Li-ion ylipurkaussuoja. TP4056:n litiumakkujen suojaus yli- ja purkautumiselta

Litiumioniakkujen suojaus (Li-ion). Luulen, että monet teistä tietävät, että esimerkiksi matkapuhelimen akun sisällä on myös suojapiiri (suojausohjain), joka varmistaa, että akku (kenno, pankki jne...) ei ylilataudu yli 4,2 V:n, tai purkautuu alle 2 ... 3 V. Suojapiiri säästää myös oikosululta irrottaen itse pankin kuluttajasta oikosulun sattuessa. Kun akku saavuttaa käyttöikänsä lopun, voit irrottaa suojausohjainkortin akusta ja hävittää akun. Suojalevystä voi olla hyötyä toisen akun korjaamisessa, tölkin (jossa ei ole suojapiirejä) suojaamiseen, tai voit yksinkertaisesti kytkeä levyn virtalähteeseen ja kokeilla sitä.

Minulla oli paljon suojalevyjä kuluneilta akuilta. Mutta Internet-haku mikropiirien merkinnöistä ei antanut mitään, ikään kuin mikropiirit olisi luokiteltu. Internetissä oli dokumentaatiota vain kenttätransistoreiden kokoonpanoista, jotka sisältyvät suojalevyihin. Katsotaanpa tyypillisen litiumioniakun suojapiirin rakennetta. Alla on suojausohjainkortti, joka on koottu ohjainpiirille, jonka nimi on VC87, ja 8814-transistorikokoonpano ():

Kuvassa näemme: 1 - suojasäädin (koko piirin sydän), 2 - kahden kenttätransistorin kokoonpano (kirjoitan niistä alla), 3 - vastus, joka asettaa suojalaukaisuvirran (ja esimerkiksi oikosulun aikana), 4 - virtalähteen kondensaattori, 5 - vastus (säätimen sirulle), 6 - termistori (se on joillain levyillä säätämään akun lämpötilaa).

Tässä on toinen versio ohjaimesta (tässä levyssä ei ole termistoria), se on koottu mikropiiriin, jonka nimi on G2JH, ja 8205A-transistorikokoonpanoon ():

Kaksi kenttätransistoria tarvitaan, jotta akun lataussuojaa (Charge) ja purkaussuojaa (Discharge) voidaan ohjata erikseen. Transistorien tietolehtiä löytyi melkein aina, mutta ohjaimen mikropiireistä - ei missään !! Ja toissapäivänä törmäsin yhtäkkiä yhteen mielenkiintoiseen tietolomakkeeseen jonkinlaisesta litium-ioniakun suojausohjaimesta ().

Ja sitten, tyhjästä, tapahtui ihme - vertailin datalehden piiriä suojalevyihini, tajusin: Piirit ovat samat, se on sama asia, kloonaa mikropiirit! Esitteen lukemisen jälkeen voit käyttää tällaisia ​​ohjaimia kotitekoisissa tuotteissasi ja vastuksen arvoa muuttamalla voit kasvattaa sallittua virtaa, jonka säädin voi antaa ennen suojauksen laukeamista.

Jokaisen kennon jännitteensäätö:
Kun jonkin kennon jännite ylittää kynnysarvot, koko akku sammuu automaattisesti.
Nykyinen ohjaus:
Kun kuormitusvirta ylittää kynnysarvot, koko akku kytkeytyy automaattisesti pois päältä.

Pin Kuvaus:
"B-"- Kokonaisakun miinus
"B1"- +3,7V
"B2"- +7,4V
"B3"- +11,1V
"B+"- kokonaisakku plus
"P-"- miinus kuorma (laturi)
"P+"- plus kuorma (laturi)
"T"- NTC 10K termistorilähtö

Ohjain: S-8254A
Tietolehti S-8254A:sta.

Tekniset tiedot

Malli: 4S-EBD01-4.
Sarjaan kytkettyjen Li-Ion-akkujen lukumäärä: 4 kpl.
Käyttöjännitteet: 11,2V ... 16,8V.
Kennojen ylilatausjännite (VCU): 4.275±0.025V.
Ylipurkausjännite (VDD): 2,3±0,1V.
Nimelliskäyttövirta: 3A - 4A.
Kynnysvirta (IEC): 4A - 6A.
Ylilataussuoja.
Ylipurkaussuoja.
Oikosulkusuojaus.
Mitat, mm: 15 x 46,1 x 2,62.
Paino: 2 gr.

Takuu

Kaikilla myymillämme tuotteilla on takuu. Vastaamme aina asiakkaan tarpeisiin ja pyrimme ratkaisemaan kaikki kiistatilanteet. Tarkemmat tiedot voit lukea vaihto- ja palautusehdot myymälässämme linkistä.

Edistys etenee, ja litiumakut korvaavat yhä enemmän perinteisesti käytettyjä NiCd (nikkelikadmium) ja NiMh (nikkelimetallihydridi) akkuja.
Yhden kennon vertailukelpoisella painolla litiumilla on suuri kapasiteetti, lisäksi kennon jännite on kolme kertaa suurempi - 3,6 V per kenno 1,2 V sijasta.
Litiumparistojen hinta on alkanut lähestyä perinteisiä alkaliparistoja, paino ja koko ovat paljon pienempiä, ja lisäksi niitä voi ja pitää ladata. Valmistajan mukaan 300-600 sykliä kestää.
Kokoja on erilaisia, ja oikean valitseminen ei ole vaikeaa.
Itsepurkaus on niin alhainen, että ne makaavat vuosia ja pysyvät ladattuna, ts. laite pysyy toimintakunnossa, kun sitä tarvitaan.

