شارژر باتری های لیتیومی را خودتان انجام دهید. شارژر باتری لیتیومی

اکثر ابزارهای مدرن به دو طریق تغذیه می شوند: از برق، از باتری. کدام یکی را انتخاب خواهی کرد؟ احتمالاً دوم، به عنوان راحت ترین. اما پس از آن باید مراقب شارژ منظم آنها باشید. برای این، یک تجهیزات ویژه وجود دارد - یک شارژر برای باتری های لیتیوم یون. هنگام انتخاب آن، آنها معمولاً به میزان شارژ و تعداد باتری هایی که می توانند همزمان شارژ شوند علاقه دارند.

اما در عین حال، فراموش نکنید که برای کار با باتری های خاص باید بهینه سازی شود. اکثر تولید کنندگان باتری خارجی نیز شارژرهای خود را تولید می کنند که شما را از جستجوی خسته کننده برای یک مدل مناسب نجات می دهد. تفاوت آنها چیست و چگونه می توان در این دریای محصولات حرکت کرد؟ حالا با جزئیات بیشتر به شما می گوییم.

شارژ باتری های انگشتی

این وسیله برای افرادی که سبک زندگی فعال را ترجیح می دهند و حداکثر تعداد گجت های استفاده شده را به کار با باتری منتقل کرده اند، ضروری است. یکی از رایج ترین این دستگاه ها تلفن همراه است.

همه آنها مجهز به باتری های لیتیومی هستند. بنابراین توصیه می شود شارژر باتری لیتیومی 18650 را خریداری کنند زیرا تلاش برای بازگرداندن ظرفیت باتری با استفاده از دستگاهی با مدل نامناسب به آن آسیب می رساند.

معمولاً برای شارژ باتری های لیتیومی از دستگاه هایی با علامت EP استفاده می شود. در گوشی موبایل باتری ضعیف ترین نقطه در نظر گرفته می شود. و هنگام استفاده از شارژر نامناسب، عمر مفید آن کاهش می یابد، به سرعت شروع به تخلیه می کند، که لحظات ناراحت کننده زیادی را به ارمغان می آورد. برای جلوگیری از این امر، انتخاب تجهیزات مناسب برای بازیابی ضروری است. علاوه بر این، نیازی به خرید یک مدل آماده نیست؛ می توانید با دستان خود یک شارژر برای باتری های لیتیومی بسازید. هزینه چنین دستگاهی کمتر از یک محصول صنعتی خواهد بود.

ویژگی های طراحی حافظه

مدار شارژر باتری لیتیومی کلاسیک 18650 شامل دو بخش اصلی است:

• تبدیل کننده؛
• یکسو کننده.

برای تولید جریان مستقیم با ولتاژ 14.4 ولت استفاده می شود. این مقدار پارامتر تصادفی انتخاب نشده است. لازم است تا جریان بتواند از باتری تخلیه شده عبور کند. و از آنجایی که در این زمان ولتاژ باتری حدود 12 ولت است، شارژ آن با دستگاهی که مقدار خروجی یکسانی دارد غیرممکن است. به همین دلیل مقدار 14.4 ولت انتخاب شد.

اصل عملکرد حافظه

بازیابی ظرفیت باتری زمانی شروع می شود که شارژر به شبکه وصل شود. در این حالت مقاومت داخلی باتری افزایش می یابد و جریان کاهش می یابد. به محض اینکه ولتاژ باتری به 12 ولت برسد، جریان به صفر نزدیک می شود. چنین پارامترهایی نشان می دهد که شارژ باتری موفقیت آمیز بوده و دستگاه می تواند خاموش شود.

علاوه بر روند معمول، که زمان زیادی طول می کشد، یک روند سریع نیز وجود دارد. شارژ سریع به طور قابل توجهی زمان را کاهش می دهد، اما در عین حال بر عملکرد باتری تأثیر منفی می گذارد، بنابراین کارشناسان استفاده از این روش را توصیه نمی کنند.

معیارهای انتخاب دستگاه شارژ

با توجه به نکات زیر می توانید میزان کیفیت دستگاه خریداری شده را تعیین کنید:

• وجود کانال های شارژ مستقل؛
• جاری؛
• توابع تخلیه

بیایید هر یک از آنها را با جزئیات در نظر بگیریم. بیایید با مهم ترین - کانال های شارژ مستقل شروع کنیم. وجود آنها در مدل انتخابی نشان می دهد که پرکننده الکترونیکی آن قادر است به طور جداگانه فرآیند شارژ را کنترل کرده و به محض بازیابی ظرفیت باتری آن را متوقف کند. اما در عین حال، بقیه زمان برای بازیابی ظرفیت خود نخواهند داشت، که با تکرار مداوم چنین وضعیتی، منجر به از کار افتادن سریع باتری ها می شود.

پر کردن انرژی باتری به سه روش امکان پذیر است:

1. جریان ضعیف؛
2. متوسط؛
3. بالا.

اولین مورد شامل انتخاب شارژر برای باتری های لیتیوم یونی با در نظر گرفتن ظرفیت اسمی باتری است. در این حالت، جریان تولید شده توسط آن نباید از 10٪ تجاوز کند. این روش شارژ کندترین و ملایم ترین است. با استفاده مداوم، عمر باتری عملا کاهش نمی یابد.

استفاده از دستگاه هایی با جریان کمتر از نصف ظرفیت اسمی باتری، میانگین طلایی در نظر گرفته می شود. با آن، باتری عملا گرم نمی شود و زمان چرخه مانند مورد اول خیلی طولانی نیست.

روش دوم یا شارژ با جریان بالا تقریباً برابر با ظرفیت نامی نوعی استرس برای باتری است که منجر به کاهش قابل توجه عمر مفید باتری می شود. با آن، گرمایش قوی رخ می دهد که نیاز به خنک کننده فعال فن دارد. این فقط در موارد شدید استفاده می شود، زمانی که شما نیاز به شارژ باتری در چند ساعت دارید.

ما یک بررسی ویدیویی از شارژرهای باتری های لیتیومی را تماشا می کنیم:

دستگاه های به اصطلاح هوشمند نیز وجود دارند. آنها برای شارژ باتری توسط عکاسان حرفه ای مورد استفاده در برنامه های نورپردازی و سایر برنامه های مشابه استفاده می شوند. هزینه چنین شارژر برای باتری های لیتیوم یون بسیار بالا است، اما اگر عملکرد بی عیب و نقص این گجت برای شما مهم است، بهتر است برای خرید یک دستگاه سرمایه گذاری کنید تا اینکه دائماً باتری را تغییر دهید.

