Nabíječka pro lithiové baterie. Nabíječka pro lithium-iontové baterie. Systém

Baterie

Jakým proudem bych měl nabíjet Li-ion baterii 18650? Jak správně používat takovou baterii. Čeho se mají lithium-iontové zdroje bát a jak může taková baterie prodloužit její životnost? Podobné otázky mohou vyvstat v celé řadě elektronických odvětví.

A pokud se rozhodnete sestavit svou první baterku nebo elektronickou cigaretu vlastníma rukama, pak se určitě musíte seznámit s pravidly pro práci s takovými zdroji proudu.

Lithium-iontová baterie je typ elektrické baterie, která se rozšířila v moderních domácnostech a elektronických zařízeních od roku 1991 poté, co ji na trh uvedla společnost SONY. Jako zdroj energie se takové baterie používají v mobilních telefonech, laptopech a videokamerách, jako zdroj proudu pro elektronické cigarety a elektromobily.

Nevýhody tohoto typu baterií začínají skutečností, že první generace lithium-iontových baterií byla na trhu velká pecka. Nejen doslova, ale i obrazně. Tyto baterie explodovaly.

To bylo vysvětleno skutečností, že uvnitř byla použita lithiová kovová anoda. Během procesu četného nabíjení a vybíjení takové baterie se na anodě objevily prostorové útvary, které vedly ke zkratu elektrod a v důsledku toho k požáru nebo výbuchu.

Poté, co byl tento materiál nahrazen grafitem, byl tento problém odstraněn, ale stále mohly nastat problémy na katodě, která byla vyrobena z oxidu kobaltu. Při porušení provozních podmínek, nebo spíše dobíjení, by se problém mohl opakovat. To bylo opraveno zavedením lithiových ferofosfátových baterií.

Všechny moderní lithium-iontové baterie zabraňují přehřívání a přebíjení, ale problém ztráty nabití zůstává při nízkých teplotách při používání zařízení.

Mezi nepopiratelné výhody lithium-iontových baterií bych rád poznamenal následující:

• vysoká kapacita baterie;
• nízké samovybíjení;
• není potřeba údržba.

Originální nabíječky

Nabíječka pro lithium-iontové baterie je velmi podobná nabíječce pro olověné baterie. Jediný rozdíl je v tom, že lithium-iontová baterie má velmi vysoké napětí na každém bloku a přísnější požadavky na toleranci napětí.

Tento typ baterie se nazývá plechovka kvůli své vnější podobnosti s hliníkovými plechovkami od nápojů. Nejrozšířenější baterie tohoto tvaru je 18650. Toto označení dostala baterie díky svým rozměrům: 18 milimetrů v průměru a 65 milimetrů na výšku.

Jestliže jsou u olověných akumulátorů přijatelné některé nepřesnosti v indikaci mezních napětí při nabíjení, u lithium-iontových článků je vše mnohem konkrétnější. Během nabíjecího procesu, kdy se napětí zvýší na 4,2 V, by se měla dodávka napětí do prvku zastavit. Přípustná chyba je pouze 0,05 V.

Čínské nabíječky, které lze nalézt na trhu, mohou být navrženy pro baterie vyrobené z různých materiálů. Li-ion, aniž by byl ohrožen jeho výkon, lze nabíjet proudem 0,8 A. V tomto případě je třeba velmi pečlivě kontrolovat napětí na bance. Je vhodné nepovolit hodnoty nad 4,2 V. Pokud je součástí sestavy s baterií ovladač, pak se nemusíte o nic starat, ovladač udělá vše za vás.

Nejideálnější nabíječkou pro lithium-iontové baterie bude stabilizátor napětí a omezovač proudu na začátku nabíjení.

Lithium se musí nabíjet na začátku nabíjení stabilním napětím a omezeným proudem.

Domácí nabíječka

Pro nabíjení 18650 si můžete koupit univerzální nabíječku a nemusíte se starat o to, jak zkontrolovat potřebné parametry pomocí multimetru. Takový nákup vás ale vyjde na pěkný peníz.

Cena za takové zařízení se bude pohybovat kolem 45 dolarů. Ale stále můžete strávit 2-3 hodiny a sestavit nabíječku vlastníma rukama. Navíc bude tato nabíječka levná, spolehlivá a automaticky vypne baterii.

