Apsauga nuo perkaitimo. TP4056 ličio baterijų apsauga nuo perkrovimo ir iškrovimo

Ličio jonų baterijų (Li-ion) apsauga. Manau, kad daugelis žinote, kad, pavyzdžiui, mobiliojo telefono baterijos viduje taip pat yra apsaugos grandinė (apsaugos valdiklis), kuri užtikrina, kad akumuliatorius (elementas, bankas ir pan. ...) nebūtų perkrautas aukščiau. 4,2 V įtampa, arba iškraunama mažiau nei 2 ... 3 V. Taip pat apsaugos grandinė gelbsti nuo trumpųjų jungimų, trumpojo jungimo momentu atjungdama pačią skardinę nuo vartotojo. Baterijai pasibaigus, nuo jos galima nuimti apsaugos valdiklio plokštę ir išmesti pačią bateriją. Apsauginė plokštė gali būti naudinga taisant kitą bateriją, apsaugoti stiklainį (kuriame nėra apsaugos grandinių), arba galite tiesiog prijungti plokštę prie maitinimo šaltinio ir eksperimentuoti.

Turėjau daug blogų akumuliatoriaus apsaugos plokščių. Bet mikroschemų žymėjimų paieška internete nieko nedavė, neva mikroschemos būtų įslaptintos. Internete buvo dokumentacija tik lauko tranzistorių mazgams, kurie yra įtraukti į apsaugos plokštes. Pažvelkime į tipinę ličio jonų akumuliatoriaus apsaugos grandinę. Žemiau yra apsaugos valdiklio plokštė, sumontuota ant valdiklio mikroschemos, pažymėtos VC87, ir tranzistoriaus mazgas 8814 ():

Nuotraukoje matome: 1 - apsaugos valdiklį (visos grandinės širdis), 2 - dviejų lauko tranzistorių rinkinį (apie juos parašysiu žemiau), 3 - rezistorių, kuris nustato apsaugos veikimo srovę ( pavyzdžiui, su trumpuoju jungimu), 4 - maitinimo kondensatorius, 5 - rezistorius (reguliatoriaus mikroschemos maitinimui), 6 - termistorius (įmontuotas ant kai kurių plokščių, norint valdyti akumuliatoriaus temperatūrą).

Čia yra kita valdiklio versija (šioje plokštėje nėra termistoriaus), ji sumontuota ant mikroschemos, pažymėtos G2JH, ir ant tranzistoriaus mazgo 8205A ():

Du lauko tranzistoriai reikalingi tam, kad būtų galima atskirai valdyti apsaugą kraunant (Charge) ir apsaugą iškraunant (Discharge). Beveik visada buvo tranzistorių duomenų lapai, bet ne valdiklių mikroschemų! Ir kitą dieną staiga aptikau įdomų kažkokio ličio jonų baterijos apsaugos valdiklio duomenų lapą ().

Ir tada iš niekur atsirado stebuklas - palyginus schemą iš duomenų lapo su savo apsauginėmis plokštėmis, supratau: Grandinės tos pačios, tai viena ir ta pati, klonuotos mikroschemos! Perskaitę duomenų lapą, tokius valdiklius galite naudoti savo naminiuose gaminiuose, o pakeitę rezistoriaus reikšmę galite padidinti leistiną srovę, kurią valdiklis gali duoti prieš suveikdamas apsaugai.

Kiekvienos ląstelės įtampos valdymas:
Kai kurio nors elemento įtampa viršija ribines vertes, visa baterija automatiškai išsijungia.
Dabartinis valdymas:
Kai apkrovos srovė viršija ribines vertes, visa baterija automatiškai atjungiama.

Išvadų aprašymas:
"B-"- bendras akumuliatoriaus minusas
"B1"- + 3,7V
"B2"- + 7,4V
"B3"- + 11,1V
"B +"- bendras akumuliatoriaus pliusas
"P-"- minus apkrova (įkroviklis)
"P +"- plius apkrova (įkroviklis)
"T"- NTC 10K termistoriaus išėjimas

Valdiklis: S-8254A
S-8254A duomenų lapas.

Specifikacijos

Modelis: 4S-EBD01-4.
Ličio jonų akumuliatorių, sujungtų nuosekliai, skaičius: 4 vnt.
Darbinės įtampos: 11,2V ... 16,8V.
Elemento įkrovimo įtampa (VCU): 4,275 ± 0,025 V.
Perkrovimo įtampa (VDD): 2,3 ± 0,1 V.
Nominali darbinė srovė: 3A - 4A.
Slenkstinė srovė (IEC): 4A - 6A.
Apsauga nuo perkrovimo.
Apsauga nuo perkaitimo.
Trumpojo jungimo apsauga.
Matmenys, mm: 15 x 46,1 x 2,62.
Svoris: 2 gr.

Garantija

Kiekvienai mūsų parduodamai prekei taikoma garantija. Visada patenkiname kliento poreikius ir stengiamės išspręsti visas ginčytinas situacijas. Išsamiau su keitimo ir grąžinimo sąlygomis galite susipažinti mūsų parduotuvėje paspaudę nuorodą.