شارژرهای هوشمند دارای عملکرد تخلیه هستند. لازم است باتری کاملاً تخلیه شود و در نتیجه اثر حافظه از بین برود. این امر چرخه شارژ را کمی طولانی می کند، اما در نتیجه عمر باتری را افزایش می دهد.

برخی از مدل ها عملکرد آموزشی نیز دارند. برای بازگرداندن باتری های نیمه آسیب دیده به شرایط کار استفاده می شود.

تولید کنندگان برتر

هر محصولی ویژگی های خاص خود را دارد. بنابراین، در انتخاب یک برند خاص، ابتدا باید روی تعداد و نوع باتری هایی که باید شارژ شوند تمرکز کنید. اگر قصد دارید با 4 باتری کار کنید، می توانید در مدل Ecocharger Rodition توقف کنید. این دستگاه کوچکی است که قادر است حتی باتری های قلیایی یکبار مصرف را بازیابی کند. گنجاندن این عملکرد توسط یک سوئیچ ضامن واقع در پانل کناری کیس انجام می شود.

این دستگاه دارای چهار کانال بوده و قادر است میزان شارژ هر عنصر را به صورت جداگانه کنترل کند. روی پنل دستگاه یک نشانگر نوری وجود دارد که نشان می دهد کدام یک از باتری ها قبلاً بهبود یافته اند. شما می توانید چنین دستگاهی را با قیمت 20 دلار خریداری کنید.

ویدئویی در مورد محصولات Rodition Ecocharger تماشا کنید:

یکی از محبوب ترین و چند منظوره شارژر باتری های لیتیومی با نام تجاری La Crosse BC-700 است. این متعلق به پیشرفته ها است و برای ترمیم بویه های انگشتی AA و AAA مبتنی بر نیکل طراحی شده است. ویژگی های دستگاه به گونه ای است که قادر به شارژ همزمان 4 باتری با ظرفیت های مختلف است.

دستگاه در چندین حالت کار می کند. یک تنظیم کننده جریان وجود دارد که به شما امکان می دهد بهینه ترین مقدار را برای هر مورد انتخاب کنید.

مراحل شارژ

کارشناسان توصیه می کنند فرآیند بازیابی باتری را با تخلیه کامل آن آغاز کنید. اگر به دلایلی مجبور به شارژ باتری هستید که هنوز کاملاً تخلیه نشده است، باید یک مدل پیشرفته از دستگاه را انتخاب کنید.

ارزیابی ویژگی های یک شارژر خاص بدون درک چگونگی جریان شارژ نمونه یک باتری لیتیوم یون دشوار است. بنابراین، قبل از اینکه مستقیماً به مدارها برویم، اجازه دهید یک نظریه کوچک را یادآوری کنیم.

باتری های لیتیومی چیست؟

بسته به اینکه الکترود مثبت باتری لیتیومی از چه ماده ای ساخته شده است، انواع مختلفی از آنها وجود دارد:

• با کاتد لیتیوم کبالتات؛
• با کاتد مبتنی بر فسفات آهن لیتیه؛
• بر اساس نیکل-کبالت-آلومینیوم؛
• بر پایه نیکل- کبالت- منگنز.

همه این باتری ها ویژگی های خاص خود را دارند، اما از آنجایی که این تفاوت های ظریف برای مصرف کننده عمومی اهمیت اساسی ندارند، در این مقاله مورد توجه قرار نخواهند گرفت.

همچنین تمامی باتری های لیتیوم یونی در اندازه ها و فرم های مختلف تولید می شوند. آنها می توانند در نسخه کیس (مثلاً باتری های 18650 که امروزه محبوب هستند) یا در نسخه های چند لایه یا منشوری (باتری های ژل پلیمری) باشند. دومی کیسه های مهر و موم شده هرمتیک ساخته شده از یک فیلم خاص است که در آن الکترودها و جرم الکترود قرار دارند.

رایج ترین اندازه باتری های لیتیوم یون در جدول زیر نشان داده شده است (همه آنها دارای ولتاژ اسمی 3.7 ولت هستند):

فرآیندهای الکتروشیمیایی داخلی به همین ترتیب پیش می‌روند و به ضریب فرم و عملکرد باتری بستگی ندارند، بنابراین هر چیزی که در زیر گفته می‌شود به طور یکسان برای همه باتری‌های لیتیومی صدق می‌کند.

نحوه صحیح شارژ باتری های لیتیوم یون

صحیح ترین روش شارژ باتری های لیتیومی شارژ در دو مرحله است. این روشی است که سونی در تمام شارژرهای خود استفاده می کند. با وجود کنترل‌کننده شارژ پیچیده‌تر، این باتری‌های لیتیوم یون را بدون کاهش عمر مفید، شارژ کامل‌تری ارائه می‌دهد.

در اینجا ما در مورد مشخصات شارژ دو مرحله ای باتری های لیتیومی صحبت می کنیم که به اختصار CC / CV (جریان ثابت، ولتاژ ثابت) نامیده می شود. گزینه هایی با جریان های پالسی و پلکانی نیز وجود دارد که در این مقاله به آنها توجه نشده است. می توانید در مورد شارژ با جریان پالسی بیشتر بخوانید.

بنابراین، اجازه دهید هر دو مرحله شارژ را با جزئیات بیشتری در نظر بگیریم.

1. در مرحله اولیک جریان شارژ ثابت باید ارائه شود. مقدار فعلی 0.2-0.5C است. برای شارژ سریع، مجاز است جریان را تا 0.5-1.0C افزایش دهید (که در آن C ظرفیت باتری است).

به عنوان مثال، برای باتری با ظرفیت 3000 میلی آمپر، جریان شارژ اسمی در مرحله اول 600-1500 میلی آمپر است و جریان شارژ شتاب می تواند در محدوده 1.5-3A باشد.

برای اطمینان از جریان شارژ ثابت با مقدار معین، مدار شارژر (شارژر) باید بتواند ولتاژ را در پایانه های باتری افزایش دهد. در واقع، در مرحله اول، حافظه مانند یک تثبیت کننده جریان کلاسیک عمل می کند.

مهم:اگر قصد دارید باتری ها را با برد محافظ داخلی (PCB) شارژ کنید، پس هنگام طراحی مدار شارژر، باید مطمئن شوید که ولتاژ مدار باز مدار هرگز از 6-7 ولت تجاوز نکند. در غیر این صورت، برد محافظ ممکن است از کار بیفتد.