"C" tarkoittaa kapasiteettia

Usein käytetään muotoa "xC". Tämä on vain kätevä merkintä akun lataus- tai purkausvirran murto-osissa sen kapasiteetista. Se on muodostettu englannin sanasta "Capacity" (kapasiteetti, kapasiteetti).
Kun puhutaan lataamisesta virralla 2C tai 0,1C, ne tarkoittavat yleensä, että virran tulee olla (2 × akun kapasiteetti) / h tai (0,1 × akun kapasiteetti) / h.
Esimerkiksi akku, jonka kapasiteetti on 720 mAh ja jonka latausvirta on 0,5 C, on ladattava virralla 0,5 × 720 mAh / h = 360 mA, tämä koskee myös purkausta.

Ja voit tehdä itsellesi yksinkertaisen tai ei kovin yksinkertaisen laturin kokemuksesi ja kykyjesi mukaan.

Kaavio yksinkertaisesta laturista LM317:ssä

Riisi. 5.

Piiri sovelluksen kanssa tarjoaa melko tarkan jännitteen stabiloinnin, joka asetetaan potentiometrillä R2.
Virran stabilointi ei ole yhtä kriittistä kuin jännitteen säätö, joten virran stabilointi riittää shunttivastuksen Rx ja NPN-transistorin (VT1) avulla.

Tietyn litiumioniakun (Li-Ion) ja litiumpolymeerin (Li-Pol) akun tarvittava latausvirta valitaan muuttamalla vastusta Rx.
Resistanssi Rx vastaa suunnilleen seuraavaa suhdetta: 0,95/Imax.
Kaaviossa esitetty vastuksen Rx arvo vastaa 200 mA:n virtaa, tämä on likimääräinen arvo, se riippuu myös transistorista.

On tarpeen varustaa patteri latausvirrasta ja syöttöjännitteestä riippuen.
Tulojännitteen tulee olla vähintään 3 volttia korkeampi kuin akun jännite stabilisaattorin normaalia toimintaa varten, joka yhdelle pankille on 7-9 V.

Kaavio LTC4054:n yksinkertaisesta laturista

Riisi. 6.

Voit juottaa LTC4054-latausohjaimen vanhasta matkapuhelimesta, esimerkiksi Samsung (C100, C110, X100, E700, E800, E820, P100, P510).

Riisi. 7. Tämä pieni 5-jalkainen siru on merkitty "LTH7" tai "LTADY"

En mene pienimpiin yksityiskohtiin mikropiirin kanssa työskentelystä, kaikki on tietolomakkeessa. Kuvaan vain tarpeellisimmat ominaisuudet.
Latausvirta jopa 800 mA.
Optimaalinen syöttöjännite on 4,3 - 6 volttia.
Latauksen ilmaisin.
Lähdön oikosulkusuojaus.
Ylikuumenemissuoja (latausvirran pieneneminen yli 120°:n lämpötiloissa).
Ei lataa akkua, kun sen jännite on alle 2,9 V.

Latausvirta asetetaan vastuksella mikropiirin viidennen lähdön ja maan väliin kaavan mukaan

I = 1000/R,
missä I on latausvirta ampeereina, R on vastuksen vastus ohmeina.

Litiumakun heikon ilmaisin

Tässä on yksinkertainen piiri, joka sytyttää LEDin, kun akku on vähissä ja sen jäännösjännite on lähellä kriittistä.

Riisi. kahdeksan.

Transistorit ovat mitä tahansa pienitehoisia. LEDin sytytysjännite valitaan vastusten R2 ja R3 jakajalla. On parempi kytkeä piiri suojayksikön jälkeen, jotta LED ei tyhjennä akkua ollenkaan.

Kestävyyden vivahde

Valmistaja väittää yleensä 300 jaksoa, mutta jos lataat litiumia vain 0,1 volttia vähemmän, jopa 4,10 V, jaksojen määrä kasvaa 600:aan tai jopa enemmän.

Käyttö ja varotoimet

On turvallista sanoa, että litiumpolymeeriakut ovat "hellävaraisimpia" olemassa olevia akkuja, eli ne edellyttävät muutaman yksinkertaisen mutta pakollisen säännön pakollista noudattamista, joiden noudattamatta jättämisestä aiheutuu ongelmia.
1. Lataaminen jännitteellä, joka ylittää 4,20 volttia tölkkiä kohti, ei ole sallittua.
2. Älä oikosulje akkua.
3. Ei saa purkaa kuormituskapasiteetin ylittävillä virroilla tai lämmittää akkua yli 60 °C:een. 4. Purkaus, jonka jännite on alle 3,00 volttia purkkia kohti, on haitallista.
5. Akun kuumeneminen yli 60°C:een on haitallista. 6. Akun paineenalennus on haitallista.
7. Haitallinen varastointi tyhjennettynä.