Tęsiant pažangą, tradiciškai naudojami NiCd (nikelio-kadmio) ir NiMh (nikelio-metalo hidrido) akumuliatoriai vis dažniau keičiami ličio baterijomis.
Esant panašiam vieno elemento svoriui, ličio talpa yra didelė, be to, jų elementų įtampa yra tris kartus didesnė - 3,6 V viename elemente, o ne 1,2 V.
Ličio baterijų kaina pradėjo artėti prie įprastų šarminių baterijų, jų svoris ir dydis yra daug mažesni, be to, jas galima ir reikia įkrauti. Gamintojas teigia, kad jie gali atlaikyti 300-600 ciklų.
Yra įvairių dydžių ir nesunku rasti tinkamą.
Savaiminis išsikrovimas yra toks mažas, kad jie guli metus ir lieka įkrauti, t.y. prietaisas veikia, kai reikia.

„C“ reiškia talpa

Dažnai randamas formos pavadinimas „xC“. Tai tik patogus akumuliatoriaus, kurio talpos dalis yra dalis, įkrovimo ar iškrovimo srovės žymėjimas. Kilęs iš angliško žodžio „Capacity“ (pajėgumas, talpa).
Kalbėdami apie įkrovimą 2C arba 0,1C srove, jie paprastai reiškia, kad srovė turi būti atitinkamai (2 × akumuliatoriaus talpa) / h arba (0,1 × akumuliatoriaus talpa) / h.
Pavyzdžiui, 720 mAh akumuliatorius, kurio įkrovimo srovė yra 0,5 C, turi būti įkraunama 0,5 × 720 mAh / h = 360 mA srove, tai taikoma ir iškrovimui.

Ir jūs galite pagaminti patį paprasčiausią arba nelabai paprastą įkroviklį, priklausomai nuo jūsų patirties ir galimybių.

Paprasto LM317 įkroviklio diagrama

Ryžiai. 5.

Grandinė su programa užtikrina gana tikslų įtampos stabilizavimą, kurį nustato potenciometras R2.
Srovės stabilizavimas nėra toks svarbus kaip įtampos stabilizavimas, todėl pakanka stabilizuoti srovę naudojant šunto rezistorių Rx ir NPN tranzistorių (VT1).

Konkrečiam ličio jonų (Li-Ion) ir ličio polimero (Li-Pol) akumuliatoriui reikalinga įkrovimo srovė parenkama keičiant varžą Rx.
Rx varža maždaug atitinka tokį santykį: 0,95 / Imax.
Diagramoje nurodyta rezistoriaus Rx vertė atitinka 200 mA srovę, tai yra apytikslė vertė, ji taip pat priklauso nuo tranzistoriaus.

Priklausomai nuo įkrovimo srovės ir įėjimo įtampos, jame turi būti radiatorius.
Normaliam stabilizatoriaus veikimui įvesties įtampa turi būti bent 3 voltais didesnė už akumuliatoriaus įtampą, kuri vienam elementui yra 7-9 V.

Paprasto LTC4054 įkroviklio diagrama

Ryžiai. 6.

LTC4054 įkrovimo valdiklį galite išimti iš seno mobiliojo telefono, pavyzdžiui, Samsung (C100, C110, X100, E700, E800, E820, P100, P510).

Ryžiai. 7. Šis mažas 5 pėdų lustas pažymėtas „LTH7“ arba „LTADY“

Aš nesileisiu į smulkiausias darbo su mikroschema detales, viskas yra duomenų lape. Aprašysiu tik būtiniausias savybes.
Įkrovimo srovė iki 800 mA.
Optimali maitinimo įtampa yra nuo 4,3 iki 6 voltų.
Įkrovimo indikacija.
Išėjimo apsauga nuo trumpojo jungimo.
Apsauga nuo perkaitimo (įkrovimo srovės sumažėjimas, kai temperatūra viršija 120 °).
Neįkrauna akumuliatoriaus, jei jo įtampa yra mažesnė nei 2,9 V.

Įkrovimo srovė nustatoma rezistorius tarp penktojo mikroschemos kaiščio ir žemės pagal formulę

I = 1000 / R,
kur I yra įkrovimo srovė amperais, R yra rezistoriaus varža omais.

Ličio baterijos išsikrovimo indikatorius

Štai paprasta grandinė, kuri įjungia šviesos diodą, kai senka baterija, o jo liekamoji įtampa yra artima kritinei.

Ryžiai. aštuoni.

Bet kokie mažos galios tranzistoriai. Šviesos diodo uždegimo įtampa parenkama dalikliu iš rezistorių R2 ir R3. Geriau jungti grandinę po apsaugos bloku, kad šviesos diodas visiškai neiškrautų akumuliatoriaus.

Patvarumo niuansas

Gamintojas paprastai teigia 300 ciklų, tačiau jei ličio kraunate tik 0,1 volto mažiau, iki 4,10 V, tada ciklų skaičius padidėja iki 600 ar net daugiau.

Naudojimas ir atsargumo priemonės

Galima drąsiai teigti, kad ličio polimerų baterijos yra pačios „gležiausios“ iš esamų, tai yra, jos reikalauja privalomai laikytis kelių paprastų, tačiau privalomų taisyklių, dėl kurių nesilaikymo kyla bėdų.
1. Įkrovimas neturi viršyti 4,20 voltų viename elemente.
2. Akumuliatoriaus trumpasis jungimas neleidžiamas.
3. Draudžiama išsikrauti srovėmis, viršijančiomis apkrovą, arba kaitinant akumuliatorių virš 60 °C. 4. Kenksminga iškrova, mažesnė nei 3,00 voltų įtampa.
5. Baterijos kaitinimas aukštesnėje nei 60 °C temperatūroje yra kenksmingas. 6. Akumuliatoriaus slėgio mažinimas yra kenksmingas.
7. Kenksmingas laikymas iškrautoje būsenoje.