در لحظه ای که ولتاژ باتری به مقدار 4.2 ولت افزایش می یابد، باتری تقریباً 70-80٪ از ظرفیت خود را به دست می آورد (مقدار ظرفیت خاص به جریان شارژ بستگی دارد: با شارژ سریع کمی کمتر خواهد شد. ، با هزینه اسمی - کمی بیشتر). این لحظه پایان مرحله اول شارژ است و به عنوان سیگنالی برای انتقال به مرحله دوم (و آخرین) عمل می کند.

2. مرحله شارژ دوم- این شارژ باتری با یک ولتاژ ثابت است، اما به تدریج کاهش می یابد (افت) جریان.

در این مرحله شارژر ولتاژ 4.15-4.25 ولت را روی باتری حفظ کرده و مقدار جریان را کنترل می کند.

با افزایش ظرفیت، جریان شارژ کاهش می یابد. به محض کاهش مقدار آن به 0.05-0.01С، فرآیند شارژ کامل شده در نظر گرفته می شود.

نکته مهم در عملکرد شارژر صحیح، قطع کامل آن از باتری پس از اتمام شارژ است. این به این دلیل است که برای باتری های لیتیومی بسیار نامطلوب است که برای مدت طولانی تحت ولتاژ بالا قرار گیرند که معمولاً توسط شارژر (یعنی 4.18-4.24 ولت) ارائه می شود. این منجر به تخریب سریع ترکیب شیمیایی باتری و در نتیجه کاهش ظرفیت آن می شود. اقامت طولانی به معنای ده ها ساعت یا بیشتر است.

در مرحله دوم شارژ، باتری حدود 0.1 تا 0.15 بیشتر از ظرفیت خود را به دست می آورد. بنابراین کل شارژ باتری به 90-95٪ می رسد که یک شاخص عالی است.

ما دو مرحله اصلی شارژ را در نظر گرفته ایم. با این حال، پوشش موضوع شارژ باتری های لیتیومی ناقص خواهد بود اگر یک مرحله دیگر از شارژ ذکر نشده باشد - به اصطلاح. پیش شارژ

مرحله پیش شارژ (پیش شارژ)- این مرحله فقط برای باتری های با دشارژ عمیق (زیر 2.5 ولت) استفاده می شود تا آنها را به حالت عادی کار کند.

در این مرحله شارژ با جریان ثابت کاهش یافته تا زمانی که ولتاژ باتری به 2.8 ولت برسد تامین می شود.

مرحله مقدماتی برای جلوگیری از تورم و کاهش فشار (یا حتی انفجار با آتش) باتری های آسیب دیده، که مثلاً دارای یک اتصال کوتاه داخلی بین الکترودها هستند، ضروری است. اگر یک جریان شارژ زیاد بلافاصله از چنین باتری عبور کند، این امر به ناچار منجر به گرم شدن آن می شود و پس از آن چقدر خوش شانس است.

یکی دیگر از مزایای پیش شارژ، پیش گرم شدن باتری است که هنگام شارژ در دمای پایین محیط (در یک اتاق گرم نشده در فصل سرد) مهم است.

شارژ هوشمند باید بتواند ولتاژ باتری را در مرحله اولیه شارژ کنترل کند و در صورت عدم افزایش ولتاژ برای مدت طولانی، به این نتیجه برسد که باتری معیوب است.

تمام مراحل شارژ باتری لیتیوم یونی (از جمله مرحله پیش شارژ) به صورت شماتیک در این نمودار نشان داده شده است:

بیش از 0.15 ولت از ولتاژ شارژ نامی می تواند عمر باتری را به نصف کاهش دهد. کاهش ولتاژ شارژ به میزان 0.1 ولت، ظرفیت باتری شارژ شده را تا حدود 10 درصد کاهش می دهد، اما عمر آن را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. ولتاژ یک باتری کاملا شارژ شده پس از خارج کردن آن از شارژر 4.1-4.15 ولت است.

برای جمع‌بندی مطالب فوق، به تشریح پایان‌نامه‌های اصلی می‌پردازیم:

1. باتری لیتیوم یونی (مثلاً 18650 یا هر باتری دیگری) با چه جریانی شارژ شود؟

جریان به سرعتی که می خواهید آن را شارژ کنید بستگی دارد و می تواند از 0.2C تا 1C متغیر باشد.

به عنوان مثال، برای باتری 18650 با ظرفیت 3400 میلی آمپر، حداقل جریان شارژ 680 میلی آمپر و حداکثر آن 3400 میلی آمپر است.

2-چقدر طول میکشه که مثلا همون باطری های شارژی 18650 شارژ بشه؟

زمان شارژ مستقیماً به جریان شارژ بستگی دارد و با فرمول محاسبه می شود:

T \u003d C / شارژ می کنم.

به عنوان مثال زمان شارژ باتری ما با ظرفیت 3400 میلی آمپر ساعت با جریان 1 آمپر حدود 3.5 ساعت خواهد بود.

3. چگونه باتری لیتیوم پلیمری را به درستی شارژ کنیم؟

تمام باتری های لیتیومی به یک شکل شارژ می شوند. فرقی نمی کند لیتیوم پلیمر باشد یا یون لیتیوم. برای ما مصرف کنندگان هیچ تفاوتی وجود ندارد.

برد حفاظتی چیست؟

برد محافظ (یا PCB - برد کنترل قدرت) برای محافظت در برابر اتصال کوتاه، شارژ بیش از حد و تخلیه بیش از حد باتری لیتیومی طراحی شده است. به عنوان یک قاعده، حفاظت از گرمای بیش از حد نیز در ماژول های حفاظتی تعبیه شده است.

به دلایل ایمنی، استفاده از باتری های لیتیومی در لوازم خانگی در صورت نداشتن برد محافظ داخلی ممنوع است. بنابراین، تمام باتری های تلفن همراه همیشه دارای یک برد PCB هستند. پایانه های خروجی باتری مستقیماً روی برد قرار دارند:

این بردها از کنترلر شارژ شش پایه روی میکروخ تخصصی (آنالوگ های JW01، JW11، K091، G2J، G3J، S8210، S8261، NE57600 و غیره) استفاده می کنند. وظیفه این کنترلر این است که با تخلیه کامل باتری، باتری را از بار جدا کند و با رسیدن به 4.25 ولت باتری را از شارژ جدا کند.

به عنوان مثال، نموداری از برد محافظ باتری BP-6M که همراه با گوشی های قدیمی نوکیا عرضه شده است:

اگر در مورد 18650 صحبت کنیم، می توان آنها را هم با و هم بدون برد محافظ تولید کرد. ماژول حفاظتی در قسمت پایانه منفی باتری قرار دارد.