Kolmen ensimmäisen kohdan noudattamatta jättäminen johtaa tulipaloon, loput - kapasiteetin täydelliseen tai osittaiseen menettämiseen.

Monen vuoden käytön käytännön perusteella voin sanoa, että akkujen kapasiteetti muuttuu vähän, mutta sisäinen vastus kasvaa ja akku alkaa toimia vähemmän ajoissa suurilla kulutusvirroilla - näyttää siltä, ​​että kapasiteetti on laskenut.
Siksi laitan yleensä suuremman kapasiteetin, minkä laitteen mitat sallivat, ja jopa vanhat, kymmenen vuotta vanhat tölkit toimivat melko hyvin.

Ei kovin suurille virroille vanhat paristot sopivat.

Voit irrottaa paljon täydellisesti toimivia 18650 akkuja vanhasta kannettavan tietokoneen akusta.

Missä käytän litiumparistoja

Olen pitkään muuntanut ruuvimeisselin ja sähköisen ruuvitaltan litiumiksi. Käytän näitä työkaluja säännöllisesti. Nyt jopa vuoden käyttämättömyyden jälkeen ne toimivat ilman latausta!

Laitoin pieniä paristoja lasten leluihin, kelloihin jne., joissa oli 2-3 "tabletti" elementtiä tehtaalta. Missä tarkalleen 3V tarvitaan, lisään yhden diodin sarjaan ja se osoittautuu juuri oikeaksi.

Laitoin LED-taskulamput.

Asensin testeriin kalliin ja pienen kapasiteetin Krona 9V:n tilalle 2 tölkkiä ja unohdin kaikki ongelmat ja lisäkulut.

Yleensä laitan sen mihin tahansa, akkujen sijaan.

Mistä ostaa litiumia ja hyödyllisyyttä aiheesta

Ovat myynnissä. Samasta linkistä löydät latausmoduuleja ja muuta hyödyllistä tee-se-itse-työlle.

Kapasiteetin kustannuksella kiinalaiset yleensä valehtelevat ja se on vähemmän kuin kirjoitettu.

Rehellinen Sanyo 18650

Lähettäjä:

Kotitekoinen suojapiiri litiumakulle sekä muutama kommentti.

Kokemusta Li-Ion akuista

Kaikki tietävät litiumakkujen edut - ensinnäkin tämä on korkea energiatiheys, pieni paino ja "muistiefektin" puuttuminen. On myös syytä huomata, että yhden litiumakun (3,6 V) potentiaali on kolme kertaa suurempi kuin yhden nikkeli-kadmium- tai nikkeli-metallihydridiakun (1,2 V).

Litiumparistoissa on kuitenkin useita ominaisuuksia, jotka eivät salli niiden turvallista käyttöä ilman erityisiä ohjausjärjestelmiä. Näitä järjestelmiä kutsutaan lataus- ja purkausohjaimiksi. Nykypäivän teollisuudessa on erittäin integroituja mikropiirejä, jotka ovat valmiita suorittamaan nämä toiminnot. Mutta kuten kävi ilmi, niitä ei ole saatavana massakäyttöön. Niitä ei myydä radion osakaupoissa kappaleittain. Ne tulee tilata yrityksille ja korjaamoille elektroniikkakomponenttien toimittamiseen erikoistuneista yrityksistä. Ja tässä tapauksessa vähimmäiserä on 10 kappaletta (tämä on parhaimmillaan).

Kaikki tämä sai meidät kehittämään ohjaimemme erillisten elementtien pohjalta, joita on saatavilla mistä tahansa provinssin radioliikkeestä.

Kun litium-akkua puretaan, sinun on säädettävä sen jännitettä ja virtaa piirissä.

Ladatun litiumakun jännite on 4,2 V, ei 3,6 V, kuten siihen on kirjoitettu. Se putoaa 3,6 V:iin kuormituksella, joka on lähellä akun kapasiteettia. Jännitteensäätö estää akkua purkamasta alle 3V. Tämä kynnysarvo vaihtelee 0,5 V:n sisällä akun kemiallisesta koostumuksesta ja geometrisesta muodosta riippuen. Akun purkaus alle 3 V ( yleensä noin 2,2V asti. Huomautus toim.), johtaa peruuttamattomiin kemiallisiin prosesseihin akun sisällä, minkä vuoksi se ei sovellu jatkokäyttöön.

Piirin virranvoimakkuuden säätämiseksi on tarpeen järjestää sammutusmekanismi, joka on samanlainen kuin jokaisessa huoneistossa sähköpaneelissa oleva kone. Nuo. sen on suojattava oikosululta ja sammuttava, kun tietty virtapiirissä ylittyy. Yleensä suurin purkausvirta, jonka akku voi tuottaa ( suunnilleen, koska on akkuja, joissa purkausvirta voi olla jopa 10 ... 15 C. Ed.) on yhtä suuri kuin sen kapasiteetti. Esimerkiksi 2Ah akku voi turvallisesti toimittaa 2A. Akkukäyttö kapasiteetin ylittävillä virroilla on mahdollista lyhytaikaisissa tiloissa tai normaalitilassa, jos akun valmistajan dokumentaatiossa niin on ilmoitettu. Jos litiumparistossa on oikosulku, se voi räjähtää! Ole varovainen!

