние да доставят не повече от 3 ампера) Или просто заредете модула от клетката, като свържете модула към всяка батерия, докато се зареди напълно.

    Индикатор за батерията

    Освен това е спешен проблем - поне да се знае колко процента от заряда остава на батерията, за да не се изтощи в най-решителния момент.
    За паралелни монтажи на 4,2 волта най-очевидното решение би било незабавното закупуване на готова платка за захранване, която вече има дисплей, показващ процентите на зареждане. Тези проценти не са супер точни, но все пак помагат. Емисионната цена е около 150-200 рубли, всички са представени на уебсайта на Guyver. Дори ако не изграждате power bank, а нещо друго, тази платка е доста евтина и малка, за да я поставите в домашен продукт. Освен това вече има функция за зареждане и защита на батериите.
    Има готови миниатюрни индикатори за една или повече кутии, 90-100r
    Е, най-евтиният и популярен метод е да използвате усилващия преобразувател MT3608 (30 рубли), настроен на 5-5.1v. Всъщност, ако направите захранваща банка на всеки 5-волтов преобразувател, тогава дори не е нужно да купувате нищо. Усъвършенстването се състои в инсталиране на червен или зелен светодиод (други цветове ще работят при различно изходно напрежение, от 6V и по-високо) през резистор за ограничаване на тока от 200-500 ома между изходния положителен извод (това ще бъде плюс) и входната положителна клема (за светодиод това ще бъде минус). Не грешите, между два плюса! Факт е, че по време на работа на преобразувателя се създава разлика в напрежението между плюсовете, +4,2 и + 5V дават напрежение от 0,8V помежду си. Когато батерията се разреди, нейното напрежение ще падне и изходът от преобразувателя винаги е стабилен, което означава, че разликата ще се увеличи. И когато напрежението на банката е 3.2-3.4V, разликата ще достигне необходимата стойност, за да светне светодиодът - започва да показва, че е време за зареждане.

    Как да измерим капацитета на батерията?

    Вече сме свикнали с мнението, че Imax b6 е необходим за измерване, но струва пари и е излишен за повечето радиолюбители. Но има начин да се измери капацитета на 1-2-3-клетъчна батерия с достатъчна точност и евтино - обикновен USB тестер.

    Тази дъска лежеше в кофите за боклук дълго време, докато не се появи възможността да я използваме по предназначение. Ако харесвате схеми и инструменти - ще е интересно.

    Ако някой се сеща имам преправена отвертка
    Повече от 2 години той активно и редовно работи, разрежда и зарежда 40 пъти.
    Докато самият той брутално не го претовари, като направи отдушник в OSB с корона 102 мм, едва държейки инструмента с две ръце :)


    Отвертката с кабел също не се справи с такава работа и нямаше мощна бормашина под ръка. Резултатът - един от акумулаторите не издържа на тормоза и падна в скала. Изобщо:(
    След частичен демонтаж на акумулатора се оказа че е изгоряла контактната алуминиева лента към ролката. Все още не знам как да ремонтирам батерии :(




    Инструментът беше спешно необходим, така че първата мисъл е да закупите същата батерия 26650 LiMn2O4 и бързо да възстановите батерията. Но в магазините същата батерия не беше намерена. Поръчайте от Китай и чакайте - твърде дълго ...
    Освен това реших да добавя защитна платка BMS към блока, за да не се случва това повече. Но тук е проблемът - свободно мястобез батерия :(
    Накратко, купих сравнително евтин високотоков SONY US18650VTC4 (2100mAh 30A пик 60A). Те струват 750 рубли за 3 броя - това е малко по-скъпо от поръчката от Китай, но тук и сега! взеха
    Капацитетът от 2100mAh, разбира се, е значително по-малък от предишните 3500mAh, но ще го преживея някак, все още се уморявате по-бързо, отколкото се разрежда. При следващата пауза може да го презаредите, особено сега ще го заредя с ново зареждане с висок ток :)
    Останалите две батерии 26650 3500mAh, които работеха преди, бяха проверени за остатъчен капацитет - получих 3140mAh. Спад на капацитета от 10% е съвсем приемлив и батериите все още могат да се използват някъде.








    Благодарение на ниската цена и вградения балансьор, защитната платка може да се вгради директно в акумулаторния пакет на електроинструмента. Платката няма функции за зареждане.
    Маркировка на таблото HX-3S-FL25A-A
    Вече беше кратки прегледитази дъска, например тук

    Размерът на платката отговаря на посочените 56x45 мм, но дебелината на 4 мм е много по-голяма от декларираните 1,2 мм, имайте това предвид.
    Шунтът е сглобен от два паралелни SMD резистора 5 mΩ (общо 2,5 mΩ).
    Телените шунтове все още държат претоварване по-надеждно, те очевидно спасиха малко тук, но резисторите са плоски и не стърчат.
    Полевите работници стоят успоредно, 4 бр


    Балансиране, монтирано на основата, номинално балансиращо напрежение 4.20V
    Ток на балансиране фиксиран 42mA (4,20V / 100Ω = 42mA), за не много капацитетни батериитова е напълно достатъчно.
    Балансирането работи постоянно и независимо от защитната схема. Докато напрежението на която и да е от батериите надвишава 4,20 V, към нея се свързва съпротивление на натоварване от 100 ома, докато се разреди до 4,20 V.

    При желание, тази таксаможе лесно да се преобразува в 2S чрез просто затваряне на B2 и B + с джъмпер, докато превключвателите на захранването могат да се нагряват повече чрез увеличаване на съпротивлението на каналите на полеви работници.
    Контролерите осигуряват защита

    Без да нарушава принципите си, той копира оригиналната електрическа схема.


    Схемата, въпреки че изглежда сложна, работи просто и ясно. Грешките, разбира се, не са изчезнали - китайците запазват своята марка :)
    Номерирането на транзисторите е показано условно.
    На p-n-n транзистори Q1-Q6 са сглобени преобразувател на ниво и сигнален суматор с HY2210
    На n-p-n транзистори Q7-Q9 е сглобена проста транзисторна логика за управление на превключватели на захранването
    Q7 се отключва, когато някоя батерия е преразредена до напрежение под 2,40 V, възстановяване настъпва при напрежение над 3,0 V (след премахване на товара или свързване към зареждане).
    Q8 гарантира, че защитата се захваща след задействане, докато товарът бъде напълно отстранен. В същото време върху него се организира високоскоростна защита в случай на късо съединение на товара, когато токът скочи над 100А.
    Q9 се отключва, когато която и да е батерия се презареди до напрежение над 4,28 V, възстановяването става при натоварване при напрежение под 4,08 V. В този случай превключвателите на мощността не пречат на протичането на разрядния ток.
    Не съм проверявал точните прагове на всички контролери, т.к. това отнема време, но реално те не се различават много от посочените в спецификацията.