برد طول باتری را 2-3 میلی متر افزایش می دهد.

باتری‌های بدون ماژول PCB معمولاً با باتری‌هایی عرضه می‌شوند که مدارهای حفاظتی خود را دارند.

هر باتری دارای محافظ می تواند به راحتی با تخلیه آن به باتری محافظت نشده تبدیل شود.

حداکثر ظرفیت باتری 18650 تا به امروز 3400 میلی آمپر ساعت است. باتری های دارای محافظ باید دارای یک نام مربوطه بر روی کیس ("محافظت شده") باشند.

برد PCB را با ماژول PCM (PCM - ماژول شارژ برق) اشتباه نگیرید. اگر اولی فقط برای محافظت از باتری کار می کند ، دومی برای کنترل فرآیند شارژ طراحی شده است - آنها جریان شارژ را در یک سطح معین محدود می کنند ، دما را کنترل می کنند و به طور کلی از کل فرآیند اطمینان حاصل می کنند. برد PCM همان چیزی است که ما آن را کنترل کننده شارژ می نامیم.

امیدوارم الان سوالی باقی نماند، چگونه باتری 18650 یا هر باتری لیتیوم دیگری را شارژ کنیم؟ سپس به مجموعه کوچکی از راه حل های مدار آماده برای شارژرها (همان کنترل کننده های شارژ) می پردازیم.

طرح های شارژ باتری های لیتیوم یون

تمام مدارها برای شارژ هر باتری لیتیومی مناسب هستند، تنها تصمیم گیری در مورد جریان شارژ و پایه عنصر باقی می ماند.

LM317

طرح شارژر ساده بر اساس تراشه LM317 با نشانگر شارژ:

مدار ساده است، کل تنظیمات به تنظیم ولتاژ خروجی روی 4.2 ولت با استفاده از مقاومت تریمر R8 (بدون باتری متصل!) و تنظیم جریان شارژ با انتخاب مقاومت های R4، R6 می رسد. قدرت مقاومت R1 حداقل 1 وات است.

به محض خاموش شدن LED، فرآیند شارژ را می توان تکمیل شده در نظر گرفت (جریان شارژ هرگز به صفر نمی رسد). توصیه نمی شود که باتری را برای مدت طولانی پس از شارژ کامل در این شارژ نگه دارید.

تراشه lm317 به طور گسترده در تثبیت کننده های مختلف ولتاژ و جریان (بسته به مدار سوئیچینگ) استفاده می شود. در هر گوشه فروخته می شود و به طور کلی یک پنی قیمت دارد (شما می توانید 10 قطعه را فقط با 55 روبل بگیرید).

LM317 در موارد مختلف ارائه می شود:

تخصیص پین (pinout):

آنالوگ های تراشه LM317 عبارتند از: GL317، SG31، SG317، UC317T، ECG1900، LM31MDT، SP900، KR142EN12، KR1157EN1 (دو مورد آخر تولید داخلی هستند).

اگر به جای LM317 از LM350 استفاده کنید، جریان شارژ را می توان تا 3 آمپر افزایش داد. درست است ، گران تر خواهد بود - 11 روبل / قطعه.

برد مدار چاپی و مجموعه مدار در زیر نشان داده شده است:

ترانزیستور قدیمی شوروی KT361 را می توان با ترانزیستور مشابه p-n-p جایگزین کرد (به عنوان مثال، KT3107، KT3108 یا بورژوایی 2N5086، 2SA733، BC308A). در صورت عدم نیاز به نشانگر شارژ، می توان آن را به طور کلی حذف کرد.

عیب مدار: ولتاژ تغذیه باید در محدوده 8-12 ولت باشد. این به این دلیل است که برای عملکرد عادی ریز مدار LM317، اختلاف ولتاژ باتری و ولتاژ تغذیه باید حداقل 4.25 ولت باشد. بنابراین، تغذیه آن از درگاه USB امکان پذیر نخواهد بود.

MAX1555 یا MAX1551

MAX1551/MAX1555 شارژرهای تخصصی برای باتری های Li+ هستند که می توانند از طریق USB یا از یک آداپتور برق جداگانه (به عنوان مثال، شارژر تلفن) کار کنند.

تنها تفاوت بین این ریز مدارها این است که MAX1555 سیگنالی برای نشانگر پیشرفت شارژ می دهد و MAX1551 - سیگنالی مبنی بر روشن بودن برق. آن ها 1555 هنوز در بیشتر موارد ارجح است، بنابراین 1551 در حال حاضر به سختی در فروش یافت می شود.

شرح مفصل این تراشه ها از سازنده -.

حداکثر ولتاژ ورودی از آداپتور DC 7 ولت است، هنگامی که از USB تغذیه می شود 6 ولت است. هنگامی که ولتاژ تغذیه به 3.52 ولت کاهش می یابد، ریز مدار خاموش می شود و شارژ متوقف می شود.

خود ریز مدار تشخیص می دهد که ولتاژ تغذیه در کدام ورودی وجود دارد و به آن متصل می شود. اگر برق از طریق گذرگاه USB تامین شود، حداکثر جریان شارژ به 100 میلی آمپر محدود می شود - این به شما امکان می دهد بدون ترس از سوختن پل جنوبی شارژر را به پورت USB هر رایانه وصل کنید.

هنگامی که توسط یک منبع تغذیه جداگانه تغذیه می شود، جریان شارژ معمولی 280 میلی آمپر است.

تراشه ها دارای محافظ داخلی در برابر گرمای بیش از حد هستند. اما حتی در این مورد، مدار به کار خود ادامه می دهد و جریان شارژ را به میزان 17 میلی آمپر برای هر درجه بالاتر از 110 درجه سانتی گراد کاهش می دهد.

یک عملکرد پیش شارژ وجود دارد (به بالا مراجعه کنید): تا زمانی که ولتاژ باتری کمتر از 3 ولت باشد، ریزمدار جریان شارژ را به 40 میلی آمپر محدود می کند.

میکرو مدار دارای 5 پین است. در اینجا یک نمودار سیم کشی معمولی وجود دارد:

اگر تضمینی وجود دارد که ولتاژ خروجی آداپتور شما تحت هیچ شرایطی نمی تواند از 7 ولت بیشتر شود، می توانید بدون تثبیت کننده 7805 این کار را انجام دهید.

گزینه شارژ USB را می توان به عنوان مثال روی این یکی مونتاژ کرد.

ریز مدار به هیچ دیود خارجی یا ترانزیستور خارجی نیاز ندارد. در کل البته شیک میکروهی! فقط آنها خیلی کوچک هستند، لحیم کاری ناخوشایند است. و آنها هنوز هم گران هستند ().