Voit lukea lisää litiumakkujen kemiallisista prosesseista, lataus- ja purkutavoista täältä Panasonic Lithium Ion Handbook (englanniksi).

Kannettavan tietokoneen akku

Kaikki alkoi siitä, että kannettavan tietokoneeni akku sammui. Kannettava tietokone oli kaksi vuotta vanha, se ei melkein toiminut akusta - se oli aina kytkettynä. Kuten minulle myöhemmin kerrottiin, tämä voi olla syy akun vikaan. Nuo. se ei ollut akun hidas kuolema kapasiteetin laskulla, päinvastoin, kannettava tietokone toimi siitä viisi tuntia, vain yhtenä kauniina päivänä, se ei käynnistynyt akusta ja siinä se. Akkua ei enää havaita Windowsissa, ja päättelin, että sisäänrakennettu akun ohjain palai loppuun. Akun purkamisen jälkeen näimme 6 elementtiä, joista 2 yhdistettiin 3 kennoksi sarja-rinnakkaisliitännällä.

Mittaamalla kunkin kennon jännitteen varmistimme, että ne olivat ladattuja. Tämä vahvisti jälleen kerran ohjaimen vian version. Ohjaimen ulkoisessa tarkastuksessa ei havaittu näkyviä vaurioita. Hylkäsin ajatuksen ohjaimen parista vaikeana (foorumeilla ihmiset kirjoittivat ohjainprosessorin juottamisesta ja ohjelmoinnista). Yleisesti ottaen tämän ohjaimen monimutkaisuus teki vahvan vaikutuksen. Kuka tietää, mikä siellä todella paloi?

Joten tilasin uuden akun ja päätin käsitellä tätä myöhemmin. Mutta turhaan!

Hoidin niitä kaksi kuukautta myöhemmin. Repäsin elementit kotelosta, irrotin ne ohjaimesta, mittasin niiden jännitteen ja olin erittäin yllättynyt - 4 elementtiä purkautui kokonaan! Ja kahdessa muussa jännite oli noin 1 V. Ilmeisesti vaurioitunut ohjain tyhjensi kokonaan 2 kennoa itsensä läpi.

Ohjeiden mukaan alle 3 V:n purkautuneesta akusta tulee ladata virtaa 0,1 kapasiteetista. Näitä 4 elementtiä ei voitu ladata. Ei tamburiinitanssia, jäädyttämistä ja sulattamista, koputtamista jne. ei auttanut. Minun piti heittää ne pois. Tämä on syvä ylipurkaus, joka tappaa litiumakut. Loput kaksi elementtiä ladattiin onnistuneesti.

Elementit oli merkitty Sanyo UR18650FM 2.6AH. On heti selvää, että elementin kapasiteetti on 2,6 Ah ja sen valmistaa japanilainen Sanyo-yhtiö. Yrityksen verkkosivuilla etsiminen johti asiakirjaan nimeltä UR18650F. Vain M-kirjain lopusta puuttuu. Dokumentti osoittautui erittäin mielenkiintoiseksi. Se sisälsi 2,5 Ah:n akun tekniset ominaisuudet, mitat olivat samat kuin meidän ( tämä koko on 18650, ts. Halkaisija 18 mm ja pituus 65 mm on vakiona ja sitä on saatavana useilta valmistajilta. Huomautus toim.).

Päätimme käyttää tätä asiakirjaa toimintaoppaana, joten ryhdyimme suunnittelemaan purkaussäädintämme.

"Purkautumisnopeuden ominaisuudet" -kaaviosta (purkausdynamiikan ominaisuudet) kävi selväksi, että elementti sallii jopa 2,7 V:n purkauksen ja 2C virran, ts. kaksinkertainen kapasiteetti. Vastaavasti elementtimme, jonka kapasiteetti on 2,6 A h, voi tuottaa 5,2 A.

purkauksen säädin

Analysoituaan kattavasti tämän asiakirjan ja muun viitekirjallisuuden Skvortsov Vladimir Nikolajevitš (ei pidä sekoittaa Starlingiin) loi ohjaimen yhden tai kahden litiumkennon kanssa työskentelemiseen. Säädin suojaa kennoja oikosululta ja ylipurkaukselta.

Kuvassa näkyvä ohjainpiiri katkaisee kuorman, kun akun jännite putoaa 6 V:iin (3 V kullekin elementille). Oikosulku katsotaan yli 4A:n virranvoimakkuudelle.

Jos haluat käyttää ohjainta yhdellä elementillä (sammutus 3 V:lla), sinun on valittava (lisättävä) vastus R1 - se vastaa vastekynnysarvosta, kun jännite laskee. Sinun on myös otettava huomioon transistorin VT1 yksilölliset ominaisuudet (toleranssi-% poikkeama).

Virran voimakkuuden säätämiseksi valitaan vastus R7. Mitä pienempi sen arvo, sitä enemmän virtaa ohjain kulkee.

Transistorina VT3 voit käyttää mitä tahansa voimakasta kenttätransistoria, jonka virtamarginaali on 3 kertaa akun kapasiteetti, esimerkiksi 15N03. ( Yksi tämän transistorin vaatimuksista on minimiresistanssi avoimessa tilassa sen häviöiden vähentämiseksi. Huomautus toim.)