    S1 и S2 са само контролни точки, нямат нищо общо с термичната защита. Освен това те не могат да бъдат затворени един за друг. Как да свържете термичната защита нормално - ще кажа и покажа по-долу.
    На S1 се появява сигнал, когато някой елемент е преразреден.
    На S2 се появява сигнал при презареждане на който и да е елемент, а също и след задействане на текущата защита.
    Консумацията на ток от платката е много малка (няколко микроампера).

    Нови батерии

    Батериите са подписани и тествани, капацитетът отговаря на номинала



    Въпреки наличието на машина за контактно заваряване, запоих батериите, т.к. в този случай това е най-доброто решение.
    Батериите трябва да бъдат добре калайдисани преди запояване.

    Батериите са запоени и монтирани на място



    Платката е запоена (платката вече е преработена на снимката)
    Внимавайте да не дадете накъсо краищата на батериите





    Силови проводници - в силиконова изолация 1,5 кв. мм
    Контролни проводници - MGTF-0.2



    Типичната схема за свързване на платката не е оптимална, т.к Има 4 захранващи проводника към таблото. Свързах по по-проста схема, когато само 2 захранващи проводника отиват към таблото. Подобна връзка е разрешена при къса дължина на свързващите проводници към батериите

    При натоварване, при рязко натискане на спусъка, защитата на платката веднага работи :(
    Първоначално логично предположих, че е прекъснат поради претоварване по ток, но затварянето на шунта на таблото не промени нищо. Стана ясно, че нетоково претоварване на платката води до задействане на защитата.
    След това свързах осцилоскопа в режим на запис към батериите и проверих напрежението на тях под товар. Напрежението успя да падне под 7V и защитата веднага заработи :(
    Това е причината за защитата. Защо толкова падна напрежението, защото батериите са силнотокови? Нека направим измервания и изчисления:
    - напрежение на батерията 11.4V (HP890CN)
    - вътрешно съпротивление на батерии от листа с данни при DC DC-IR 66mOhm (3x22mOhm)
    - измерено съпротивление на мотора 63mΩ
    - съпротивление на свързващите проводници и превключвател с отвертка - 23mOhm
    - съпротивление на защитната платка - шунт + MOSFET + свързващи проводници - 10mΩ
    Общо съпротивление на веригата 66+63+23+10=162mΩ
    Ток на веригата 11,4/0,162= 70А
    Много обаче...

    Но проблемът не е в тока, а в спада на напрежението на батериите.
    При ток 70А напрежението на всяка батерия намалява със 70*0.022=1.54V и става 3.8-1.54=2.26V. Ето я и истинската причина за сработването на защитата!
    Не е желателно да коригирате или премахвате защитата - безопасността на използване е намалена, така че трябва просто да се забави по време на стартирането на двигателя. Добавете кондензатор 0.47uF на правилното място и забавянето е готово :)
    Ако на някой му е трудно да запои дреболия към платката, можете да запоите кондензатора чрез повърхностен монтаж между S1 и B-
    По-лесно ми беше да сложа SMD кондензатор :)
    Сега има достатъчно време за развъртане на двигателя под товар. При силно блокиране на двигателя на пълна газ, защитата се задейства след 0,3 секунди, а не моментално, както преди.
    Преустроена дъска


    Не обръщайте внимание на резистора 470kΩ - родният резистор 510kΩ пострада в резултат на експерименти и беше заменен с каквото дойде под ръка :)
    Платката съдържа вериги с високо съпротивление, така че след запояване е необходимо платката да се измие добре.

    Схема след корекция

    Описание на всички модификации
    1. Ненужен кондензатор 0.1uF беше запоен от 2 пина на HY2210 към шунт. Защо изобщо го слагат не е ясно, липсва го в листа с данни на HY2210. Не влияе на работата, но го запоих да не го повреди.
    2. Добавен резистор база-емитер за нормално възстановяване след операция на защита.
    Без него автоматичното възстановяване на защитата след премахване на товара е изключително нестабилно, т.к. най-малката намеса на P- пречи на защитата при нулиране. Подходящата стойност на резистора е 1-3 MΩ. Запоих този резистор спретнато директно към клемите на транзистора. Внимавайте да не го прегреете!
    3. Добавен е 0,47uF кондензатор за забавяне на защитата от прекомерно разреждане от 25ms (типично за HY2210) на 300ms. Опитах се да свържа кондензатор 0.1uF - защитата работи твърде бързо за тежък RS-775 мотор. Ако двигателят е напълно брутален, може да се наложи да инсталирате по-голям кондензатор, например 1uF

    Сега рязкото натискане на спусъка под товар не задейства защитата :)

    Свързване на защитния термопревключвател.
    Към тази платка могат да бъдат свързани както NO, така и NC термични превключватели.
    Давам схемите по-долу.


    Използвах НЕ термопревключвател KSD 9700 5A 70ºC



    Залепих го за батериите

    В същото време реших да се откажа от зареждането от PSU чрез токоограничаващи резистори и да зареждам батериите с преобразувано зарядно устройство 3S 12.6V 3A

    Крайната схема се получи така

    Зареждане Colaier 12.6V 3A

    вече направи SW на него. кирично както винаги има какво да добавя



    В оригиналната си форма зареждането не поддържа декларирания ток от 3А и прегрява. В допълнение, той излъчва забележими смущения към близкия радиоприемник.
    Зарядното е разглобено преди тестовете :)









    Зареждането се различава от обикновените PSU чрез допълнително инсталирани елементи на веригата за ограничаване на тока

    Ще бъда кратък с ревизиите :)
    - Поставете липсващия входящ филтър. Сега радиото не реагира на работещо зареждане.
    - Преместете термистора NTC1 (5D-9) и предпазителя LF1 (T2A) на правилните места
    - Платката има място за инсталиране на разрядни резистори R1 + R2. Те са необходими за разреждане на CX1 след изключване на зареждането от мрежата. Сложих разряден резистор OMLT-0.5 620 kOhm паралелно с CX1 :)



    Сложих изходния дросел L1 вместо джъмпери. Това не се отрази по никакъв начин на работата, защото вълните на изхода за зареждане нямат голямо значение.



    Намалено изходно напрежение от 12.8V на 12.65V чрез свързване на резистор 390kΩ паралелно с резистора R29 8.2kΩ
    - Намален изходен ток от 3.2A на 2A чрез замяна на резистора R26 1.6kΩ с резистор 1kΩ


    Токът беше намален, защото, първо, това зареждане не може да достави ток от 3A без прегряване, и второ, защото батериите US18650VTC4 имат максимален ток на зареждане от 2A.
    Електрически инсталации печатна електронна платкаизпълнява неправилно, поради което няма добра стабилност на изходното напрежение и ток. Не съм сменял, защото не е много критично.