Pirmųjų trijų punktų nesilaikymas sukelia gaisrą, likusieji – visišką ar dalinį pajėgumo praradimą.

Iš ilgamečio naudojimo praktikos galiu pasakyti, kad baterijų talpa kinta nedaug, tačiau didėja vidinė varža ir akumuliatorius pradeda veikti mažiau laiku esant didelėms vartojimo srovėms – atrodo, kad talpa sumažėjo.
Todėl dažniausiai nustatau didesnę talpą, kurią leidžia įrenginio išmatavimai, ir net seni bankai, kuriems jau dešimt metų, veikia gana gerai.

Nelabai didelėms srovėms tinka senos baterijos.

Iš seno nešiojamojo kompiuterio akumuliatoriaus galite ištraukti daugybę visiškai veikiančių 18650 baterijų.

Kur naudoti ličio baterijas

Seniai atsuktuvą ir elektrinį atsuktuvą paverčiau ličiu. Šių priemonių nenaudoju reguliariai. Dabar net po metų nenaudojimo jie veikia neįkraunant!

Nedideles baterijas dedu į vaikiškus žaislus, laikrodžius ir pan., kur iš gamyklos buvo sumontuoti 2-3 "mygtukų" elementai. Kur tiksliai reikia 3V, dedu vieną diodą nuosekliai ir išeina tiesiog.

Įdėjau LED žibintuvėlius.

Vietoj brangaus ir mažos talpos "Crown 9V" testeryje sumontavau 2 bankus ir pamiršau visas problemas bei nereikalingas išlaidas.

Apskritai dedu kur tik galiu, o ne baterijas.

Kur nusipirkti ličio ir komunalinių paslaugų

Parduota. Toje pačioje nuorodoje rasite įkrovimo modulius ir kitų naudingų dalykų pasidaryk pats.

Talpos sąskaita kinai dažniausiai meluoja ir tai yra mažiau nei parašyta.

Sąžiningas Sanyo 18650

Išsiųsta:

Naminė ličio akumuliatoriaus apsaugos grandinė, plius, smulkūs komentarai.

Ličio jonų baterijų naudojimo patirtis

Visi žino ličio baterijų privalumus – pirmiausia jie yra didelis energijos tankis, mažas svoris ir nėra „atminties efekto“. Taip pat verta paminėti, kad vienos ličio baterijos (3,6 V) potencialas yra tris kartus didesnis nei vienos nikelio-kadmio arba nikelio-metalo hidrido akumuliatoriaus (1,2 V).

Tačiau ličio baterijos turi nemažai savybių, kurios neleidžia jų saugiai naudoti be specialių stebėjimo sistemų. Šios sistemos vadinamos įkrovimo ir iškrovimo valdikliais. Šiuolaikinėje pramonėje šioms funkcijoms atlikti yra paruoštų labai integruotų mikroschemų. Tačiau, kaip paaiškėjo, jie neprieinami masiniam naudojimui. Radijo dalių parduotuvėse jie atskirai neparduodami. Juos reikia užsakyti iš įmonių, kurios specializuojasi tiekiant elektroninius komponentus įmonėms ir remonto dirbtuvėms. Ir minimali partija šiuo atveju yra nuo 10 vienetų (geriausiu atveju).

Visa tai paskatino mus sukurti savo valdiklį naudojant atskirus elementus, kuriuos galima įsigyti bet kurioje provincijos radijo parduotuvėje.

Kai Li-baterija išsikrauna, būtina valdyti jos įtampą ir srovę grandinėje.

Įkrauto ličio akumuliatoriaus įtampa yra 4,2 V, o ne 3,6 V, kaip rašoma ant jo. Jis nukrenta iki 3,6 V, kai apkrova yra artima akumuliatoriaus talpai. Įtampos valdymas skirtas neleisti akumuliatoriui išsikrauti žemiau 3 V. Šis slenkstis skiriasi 0,5 V ribose, priklausomai nuo akumuliatoriaus cheminės sudėties ir geometrijos. Baterijos išsikrovimas žemiau 3 V ( paprastai iki maždaug 2,2 V. Pastaba red.), sukelia negrįžtamus cheminius procesus akumuliatoriaus viduje, todėl jis netinkamas tolesniam naudojimui.

Norint valdyti srovę grandinėje, būtina numatyti išjungimo mechanizmą, panašų į automatinę mašiną, kuri yra kiekvieno buto elektros skydelyje. Tie. jis turi apsaugoti nuo trumpojo jungimo ir atsijungti, kai grandinėje viršijama tam tikra srovė. Apskritai, maksimali iškrovimo srovė, kurią gali tiekti akumuliatorius ( apytiksliai, nuo yra baterijų, kuriose iškrovos srovė gali būti iki 10 ... 15 C. Red.) yra lygus jo talpai. Pavyzdžiui, 2Ah baterija gali saugiai tiekti 2A srovę. Akumuliatoriaus veikimas srovėmis, viršijančiomis jo talpą, galimas trumpalaikiais režimais arba įprastu režimu, jei tai nurodyta akumuliatoriaus gamintojo dokumentacijoje. Ličio jonų akumuliatorius gali sprogti, jei jį sujungs trumpasis jungimas! Būk atsargus!

Daugiau apie ličio baterijų cheminius procesus, įkrovimo ir iškrovimo būdus galite perskaityti čia Panasonic Lithium Ion Handbook (anglų kalba).