LP2951

تثبیت کننده LP2951 توسط National Semiconductors () تولید شده است. اجرای تابع محدود کننده جریان داخلی را فراهم می کند و به شما امکان می دهد سطح ولتاژ شارژ پایداری را برای باتری لیتیوم یون در خروجی مدار ایجاد کنید.

مقدار ولتاژ شارژ 4.08 - 4.26 ولت است و هنگام قطع باتری توسط مقاومت R3 تنظیم می شود. تنش بسیار دقیق است.

جریان شارژ 150 - 300 میلی آمپر است، این مقدار توسط مدارهای داخلی تراشه LP2951 (بسته به سازنده) محدود می شود.

از دیود با جریان معکوس کوچک استفاده کنید. به عنوان مثال، می تواند هر یک از سری 1N400X باشد که می توانید تهیه کنید. دیود به عنوان یک دیود مسدود کننده برای جلوگیری از جریان معکوس از باتری به تراشه LP2951 در هنگام خاموش شدن ولتاژ ورودی استفاده می شود.

این شارژر جریان شارژ نسبتاً کمی تولید می کند، بنابراین هر باتری 18650 را می توان در طول شب شارژ کرد.

ریزگرد را می توان هم در بسته DIP و هم در بسته SOIC خریداری کرد (هزینه هر قطعه حدود 10 روبل است).

MCP73831

این تراشه به شما امکان می دهد شارژرهای مناسب ایجاد کنید، علاوه بر این، ارزان تر از MAX1555 هایپ شده است.

یک مدار سوئیچینگ معمولی از:

مزیت مهم مدار عدم وجود مقاومت های قدرتمند با مقاومت کم است که جریان شارژ را محدود می کند. در اینجا، جریان توسط یک مقاومت متصل به خروجی 5 میکرو مدار تنظیم می شود. مقاومت آن باید در محدوده 2-10 کیلو اهم باشد.

مونتاژ شارژر به شکل زیر است:

ریز مدار در حین کار کاملاً خوب گرم می شود، اما به نظر نمی رسد که تداخلی با آن ایجاد کند. وظیفه خود را انجام می دهد.

در اینجا یک نوع PCB دیگر با smd led و کانکتور micro usb وجود دارد:

LTC4054 (STC4054)

خیلی ساده، ایده عالی! اجازه شارژ با جریان تا 800 میلی آمپر را می دهد (نگاه کنید به). درست است که بسیار گرم می شود، اما در این مورد، محافظ داخلی در برابر گرمای بیش از حد جریان را کاهش می دهد.

مدار را می توان با بیرون انداختن یک یا حتی هر دو LED با یک ترانزیستور بسیار ساده کرد. سپس اینگونه به نظر می رسد (موافقم، هیچ جا ساده تر وجود ندارد: یک جفت مقاومت و یک کندر):

یکی از گزینه های PCB در دسترس است. این برد برای عناصر سایز 0805 طراحی شده است.

I=1000/R. شما نباید بلافاصله جریان زیادی را تنظیم کنید، ابتدا ببینید میکرو مدار چقدر گرم می شود. برای اهدافم، من یک مقاومت 2.7 کیلو اهم گرفتم، در حالی که جریان شارژ حدود 360 میلی آمپر بود.

بعید است که رادیاتور را بتوان با این ریزمدار تطبیق داد، و این یک واقعیت نیست که به دلیل مقاومت حرارتی بالای انتقال کریستال به کیس موثر باشد. سازنده توصیه می کند که هیت سینک را "از طریق سرنخ ها" بسازید - مسیرها را تا حد ممکن ضخیم کنید و فویل را زیر محفظه ریز مدار بگذارید. و به طور کلی، هر چه فویل "زمین" بیشتری باقی بماند، بهتر است.

به هر حال، بیشتر گرما از طریق پایه سوم خارج می شود، بنابراین می توانید این مسیر را بسیار گسترده و ضخیم کنید (آن را با لحیم کاری اضافی پر کنید).

بسته تراشه LTC4054 ممکن است دارای برچسب LTH7 یا LTADY باشد.

LTH7 با LTADY تفاوت دارد زیرا اولی می تواند یک باتری بسیار مرده را بلند کند (که ولتاژ آن کمتر از 2.9 ولت است) در حالی که دومی نمی تواند (شما باید آن را جداگانه بچرخانید).

این تراشه بسیار موفق ظاهر شد، بنابراین دارای یک دسته آنالوگ است: STC4054، MCP73831، TB4054، QX4054، TP4054، SGM4054، ACE4054، LP4054، U4054، BL4054، WPM481PT، BL4054، WPM481PT، WPM481PT، , VS610 2, HX6001, LC6000، LN5060، CX9058، EC49016، CYT5026، Q7051. قبل از استفاده از هر یک از آنالوگ ها، برگه های داده را بررسی کنید.

TP4056

ریز مدار در بسته بندی SOP-8 ساخته شده است (نگاه کنید به) ، روی شکم خود یک هیت سینک فلزی دارد که به مخاطبین متصل نیست ، که باعث می شود گرما را با کارایی بیشتری از بین ببرید. به شما امکان می دهد باتری را با جریانی تا 1 آمپر شارژ کنید (جریان به مقاومت تنظیم کننده جریان بستگی دارد).

نمودار اتصال به حداقل پیوست نیاز دارد:

مدار فرآیند شارژ کلاسیک را اجرا می کند - ابتدا با جریان ثابت، سپس با ولتاژ ثابت و جریان نزولی شارژ می شود. همه چیز علمی است. اگر مرحله به مرحله شارژ را جدا کنید، می توانید چندین مرحله را تشخیص دهید:

1. نظارت بر ولتاژ باتری متصل (این همیشه اتفاق می افتد).
2. مرحله پیش شارژ (اگر باتری کمتر از 2.9 ولت تخلیه شود). جریان شارژ 1/10 از مقاومت R prog برنامه ریزی شده (100 میلی آمپر در R prog = 1.2 کیلو اهم) تا سطح 2.9 ولت.
3. شارژ با حداکثر جریان ثابت (1000 میلی آمپر در R prog = 1.2 کیلو اهم).
4. هنگامی که باتری به 4.2 ولت می رسد، ولتاژ باتری در این سطح ثابت می شود. کاهش تدریجی جریان شارژ شروع می شود.
5. هنگامی که جریان به 1/10 R prog برنامه ریزی شده توسط مقاومت می رسد (100mA در R prog = 1.2 کیلو اهم)، شارژر خاموش می شود.
6. پس از اتمام شارژ، کنترل کننده به نظارت بر ولتاژ باتری ادامه می دهد (نقطه 1 را ببینید). جریان مصرفی مدار مانیتورینگ 2-3 μA است. پس از کاهش ولتاژ به 4.0 ولت، شارژ دوباره روشن می شود. و به همین ترتیب در یک دایره.