    Изводи:
    - Батериите SONY US18650VTC4 имат само един недостатък - малък капацитет
    - Платката BMS 3S 25A може да работи нормално след малка модификация
    - Зареждането на 3S 12.6V 3A в оригиналния си вид работи незадоволително и изисква значително подобрение, не мога да го препоръчам, съжалявам

    След смяната винтоверта работи нормално 4 месеца. Намаляването на мощността не се усеща, зарежда се бързо, малко повече от час.

    Оценяването на характеристиките на конкретно зарядно устройство е трудно, без да се разбере как всъщност трябва да тече примерният заряд на литиево-йонна батерия. Ето защо, преди да преминем директно към веригите, нека си припомним малко теория.

    Какво представляват литиевите батерии

    В зависимост от материала, от който е направен положителният електрод на литиевата батерия, има няколко разновидности:

    • с литиево-кобалтатен катод;
    • с катод на базата на литиран железен фосфат;
    • на базата на никел-кобалт-алуминий;
    • на базата на никел-кобалт-манган.

    Всички тези батерии имат свои собствени характеристики, но тъй като тези нюанси не са от основно значение за обикновения потребител, те няма да бъдат разгледани в тази статия.

    Освен това всички литиево-йонни батерии се произвеждат в различни размери и форм фактори. Те могат да бъдат както във версия с кутия (например популярните днес батерии 18650), така и в ламинирана или призматична версия (гел-полимерни батерии). Последните представляват херметически затворени торбички от специално фолио, в което са разположени електродите и електродната маса.

    Най-често срещаните размери на литиево-йонни батерии са показани в таблицата по-долу (всички те имат номинално напрежение от 3,7 волта):

    Обозначаване Размер Подобен размер
    XXYY0,
    където XX- индикация на диаметъра в mm,
    YY- стойност на дължината в mm,
    0 - отразява изпълнението под формата на цилиндър    		 10180 2/5 AAA
    10220 1/2 AAA (Ø съответства на AAA, но половината от дължината)
    10280
    10430 AAA
    10440 AAA
    14250 1/2AA
    14270 Ø AA, дължина CR2
    14430 Ø 14 mm (като AA), но по-къс
    14500 АА
    14670
    15266, 15270 CR2
    16340 CR123
    17500 150S/300S
    17670 2xCR123 (или 168S/600S)
    18350
    18490
    18500 2xCR123 (или 150A/300P)
    18650 2xCR123 (или 168A/600P)
    18700
    22650
    25500
    26500 ОТ
    26650
    32650
    33600 д
    42120

    Вътрешните електрохимични процеси протичат по същия начин и не зависят от форм-фактора и производителността на батерията, така че всичко казано по-долу се отнася еднакво за всички литиеви батерии.

    Как правилно да зареждате литиево-йонни батерии

    Най-правилният начин за зареждане на литиеви батерии е зареждането на два етапа. Именно този метод използва Sony във всички свои зарядни устройства. Въпреки по-сложния контролер на зареждането, това осигурява по-пълно зареждане на литиево-йонните батерии, без да намалява експлоатационния им живот.

    Тук говорим за двустепенен профил на зареждане на литиеви батерии, съкратено CC / CV (постоянен ток, постоянно напрежение). Има и опции с импулсни и стъпаловидни токове, но те не се разглеждат в тази статия. Можете да прочетете повече за зареждането с импулсен ток.

    Така че, нека разгледаме по-подробно и двата етапа на зареждането.

    1. На първия етаптрябва да се осигури постоянен заряден ток. Текущата стойност е 0,2-0,5C. За ускорено зареждане е позволено да се увеличи токът до 0,5-1,0C (където C е капацитетът на батерията).

    Например, за батерия с капацитет 3000 mAh, номиналният ток на зареждане в първия етап е 600-1500 mA, а токът на ускорено зареждане може да бъде в диапазона 1,5-3A.

    За да се осигури постоянен ток на зареждане с дадена стойност, веригата на зарядното устройство (зарядното устройство) трябва да може да повиши напрежението на клемите на акумулатора. Всъщност на първия етап паметта работи като класически токов стабилизатор.

    Важно:ако планирате да зареждате батерии с вградена защитна платка (PCB), тогава, когато проектирате веригата на зарядното устройство, трябва да сте сигурни, че напрежението на отворена верига на веригата никога не може да надвишава 6-7 волта. В противен случай защитната платка може да се повреди.

    В момента, когато напрежението на батерията се повиши до стойност от 4,2 волта, батерията ще спечели приблизително 70-80% от капацитета си (специфичната стойност на капацитета ще зависи от тока на зареждане: при ускорено зареждане ще бъде малко по-малко , с номинален заряд - малко повече). Този момент е краят на първия етап от заряда и служи като сигнал за преминаване към втория (и последен) етап.

    2. Втори етап на зареждане- това е зарядът на батерията с постоянно напрежение, но постепенно намаляващ (падащ) ток.

    На този етап зарядното устройство поддържа напрежение от 4,15-4,25 волта на батерията и контролира текущата стойност.

    С увеличаване на капацитета, зарядният ток ще намалее. Веднага щом стойността му намалее до 0,05-0,01С, процесът на зареждане се счита за завършен.

    Важен нюанс в работата на правилното зарядно устройство е пълното му изключване от батерията след завършване на зареждането. Това се дължи на факта, че е изключително нежелателно литиевите батерии да бъдат дълго време под високо напрежение, което обикновено се осигурява от зарядното устройство (т.е. 4,18-4,24 волта). Това води до ускорено влошаване на химическия състав на батерията и в резултат на това до намаляване на нейния капацитет. Дългият престой означава десетки или повече часове.

    По време на втория етап на зареждане батерията успява да натрупа около 0.1-0.15 повече от капацитета си. По този начин общият заряд на батерията достига 90-95%, което е отличен показател.

    Разгледахме два основни етапа на зареждане. Отразяването на проблема със зареждането на литиевите батерии обаче би било непълно, ако не беше споменат още един етап на зареждане – т.нар. предварително зареждане.

    Етап на предварително зареждане (предварително зареждане)- този етап се използва само за дълбоко разредени батерии (под 2,5 V) за привеждането им в нормален работен режим.

    На този етап зарядът се осигурява от намален постоянен ток, докато напрежението на батерията достигне 2,8 V.

    Предварителният етап е необходим, за да се предотврати подуване и намаляване на налягането (или дори експлозия с пожар) на повредени батерии, които например имат вътрешно късо съединение между електродите. Ако през такава батерия незабавно премине голям заряден ток, това неизбежно ще доведе до нейното нагряване и тогава какъв късмет.

    Друго предимство на предварителното зареждане е предварителното загряване на батерията, което е важно при зареждане при ниски температури. околен свят(в неотопляема стая през студения сезон).