Díly, které dnes použijeme k vytvoření naší nabíječky, má k dispozici každý radioamatér. Pokud není po ruce žádný radioamatér s potřebnými díly, můžete na rádiovém trhu koupit všechny díly za ne více než 2-4 dolary. Správně sestavený a pečlivě nainstalovaný obvod začne okamžitě fungovat a nevyžaduje žádné další ladění.

Elektrický obvod pro nabíjení baterie 18650.

Ke všemu navíc, když stabilizátor nainstalujete na vhodný radiátor, můžete své baterie bezpečně nabíjet bez obav, že se nabíječka přehřeje a vznítí. To samé se o čínských nabíječkách říci nedá.

Schéma funguje celkem jednoduše. Nejprve je třeba baterii nabít konstantním proudem, který je určen odporem rezistoru R4. Jakmile má baterie napětí 4,2 V, začne nabíjení konstantním napětím. Když nabíjecí proud klesne na velmi malé hodnoty, LED v obvodu přestane svítit.

Proudy doporučené pro nabíjení lithium-iontových baterií by neměly překročit 10 % kapacity baterie. Prodloužíte tím životnost baterie. Pokud je hodnota odporu R4 11 Ohmů, proud v obvodu bude 100 mA. Pokud použijete odpor 5 Ohm, nabíjecí proud bude 230 mA.

Jak prodloužit životnost vašeho 18650

Demontovaná baterie.

Pokud musíte lithium-iontovou baterii po určitou dobu ponechat bez použití, je lepší uložit baterie odděleně od zařízení, které napájejí. Plně nabitý prvek časem ztratí část svého náboje.

Prvek, který se nabíjí velmi málo nebo se zcela vybíjí, může po dlouhé době hibernace trvale ztratit svou funkčnost. Optimální by bylo skladovat 18650 na úrovni nabití asi 50 procent.

Neměli byste dovolit, aby byl prvek zcela vybit a přebit. Lithium-iontové baterie nemají vůbec žádný paměťový efekt. Doporučuje se nabíjet takové baterie, dokud se zcela nevybijí. To může také prodloužit životnost baterie.

Lithium-iontové baterie nemají rády teplo ani chlad. Optimální teplotní podmínky pro tyto baterie budou v rozmezí od +10 do +25 stupňů Celsia.

Chlad může nejen zkrátit provozní dobu prvku, ale také zničit jeho chemický systém. Myslím, že každý z nás si všiml, jak v mrazu rychle klesá úroveň nabití v mobilním telefonu.

Závěr

Shrnu-li vše výše uvedené, rád bych poznamenal, že pokud se chystáte nabíjet lithium-iontovou baterii pomocí nabíječky vyrobené v obchodě, věnujte pozornost skutečnosti, že není vyrobena v Číně. Velmi často jsou tyto nabíječky vyráběny z levných materiálů a ne vždy dodržují požadovanou technologii, což může vést k nežádoucím následkům v podobě požárů.

Pokud si chcete zařízení sestavit sami, pak je třeba nabíjet lithium-iontovou baterii proudem, který bude činit 10 % kapacity baterie. Maximální hodnota může být 20 procent, ale tato hodnota již není žádoucí.

Při používání takových baterií byste měli dodržovat pravidla provozu a skladování, abyste vyloučili možnost výbuchu, například v důsledku přehřátí nebo selhání.

Dodržování provozních podmínek a pravidel prodlouží životnost lithium-iontové baterie a v důsledku toho vás ušetří zbytečných finančních nákladů. Baterie je vaším pomocníkem. Postarej se o ni!