جریان شارژ (بر حسب آمپر) با فرمول محاسبه می شود I=1200/R prog. حداکثر مجاز 1000 میلی آمپر است.

آزمایش واقعی شارژ با باتری 18650 در 3400 میلی آمپر ساعت در نمودار نشان داده شده است:

مزیت میکرو مدار این است که جریان شارژ تنها توسط یک مقاومت تنظیم می شود. مقاومت کم مقاومت قوی لازم نیست. به علاوه، نشانگر فرآیند شارژ و همچنین نشانگر پایان شارژ وجود دارد. هنگامی که باتری وصل نیست، نشانگر هر چند ثانیه یک بار چشمک می زند.

ولتاژ تغذیه مدار باید در محدوده 4.5 ... 8 ولت باشد. هرچه به 4.5 ولت نزدیکتر باشد - بهتر است (بنابراین تراشه کمتر گرم می شود).

پایه اول برای اتصال سنسور دمای تعبیه شده به باتری لیتیوم یونی (معمولاً ترمینال میانی باتری تلفن همراه) استفاده می شود. اگر ولتاژ خروجی کمتر از 45 درصد یا بالاتر از 80 درصد ولتاژ منبع تغذیه باشد، شارژ به حالت تعلیق در می آید. اگر به کنترل دما نیاز ندارید، فقط آن پا را روی زمین بگذارید.

توجه! این مدار یک اشکال مهم دارد: عدم وجود مدار حفاظت معکوس باتری. در این حالت، کنترل کننده به دلیل تجاوز از حداکثر جریان، سوختگی تضمین می شود. در این حالت ولتاژ تغذیه مدار مستقیماً روی باتری می افتد که بسیار خطرناک است.

مهر و موم ساده است، در یک ساعت بر روی زانو انجام می شود. اگر زمان دچار مشکل شد، می توانید ماژول های آماده را سفارش دهید. برخی از تولید کنندگان ماژول های تمام شده محافظت در برابر جریان اضافی و تخلیه بیش از حد را اضافه می کنند (به عنوان مثال، شما می توانید انتخاب کنید به کدام برد نیاز دارید - با یا بدون حفاظت، و با کدام کانکتور).

شما همچنین می توانید تخته های آماده با یک کنتاکت سنسور دما را پیدا کنید. یا حتی یک ماژول شارژ با چندین تراشه TP4056 به صورت موازی برای افزایش جریان شارژ و با محافظت از قطبیت معکوس (به عنوان مثال).

LTC1734

همچنین طراحی بسیار ساده ای دارد. جریان شارژ توسط مقاومت R prog تنظیم می شود (به عنوان مثال، اگر یک مقاومت 3 کیلو اهم قرار دهید، جریان 500 میلی آمپر خواهد بود).

ریز مدارها معمولاً روی قاب علامت گذاری می شوند: LTRG (اغلب می توان آنها را در تلفن های قدیمی سامسونگ یافت).

ترانزیستور به طور کلی برای هر p-n-p مناسب است، نکته اصلی این است که برای جریان شارژ معین طراحی شده است.

در این نمودار نشانگر شارژ وجود ندارد، اما در LTC1734 گفته شده است که پین ​​"4" (Prog) دو عملکرد دارد - تنظیم جریان و نظارت بر پایان شارژ باتری. به عنوان مثال، مداری با کنترل پایان شارژ با استفاده از مقایسه کننده LT1716 نشان داده شده است.

مقایسه کننده LT1716 در این مورد می تواند با یک LM358 ارزان قیمت جایگزین شود.

TL431 + ترانزیستور

احتمالاً ایجاد مداری از اجزای در دسترس تر دشوار است. در اینجا دشوارترین کار یافتن منبع ولتاژ مرجع TL431 است. اما آنها آنقدر رایج هستند که تقریباً در همه جا یافت می شوند (به ندرت منبع تغذیه بدون این ریزمدار چه کاری انجام می دهد).

خوب، ترانزیستور TIP41 را می توان با هر ترانزیستور دیگری با جریان کلکتور مناسب جایگزین کرد. حتی KT819، KT805 شوروی قدیمی (یا KT815، KT817 کمتر قدرتمندتر) این کار را می کند.

راه اندازی مدار به تنظیم ولتاژ خروجی (بدون باتری !!!) با استفاده از یک صاف کننده در سطح 4.2 ولت خلاصه می شود. مقاومت R1 حداکثر مقدار جریان شارژ را تنظیم می کند.

این طرح به طور کامل فرآیند دو مرحله‌ای شارژ باتری‌های لیتیومی را اجرا می‌کند - ابتدا با جریان مستقیم شارژ می‌شود، سپس به فاز تثبیت ولتاژ و کاهش صاف جریان به تقریبا صفر می‌رسد. تنها ایراد آن تکرارپذیری ضعیف مدار است (در تنظیم و نیاز به قطعات مورد استفاده).

MCP73812

یک ریزتراشه نادیده گرفته دیگری از Microchip وجود دارد - MCP73812 (نگاه کنید به). بر اساس آن، یک گزینه شارژ بسیار مقرون به صرفه (و ارزان!) دریافت می کنید. کل کیت فقط یک مقاومت است!

به هر حال، ریز مدار در یک مورد مناسب برای لحیم کاری ساخته شده است - SOT23-5.

تنها نکته منفی این است که بسیار گرم می شود و هیچ نشانه شارژ وجود ندارد. همچنین اگر منبع تغذیه کم مصرف دارید (که باعث افت ولتاژ می شود) به نحوی چندان قابل اعتماد کار نمی کند.

به طور کلی، اگر نشانگر شارژ برای شما مهم نیست و جریان 500 میلی آمپر برای شما مناسب است، MCP73812 گزینه بسیار خوبی است.

NCP1835

یک راه حل کاملا یکپارچه ارائه شده است - NCP1835B که پایداری بالایی در ولتاژ شارژ (4.2 ± 0.05 V) ارائه می دهد.

شاید تنها ایراد این ریز مدار اندازه بسیار کوچک آن باشد (بسته DFN-10، اندازه 3x3 میلی متر). همه قادر به لحیم کاری با کیفیت بالا از چنین عناصر مینیاتوری نیستند.