    Интелигентното зареждане трябва да може да следи напрежението на батерията по време на етапа на предварително зареждане и в случай на напрежение за дълго времене се издига, заключете, че батерията е дефектна.

    Всички етапи на зареждане на литиево-йонна батерия (включително етапа на предварително зареждане) са показани схематично на тази графика:

    Превишаването на номиналното напрежение на зареждане с 0,15 V може да намали живота на батерията наполовина. Намаляването на зарядното напрежение с 0,1 волта намалява капацитета на заредена батерия с около 10%, но значително удължава нейния живот. Напрежението на напълно заредена батерия след изваждането й от зарядното е 4,1-4,15 волта.

    За да обобщим горното, очертаваме основните тези:

    1. С какъв ток да заредите литиево-йонна батерия (например 18650 или друга)?

    Токът ще зависи от това колко бързо искате да го зареждате и може да варира от 0,2C до 1C.

    Например за батерия 18650 с капацитет 3400 mAh минималният ток на зареждане е 680 mA, а максималният е 3400 mA.

    2. Колко време се зареждат например същите акумулаторни батерии 18650?

    Времето за зареждане директно зависи от зарядния ток и се изчислява по формулата:

    T \u003d C / I зареждане.

    Например, времето за зареждане на нашата батерия с капацитет 3400 mAh с ток 1A ще бъде около 3,5 часа.

    3. Как правилно да заредите литиево-полимерна батерия?

    Всички литиеви батерии се зареждат по същия начин. Няма значение дали е литиев полимер или литиев йон. За нас, потребителите, няма разлика.

    Какво е защитна дъска?

    Защитната платка (или PCB - power control board) е предназначена да предпазва от късо съединение, презареждане и презареждане на литиевата батерия. По правило в защитните модули е вградена и защита от прегряване.

    От съображения за безопасност е забранено използването на литиеви батерии в домакински уреди, ако те нямат вградена защитна платка. Следователно всички батерии за мобилни телефони винаги имат печатна платка. Изходните клеми на батерията са разположени директно на платката:

    Тези платки използват контролер за зареждане с шест крака на специализиран mikrukh (JW01, JW11, K091, G2J, G3J, S8210, S8261, NE57600 и др. аналози). Задачата на този контролер е да изключи батерията от товара, когато батерията е напълно разредена и да изключи батерията от зареждане, когато достигне 4,25 V.

    Ето, например, диаграма на платката за защита на батерията BP-6M, която се доставяше със стари телефони Nokia:

    Ако говорим за 18650, тогава те могат да бъдат произведени както със защитна платка, така и без нея. Защитният модул се намира в областта на отрицателната клема на акумулатора.

    Платката увеличава дължината на батерията с 2-3 мм.

    Батериите без PCB модул обикновено се доставят с батерии, които се доставят със собствени вериги за защита.

    Всяка батерия със защита може лесно да бъде превърната в незащитена батерия, като просто я изкормите.

    Към днешна дата максималният капацитет на батерията 18650 е 3400 mAh. Батериите със защита трябва да имат съответното обозначение на кутията ("Защитени").

    Не бъркайте PCB-платка с PCM-модул (PCM - захранващ заряден модул). Ако първите служат само за защита на батерията, то вторите са предназначени да контролират процеса на зареждане - те ограничават зарядния ток на дадено ниво, контролират температурата и като цяло осигуряват целия процес. Платката PCM е това, което наричаме контролер на заряда.

    Надявам се, че сега няма останали въпроси, как да зареждам батерия 18650 или друга литиева батерия? След това се обръщаме към малка селекция от готови схемни решения за зарядни устройства (същите тези контролери за зареждане).

    Схеми за зареждане на литиево-йонни батерии

    Всички схеми са подходящи за зареждане на всяка литиева батерия, остава само да се вземе решение за тока на зареждане и елементната база.

    LM317

    Схема на просто зарядно устройство, базирано на чипа LM317 с индикатор за зареждане:

    Веригата е проста, цялата настройка се свежда до настройка на изходното напрежение на 4,2 волта с помощта на настройващия резистор R8 (без свързана батерия!) И настройка на зарядния ток чрез избор на резистори R4, R6. Мощността на резистора R1 е най-малко 1 ват.

    Веднага след като светодиодът изгасне, процесът на зареждане може да се счита за завършен (токът на зареждане никога няма да намалее до нула). Не се препоръчва да държите батерията в този заряд дълго време, след като е напълно заредена.

    Чипът lm317 се използва широко в различни стабилизатори на напрежение и ток (в зависимост от схемата на превключване). Продава се на всеки ъгъл и струва една стотинка като цяло (можете да вземете общо 10 броя). за 55 рубли).

    LM317 се предлага в различни кутии:

    Присвояване на щифта (pinout):

    Аналозите на чипа LM317 са: GL317, SG31, SG317, UC317T, ECG1900, LM31MDT, SP900, KR142EN12, KR1157EN1 (последните два са местно производство).

    Токът на зареждане може да се увеличи до 3А, ако вземете LM350 вместо LM317. Но ще е по-скъпо - 11 rub/бр.

    Печатната платка и модулът на веригата са показани по-долу:

    Старият съветски транзистор KT361 може да бъде заменен с подобни p-n-pтранзистор (например KT3107, KT3108 или буржоа 2N5086, 2SA733, BC308A). Може да се премахне напълно, ако индикаторът за зареждане не е необходим.

    Недостатъкът на схемата: захранващото напрежение трябва да бъде в диапазона 8-12V. Това се дължи на факта, че за нормалната работа на микросхемата LM317 разликата между напрежението на батерията и захранващото напрежение трябва да бъде най-малко 4,25 волта. Така няма да може да се захранва от USB порта.

    MAX1555 или MAX1551

    MAX1551/MAX1555 - специализирани устройство за зарежданеза Li + батерии, които могат да работят от USB или от отделен захранващ адаптер (например зарядно за телефон).

    Единствената разлика между тези микросхеми е, че MAX1555 дава сигнал за индикатора за напредъка на зареждането, а MAX1551 - сигнал, че захранването е включено. Тези. 1555 все още е за предпочитане в повечето случаи, така че 1551 сега е трудно да се намери в продажба.

    Подробно описание на тези чипове от производителя -.

    Максималното входно напрежение от DC адаптера е 7 V, когато се захранва от USB - 6 V. Когато захранващото напрежение падне до 3,52 V, микросхемата се изключва и зареждането спира.

    Самата микросхема открива на кой вход има захранващо напрежение и се свързва към него. Ако захранването се подава през USB шината, тогава максималният ток на зареждане е ограничен до 100 mA - това ви позволява да включите зарядното устройство в USB порта на всеки компютър, без да се страхувате от изгаряне на южния мост.