Představujeme malou sbírku dobrých nabíjecích obvodů pro Li-Ion baterie. Všechna schémata jsou shromažďována ze spolehlivých internetových zdrojů a mají vynikající recenze. Nejprve trocha teorie. K nabíjení Li-ion baterií se používá metoda konstantního napětí a konstantního proudu, jejíž podstatou je omezení napětí na baterii. U Li-ion baterií je jmenovité napětí článku 3,6 V, tolerance pro toto napětí (±0,05 V) a absence pomalého dobíjení po úplném nabití. Obvyklé maximální nabíjecí napětí je 4,2 nebo 4,1 V v závislosti na modelu baterie; koncové vybíjecí napětí 3,0 voltů; doporučený nabíjecí proud 0,5 C, vybíjecí (zatěžovací) proud - 1 C nebo méně; pokud je napětí baterie nižší než 2,9 voltu, pak je doporučený nabíjecí proud 0,1 C; hluboké vybití může vést k poškození baterie (tj. je třeba dodržet obecné pravidlo - Li-ion baterie jsou raději v nabitém než vybitém stavu a lze je nabíjet kdykoli bez čekání na vybít); Jakmile se napětí baterie blíží maximální hodnotě, nabíjecí proud klesá. Konec vybíjení by měl nastat, když nabíjecí proud klesne na (0,1 ... 0,07) C, v závislosti na modelu baterie. Po dokončení nabíjení se nabíjecí proud úplně zastaví. Uvedené údaje se mohou u baterií jiných výrobců v jednom či druhém směru lišit. Nyní přejdeme přímo k návrhu obvodu nabíječky. První obvod na specializovaném čipu, napájený z USB portu PC.

1. Nabíječka pro li-ion baterie

Z USB portu můžeme pro vlastní potřebu odebrat 500 nebo 100 miliampérů čistého proudu. Řadiče inteligentních portů je třeba nakonfigurovat tak, aby odebíraly 500 mA. Bez nastavení lze zvolit až 100 mA. U některých provedení základních desek a notebooků není proud omezen ničím jiným než pojistkou. Můžete tedy vybrat všech 500 mA bez nastavení. Mikroobvod neví, ke které možnosti portu je připojen, takže omezuje nabíjecí proud baterie na 100 mA, aby se neobtěžoval s nastavením portu. Má však ještě jeden vstup – můžete k němu připojit jakýkoli zdroj s napětím 4,3 až 7 voltů, včetně čínské „kostky“, která se jednoduše zasune do zásuvky a poté se začne hřát. V tomto případě bude nabíjecí proud 350 mA. Pokud připojíte dva zdroje najednou - jak USB, tak zdroj napájení, pak mikroobvod vybere druhý, ve smyslu nikoli poslední připojený, ale zdroj energie. LED VD2 svítí, dokud se baterie nenabije. LED VD1 indikuje přítomnost napájení z USB portu. Deska je vyrobena tak, že všechny součástky včetně SMD LED jsou po připojení do USB portu umístěny dole. Abyste byli viditelní „přes světlo“, musíte zvolit tenký laminát ze skelných vláken nebo změnit montážní místa pro 3mm LED výstupy a připájet je na zadní straně. K ochraně USB portu je použita SMD samoobnovitelná pojistka F1 s přídržným proudem 200 mA. Místo toho můžete použít odpor 0603 1 Ohm nebo propojku, ale v případě chyby instalace nebo selhání mikroobvodu může port selhat. Poté, co LED přestane svítit, baterie se ještě nějakou dobu nabíjí malým proudem, který však dosahuje až 5 % kapacity. Pokud je napětí prvku menší než 3 volty, pak jej mikroobvod nabíjí proudem 40 mA.

2. Nabíječka pro li-ion baterie

Aby Li-ion baterie dlouho sloužily, je nutné je správně nabíjet. Ke konci nabíjení by mělo napětí klesat a při nabití baterie, tzn. Nabíjecí proud bude téměř nulový, nabíjení by se mělo zastavit. Toto schéma plně splňuje tyto požadavky. K němu připojená baterie se nabíjí proudem ~300 mA, ke konci nabíjení proud klesá na 30 mA a poté se rozsvítí LED VD2, která signalizuje ukončení nabíjení. LED VD1 signalizuje provoz zařízení, VD3 se rozsvítí po připojení baterie. Obvod využívá operační zesilovač LM358N, lze jej nahradit KR574UD2, liší se pouze rozložením pinů. LED diody v červené, zelené a žluté barvě. Okruh po sestavení nevyžaduje žádné seřízení a začne fungovat okamžitě.