Ohjaimen periaate ja toimintatavat

Virta päällä, normaalitila

Kun kahden ladatun akun (8,4 V) akku on kytketty, VT4-transistori avautuu. R4:n läpi kulkevasta kantavirrasta johtuen VT4-emitterin jännitteestä tulee noin 0,7 V. Lisäksi vastus R4 pitää VT2:n suljettuna.

Kun VT4 avataan, virta alkaa virrata R1-R2-jakajan läpi, mikä luo jännitehäviön R1:n yli ja VT1 avautuu. Sen tyhjennysjännite tulee lähelle akun jännitettä. Vastuksen R3 kautta se syötetään portille VT3 ja se avautuu. Tässä tapauksessa akku "-" R7:n ja avoimen VT3:n kautta on kytketty lähtöliittimeen "-". Ohjain käynnistyi.

Ylipurkaussuoja

Kun akun jännite saavuttaa 6V (3V per kenno), jännite R1-R2-jakajan yli laskee, myös VT1-portin jännite laskee sulkeutumiskynnykseen, VT1 sulkeutuu. Suljin VT3 on kytketty R6:n kautta akun "-"-liittimeen, joten myös VT3 on kiinni. Kuorma on kytketty pois päältä. Jotta ohjain saadaan alkuperäiseen tilaan, sinun on irrotettava kuorma ja ladattava akku.

Kun testaat koottua piiriä, sinun on kytkettävä siihen vähintään pieni kuorma, esimerkiksi LED-valot. Suojamekanismi toimii vain liitetyn kuorman kanssa, lisäksi LED-valot osoittavat selvästi kuorman katkaisun.

Oikosulkusuojaus

Oikosulkuvirta asetetaan R7:llä. Mitä pienempi sen arvo, sitä enemmän virtaa ohjain kulkee. Kuvan 1 piiri käyttää 0,1 ohmin vastusta. Tällaisella vastuksella ohjain sallii virran jopa 4A, enemmän virtaa pidetään oikosulkuna. Suurilla virroilla työskennellessä vastuksen R7 tulee olla riittävän tehokas - vähintään 1 W.

Kun sallittu virta ylittyy, jännitehäviö R7:ssä + jännitehäviö lähteellä - VT3:n nielu kasvaa VT2:n avautumistasolle. Avoin VT2 yhdistää VT3-portin "-"-akkuun, VT3 sulkeutuu. Tyhjennys VT3 sekä pohja-VT4 ja portti VT2 on kytketty akun “+”-napaan kuorman kautta. VT4 sulkeutuu, jakajan R1-R2 jännite on noin 0, myös VT1 sulkeutuu. Kuorma on kytketty pois päältä. Jotta ohjain saadaan alkuperäiseen tilaan, sinun on irrotettava kuorma.

(Mikä ei ole kovin hyvä tässä järjestelmässä.
1. Tarve valita vastusten arvot mukautuaksesi transistorin kynnykseen. Nuo. soveltuu vain yksittäisille, kotitekoisille.
2. Suuret vastuksen arvot. Tämä johtaa siihen, että he tarvitsevat erittäin eristä huolellisesti kosteudelta, muuten kynnykset ovat erittäin epävakaita.
3. Lähdön sammutus, kun ylivirta ilman automaattinen palautus johtaa siihen, että kapasitiivisen kuorman syöttö voi olla ongelmallista, koska. kun kuorma on kytketty, syntyy suuri impulssivirta, joka voi aiheuttaa suojan laukeamisen.
Huomautus toim.)

Painettu piirilevy

Painettu piirilevy Sprint-Layout 4 -muodossa on mahdollinen.

Jos sinulla ei ole tätä ohjelmaa, voit.

Laitteen mitat (30 x 16 mm) valittiin mahdolliseksi sen asentamiseksi akun päähän.

Laitteen kuvat

Huomaa, että transistorin VT4 kanta (KT3107) ja hila VT2 (2SK583) ovat johtimia piirilevyn kääntöpuolella.

Akun valmistelu

Älä käytä samassa laitteessa erityyppisiä, kapasiteetin ja eri valmistajien paristoja. On parempi ja turvallisempi löytää identtisiä elementtejä.

Kun käytät kahta elementtiä, sinun on tasapainotettava niiden alkupotentiaali - ts. niillä pitäisi olla sama jännite. Voit tehdä tämän yhdistämällä niiden negatiiviset navat (miinukset) suoraan ja positiiviset 30 ohmin vastuksen kautta. Vastuksen teho on 1 tai 2 wattia. Sitten sinun on mitattava jännite vastuksen navoissa. Jos se on yli 10 millivolttia, sinun on odotettava. Sinun on odotettava noin päivä. Osoittautuu, että enemmän ladattu akku purkautuu hitaasti vastuksen kautta vähemmän ladattuun. Että. jännite tasaantuu. Tasapainotetut elementit voidaan kytkeä suoraan ilman vastusta - sarjaan tai rinnan.

(Itse asiassa 1 ohmin tai jopa vähemmän vastus riittää, kun yksi akku on täysin tyhjä ja toinen täysin ladattu. Jonkin ajan kuluttua nämä akut voidaan kytkeä suoraan, ilman vastuksia. Tässä tapauksessa niiden rooli on paristojen sisäisellä resistanssilla. Ja estoprosessi on paljon nopeampi. Huomautus toim.)