    Когато се захранва от отделно захранване, типичният ток на зареждане е 280 mA.

    Чиповете имат вградена защита от прегряване. Но дори и в този случай веригата продължава да работи, намалявайки зарядния ток със 17mA за всеки градус над 110°C.

    Има функция за предварително зареждане (вижте по-горе): докато напрежението на батерията е под 3V, микросхемата ограничава зарядния ток до 40 mA.

    Микросхемата има 5 пина. Ето типична електрическа схема:

    Ако има гаранция, че напрежението на изхода на вашия адаптер не може да надвишава 7 волта при никакви обстоятелства, тогава можете да направите без стабилизатора 7805.

    Опцията за USB зареждане може да се монтира например на този.

    Микросхемата не се нуждае от външни диоди или външни транзистори. Като цяло, разбира се, шик mikruhi! Само те са твърде малки, неудобно е да се запояват. И те все още са скъпи ().

    LP2951

    Стабилизаторът LP2951 се произвежда от National Semiconductors (). Той осигурява внедряването на вградената функция за ограничаване на тока и ви позволява да генерирате стабилно ниво на зарядно напрежение за литиево-йонна батерия на изхода на веригата.

    Стойността на зарядното напрежение е 4,08 - 4,26 волта и се задава от резистор R3, когато батерията е изключена. Напрежението е много точно.

    Токът на зареждане е 150 - 300mA, тази стойност е ограничена от вътрешните вериги на чипа LP2951 (в зависимост от производителя).

    Използвайте диод с малък обратен ток. Например, това може да бъде всяка от серията 1N400X, която можете да получите. Диодът се използва като блокиращ диод за предотвратяване на обратния ток от батерията към чипа LP2951, когато входното напрежение е изключено.

    Това зарядно устройство произвежда доста нисък ток на зареждане, така че всяка батерия 18650 може да се зарежда цяла нощ.

    Микрочипът може да бъде закупен от DIP пакет, както и в корпуса SOIC(цена около 10 рубли на парче).

    MCP73831

    Чипът ви позволява да създавате правилните зарядни устройства, освен това е по-евтин от рекламирания MAX1555.

    Типична превключваща схема е взета от:

    Важно предимство на веригата е липсата на мощни резистори с ниско съпротивление, които ограничават зарядния ток. Тук токът се задава от резистор, свързан към 5-ия изход на микросхемата. Неговото съпротивление трябва да бъде в диапазона 2-10 kOhm.

    Сглобката на зарядното устройство изглежда така:

    Микросхемата се нагрява доста добре по време на работа, но това не изглежда да й пречи. Изпълнява своята функция.

    Ето още една версия на PCB с smd светодиоди микро USB конектор:

    LTC4054 (STC4054)

    Силно проста схема, страхотен вариант! Позволява зареждане с ток до 800 mA (виж). Вярно, има склонност да се нагрява много, но в този случай вградената защита от прегряване намалява тока.

    Веригата може да бъде значително опростена чрез изхвърляне на един или дори двата светодиода с транзистор. Тогава ще изглежда така (съгласете се, няма къде по-лесно: чифт резистори и един кондер):

    Една от опциите за PCB е достъпна на адрес. Платката е предназначена за елементи с размер 0805.

    I=1000/R. Не трябва да задавате голям ток веднага, първо вижте колко ще се нагрее микросхемата. За моите цели взех резистор от 2,7 kOhm, докато токът на зареждане се оказа около 360 mA.

    Малко вероятно е радиаторът да може да бъде адаптиран към тази микросхема и не е факт, че ще бъде ефективен поради високата термична устойчивост на прехода кристален корпус. Производителят препоръчва да направите радиатора "през ​​проводниците" - да направите пистите възможно най-дебели и да оставите фолиото под корпуса на микросхемата. И като цяло колкото повече "земно" фолио остане, толкова по-добре.

    Между другото, по-голямата част от топлината се отстранява през 3-тия крак, така че можете да направите тази писта много широка и дебела (напълнете я с излишна спойка).

    Пакетът на чипа LTC4054 може да бъде обозначен като LTH7 или LTADY.

    LTH7 се различава от LTADY по това, че първият може да вдигне много изтощена батерия (на която напрежението е под 2,9 волта), докато вторият не може (трябва да го завъртите отделно).

    Микросхема вышла очень удачной, поэтому имеет кучу аналогов: STC4054, MCP73831, TB4054, QX4054, TP4054, SGM4054, ACE4054, LP4054, U4054, BL4054, WPM4054, IT4504, Y1880, PT6102, PT6181, VS6102, HX6001, LC6000, LN5060, CX9058, EC49016, CYT5026, Q7051. Преди да използвате някой от аналозите, проверете спецификациите.

    TP4056

    Микросхемата е направена в пакета SOP-8 (виж), има метален радиатор на корема, който не е свързан с контактите, което прави възможно по-ефективното отстраняване на топлината. Позволява ви да зареждате батерията с ток до 1A (токът зависи от резистора за настройка на тока).

    Диаграмата на свързване изисква много минимални прикачени файлове:

    Схемата реализира класическия процес на зареждане - първо зареждане с постоянен ток, след това с постоянно напрежение и падащ ток. Всичко е научно. Ако разглобите зареждането стъпка по стъпка, тогава можете да различите няколко етапа:

    1. Следене на напрежението на свързаната батерия (това се случва през цялото време).
    2. Етап на предварително зареждане (ако батерията е разредена под 2,9 V). Заряден ток 1/10 от програмирания R prog резистор (100 mA при R prog = 1,2 kOhm) до ниво от 2,9 V.
    3. Зареждане с максимален постоянен ток (1000mA при R prog = 1.2 kOhm);
    4. Когато батерията достигне 4,2 V, напрежението на батерията се фиксира на това ниво. Започва постепенно намаляване на тока на зареждане.
    5. Когато токът достигне 1/10 от R prog, програмиран от резистора (100mA при R prog = 1,2 kOhm), зарядното устройство се изключва.
    6. След приключване на зареждането контролерът продължава да следи напрежението на батерията (виж точка 1). Токът, консумиран от веригата за наблюдение, е 2-3 μA. След като напрежението падне до 4.0V, зареждането се включва отново. И така в кръг.

    Зарядният ток (в ампери) се изчислява по формулата I=1200/R прогноз. Допустимият максимум е 1000 mA.

    Реален тест за зареждане с батерия 18650 при 3400 mAh е показан на графиката:

    Предимството на микросхемата е, че токът на зареждане се задава само от един резистор. Не са необходими мощни резистори с ниско съпротивление. Освен това има индикатор за процеса на зареждане, както и индикация за края на зареждането. Когато батерията не е свързана, индикаторът мига веднъж на всеки няколко секунди.