Nešiojamojo kompiuterio baterija

Viskas prasidėjo, kai išsikrovė nešiojamojo kompiuterio baterija. Nešiojamam kompiuteriui buvo dveji metai, iš baterijos beveik neveikė – visą laiką buvo prijungtas prie tinklo. Kaip man vėliau buvo pasakyta, tai gali būti akumuliatoriaus gedimo priežastis. Tie. tai nebuvo lėtas baterijos gedimas su sumažėjusia talpa, priešingai, nešiojamas kompiuteris dirbo penkias valandas, tiesiog vieną gražią dieną, jis neįsijungė nuo baterijos ir tiek. Baterija nebebuvo aptikta sistemoje „Windows“, ir aš padariau išvadą, kad įmontuotas akumuliatoriaus valdiklis perdegė. Išardę akumuliatorių pamatėme 6 elementus, sujungtus į 2–3 elementus su nuoseklia lygiagrečia jungtimi.

Matuodami įtampą kiekviename elemente įsitikinome, kad jie įkrauti. Tai dar kartą patvirtino valdiklio gedimo versiją. Išoriškai apžiūrėjus kontrolierį, jokių matomų pažeidimų nerasta. Valdiklio remonto idėją atmečiau kaip sunkiai įgyvendinamą (forumuose rašė apie valdiklio procesoriaus perlitavimą ir programavimą). Apskritai šio valdiklio sudėtingumas padarė didelį įspūdį. Kas žino, kas ten iš tikrųjų sudegė?

Taigi aš užsisakiau naują bateriją ir nusprendžiau tai išspręsti vėliau. Bet veltui!

Aš jį paėmiau per du mėnesius. Iš korpuso išplėšiau elementus, atjungiau nuo valdiklio, išmatavau ant jų įtampą ir labai nustebau - 4 elementai visiškai išsikrovę! O ant kitų dviejų įtampa buvo apie 1V. Matyt, sugadintas valdiklis per save visiškai iškrovė 2 ląsteles.

Pagal instrukcijas, akumuliatorius, išsikrovęs žemiau 3 V, turi būti įkraunamas 0,1 talpos srove. Šių 4 elementų nepavyko įkrauti. Jokio šokio su tamburinu, šaldymo ir atšildymo, tapšnojimo ir pan. nepadėjo. Turėjau juos išmesti. Tai yra gilus per didelis iškrovimas, dėl kurio žūva ličio baterijos. Likusios dvi kameros buvo įkrautos.

Elementai buvo pažymėti Sanyo UR18650FM 2.6AH. Iš karto aišku, kad elementų talpa yra 2,6Ah ir ją gamina Japonijos korporacija Sanyo. Atlikę paiešką šios korporacijos tinklalapyje radome dokumentą, pavadintą UR18650F. Tik gale nėra M. Dokumentas pasirodė labai įdomus. Jis turėjo 2,5Ah talpos akumuliatoriaus technines charakteristikas, matmenys sutapo su mūsų ( šis dydis yra 18650, t.y. 18 mm skersmens ir 65 mm ilgio yra standartinis ir jį gamina daugelis įmonių. Pastaba red.).

Nusprendę naudoti šį dokumentą kaip veiksmų vadovą, pradėjome kurti iškrovos valdiklį.

Iš „Iškrovimo greičio charakteristikų“ grafiko paaiškėjo, kad elementas leidžia iškrauti iki 2,7V ir srovės stiprumą 2C, t.y. lygus dvigubai talpai. Atitinkamai, mūsų 2,6Ah talpos ląstelė gali gaminti 5,2A.

Iškrovos valdiklis

Kruopščiai išanalizavęs šį dokumentą ir kitą informacinę literatūrą, Vladimiras Nikolajevičius Skvorcovas (nepainioti su Starlingu) sukūrė valdiklį, skirtą dirbti su vienu ar dviem ličio elementais. Valdiklis apsaugo elementus nuo trumpojo jungimo ir perkrovos.

Paveikslėlyje parodyta valdiklio grandinė suteikia apkrovos atjungimą, kai akumuliatorių įtampa nukrenta iki 6 V (kiekviename elemente 3 V). Trumpasis jungimas laikomas srovės stipriu, viršijančiu 4A.

Norėdami naudoti valdiklį su vienu elementu (išjungimas 3 V), turite pasirinkti (padidinti) rezistorių R1 - jis yra atsakingas už atsako slenkstį, kai įtampa nukrenta. Taip pat reikia atsižvelgti į individualias tranzistoriaus VT1 charakteristikas (tolerancijos % nuokrypis).

Norėdami valdyti srovės stiprumą, pasirinkite rezistorių R7. Kuo mažesnis jo įvertinimas, tuo daugiau srovės valdiklis praeina.

Kaip tranzistorių VT3 galite naudoti bet kokį galingą lauko efekto tranzistorių, kurio srovės marža yra 3 kartus didesnė už baterijų talpą, pavyzdžiui, 15N03. ( Vienas iš reikalavimų šiam tranzistoriui yra minimalus įjungimo pasipriešinimas, siekiant sumažinti nuostolius. Pastaba red.)

Valdiklio veikimo principas ir režimai

Maitinimas, normalus režimas

Prijungus bateriją iš dviejų įkrautų baterijų (8,4 V), atsidaro VT4 tranzistorius. Dėl bazinės srovės per R4, emiterio VT4 įtampa tampa apie 0,7 V. Be to, rezistorius R4 palaiko VT2 uždarytą.