3. Nabíječka pro li-ion baterie

Nabíječka se skládá z následujících komponent - samotný stabilizátor na LM317T a TL431, omezovač a proudový snímač jsou namontovány na rezistorech R3-R7.Obvod funguje následovně - když připojíte baterii podle polarity a zařízení do sítě, stiskněte tlačítko SB1, začne téci nabíjecí proud. Když proud protéká odpory R3-R7, napětí na něm klesne asi na 3V, aktivuje se relé K2, které svými kontakty sepne relé K1. Relé K1 blokuje svými kontakty tlačítko SB1 LED HL2 signalizuje připojení k síti a HL1 nabíjení. Úprava spočívá v nastavení výstupního napětí LM317 tak, aby odpovídalo baterii, s nejvyšší možnou přesností. Relé K1 s provozním napětím 12V s proudem přes kontakty minimálně 2A, K2 RES64A pas RS4,569,724. Nainstalujte LM317T na chladič. V mé verzi je proud, při kterém se spouští K2, přibližně 300 mA, spouštěcí proud je 80 mA. Když je výstup sepnut a je stisknuto tlačítko SB1, proud nepřekročí 1,4A, což nestačí k deaktivaci LM317T. Transformátor 220/12V a proud 1-1,2A Diodový můstek pro proud minimálně 3-5A.

V moderních mobilních elektronických zařízeních, dokonce i těch navržených tak, aby minimalizovaly spotřebu energie, se používání neobnovitelných baterií stává minulostí. A z ekonomického hlediska - již během krátké doby celkové náklady na požadovaný počet jednorázových baterií rychle převýší náklady na jednu baterii a z hlediska uživatelského pohodlí - je snadnější dobíjet baterie než hledat, kde koupit novou baterii. V souladu s tím se nabíječky baterií stávají zbožím s garantovanou poptávkou. Není divu, že téměř všichni výrobci integrovaných obvodů pro napájecí zařízení věnují pozornost oblasti „nabíjení“.

Právě před pěti lety začala diskuse o mikroobvodech pro nabíjení baterií (Battery Chargers IC) srovnáním hlavních typů baterií - niklových a lithiových. V současnosti se ale niklové baterie prakticky přestaly používat a většina výrobců nabíjecích čipů buď zcela přestala vyrábět čipy pro niklové baterie, nebo vyrábí čipy, které jsou invariantní k technologii baterií (tzv. Multi-Chemistry IC). Produktová řada STMicroelectronics v současnosti zahrnuje pouze mikroobvody navržené pro práci s lithiovými bateriemi.

Připomeňme si krátce hlavní vlastnosti lithiových baterií. výhody:

• Vysoká specifická elektrická kapacita. Typické hodnoty jsou 110...160 W*hodina*kg, což je 1,5...2,0 krát více než stejný parametr pro niklové baterie. V souladu s tím je při stejných rozměrech kapacita lithiové baterie vyšší.
• Nízké samovybíjení: přibližně 10 % za měsíc. U niklových baterií je tento parametr 20...30%.

Nedochází k žádnému „paměťovému efektu“, díky čemuž je údržba této baterie snadná: není třeba baterii před dobíjením vybíjet na minimum.

Nevýhody lithiových baterií:

• Potřeba proudové a napěťové ochrany. Zejména je nutné vyloučit možnost zkratu svorek baterie, napájení s obrácenou polaritou nebo přebití.
• Potřeba ochrany před přehřátím: zahřátí baterie nad určitou teplotu negativně ovlivňuje její kapacitu a životnost.

Existují dvě průmyslové technologie výroby lithiových baterií: lithium-iontové (Li-Ion) a lithium-polymerové (Li-Pol). Protože jsou však nabíjecí algoritmy pro tyto baterie stejné, nabíjecí čipy neoddělují lithium-iontové a lithium-polymerové technologie. Z tohoto důvodu přeskočíme diskuzi o výhodách a nevýhodách Li-Ion a Li-Pol baterií s odkazem na literaturu.

Podívejme se na algoritmus pro nabíjení lithiových baterií, který je znázorněn na obrázku 1.

Rýže. 1.

První fáze, tzv. přednabíjení, se používá pouze v případech, kdy je baterie velmi vybitá. Pokud je napětí baterie nižší než 2,8 V, nelze ji okamžitě nabíjet maximálním možným proudem: to bude mít extrémně negativní dopad na životnost baterie. Baterii je nutné nejprve „dobít“ nízkým proudem na cca 3,0 V a teprve poté je nabíjení maximálním proudem přípustné.