    Захранващото напрежение на веригата трябва да бъде в рамките на 4,5 ... 8 волта. Колкото по-близо до 4.5V - толкова по-добре (така че чипът се нагрява по-малко).

    Първият крак се използва за свързване на температурния сензор, вграден в литиево-йонната батерия (обикновено това е средният извод на батерията мобилен телефон). Ако изходното напрежение е под 45% или над 80% от захранващото напрежение, зареждането се спира. Ако нямате нужда от контрол на температурата, просто поставете този крак на земята.

    внимание! Тази схема има един съществен недостатък: липсата на верига за защита от обратен ход на батерията. В този случай контролерът гарантирано ще изгори поради превишаване на максималния ток. В този случай захранващото напрежение на веригата пада директно върху батерията, което е много опасно.

    Печатът е прост, направен за час на коляното. Ако времето страда, можете да поръчате готови модули. Някои производители на готови модули добавят защита срещу свръхток и преразреждане (например можете да изберете коя платка ви трябва - със или без защита и с кой конектор).

    Може да намерите и готови платки с контакт за датчик за температура. Или дори модул за зареждане с множество чипове TP4056 в паралел за увеличаване на тока на зареждане и със защита срещу обратна полярност ( пример).

    LTC1734

    Това също е много прост дизайн. Токът на зареждане се задава от резистора R prog (например, ако поставите резистор 3 kΩ, токът ще бъде 500 mA).

    Микросхемите обикновено са маркирани на кутията: LTRG (те често могат да бъдат намерени в стари телефони от Samsung).

    Транзисторът ще пасне всякакви p-n-p, основното е, че е проектиран за даден ток на зареждане.

    На тази диаграма няма индикатор за заряд, но на LTC1734 се казва, че пин "4" (Prog) има две функции - настройка на тока и следене на края на заряда на батерията. Например, показана е схема с контрол на края на заряда, използващ компаратор LT1716.

    Сравнителят LT1716 в този случай може да бъде заменен с евтин LM358.

    TL431 + транзистор

    Вероятно е трудно да се измисли схема от по-достъпни компоненти. Тук най-трудното е да се намери източникът на референтното напрежение TL431. Но те са толкова често срещани, че се срещат почти навсякъде (рядко какъв източник на захранване прави без тази микросхема).

    Е, транзисторът TIP41 може да бъде заменен с всеки друг с подходящ колекторен ток. Дори старите съветски KT819, KT805 (или по-малко мощни KT815, KT817) ще направят.

    Настройката на веригата се свежда до настройка на изходното напрежение (без батерия !!!) с помощта на тример на ниво от 4,2 волта. Резисторът R1 задава максималната стойност на зарядния ток.

    Тази схема напълно реализира двуетапния процес на зареждане на литиеви батерии - първо зареждане с постоянен ток, след това преход към фазата на стабилизиране на напрежението и плавно намаляване на тока до почти нула. Единственият недостатък е лошата повторяемост на веригата (капризна в настройката и взискателна към използваните компоненти).

    MCP73812

    Има още един незаслужено пренебрегван микрочип от Microchip - MCP73812 (виж). Въз основа на него получавате много бюджетна опция за зареждане (и евтина!). Целият комплект е само един резистор!

    Между другото, микросхемата е направена в удобна за запояване кутия - SOT23-5.

    Единственият минус е, че много се нагрява и няма индикация за зареждане. Освен това по някакъв начин не работи много надеждно, ако имате захранване с ниска мощност (което дава спад на напрежението).

    Като цяло, ако индикацията за зареждане не е важна за вас и ток от 500 mA ви подхожда, тогава MCP73812 е много добър вариант.

    NCP1835

    Предлага се напълно интегрирано решение - NCP1835B, осигуряващо висока стабилност на зарядното напрежение (4.2 ± 0.05 V).

    Може би единственият недостатък на тази микросхема е твърде малкият й размер (пакет DFN-10, размер 3x3 mm). Не всеки е в състояние да осигури висококачествено запояване на такива миниатюрни елементи.

    От безспорните предимства бих искал да отбележа следното:

    1. Минималният брой части на комплекта за тяло.
    2. Възможност за зареждане на напълно разредена батерия (ток на предварителен заряд 30mA);
    3. Дефиниция на края на зареждането.
    4. Програмируем ток на зареждане - до 1000 mA.
    5. Индикация за зареждане и грешка (с възможност за откриване на незареждаеми батерии и сигнализиране за това).
    6. Дългосрочна защита от зареждане (чрез промяна на капацитета на кондензатора C t, можете да зададете максимално време за зареждане от 6,6 до 784 минути).

    Цената на микросхемата не е толкова евтина, но не толкова голяма (~ $ 1), за да откажете да я използвате. Ако сте приятели с поялник, бих препоръчал да изберете тази опция.

    | Повече ▼ Подробно описаниее в .

    Възможно ли е зареждане на литиево-йонна батерия без контролер?

    Да, можеш. Това обаче ще изисква строг контрол върху тока и напрежението на зареждане.

    Като цяло няма да работи за зареждане на батерията, например нашия 18650 без зарядно устройство изобщо. Все още трябва по някакъв начин да ограничите максималния ток на зареждане, така че поне най-примитивната памет, но все пак е необходима.

    Най-простото зарядно устройство за всяка литиева батерия е резистор в серия с батерията:

    Съпротивлението и разсейването на мощността на резистора зависят от напрежението на захранването, което ще се използва за зареждане.

    Нека, като пример, изчислим резистор за 5-волтово захранване. Ще зареждаме батерия 18650 с капацитет 2400 mAh.

    Така че в самото начало на зареждането спадът на напрежението през резистора ще бъде:

    U r \u003d 5 - 2,8 \u003d 2,2 волта

    Да предположим, че нашето захранване от 5 V е проектирано за максимален ток от 1 A. Веригата ще консумира най-голям ток в самото начало на зареждането, когато напрежението на батерията е минимално и е 2,7-2,8 волта.

    Внимание: тези изчисления не вземат предвид възможността батерията да бъде много дълбоко разредена и напрежението върху нея да бъде много по-ниско, до нула.

    По този начин съпротивлението на резистора, необходимо за ограничаване на тока в самото начало на зареждането на ниво 1 ампер, трябва да бъде:

    R = U / I = 2,2 / 1 = 2,2 ома

    Мощност на разсейване на резистора:

    P r \u003d I 2 R \u003d 1 * 1 * 2,2 = 2,2 W

    В самия край на зареждането на батерията, когато напрежението върху нея достигне 4,2 V, зарядният ток ще бъде:

    Зареждам \u003d (U un - 4.2) / R \u003d (5 - 4.2) / 2.2 \u003d 0.3 A

    Тоест, както виждаме, всички стойности не надхвърлят допустимите граници тази батерия: първоначалният ток не надвишава максимално допустимия ток на зареждане за тази батерия (2,4 A), а крайният ток надвишава тока, при който батерията вече не набира капацитет (0,24 A).