Atidarius VT4, per daliklį R1-R2 pradeda tekėti srovė, kuri sukuria įtampos kritimą per R1 ir atsidaro VT1. Įtampa jo nutekėjimo vietoje tampa artima akumuliatoriaus įtampai. Per rezistorių R3 jis tiekiamas į VT3 vartus ir atsidaro. Šiuo atveju akumuliatoriaus "-" per R7 ir atvirą VT3 yra prijungtas prie išvesties gnybto "-". Valdiklis įsijungė.

Apsauga nuo perkaitimo

Akumuliatoriaus įtampai pasiekus 6V (kiekviename elemente – 3V), įtampa prie skirstytuvo R1-R2 sumažėja, įtampa prie vartų VT1 taip pat sumažėja iki uždarymo slenksčio, VT1 užsidaro. Pasirodo, kad VT3 sklendė yra prijungta per R6 prie akumuliatoriaus „-“, todėl VT3 taip pat užsidaro. Krovinys atjungtas. Norėdami iš naujo nustatyti valdiklį, atjunkite apkrovą ir įkraukite akumuliatorių.

Bandydami surinktą grandinę, turite prie jos prijungti bent minimalią apkrovą, pavyzdžiui, šviesos diodus. Apsaugos mechanizmas veikia tik su prijungta apkrova, be to, šviesos diodai aiškiai parodys apkrovos atjungimą.

Trumpojo jungimo apsauga

Trumpojo jungimo srovė nustatoma R7. Kuo mažesnis jo įvertinimas, tuo daugiau srovės valdiklis praeina. 1 paveiksle pateiktoje grandinėje naudojamas 0,1 omo rezistorius. Su tokiu rezistoriumi valdiklis leidžia iki 4A srovę, didesnė srovė laikoma trumpuoju jungimu. Dirbant didelėmis srovėmis, rezistorius R7 turi būti pakankamai galingas – ne mažiau kaip 1W.

Viršijus leistiną srovę, įtampos kritimas per R7 + įtampos kritimas šaltinyje - nutekėjimas VT3 padidėja iki VT2 atidarymo lygio. Atidarytas VT2 sujungia VT3 vartus su akumuliatoriaus "-", VT3 užsidaro. Nutekėjimas VT3, taip pat VT4 pagrindas ir VT2 vartai per apkrovą prijungti prie akumuliatoriaus „+“. VT4 užsidaro, skirstytuvo R1-R2 įtampa yra apie 0, VT1 taip pat užsidaro. Krovinys atjungtas. Atjunkite apkrovą, kad iš naujo nustatytumėte valdiklį.

(Tai nėra labai gerai šioje schemoje.
1. Poreikis pasirinkti rezistorių reikšmes, kad būtų galima prisitaikyti prie tranzistoriaus slenksčio. Tie. tinka tik vienkartiniam, naminiam.
2. Dideli rezistoriai. Tai veda prie to, kad jie reikalingi labai atsargiai izoliuokite nuo drėgmės, kitaip atsiras labai didelis atsako slenksčių nestabilumas.
3. Išėjimo išjungimas, kai viršijama srovė be automatinis atkūrimas lemia tai, kad talpinės apkrovos maitinimas gali būti problemiškas, nes prijungus apkrovą bus didelė impulsinė srovė, kuri gali suveikti apsaugą.
Pastaba red.)

Spausdintinė plokštė

Galima Sprint-Layout 4 formato spausdintinė plokštė.

Jei neturite šios programos, galite.

Įrenginio matmenys (30 x 16mm) buvo parinkti atsižvelgiant į galimybę jį montuoti akumuliatoriaus gale.

Prietaiso nuotraukos

Atkreipkite dėmesį, kad tranzistoriaus VT4 (KT3107) pagrindas ir užtvaras VT2 (2SK583) yra laidininkai spausdintinės plokštės gale.

Baterijos paruošimas

Viename įrenginyje nenaudokite skirtingų tipų, talpos ir gamintojų baterijų. Geriau ir saugiau rasti tuos pačius daiktus.

Naudojant du elementus reikia subalansuoti pradinį jų potencialą – t.y. jie turi turėti vienodą įtampą. Norėdami tai padaryti, prijunkite jų neigiamus polius (minusus) tiesiogiai, o teigiamus - per 30 omų rezistorių. Rezistoriaus galia 1 arba 2 vatai. Tada reikia išmatuoti įtampą rezistoriaus gnybtuose. Jei jis yra didesnis nei 10 milivoltų, turite palaukti. Reikia palaukti apie dieną. Pasirodo, labiau įkrauta baterija per rezistorių lėtai išsikrauna į mažiau įkrautą. Tai. įtampa ant jų yra išlyginta. Subalansuotus elementus galima jungti tiesiogiai be rezistoriaus – nuosekliai arba lygiagrečiai.

(Tiesą sakant, pakanka 1 omo ar net mažesnio rezistoriaus, tai yra tada, kai viena baterija yra visiškai išsikrovusi, o kita - visiškai įkrauta. Po kurio laiko šias baterijas galima prijungti tiesiogiai, be rezistorių. Šiuo atveju jų vaidmenį atliks vidinė baterijų varža. Ir vairavimo procesas bus daug greitesnis. Pastaba red.)

Šiek tiek paaiškinimo apie nuoseklųjį ryšį. Gamykloje integruoti iškrovos valdikliai stebi kiekvieno nuosekliai sujungto elemento įtampą. Mūsų valdiklis valdo tik bendrą išėjimo įtampą. Matavimai parodė, kad naudojant subalansuotus elementus, elementų įtampos skirtumas yra nuo 5 iki 8 milivoltų. Tai visiškai priimtina. Todėl ant kiekvieno elemento nereikia montuoti atskiro valdiklio.