Hieman selvennystä sarjaliitännästä. Tehdasintegroidut purkausohjaimet valvovat jokaisen sarjaan kytketyn elementin jännitettä. Ohjaimemme ohjaa vain kokonaislähtöjännitettä. Mittaukset ovat osoittaneet, että balansoituja kennoja käytettäessä kennojen välinen jännite-ero on 5 - 8 millivolttia. Tämä on täysin hyväksyttävää. Siksi jokaiseen elementtiin ei tarvitse asentaa erillistä säädintä.

(Ajoittain on kuitenkin edelleen tarpeen säätää jännitettä käsin, koska. se voi vähitellen vaihdella enemmän ja enemmän ajan myötä. Esimerkiksi erilaisten vuotovirtojen, erilaisten sisäisten vastusten vuoksi. Siksi "manuaalinen" ohjaus on pakollista, vaikka paristot olisivat "identtiset" akkua koottaessa. Huomautus toim.)

latausteoria

Tehdaslatausohjaimet ohjaavat jännitettä, virtaa ja latausaikaa, valitse normaali tai lempeä tila. Jos kennon jännite on yli 3 V, se latautuu normaalisti. Latausprosessi tapahtuu tässä tapauksessa kahdessa vaiheessa:
Vaihe 1 - lataus tasavirralla (vakiovirta - CC);
Vaihe 2 - lataus vakiojännitteellä (Vakiojännite - CV).

Suurin latausvirta riippuu akun kapasiteetista (C), pääsääntöisesti se on 0,7C tai 1,0C. Kennojemme latausvirta oli ilmoitettu asiakirjassa, ja se oli 0,7 C. Loppulatausjännite 4,2V (yhdelle kennolle).

Yhden akun lataamiseen tarkoitetussa virtalähteessä on oltava 4,2 V jännite ja 0,7 C:n virta (jossa C on akun kapasiteetti, tässä tapauksessa 2,6 0,7 \u003d 1,82 A). Jos elementit on kytketty sarjaan, latausjännite kaksinkertaistuu - 8,4 V. Jos rinnakkain, virran voimakkuus kaksinkertaistuu 2 0,7 C \u003d 1,4 C ja jännite pysyy 4,2 V.

(Tämä ei ole täysin totta. Jos otat virtalähteen, jonka jännite on 4,2 V ja virta on rajoitettu ja yrität ladata akkua siitä, lataus kestää hyvin kauan. Eikä latausvirta ole liian suuri ja voi olla kymmeniä tai satoja milliampeeria (vaikka itse virtalähde Tämä virta pienenee erityisesti latauksen lopussa johtuen siitä, että virtalähteen ja akun välinen jännite-ero pienenee ja pienenee ja se ei voi enää "työntää" ” suuri virta akkuun, jota rajoittaa sisäinen vastus.
Siksi, jotta voit tehdä "pätevän" latauksen, sinulla on oltava virtalähde, jonka jännite on vähintään 1 V korkeampi kuin laturin, ts. yli 5V per pankki. Tässä tapauksessa latausvirran määrää virtalähteen virranrajoitin, ei akku. Vasta kun 4,2 V on saavutettu, virtalähteen tulisi alkaa vähentää virtaa, jotta akun jännite ei nouse tämän arvon yläpuolelle.
Lisäksi tehdaslaturit lataavat usein jopa 4,25 ... 4,3 V:n jännitteitä mitattuna "virran alaisena", tk. Kun latausjännite katkaistaan, akun jännite laskee ja pienenee noin 0,1 V latausvirrasta riippuen. Viimeinen menetelmä ei ole kovin yleinen, koska. on tarpeen tietää etukäteen akun jännitehäviön määrä latausvirran poistamisen jälkeen. Ja se riippuu akun sisäisestä resistanssista ja on yksilöllistä. Huomautus toim.)

Latausominaisuuksien kaavio näyttää molemmat latausvaiheet. Ensimmäisessä vaiheessa akun läpi johdetaan 0,7 C:n virta. Tärkeintä tässä ei ole antaa virran nousta tämän arvon yläpuolelle ( ei todellakaan välttämätöntä, voit ladata sekä 1A että 0,1A. Huomautus toim.). Samalla kennon jännite nousee vähitellen 3:sta 4,2 V:iin. Tätä vaihetta kutsutaan vakiovirraksi (CC), mikä tarkoittaa, että kun jännite nousee, virta pysyy vakiona ( ja asetetaan virtalähteen rajoittimella. Huomautus toim.).

Ensimmäinen vaihe päättyy, kun elementin jännite saavuttaa 4,2 V. Tämä osoitetaan punaisella numerolla 1 kaaviossa. Tästä hetkestä alkaa toinen vaihe - vakiojännite (CV). Tämä tarkoittaa, että jännite pysyy vakiona 4,2 V:ssa ja virta pienenee vähitellen katoavan pieneen arvoon. Virran voimakkuuden laskun alkamishetki on merkitty kaaviossa punaisella numerolla 2.

Kuten kaaviosta voidaan nähdä, 80% kapasiteetista kuuluu ensimmäiseen vaiheeseen.