از مزایای غیرقابل انکار، می خواهم به موارد زیر اشاره کنم:

1. حداقل تعداد قطعات بدنه کیت.
2. قابلیت شارژ باتری کاملاً دشارژ شده (جریان پیش شارژ 30 میلی آمپر);
3. تعریف پایان شارژ
4. جریان شارژ قابل برنامه ریزی - تا 1000 میلی آمپر.
5. نشانگر شارژ و خطا (قابلیت تشخیص باتری های غیرقابل شارژ و سیگنال دادن به آن).
6. حفاظت شارژ طولانی مدت (با تغییر ظرفیت خازن C t می توانید حداکثر زمان شارژ را از 6.6 تا 784 دقیقه تنظیم کنید).

هزینه ریز مدار آنقدر ارزان نیست، اما آنقدر بزرگ نیست (~ 1 دلار) که از استفاده از آن امتناع کند. اگر با آهن لحیم کاری دوست هستید، پیشنهاد می کنم این گزینه را انتخاب کنید.

توضیحات بیشتر در .

آیا می توان باتری لیتیوم یونی را بدون کنترلر شارژ کرد؟

بله، تو میتونی. با این حال، این به کنترل دقیق جریان و ولتاژ شارژ نیاز دارد.

در کل شارژ باتری مثلا 18650 ما بدون شارژر اصلا کار نمیکنه. شما هنوز باید به نحوی حداکثر جریان شارژ را محدود کنید، بنابراین حداقل ابتدایی ترین حافظه، اما همچنان مورد نیاز است.

ساده ترین شارژر برای هر باتری لیتیومی یک مقاومت سری با باتری است:

مقاومت و اتلاف توان مقاومت به ولتاژ منبع تغذیه ای که برای شارژ استفاده می شود بستگی دارد.

بیایید، به عنوان مثال، یک مقاومت را برای یک منبع تغذیه 5 ولت محاسبه کنیم. ما یک باتری 18650 با ظرفیت 2400 میلی آمپر ساعت شارژ خواهیم کرد.

بنابراین، در همان ابتدای شارژ، افت ولتاژ در مقاومت به صورت زیر خواهد بود:

U r \u003d 5 - 2.8 \u003d 2.2 ولت

فرض کنید منبع تغذیه 5 ولت ما دارای حداکثر جریان 1 آمپر است. مدار بیشترین جریان را در همان ابتدای شارژ مصرف می کند، زمانی که ولتاژ باتری حداقل است و 2.7-2.8 ولت است.

توجه: در این محاسبات این احتمال که باتری می تواند بسیار عمیق تخلیه شود و ولتاژ روی آن می تواند بسیار کمتر و به صفر برسد را در نظر نمی گیرد.

بنابراین، مقاومت مقاومت مورد نیاز برای محدود کردن جریان در همان ابتدای شارژ در سطح 1 آمپر باید باشد:

R = U / I = 2.2 / 1 = 2.2 اهم

قدرت اتلاف مقاومت:

P r \u003d I 2 R \u003d 1 * 1 * 2.2 \u003d 2.2 W

در پایان شارژ باتری، زمانی که ولتاژ روی آن به 4.2 ولت نزدیک شود، جریان شارژ به صورت زیر خواهد بود:

شارژ می کنم \u003d (U un - 4.2) / R \u003d (5 - 4.2) / 2.2 \u003d 0.3 A

یعنی همانطور که می بینیم، همه مقادیر از حد مجاز برای یک باتری معین فراتر نمی روند: جریان اولیه از حداکثر جریان شارژ مجاز برای یک باتری معین (2.4 A) تجاوز نمی کند و جریان نهایی از مقدار مجاز بیشتر است. جریانی که در آن باتری دیگر ظرفیت پیدا نمی کند (0.24 A).

عیب اصلی چنین شارژی نیاز به نظارت مداوم بر ولتاژ باتری است. و به محض اینکه ولتاژ به 4.2 ولت رسید شارژ را به صورت دستی خاموش کنید. واقعیت این است که باتری های لیتیومی حتی یک اضافه ولتاژ کوتاه مدت را به خوبی تحمل نمی کنند - توده های الکترود به سرعت شروع به تخریب می کنند، که به ناچار منجر به از دست دادن ظرفیت می شود. در عین حال، تمام پیش نیازها برای گرم شدن بیش از حد و کاهش فشار ایجاد می شود.

اگر باتری شما دارای برد محافظ داخلی است که کمی بالاتر در مورد آن صحبت شد، پس همه چیز ساده شده است. با رسیدن به ولتاژ مشخصی روی باتری، خود برد آن را از شارژر جدا می کند. با این حال، این روش شارژ دارای معایب قابل توجهی است که در مورد آن صحبت کردیم.

محافظ تعبیه شده در باتری به هیچ عنوان اجازه شارژ مجدد آن را نخواهد داد. تنها کاری که باید انجام دهید این است که جریان شارژ را کنترل کنید تا از مقادیر مجاز برای این باتری تجاوز نکند (متاسفانه بردهای محافظ نمی توانند جریان شارژ را محدود کنند).

شارژ با منبع تغذیه آزمایشگاهی

اگر منبع تغذیه ای با حفاظت جریان (محدودیت) در اختیار دارید، پس نجات پیدا کرده اید! چنین منبع تغذیه در حال حاضر یک شارژر تمام عیار است که مشخصات شارژ صحیح را اجرا می کند که در بالا در مورد آن نوشتیم (CC / CV).

تنها کاری که برای شارژ li-ion باید انجام دهید این است که منبع تغذیه را روی 4.2 ولت تنظیم کرده و حد جریان مورد نظر را تنظیم کنید. و می توانید باتری را وصل کنید.

در ابتدا، زمانی که باتری هنوز خالی است، منبع تغذیه آزمایشگاه در حالت حفاظت جریان کار می کند (یعنی جریان خروجی را در یک سطح معین تثبیت می کند). سپس، هنگامی که ولتاژ روی بانک به 4.2 ولت تنظیم شده افزایش می یابد، منبع تغذیه به حالت تثبیت ولتاژ تغییر می کند و جریان شروع به کاهش می کند.

هنگامی که جریان به 0.05-0.1 درجه سانتیگراد کاهش می یابد، باتری را می توان شارژ کامل در نظر گرفت.

همانطور که می بینید، PSU آزمایشگاهی یک شارژر تقریبا کامل است! تنها کاری که نمی تواند به صورت خودکار انجام دهد، تصمیم گیری برای شارژ کامل باتری و خاموش شدن آن است. اما این یک چیز کوچک است که حتی ارزش توجه به آن را ندارد.