(Tačiau retkarčiais vis tiek reikia rankiniu būdu valdyti įtampą bankuose, nes laikui bėgant jis gali palaipsniui skirtis vis labiau. Pavyzdžiui, dėl skirtingų nuotėkio srovių, skirtingos vidinės varžos. Todėl „rankinis“ valdymas yra privalomas, net jei renkant akumuliatorių baterijos buvo „identiškos“. Pastaba red.)

Krovinio teorija

Gamykliniai įkrovimo valdikliai stebi įtampą, srovę ir įkrovimo laiką, pasirenka normalų arba švelnų režimą. Jei elemento įtampa yra didesnė nei 3 V, jis įkraunamas įprastai. Šiuo atveju įkrovimo procesas vyksta 2 etapais:
1 pakopa – nuolatinės srovės įkrovimas (Pastovi srovė – CC);
2 etapas – įkrovimas esant pastoviai įtampai (CV).

Maksimali įkrovimo srovė priklauso nuo akumuliatoriaus talpos (C), paprastai ji yra 0,7C arba 1,0C. Mūsų elementams įkrovimo srovė buvo nurodyta dokumente ir buvo lygi 0,7 C. Galutinė įkrovimo įtampa yra 4,2 V (vienam elementui).

Vieno akumuliatoriaus įkrovimo maitinimo šaltinis turi būti 4,2V įtampos ir 0,7C srovę (kur C – akumuliatoriaus talpa, mūsų atveju 2,6 0,7 = 1,82A). Jei elementai jungiami nuosekliai, tada įkrovimo įtampa padvigubėja - 8,4 V. Jei lygiagrečiai, srovės stipris padvigubinamas 2 0,7C = 1,4C, o įtampa išlieka 4,2V.

(Tai nėra visiškai tiesa. Jei paimsite 4,2 V įtampos ir ribotos srovės maitinimo šaltinį ir bandysite iš jo įkrauti akumuliatorių, tada įkrovimas bus labai ilgas. O įkrovimo srovė nebus per didelė ir gali būti dešimt ar šimtas miliamperų (nors pats maitinimo blokas Gali išleisti amperus.) Ypač ši srovė mažėja įkrovimo pabaigoje dėl to, kad įtampos skirtumas tarp maitinimo šaltinio ir akumuliatoriaus tampa vis mažesnis ir jis gali nebe „stumti“ į akumuliatorių didelės srovės, kurią riboja vidinė varža.
Todėl norint atlikti „kompetentingą“ įkrovimą, reikia turėti maitinimo šaltinį, kurio įtampa būtų bent 1V aukštesnė nei įkroviklio, t. daugiau nei 5 V vienoje skardinėje. Šiuo atveju įkrovimo srovę lemia maitinimo srovės ribotuvas, o ne akumuliatorius. Tik pasiekus 4,2 V, maitinimo šaltinis turėtų pradėti mažinti srovę, kad akumuliatoriaus įtampa nepakiltų virš šios vertės.
Be to, gamykliniai įkrovikliai dažnai įkrauna iki 4,25 ... 4,3 V įtampos, matuojant „pagal srovę“, nes atjungus įkrovimo įtampą, įtampa ant akumuliatoriaus sumažėja ir tampa mažesnė apie 0,1 V, priklausomai nuo įkrovimo srovės. Paskutinis metodas nėra labai universalus, nes būtina iš anksto žinoti akumuliatoriaus įtampos kritimo dydį nuėmus įkrovimo srovę. Ir tai priklauso nuo akumuliatoriaus vidinės varžos ir yra individualu. Pastaba red.)

Įkrovimo charakteristikų diagrama rodo abu įkrovimo etapus. Pirmajame etape per akumuliatorių teka 0,7 C srovė. Svarbiausia čia neleisti srovei pakilti virš šios vertės ( visiškai nebūtina, galima krauti ir 1A ir 0,1A. Pastaba red.). Tuo pačiu metu elemento įtampa palaipsniui didėja nuo 3 V iki 4,2 V. Pakopa vadinama nuolatine srove (CC), o tai reiškia, kad kol įtampa kyla, srovė išlieka pastovi ( ir jį nustato maitinimo ribotuvas. Pastaba red.).

Pirmasis etapas baigiasi, kai įtampa per elementą pasiekia 4,2 V. Tai rodo raudonas skaičius 1 grafike. Nuo šio momento prasideda antrasis etapas – pastovi įtampa (CV). Tai reiškia, kad įtampa išlieka pastovi 4,2 V, o srovės stiprumas palaipsniui mažėja iki nykstančios mažos vertės. Srovės stiprumo mažėjimo pradžios momentas grafike pažymėtas raudonu skaičiumi 2.

Kaip matote iš grafiko, 80% pajėgumų surinkimo patenka į pirmąjį etapą.

Gamykliniai valdikliai laiko įkrovimu baigtu, kai srovė nukrenta iki nurodytos vertės – dažniausiai 0,1C. Mūsų diagramoje tai yra 50 miliamperų. Be to, kai kurie gamykliniai valdikliai seka įkrovimo laiką. Jei per tam tikrą laiką akumuliatorius nėra visiškai įkrautas (srovė nenukrito iki norimos vertės), valdiklis taip pat nustoja krauti. Įkrovimo laikas priklauso nuo talpos ir įkrovimo srovės ir yra nurodytas dokumentacijoje. Mūsų akumuliatoriui tai yra maždaug 3 valandos esant 0,7 C srovei.