Tehdasohjaimet pitävät latauksen päättyneen, kun virta putoaa ennalta määritettyyn arvoon - yleensä tämä on 0,1 C. Kaaviossamme tämä on 50 milliampeeria. Myös jotkut tehdasohjaimet valvovat latausaikaa. Jos akku ei lataudu täyteen tietyn ajan kuluessa (virta ei ole pudonnut haluttuun arvoon), myös säädin lopettaa latauksen. Latausaika riippuu kapasiteetista ja latausvirrasta, ja se on ilmoitettu dokumentaatiossa. Meidän akullamme tämä on noin 3 tuntia 0,7 C:n virranvoimakkuudella.

Hellävaraisen lataustilan valitsee säädin, jos akun jännite oli alle 3 V. Tällaista elementtiä pidetään syväpurkautuneena, ja se on ladattava huolellisesti. Tässä tapauksessa lataus alkaa esilatausvaiheesta. Tässä vaiheessa latausvirta asetetaan arvoon 0,1 kapasiteetista (0,1 C). Tällä virralla elementin jännite nousee hitaasti 3 V:iin. Ja sitten kaikki on normaalisti.

Jos käytät huollettavia elementtejä etkä pura niitä alle 3 V, voit pärjätä täysin improvisoiduilla keinoilla. Tätä varten tarvitset virtalähteen, jonka jännite on 4,2 tai 8,4 V ja virtarajoitus. Latauksen loppumista voidaan seurata virran voimakkuuden perusteella tai sitä ei seurata ollenkaan, mutta katkaise virta 2 tai 3 tunnin kuluttua.
(Tämän menetelmän haittana on, että lataaminen kestää liian kauan, todella 5 ... 8 tuntia tai enemmän. Syy on kerrottu edellä. Huomautus toim.)

Lähitulevaisuudessa julkaisemme tapoja jalostaa perinteisiä virtalähteitä vastaamaan yllä olevia ominaisuuksia.

Jatkuu…

Laitteen ja painetun piirilevyn kehittäminen - Skvortsov Vladimir Nikolaevich
Ongelman selvitys, materiaalin toimittaminen ja suunnittelu - Ugreninov Vitaly
Tjumen-Kosmopoisk, 2009

Käytetyt lähteet

Litiumioniakut ovat tulleet elämäämme matkapuhelimien ja mobiililaitteiden mukana. Viime aikoihin asti litiumioniakkuja ei käytännössä käytetty jokapäiväisessä elämässä muissa autonomisissa laitteissa, tällaisten laitteiden päävirtalähde on meille tutut AAA, AA, C, D kokoiset nikkelimetallihydridiakut.

Nyt niitä on vähitellen korvattu litiumpohjaisilla akuilla, koska niiden eduista on tullut kiistattomat.

• Erittäin alhainen itsepurkaus. Energiahäviöt ovat minimaaliset oikein käytettynä.
• Suuri energiatiheys, vastaavasti suurempi energiakapasiteetti lisäämättä kokoa verrattuna vastaaviin nikkelipohjaisiin akkuihin.
• Korkeampi lähtöjännite. Vertailun vuoksi, litiumin minimijännite on 3,6 volttia, kun tavallinen nikkeli on 1,2 volttia saman koon kohdalla.
• Akun painon vähentäminen säilyttäen samalla mitat.
• Lisääntynyt purkamis-latausjaksojen lukumäärä säilyttäen suorituskyvyn.
• Pieni suorituskyvyn heikkeneminen ja energiaintensiteetin menetys lukuisten purkamis-latausjaksojen jälkeen.

Kun otetaan huomioon nämä edut, yhä useammat ammattikäyttäjät muuttavat itsenäisiä instrumenttejaan sylinterimäiset litiumioniakut ja kokoonpanot niistä. Samaan aikaan kaikki eivät osaa käyttää, ylläpitää ja varastoida uusia virtalähteitä oikein. Ja poimi ne myös koon ja nykyisten parametrien mukaan.

Sylinterimäisten litiumioniakkujen kokomerkintä poikkeaa tavanomaisesta kaikilla nikkeli-akuilla - se on digitaalinen, esimerkiksi 14500 tai 18650. Tämä koodaus on epätavallinen, mutta samalla se on kätevä valita tarvittava akku akun mukaan. elektroniikkalaitteen paikan koko. Koodin kaksi ensimmäistä numeroa osoittavat akun halkaisijan millimetreinä, toinen - sen korkeuden. Esimerkiksi koko 18650: halkaisija 18 mm, korkeus 65 mm.

Litiumioniakkujen ja -kokoonpanojen käyttöä koskevat säännöt

Litiumioniakut ovat sekä luotettavia että oikeita, mikä ensi silmäyksellä näyttää paradoksilta. Ne ovat omituisia varastoinnissa, huollossa ja käytössä. Jos käyttöehtoja rikotaan, ne epäonnistuvat erittäin nopeasti. Mutta kaikkien sääntöjen mukaisesti ne toimivat pitkään korkealla suorituskyvyllä.