    Основният недостатък на такова зареждане е необходимостта от постоянно наблюдение на напрежението на батерията. И ръчно изключете заряда веднага щом напрежението достигне 4,2 волта. Факт е, че литиевите батерии не понасят много добре дори краткотрайно пренапрежение - електродните маси започват бързо да се разграждат, което неизбежно води до загуба на капацитет. В същото време се създават всички предпоставки за прегряване и разхерметизиране.

    Ако вашата батерия има вградена защитна платка, която беше обсъдена малко по-горе, тогава всичко е опростено. При достигане на определено напрежение на батерията платката сама ще я изключи от зарядното. Този метод на зареждане обаче има значителни недостатъци, за които говорихме в.

    Защитата, вградена в батерията, няма да позволи тя да бъде презаредена при никакви обстоятелства. Всичко, което остава да направите, е да контролирате зарядния ток, така че да не надвишава допустимите стойности за тази батерия (за съжаление защитните платки не могат да ограничат зарядния ток).

    Зареждане с лабораторно захранване

    Ако разполагате със захранване с токова защита (ограничение), значи сте спасени! Такова захранване вече е пълноценно зарядно устройство, което изпълнява правилния профил на зареждане, за който писахме по-горе (CC / CV).

    Всичко, което трябва да направите, за да заредите li-ion, е да настроите захранването на 4,2 волта и да зададете желаното ограничение на тока. И можете да свържете батерията.

    Първоначално, когато батерията все още е разредена, лабораторното захранване ще работи в режим на токова защита (т.е. ще стабилизира изходния ток на дадено ниво). След това, когато напрежението на банката се повиши до зададените 4,2 V, захранването ще премине в режим на стабилизиране на напрежението и токът ще започне да пада.

    Когато токът падне до 0,05-0,1C, батерията може да се счита за напълно заредена.

    Както можете да видите, лабораторното захранване е почти перфектно зарядно! Единственото нещо, което не може да направи автоматично, е да вземе решение да зареди напълно батерията и да се изключи. Но това е дреболия, на която дори не си струва да се обръща внимание.

    Как се зареждат литиеви батерии?

    И ако говорим за батерия за еднократна употреба, която не е предназначена за презареждане, тогава правилният (и единствено правилният) отговор на този въпрос е НЕ.

    Факт е, че всяка литиева батерия (например обикновената CR2032 под формата на плоска таблетка) се характеризира с наличието на вътрешен пасивиращ слой, който покрива литиевия анод. Този слой предотвратява химическата реакция на анода с електролита. И подаването на външен ток разрушава горния защитен слой, което води до повреда на батерията.

    Между другото, ако говорим за неакумулаторната батерия CR2032, т.е. LIR2032, която е много подобна на нея, вече е пълноценна батерия. Може и трябва да се презарежда. Само нейното напрежение не е 3, а 3.6V.

    Как да зареждате литиеви батерии (независимо дали става дума за телефонна батерия, 18650 или друга литиево-йонна батерия) беше обсъдено в началото на статията.

    85 коп./бр. Купува MCP73812 65 rub / парче Купува NCP1835 83 rub / бр. Купува *Всички чипове с безплатна доставка

    Платката е предназначена да предпазва от късо съединение, презареждане и преразреждане на литиевата батерия. Предполага се, че се използва при максимален ток 3 A, така че е взет вариантът 4 A, все още има почти същите, но 2 A (наставка B вместо A), малко по-евтино.

    Името ясно показва размера на батерията, но платката е също толкова подходяща за повечето литиеви батерии с диаметър 18 mm, например 18350, 18490, 18500. .

    Тестване

    Параметри от продавача:

    • Максимално напрежение на батерията: 4.275V
    • Минимално напрежение на батерията: 2.5V
    • Изходен ток: 4A

    Продавачът няма друга информация, затова реших сам да тествам възможностите на платката. Тествах с две опции за източник - и батерия. Първият беше необходим за проверка на работата на защитата по напрежение, вторият - по ток.

    Наистина, когато достигне 2,5 V или малко по-ниско, платката прекъсва входа, изходът е нула, банката не се разрежда повече. За да може веригата да започне отново да тече ток, входното напрежение трябва вече да е повишено до 3 V. Този хистерезис елиминира ненужното превключване при промяна на състоянията.

    Защитата от презареждане не може да бъде напълно тествана, но изглежда работи. Ако зареждате с обикновен източник на напрежение през резистор. За да провери заряда по-близо до края му, платката изключва изхода и, ако напрежението на банката е все още ниско, включва допълнително зареждане. Честотата на проверката е приблизително веднъж в секунда. Тествах зареждането през няколко мои зарядни, навсякъде поведението е различно, самите зарядни контролират целия процес и платката не им пречи.

    При превишаване на максималния ток (деклариран 4 A), платката се изключва, изходът е нулев ток. За да може платката да работи отново, товарът трябва да бъде премахнат. Затворих батерията със защита към резистор 1 Ohm, изходният ток премина малко повече от 2,5 A, съответно напрежението е същото. Това е единственият съмнителен момент в този борд. Оказва се, че щом леко увелича натоварването (намаля съпротивлението), напрежението все още ще падне и платката ще намали напрежението. Батерията е нормална, способна да доставя до 2,8 A с точност. Може би кабелите и мултицетът са засегнати. След това затварям изхода на платката и тя веднага прекъсва. За да нулирате защитата, трябва да изключите товара.

    Подготовка за сглобяване

    Схемата на свързване е елементарна, контактите на платката са подписани, но фиксирането на платката върху батерията не е лесна задача, главно поради необходимостта от използване на специални материали. Определено ще ви трябва нещо за поставяне между платката и батерията, както и плосък проводник, който да се простира от плюса до минуса на батерията.

    Тъй като сега ще има запояване от плюсовата страна на батерията, е необходимо да добавите нещо по-изпъкнало към плюса, така че товарът да не пада върху мястото на това запояване, вече го направих.

    Електрическите връзки отново са доста прости. Гърбът на платката е изцяло контактна площадка, също е и "P-" изход, не е необходимо да го запоявате. Щифтът „P+“, подобно на щифта „B+“, трябва да бъде свързан към положителния полюс на батерията. Те вече са свързани на платката, така че лентата може да бъде изтеглена от всяка от тях. Друг проводник трябва да свърже "B-" към отрицателния полюс на батерията, той трябва да е къс и да пасне напълно в пролуката между платката и батерията.

    Най-добре е да използвате метална лента като дълъг проводник от платката до плюса на батерията. Такива ленти дори могат да бъдат закупени от Ebay, но имам нужда само от няколко ленти, има смисъл да гледам в полезрението. Намерих такава медна лента, дебелина ~ 0,1 мм, перфектна. Необходимостта от използване на плосък проводник се обяснява с желанието да се запазят общите размери на батерията, често в потребителските устройства няма допълнително разстояние.