Jei akumuliatoriaus įtampa buvo mažesnė nei 3 V, valdiklis pasirenka švelnų įkrovimo režimą. Tokia ląstelė laikoma giliai išsikrovusia ir turi būti kruopščiai įkraunama. Šiuo atveju įkrovimas prasideda nuo išankstinio įkrovimo etapo. Šiame etape įkrovimo srovė nustatoma iki 0,1 talpos (0,1 C). Esant šiai srovei, elemento įtampa lėtai pakeliama iki 3 V. Ir tada viskas kaip įprasta.

Jei naudojate tinkamus elementus ir neiškraunate jų žemiau 3 V, galite tai padaryti su turimomis priemonėmis. Norėdami tai padaryti, jums reikia maitinimo šaltinio, kurio įtampa yra 4,2 arba 8,4 V, ir srovės apribojimas. Įkrovimo pabaigą galima stebėti pagal srovės stiprumą arba visai nežiūrėti, o maitinimą išjungti po 2 ar 3 valandų.
(Šio metodo trūkumas yra tas, kad įkrovimas trunka per ilgai, iš tikrųjų 5 ... 8 ar daugiau valandų. Priežastis buvo nurodyta aukščiau. Pastaba red.)

Netolimoje ateityje paskelbsime būdus, kaip pakeisti įprastus maitinimo šaltinius, kad jie atitiktų aukščiau nurodytas charakteristikas.

Tęsinys…

Įrenginio ir spausdintinės plokštės kūrimas - Skvortsovas Vladimiras Nikolajevičius
Problemos išdėstymas, medžiagos pristatymas ir dizainas - Vitalijus Ugreninovas
Tiumenė-Cosmopoisk, 2009 m

Naudojami šaltiniai

Ličio jonų baterijos pateko į mūsų gyvenimą kartu su mobiliaisiais telefonais ir mobiliaisiais įrenginiais. Dar visai neseniai ličio jonų akumuliatoriai kasdieniame gyvenime praktiškai nebuvo naudojami kitiems autonominiams įrenginiams, pagrindinis tokių įrenginių maitinimo šaltinis yra įprastų dydžių AAA, AA, C, D nikelio-metalo hidrido baterijos.

Dabar juos pamažu keičia ličio baterijos, nes jų veikimo pranašumai tapo neabejotini.

• Labai mažas savaiminis išsikrovimas. Tinkamai naudojant, energijos nuostoliai yra minimalūs.
• Didelis energijos tankis, atitinkamai didesnis energijos suvartojimas, nedidinant dydžio, palyginti su panašiomis nikelio baterijomis.
• Didesnė išėjimo įtampa. Palyginimui, minimali ličio įtampa yra 3,6 voltai su standartiniu 1,2 volto nikeliu tokio paties dydžio.
• Sumažinti akumuliatoriaus masę išlaikant matmenis.
• Padidintas iškrovimo ir įkrovimo ciklų skaičius išlaikant našumą.
• Šiek tiek sumažėjęs našumas ir sumažėjęs energijos suvartojimas po daugelio iškrovimo-įkrovimo ciklų.

Atsižvelgdami į šiuos pranašumus, vis daugiau profesionalių vartotojų konvertuoja savo atskirus įrenginius į cilindrinės ličio jonų baterijos ir mazgai jų. Tuo pačiu metu ne visi žino, kaip tinkamai naudoti, prižiūrėti, laikyti naujus maitinimo šaltinius. Taip pat pasiimkite juos pagal dydį ir esamus parametrus.

Cilindrinių ličio jonų baterijų matmenų žymėjimas skiriasi nuo įprasto visiems nikeliniams - jis yra skaitmeninis, pavyzdžiui, 14500 arba 18650. Toks kodavimas neįprastas, tačiau tuo pačiu patogus pasirinkti reikiamą bateriją pagal iki elektroninio įrenginio lizdo dydžio. Pirmieji du kodo skaitmenys nurodo akumuliatoriaus skersmenį milimetrais, antrasis - jo aukštį. Pavyzdžiui, dydis 18650: skersmuo 18 mm, aukštis 65 mm.

Ličio jonų akumuliatorių ir mazgų naudojimo gairės

Ličio jonų akumuliatoriai yra ir patikimi, ir kaprizingi, o tai iš pirmo žvilgsnio atrodo paradoksas. Jie yra įnoringi sandėliuojant, prižiūrint ir eksploatuojant. Jei naudojimo sąlygos pažeidžiamos, jos labai greitai sugenda. Bet jei laikomasi visų taisyklių, jie ilgą laiką tarnauja dideliu našumu.

Pagrindiniai apribojimai yra šie:

• Minimali ličio jonų akumuliatorių įtampa turi būti ne mažesnė kaip 2,2–2,5 voltai.
• Didžiausia ličio jonų akumuliatorių įtampa neturi būti didesnė nei 4,25–4,35 voltai.
• Ličio jonų baterijos puikiai veikia esant minusinei temperatūrai, tačiau tuo pat metu jų negalima įkrauti šaltyje, ypač jei temperatūra žemesnė nei nulis laipsnių.
• Ličio jonų akumuliatorių įkrovimo srovė neturi viršyti pusės jų talpos. Pavyzdžiui, 2000 mAh akumuliatoriaus maksimali įkrovimo srovė turėtų būti 900-1000 mA.
• Iškrovos srovė (darbinė) neturi būti didesnė nei 2 kartus didesnė už akumuliatoriaus talpą. Pavyzdžiui, 2000 mAh akumuliatoriaus maksimali iškrovimo srovė yra 4000 mA.
• Išimtis yra didelės galios ličio jonų baterijos, kurių iškrovos srovė gali 5-10 kartų viršyti energijos sąnaudas. Tokios baterijos yra pažymėtos atitinkamu užrašu.