Tärkeimmät rajoitukset:

• Litiumioniakkujen vähimmäisjännite ei saa olla alle 2,2-2,5 volttia.
• Litiumioniakkujen maksimijännite ei saa ylittää 4,25-4,35 volttia.
• Litiumioniakut toimivat hyvin pakkasella, mutta niitä ei voi ladata kylmässä, varsinkaan jos lämpötila on alle nollan.
• Litiumioniakkujen latausvirta ei saa ylittää puolta niiden kapasiteetista. Esimerkiksi 2000 mAh:n akulle maksimilatausvirran tulee olla 900-1000 mA.
• Purkausvirta (työ) ei saa olla suurempi kuin 2 kertaa akun kapasiteetin arvo. Esimerkiksi 2000 mAh:n akulla suurin purkausvirta on 4000 mA.
• Poikkeuksena ovat suuritehoiset litiumioniakut, joiden purkausvirta voi ylittää niiden energiakapasiteetin 5-10 kertaa. Tällaiset paristot on merkitty vastaavalla merkinnällä.

Sylinterimäisiä litiumioniakkuja käytetään usein suurissa akuissa. Akkukokoonpanoilla on suurempi teho ja pitkä käyttöikä. Tällaisia ​​akkukokoonpanoja käytetään suuritehoisissa laitteissa. Tältä näyttää tehokkaan ruuvitaltan tai poran litiumioniakku.

Kun kokoat akkua itse, muista, että litiumioniakut eivät siedä ylikuumenemista, joten ÄLÄ JUOTTA niitä! Tällainen akkukokoonpano ei toimi, koska voidaan varmuudella sanoa, että koskettimien juottaminen esti paristot.

Akkua koottaessa erityinen hitsausnauha ja vastushitsaus.

Turvallista akkukäyttöä varten lataus-purkausohjain.

Vain akkuja koottaessa suojaamattomia litiumioniakkuja! Niiden avulla voit koota suuren, erittäin energiaintensiivisen akun (akun), jota voidaan käyttää tehokkaissa sähkölaitteissa, toimimaan lisävirtalähteenä.

Tällaisia ​​akkuja löytyy sähköporista, ruuvimeisselistä, kohdevaloista, valokuva- ja videolaitteista, kannettavista tietokoneista, näytöistä jne. johon on lisätty pakollinen suojaus ylijännitettä, ylikuumenemista ja oikosulkua vastaan ​​ohjainkortin muodossa.

Suojatut tai suojaamattomat litiumioniakut

Mitkä ovat erot ja kumpi valita? - Keskivertokäyttäjän tärkein huolenaihe. Vastaus on nimessä: suojatuissa on oma ylikuumenemis- ja ylijännitesuojakortti, eivätkä ne tarvitse ylimääräistä lataus-purkausohjainta.

Jos haluat rakentaa oman litiumioniakun tai vaihtaa akun sähkölaitteen (kuten ruuvimeisselin) valmiiseen akkuun, tarvitset suojaamattoman litiumioniakun.

Muissa tapauksissa, kun vaihdetaan laitteiden alkuperäisiä paristoja tai siirretään ne nikkelimetallihydridistä litiumiin, on välttämätöntä osta suojattu litiumioniakku.

Jos avaat suojatun litiumioniakun kuoren, sen alta löytyy tavallinen suojaamaton akku, jolla on samat parametrit kuin ulkokuoressa.

Suurin ero suojatun ja suojaamattoman akun välillä on elektroninen suojalevy, joka on hitsattu yhteen koskettimista.

Suojalevy hitsataan yhteen suojaamattoman litiumioniakun koskettimista hitsausnauhalla.

Sitten kaikki pakataan kalvoon, jossa on suojattujen akkujen valmistajan merkintä. Tunnolliset valmistajat ilmoittavat ulkopakkauksessa käytetyn suojaamattoman akun valmistajan ja parametrit suojaamattoman akun merkinnän mukaisesti.

On yksi erittäin tärkeä seikka, joka on pidettävä mielessä valittaessa suojattua akkua laitteellesi. Hitsatun suojalevyn ja kalvopakkauksen ansiosta akun koko tulee hieman suurempi kuin suojaamattoman akun ilmoitettu alkuperäinen koko.

Korkeus kasvaa 3-5 mm.

Halkaisija kasvaa noin 0,5 mm.

Kun valitset suojattua akkua, kysy suojaamattoman akun valmistajalta. Valitettavasti kaikki valmistajat eivät mainitse sitä pakkauksessa, vaikka he käyttävät usein suojaamattomia akkuja, jotka eivät ole heidän omaa tuotantoaan. Ne esimerkiksi hitsaavat suojat ja pakkaavat suojaamattomia akkuja tunnettujen merkkien Panasonic, Sony, Samsung ja muut. Älä osta suojattuja paristoja, jos ne eivät ilmoita kaikkia "täytön" parametreja: energiaintensiteetti, jännite, suojalevy. Suojatut akut kannattaa tarkistaa koskettamalla - jos pluskoskettimen suojalevy ei liiku painettaessa, se on hitsattava.

Sylinterimäisiä litiumioniakkuja voidaan ladata vain erityisillä latureilla. Litiumioniakkujen yleistymisen myötä Li-Ion-laturien valikoima kasvaa. Kun valitset laturia, sinun on kiinnitettävä huomiota sen lataus-purkausparametreihin, korttipaikkojen kokoon ja korreloitava ne litiumioniakkuihin, joita käytetään oikeaan toimintaan ja kunnossapitoon.