Druhá fáze: nabíječka jako zdroj konstantního proudu. V této fázi protéká akumulátorem maximální proud pro dané podmínky. Současně se napětí baterie postupně zvyšuje, až dosáhne mezní hodnoty 4,2 V. Přesně řečeno, po dokončení druhého stupně lze nabíjení zastavit, ale je třeba mít na paměti, že baterie je aktuálně nabíjena o přibližně 70 % své kapacity. Všimněte si, že v mnoha nabíječkách není maximální proud dodáván okamžitě, ale postupně se zvyšuje na maximum během několika minut - používá se mechanismus „Soft Start“.

Pokud je žádoucí nabít baterii na hodnoty kapacity blízké 100 %, pak přecházíme ke třetí fázi: nabíječka jako zdroj konstantního napětí. V této fázi je na baterii přivedeno konstantní napětí 4,2 V a proud protékající baterií během nabíjení klesá z maxima na nějakou předem stanovenou minimální hodnotu. V okamžiku, kdy hodnota proudu klesne na tuto hranici, je nabití baterie považováno za dokončené a proces končí.

Připomeňme, že jedním z klíčových parametrů baterie je její kapacita (měrná jednotka - A*hodina). Typická kapacita lithium-iontové baterie velikosti AAA je tedy 750...1300 mAh. Jako derivace tohoto parametru je použita charakteristika „proud 1C“, což je hodnota proudu číselně rovna jmenovité kapacitě (v uvedeném příkladu - 750...1300 mA). Hodnota „proud 1C“ má smysl pouze jako určení maximální hodnoty proudu při nabíjení baterie a hodnoty proudu, při které se nabíjení považuje za dokončené. Obecně se uznává, že maximální hodnota proudu by neměla překročit 1*1C a nabití baterie lze považovat za úplné, když proud klesne na 0,05...0,10*1C. Ale to jsou parametry, které lze považovat za optimální pro konkrétní typ baterie. Ve skutečnosti může stejná nabíječka pracovat s bateriemi od různých výrobců a různých kapacit, přičemž kapacita konkrétní baterie zůstává nabíječce neznámá. V důsledku toho k nabíjení baterie jakékoli kapacity obecně nedojde v optimálním režimu pro baterii, ale v režimu přednastaveném pro nabíječku.

Pojďme se podívat na řadu nabíjecích mikroobvodů od STMicroelectronics.

Čipy STBC08 a STC4054

Tyto mikroobvody jsou poměrně jednoduché produkty pro nabíjení lithiových baterií. Mikroobvody jsou vyráběny v miniaturních pouzdrech, jako je DFN6 a TSOT23-5L, resp. To umožňuje použití těchto komponent v mobilních zařízeních s poměrně přísnými požadavky na hmotnostní a rozměrové charakteristiky (například mobilní telefony, MP3 přehrávače). Schémata připojení STBC08 A STC4054 jsou uvedeny na obrázku 2.

Rýže. 2.

Navzdory omezením způsobeným minimálním počtem vnějších kolíků v balíčcích mají mikroobvody poměrně širokou funkčnost:

• Není potřeba externí MOSFET, blokovací dioda ani proudový odpor. Jak vyplývá z obrázku 2, vnější zapojení je omezeno filtračním kondenzátorem na vstupu, programovacím odporem a dvěma (u STC4054 - jednou) indikačními LED.
• Maximální hodnota nabíjecího proudu je naprogramována hodnotou externího odporu a může dosáhnout hodnoty 800 mA. Skutečnost konce nabíjení je určena v okamžiku, kdy v režimu konstantního napětí klesne hodnota nabíjecího proudu na hodnotu 0,1*I BAT, to znamená, že je také nastavena hodnotou externího rezistoru. . Maximální nabíjecí proud je určen ze vztahu:

I BAT = (V PROG /R PROG)*1000;

kde I BAT je nabíjecí proud v ampérech, R PROG je odpor odporu v ohmech, V PROG je napětí na výstupu PROG rovné 1,0 Voltu.