Cilindrinės ličio jonų baterijos dažnai naudojamos dideliems akumuliatorių rinkiniams. Baterijų rinkiniai turi didesnę galią ir ilgesnį ciklo laiką. Šie akumuliatorių rinkiniai naudojami didelės galios įrenginiuose. Taip atrodo ličio jonų įkraunama baterija galingame atsuktuve ar grąžtuke.

Rinkdamiesi akumuliatorių patys, atminkite, kad ličio jonų baterijos netoleruoja perkaitimo, todėl jų NEGALIMA LITI! Toks akumuliatoriaus mazgas neveiks, nes galima drąsiai teigti, kad lituojant kontaktus akumuliatoriai buvo pažeisti.

Surinkus akumuliatorių, specialus suvirinimo juosta ir varžinis suvirinimas.

Kad akumuliatorius veiktų saugiai, jums reikia įkrovimo-iškrovimo valdiklis.

Surinkdami baterijas naudokite tik neapsaugotos ličio jonų baterijos! Naudodami juos galite surinkti didelę, daug energijos eikvojančią bateriją (įkraunamą bateriją), kuri gali būti naudojama galinguose elektros prietaisuose ir tarnauja kaip papildomas maitinimo šaltinis.

Tokių baterijų yra elektriniuose grąžtuose, atsuktuvuose, prožektoriuose, foto ir vaizdo technikoje, nešiojamuosiuose kompiuteriuose, monitoriuose ir kt. su privalomu viršįtampio, perkaitimo ir trumpojo jungimo apsaugos papildymu valdiklio plokštės pavidalu.

Apsaugotos arba neapsaugotos ličio jonų baterijos

Kokie yra skirtumai ir kurį pasirinkti? - pagrindinis klausimas, kuris rūpi eiliniam vartotojui. Atsakymas slypi pavadinime: apsaugoti turi savo apsaugos nuo perkaitimo ir viršįtampio plokštę ir jiems nereikia papildomo įkrovimo-iškrovimo valdiklio.

Jei norite patys surinkti akumuliatorių iš ličio jonų akumuliatorių arba pakeisti akumuliatorių į gatavą elektros prietaiso (pvz., atsuktuvo) akumuliatorių, jums reikia neapsaugoto ličio jonų akumuliatoriaus.

Kitais atvejais – keičiant originalias prietaisų baterijas arba keičiant jas iš nikelio-metalo hidrido į ličio – būtina Pirkite apsaugotą ličio jonų akumuliatorių.

Jei atidarysime apsaugoto ličio jonų akumuliatoriaus korpusą, tai po juo rasime įprastą neapsaugotą, kurio parametrai tokie pat, kaip nurodyta ant išorinio korpuso.

Pagrindinis skirtumas tarp apsaugotos baterijos ir neapsaugotos yra elektroninė apsaugos plokštė, privirinta prie vieno iš kontaktų.

Apsauginė plokštė suvirinimo juosta privirinama prie vieno iš neapsaugoto ličio jonų akumuliatoriaus kontaktų.

Tada viskas supakuota į foliją su gamintojo žyma ant saugomų baterijų. Sąžiningi gamintojai ant išorinės gamintojo pakuotės nurodo naudojamo neapsaugoto akumuliatoriaus parametrus ir parametrus pagal neapsaugoto akumuliatoriaus ženklinimą.

Renkantis apsaugotą įrenginio bateriją reikia turėti omenyje vieną labai svarbų dalyką. Dėl suvirintos apsauginės plokštės ir pakuotės plėvelėje akumuliatoriaus dydis tampa šiek tiek didesnis nei deklaruotas, originalus neapsaugoto akumuliatoriaus dydis.

Aukštis padidėja 3-5 mm.

Skersmuo padidėja apie 0,5 mm.

Renkantis apsaugotą akumuliatorių, turėtumėte pasiteirauti neapsaugoto akumuliatoriaus gamintojo. Deja, ne visi gamintojai tai nurodo ant pakuotės, nors dažnai naudoja neapsaugotas ne savo gamybos baterijas. Pavyzdžiui, jie suvirina apsaugą ir pakuoja neapsaugotas baterijas iš žinomų prekių ženklų Panasonic, Sony, Samsung ir kt. Nereikėtų pirkti apsaugotų baterijų, jei jose nėra nurodyti visi „užpildymo“ parametrai: energijos talpa, įtampa, apsaugos plokštė. Apsaugotas baterijas verta patikrinti liečiant – jei paspaudus ant teigiamo kontakto esanti apsaugos plokštė juda, ją reikia suvirinti.

Cilindrinius ličio jonų akumuliatorius galima įkrauti tik specialiais įkrovikliais. Populiarėjant ličio jonų akumuliatoriams, Li-Ion įkroviklių asortimentas auga. Renkantis įkroviklį, reikia atkreipti dėmesį į jo įkrovimo-iškrovimo parametrus, lizdų dydį ir koreliuoti juos su naudojamomis ličio jonų baterijomis, kad tinkamai veiktų ir išliktų našumas.