    Платката трябва по някакъв начин да бъде фиксирана върху отрицателната подложка на батерията. Тук се нуждаете от съединение, уплътнител и може би достатъчно двустранна касета. Всичко зависи от това дали планирате да служите в бъдеще тази схема. Допълнително закрепване ще бъде термосвиваема тръба, така че абсолютната фиксация изглежда незадължителна.

    Сглобяване и резултати

    Реших първо да го пробвам на изтощена батерия. Така че мога да проверявам всички действия за грешки без риск.

    Да видим как се променя дължината на буркана.

    Досега се забелязва удължение само с няколко милиметра, но трябва да вземете предвид, че все още ще има запояване на отрицателния контакт (можете да спестите пари, когато запоявате по ръба, но не познахте веднага , но за това е тестът на сондата), както и уплътнението между платката и батерията, бийте не искам стружки по желязото. Може да се направи и доста тънък, но здрав, тъй като тук няма големи напрежения, но физическата сила ще се прилага често. Засега реших да сложа една стара термосвиваема, доста дебела. Тоест, той направи всичко възможно най-дебело.

    Взимаме лентата, отрязваме няколко парчета. Дългото парче ще минава по цялата батерия, късото е необходимо само за затваряне на подложката на платката с минуса на кутията, можете дори да използвате парче тел. Ние бърникаме наведнъж и запояваме единия край към дъската.




    След това трябва да запоите късия край към банката. Спойка с минималната сумаспойка, всичко излишно ще удължи готовия монтаж. При уплътнението отрязах малко едната страна, за да има място за лентата. Необходимо е да свържете всичко, така че завоите на лентата да не излизат извън батерията.


    Сега запоете останалата лента към плюсовата страна на кутията. Тук е много важно да се гарантира, че тази лента не докосва тялото на кутията. Добавете малко изолатор под лентата. Тъй като това е тест на изтощена батерия, ме мързеше да направя тази изолация (напразно, защото това също е тест на материалите). Тази изолация е в основата на безопасността при работа с батерията, тъй като късо съединение на корпуса ще доведе до късо съединение на батерията, заобикаляйки защитата.

    След това остава да издърпате тръбата и да я поставите така, че да се увие леко над ръба в двата края. И тук се появи основният проблем - тръбата се оказа твърде крехка. Освен това неуспешно се оказа, че извивката на тръбата е попаднала върху един от ръбовете на лентата и това веднага доведе до скъсване. Ръбовете на дъската бяха твърде остри и те също счупиха тръбата.




    Положителната страна е, че всичко е наред. Тази тръба се страхува от прегряване, може би това също е повлияло на резултата.

    За съжаление имам ограничено количество термосвиване (последната поръчка дойде с брак). Затова реших да отложа втория опит. Първоначално не планирах да използвам тези дъски по предназначение, такъв форм-фактор е инцидент. Но по време на теста успях да разбера нещо, в случай че искам да опитам отново:

    1. Основното е, че е по-добре да вземете готов буркан със защита, той ще бъде абсолютно същият в дизайна. Малко вероятно е да можете да направите по-добре и по-евтино.
    2. Не прегрявайте термосвиването. Дръжте гънките далеч от металната лента.
    3. Отстранете неравностите от лентовия проводник. Загладете колкото е възможно повече повърхността на буркана. Лентата трябва да е добре изолирана от корпуса и външната среда.
    4. Запоете контакта към отрицателния контакт близо до ръба, така че запояването да не опира в централната част на платката с чипове.
    5. Термосвиваемостта държи платката достатъчно здрава, не трябва да се притеснявате за закрепването на платката към батерията. Но ако има подходящо съединение, трябва да го използвате.
    6. Препоръчително е да притъпите ръбовете на дъската, например, като поставите слой електрическа лента или същото термосвиване около периметъра.
    7. Колкото и да се напъвате, пак ще се добавят 3-5мм към батерията.

    Дъските могат да се използват като защита за домашни или готови устройства. Също така е възможно да се вгради такава платка не в батерията, а в държача на батерията. Такива готови проекти има на пазара.

    Малко вероятно е все пак да се опитам сам да направя защитена батерия, оказва се твърде тромаво за мен. Ще остана с първоначалната идея за използване на потребителски устройства, а не батерии.

    Не разбрах какъв трети чип е инсталиран на платката, маркирайки 10DB или 100B, вторият ред е G62S. Ако някой знае, да подскаже в коментарите. Останалите два чипа са FET модули, по два за всеки.

    Основният резултат тук за мен е този. Защитените банки за батерии имат значителен дефект в дизайна под формата на проводяща лента по цялото тяло. Повредата му или по-вероятно поради острите му ръбове, повреда на изолацията под / над него, може да доведе до контакт на лентата с кутията, тоест късо съединение на батерията, заобикаляйки защитата. Съответно, малко вероятно е използването на защитени цилиндрични батерии, особено домашни, да е по-безопасно за всички приложения.

    Безопасност

    Но ако няма такова оборудване, можете да се справите с поялник. За да намалите времето за нагряване по време на калайдисване, използвайте активен поток, не забравяйте да почистите батерията от него след това. Поялник с ниска мощност с тънък връх ще бъде много трудно да калайдисвате батерията, използвайте подходящия инструмент. Разчитайте на 1-2 секунди непрекъснат контакт между поялника и батерията. Ако не работи толкова бързо, оставете батерията да изстине и коригирайте комплекта инструменти и/или техниката.

    Запоих всичко с поялник, без да обръщам внимание на леко прегряване, тъй като тестовата батерия така или иначе беше убита.

    Актуализация 3 юли 2017 г

    Често виждам съвети, че е необходимо да се поправи чрез контактно заваряване, изглежда, че при запояване се получава прегряване. Съпротивителното заваряване също загрява контактната точка и до по-висока температура (точката на топене на медта е около 1350 ° C, за разлика от максималните 300 ° C на спойката). Но при съпротивително заваряване се нагрява по-малък обем метал. Не съм сигурен кой начин е по-безопасен тук, но съм сигурен, че и двата са напълно приложими.

    Този мит вече е преодолян, но сега често виждам съвети за избор на много мощни поялници в върховете за запояване. Също глупости. Времето за запояване тук е бързо и единственото, което има значение, е колко енергия натрупва жилото и колко бързо може да я отдаде. Достатъчен е само дебел накрайник с плосък ръб, дори 25-ватов поялник с 5-милиметров накрайник ще свърши работа.

    Всъщност много по-голям проблем е механичната здравина на спойката. Ако не използвате специални трикове (описани), тогава лентата от кутията може много лесно да се откъсне.