• V režimu konstantního napětí je na výstupu generováno stabilní napětí 4,2V s přesností ne horší než 1%.
• Nabíjení silně vybitých baterií se automaticky spustí v režimu předběžného nabíjení. Dokud napětí na výstupu baterie nedosáhne 2,9V, nabíjení probíhá slabým proudem 0,1*I BAT. Tato metoda, jak již bylo uvedeno, zabraňuje velmi pravděpodobnému selhání při pokusu o nabití silně vybitých baterií obvyklým způsobem. Navíc je násilně omezena počáteční hodnota nabíjecího proudu, což také zvyšuje životnost baterií.
• Byl implementován režim automatického udržovacího nabíjení - když napětí baterie klesne na 4,05 V, nabíjecí cyklus se restartuje. To umožňuje zajistit konstantní nabíjení baterie na úrovni ne nižší než 80 % její nominální kapacity.
• Ochrana proti přepětí a přehřátí. Pokud vstupní napětí překročí určitou mez (zejména 7,2 V) nebo pokud teplota pouzdra překročí 120 °C, nabíječka se vypne, čímž ochrání sebe i baterii. Samozřejmostí je implementace ochrany nízkého vstupního napětí - pokud vstupní napětí klesne pod určitou úroveň (U VLO), vypne se i nabíječka.
• Možnost připojení indikačních LED umožňuje uživateli mít představu o aktuálním stavu procesu nabíjení baterie.

Nabíjecí čipy baterie L6924D a L6924U

Tyto mikroobvody jsou zařízení s většími schopnostmi ve srovnání s STBC08 a STC4054. Obrázek 3 ukazuje typická schémata zapojení pro připojení mikroobvodů L6924D A L6924U .

Rýže. 3.

Podívejme se na ty funkční vlastnosti čipů L6924, které se týkají nastavení parametrů procesu nabíjení baterie:

1. V obou modifikacích je možné nastavit maximální dobu nabíjení baterie počínaje okamžikem přepnutí do režimu stejnosměrné stabilizace (používá se i termín „režim rychlého nabíjení“). Při vstupu do tohoto režimu se spustí hlídací časovač, naprogramovaný na určitou dobu T PRG hodnotou kondenzátoru připojeného na pin T PRG. Pokud se před spuštěním tohoto časovače nezastaví nabíjení baterie podle standardního algoritmu (proud protékající baterií klesne pod hodnotu I END), pak po spuštění časovače bude nabíjení násilně přerušeno. Pomocí stejného kondenzátoru je nastavena maximální doba trvání režimu předběžného nabíjení: rovná se 1/8 doby trvání T PRG. Také pokud během této doby nedojde k přechodu do režimu rychlého nabíjení, obvod se vypne.

2. Režim předběžného nabíjení. Pokud pro zařízení STBC08 byl proud v tomto režimu nastaven na hodnotu rovnou 10 % I BAT a spínací napětí do DC režimu bylo fixní, pak v modifikaci L6924U byl tento algoritmus zachován beze změny, ale v čipu L6924D oba těchto parametrů se nastavují pomocí externích rezistorů připojených na vstupy I PRE a V PRE.

3. Znak dokončení nabíjení ve třetí fázi (režim stabilizace stejnosměrného napětí) u zařízení STBC08 a STC4054 byl nastaven jako hodnota rovna 10 % I BAT. V mikroobvodech L6924 je tento parametr naprogramován hodnotou externího odporu připojeného na pin I END. U čipu L6924D je navíc možné snížit napětí na pinu V OUT z obecně uznávané hodnoty 4,2 V na 4,1 V.

4. Hodnota maximálního nabíjecího proudu I PRG v těchto mikroobvodech se nastavuje tradičním způsobem - přes hodnotu externího odporu.

Jak vidíte, při jednoduchém „nabíjení“ STBC08 a STC4054 byl pomocí externího odporu nastaven pouze jeden parametr - nabíjecí proud. Všechny ostatní parametry byly buď pevně fixovány, nebo byly funkcí I BAT. Čipy L6924 mají schopnost doladit několik dalších parametrů a navíc poskytují „pojistku“ na maximální dobu nabíjení baterie.

U obou modifikací L6924 jsou k dispozici dva provozní režimy, pokud je vstupní napětí generováno síťovým adaptérem AC/DC. První je režim standardního lineárního regulátoru výstupního napětí. Druhým je režim kvazipulzního regulátoru. V prvním případě lze do zátěže přivádět proud, jehož hodnota je o něco menší než hodnota vstupního proudu odebraného z adaptéru. V režimu stabilizace stejnosměrného proudu (druhá fáze - fáze rychlého nabíjení) se rozdíl mezi vstupním napětím a napětím na „plus“ baterie rozptýlí jako tepelná energie, v důsledku čehož se ztrátový výkon v této nabíjecí fázi maximum. Při provozu v režimu spínání regulátoru může být do zátěže přiváděn proud, jehož hodnota je vyšší než hodnota vstupního proudu. V tomto případě se do tepla ztratí podstatně méně energie. To za prvé snižuje teplotu uvnitř pouzdra a za druhé zvyšuje účinnost zařízení. Je však třeba mít na paměti, že přesnost stabilizace proudu v lineárním režimu je přibližně 1% a v pulzním režimu - asi 7%.

Činnost mikroobvodů L6924 v lineárním a kvazipulzním režimu je znázorněna na obrázku 4.

Rýže. 4.

Čip L6924U navíc nemůže fungovat ze síťového adaptéru, ale z portu USB. V tomto případě čip L6924U implementuje některá technická řešení, která mohou dále snížit ztrátový výkon prodloužením doby nabíjení.

Čipy L6924D a L6924U mají přídavný vstup pro nucené přerušení nabíjení (tedy vypnutí zátěže) SHDN.

U jednoduchých nabíjecích mikroobvodů ochrana proti teplotě spočívá v zastavení nabíjení, když teplota uvnitř pouzdra mikroobvodu stoupne na 120 °C. To je samozřejmě lepší než žádná ochrana, ale hodnota 120°C na pouzdře více než podmíněně souvisí s teplotou samotné baterie. Produkty L6924 poskytují možnost připojení termistoru přímo souvisejícího s teplotou baterie (rezistor RT1 na obrázku 3). V tomto případě je možné nastavit teplotní rozsah, ve kterém bude možné nabíjení baterie. Jednak se nedoporučuje nabíjet lithiové baterie při teplotách pod nulou a jednak je také vysoce nežádoucí, pokud se baterie během nabíjení zahřeje na více než 50°C. Použití termistoru umožňuje nabíjet baterii pouze za příznivých teplotních podmínek.

Dodatečná funkčnost čipů L6924D a L6924U přirozeně nejen rozšiřuje možnosti navrženého zařízení, ale vede také ke zvětšení plochy na desce, kterou zabírá jak samotné tělo čipu, tak vnější prvky obložení.

Nabíjecí čipy baterií STBC21 a STw4102

Jedná se o další vylepšení čipu L6924. Na jedné straně je implementován přibližně stejný funkční balíček:

• Lineární a kvazipulzní režim.
• Termistor připojený k baterii jako klíčový prvek teplotní ochrany.
• Možnost nastavit kvantitativní parametry pro všechny tři fáze procesu nabíjení.

Některé další funkce, které v L6924 chyběly:

• Ochrana proti přepólování.
• Ochrana proti zkratu.
• Významným rozdílem oproti L6924 je přítomnost digitálního rozhraní I 2 C pro nastavení hodnot parametrů a další nastavení. Díky tomu je možné přesnější nastavení procesu nabíjení. Doporučené schéma zapojení STBC21 je znázorněno na obrázku 5. Je zřejmé, že v tomto případě nevzniká otázka úspory plochy desky a přísných hmotnostních a rozměrových charakteristik. Je však také zřejmé, že použití tohoto mikroobvodu v malých diktafonech, přehrávačích a jednoduchých modelech mobilních telefonů není zamýšleno. Jedná se spíše o baterie do notebooků a podobných zařízení, kde je výměna baterie málo častým, ale také ne levným postupem.

Rýže. 5.

5. Camiolo Jean, Scuderi Giuseppe. Snížení celkové spotřeby energie bez zátěže nabíječek baterií a aplikací adaptérů Polymer // Materiál od STMicroelectronics. Online příspěvek:

Můžete se seznámit s obvodem nabíječky, který je ideální pro lithiové Li-Ion baterie.

Jeho autor chtěl nejprve představit jednoduchou verzi na čipu lm317, ale v tomto případě musí být nabíjení napájeno z vyššího napětí než 5 voltů. Důvodem je, že rozdíl mezi vstupním a výstupním napětím mikroobvodu lm317 musí být alespoň 2 volty. Napětí nabité lithium-iontové baterie je přibližně 4,2 V. Rozdíl napětí je tedy menší než 1 volt. A to znamená, že můžete přijít s jiným řešením.

Na AliExpress si můžete koupit specializovanou desku pro nabíjení lithiových baterií, která stojí asi dolar. Ano, to je pravda, ale proč kupovat něco, co se dá udělat za pár minut. Navíc trvá měsíc, než obdržíte objednávku. Pokud se ale rozhodnete koupit si již hotovou, abyste ji mohli hned použít, kupte si ji v tomto čínském obchodě. Do vyhledávání obchodu zadejte: TP4056 1A

Nejjednodušší schéma

Dnes se podíváme na možnosti UDB nabíječky pro lithiové baterie, které může kdokoli replikovat. Schéma je to nejjednodušší, jaké si dokážete představit.

Jedná se o hybridní obvod, kde je stabilizace napětí a omezení nabíjecího proudu baterie.

Popis provozu nabíjení

Stabilizace napětí je založena na poměrně oblíbeném mikroobvodu s regulovatelnou zenerovou diodou tl431. Tranzistor jako zesilovací prvek. Nabíjecí proud je nastaven rezistorem R1 a závisí pouze na parametrech nabíjené baterie. Tento odpor se doporučuje s výkonem 1 watt. A všechny ostatní rezistory jsou 0,25 nebo 0,125 wattů.

Jak víme, napětí jedné plechovky plně nabité lithium-iontové baterie je asi 4,2 V. Na výstupu nabíječky tedy musíme nastavit přesně toto napětí, které se nastavuje volbou rezistorů R2 a R3. Existuje mnoho online programů pro výpočet stabilizačního napětí mikroobvodu tl431.
Pro co nejpřesnější nastavení výstupního napětí se doporučuje nahradit rezistor R2 vícezávitovým odporem cca 10 kiloohmů. Mimochodem, takové řešení je možné. Jako indikátor nabití používáme LED diodu, postačí téměř každá LED, barva podle vašeho vkusu.
Celé nastavení spočívá v nastavení výstupního napětí na 4,2 voltu.
Pár slov o zenerově diodě tl431. Jedná se o velmi oblíbený mikroobvod, nezaměňujte jej s tranzistory v podobném balení. Tento mikroobvod se nachází téměř v každém spínaném zdroji, například v počítači, kde se mikroobvod nejčastěji nachází ve svazku.
Výkonový tranzistor není kritický, vhodný je jakýkoliv tranzistor se zpětným vedením středního nebo vysokého výkonu, např. ze sovětských jsou vhodné KT819, KT805. Z méně výkonných KT815, KT817 a jakýchkoliv dalších tranzistorů s podobnými parametry.

Pro jaké baterie je zařízení vhodné?

Obvod je navržen tak, aby nabíjel pouze jednu plechovku lithiové baterie. Nabíjet můžete standardních 18 650 baterií a další baterie, stačí jen nastavit příslušné napětí na výstupu nabíječky.
Pokud náhle z nějakého důvodu obvod nefunguje, zkontrolujte přítomnost napětí na ovládacím kolíku mikroobvodu. Musí být alespoň 2,5 V. Toto je minimální provozní napětí pro externí referenční napětí čipu. I když existují verze, kde je minimální provozní napětí 3 V.
Dále je vhodné postavit pro uvedený čip malou zkušební stolici, aby se zkontrolovala jeho funkčnost před pájením. A po montáži instalaci pečlivě zkontrolujeme.

V jiné publikaci je materiál o zlepšení.

Zjistil jsem, že se mi povaluje řada vcelku použitelných lithiových baterií z vybitých mobilů, notebooků atd., které se dají využít v různých řemeslech. Je třeba je něčím obvinit. V ložiskách byly nalezeny vhodné díly a jedeme...

Nabíjecí obvod

--
Děkuji za pozornost!
Igor Kotov, šéfredaktor časopisu Datagor