چگونه باتری های لیتیومی را شارژ کنیم؟

و اگر ما در مورد باتری یکبار مصرف صحبت می کنیم که برای شارژ مجدد در نظر گرفته نشده است، پاسخ صحیح (و تنها صحیح) به این سوال خیر است.

واقعیت این است که هر باتری لیتیومی (به عنوان مثال، معمولی CR2032 به شکل یک قرص تخت) با وجود یک لایه غیرفعال داخلی که آند لیتیوم را می پوشاند مشخص می شود. این لایه از واکنش شیمیایی آند با الکترولیت جلوگیری می کند. و تامین جریان خارجی لایه محافظ فوق را از بین می برد و منجر به آسیب به باتری می شود.

به هر حال، اگر در مورد باتری غیر قابل شارژ CR2032 صحبت کنیم، یعنی LIR2032، که بسیار شبیه به آن است، در حال حاضر یک باتری تمام عیار است. می توان و باید شارژ شود. فقط ولتاژ او 3 نیست بلکه 3.6 ولت است.

نحوه شارژ باتری های لیتیومی (خواه باتری گوشی باشد، 18650 یا هر باتری لیتیوم یون دیگری) در ابتدای مقاله مورد بحث قرار گرفت.

چیپس از کجا بخریم؟

البته می توانید در Chip-Deep خرید کنید، اما در آنجا گران است. بنابراین، من همیشه آن را در یک فروشگاه بسیار مخفی می گیرم)) مهمترین چیز این است که فروشنده مناسب را انتخاب کنید، سپس سفارش سریع و مطمئن خواهد آمد.

برای راحتی شما، من مطمئن ترین فروشندگان را در یک جدول جمع آوری کرده ام، از آن برای سلامتی خود استفاده کنید:

اولین باتری مبتنی بر لیتیوم در سال 1991 ظاهر شد. اما تنها در مقابل پس‌زمینه محبوبیت تلفن‌های همراه، دستگاه‌های لیتیوم یون نیز تقاضای زیادی پیدا کردند. در حال حاضر، باتری های لیتیومی هر جا که نیاز به عملکرد مستقل یک دستگاه الکترونیکی یا فنی باشد، استفاده می شود. باتری ها انرژی لوازم خانگی، ابزار برقی، گجت ها و تجهیزات مختلف را تامین می کنند. با توجه به آستانه خود تخلیه کم، توانایی تجدید انرژی بدون انتظار برای مصرف کامل منبع تغذیه و منبع غنی باتری های لیتیوم یون، آنها قادر به پشتیبانی از عملکرد دستگاه هایی هستند که نیاز به توان بالایی دارند.

طراحی باتری لیتیومی

باتری های لیتیوم یونی بر اساس طراحی در طرح های منشوری و استوانه ای تولید می شوند. باتری های منشوری با چیدن صفحات مستطیل شکل روی هم تولید می شوند. در چنین مدل‌هایی، بسته‌بندی متراکم‌تری در مقایسه با نمونه‌های استوانه‌ای ارائه می‌شود، اما لازم است نیروهای فشاری شدیدتری نسبت به الکترودها ارائه شود. دستگاه استوانه ای یک باتری لیتیومی بسته ای با الکترود و جداکننده است که در یک قاب فلزی متصل به الکترود منفی قرار می گیرد. الکترود مثبت باتری از طریق یک عایق مخصوص به روکش آورده می شود. به هر حال، اصل مونتاژ رول نیز در برخی از نسخه های مدل های منشوری به شکل مارپیچ بیضوی استفاده می شود. این طراحی ترکیبی از مزایای هر دو نوع باتری لیتیومی است.

چرا آن را به صفر نمی رسانید؟

کارشناسان استفاده از باتری را تا زمانی که انرژی به طور کامل مصرف نشده است توصیه نمی کنند. دستگاه های لیتیومی اثر حافظه ای را که انواع دیگر باتری ها دارند، ندارند. در عمل، این بدان معنی است که لازم است باتری قبل از اینکه سطح آن به صفر برسد، شارژ شود. به هر حال ، تعداد چرخه هایی که باتری های لیتیومی برای آنها شارژ می شوند نشانگر دوام منابع تغذیه است - تولید کنندگان این رقم را در علامت گذاری نشان می دهند.

به عنوان مثال، برای مدل های باکیفیت، تعداد چرخه ها می تواند 600 باشد. برای افزایش عمر باتری لیتیوم یونی، باید دستگاه را به طور مرتب شارژ کنید. سطح مطلوب، پس از رسیدن به آن ارزش شروع شارژ، 15٪ است. این اندازه گیری قادر است تعداد چرخه ها را به 1100 افزایش دهد.

شارژ چگونه انجام می شود؟

باتری های لیتیومی طبق یک طرح ترکیبی شارژ می شوند، یعنی ابتدا از جریان ثابت 1C تا ولتاژ متوسط ​​4.2 ولت و سپس در سطح ولتاژ ثابت. مرحله اولیه در زمان حدود 40 دقیقه طول می کشد، و دوم - طولانی تر. شایان ذکر است که تنها باتری های لیتیومی مدرن با ولتاژ تا 4.2 ولت قابل شارژ هستند. مدل های صنعتی و نظامی عمر مفید بیشتری نسبت به نمونه های استاندارد دارند که در نتیجه آستانه پایان شارژ آنها به 3.90 V.

چقدر طول میکشه شارژ بشه؟

فرآیند شارژ یک سلول لیتیومی با جریان 1C، به طور معمول، 2.5 ساعت طول می کشد. باتری لیتیوم یون زمانی که سطح ولتاژ آن با همان شاخص های قطع مطابقت دارد، به طور کامل انرژی را دوباره پر می کند. در عین حال، جریان باید تقریباً 3٪ از شارژ اولیه کاهش یابد. عقیده ای وجود دارد که باتری های لیتیومی با افزایش جریان سریعتر شارژ می شوند. در واقع، این مورد نیست، با این حال، افزایش جریان شارژ به افزایش ولتاژ کمک می کند، در حالی که شارژ مجدد از لحظه پایان مرحله اول زمان بیشتری می برد.

در برخی از انواع دستگاه ها شارژ باتری های لیتیومی کمتر از 1 ساعت طول می کشد که کاهش زمان به این دلیل است که مرحله دوم چرخه وجود ندارد و بلافاصله پس از اتمام مرحله اول می توان از باتری استفاده کرد. اما یک هشدار وجود دارد: باتری ذخیره انرژی خود را به طور کامل پر نمی کند - فقط 70٪ است.

به نظر می رسد، معنای چنین طرح شارژ چیست؟ این رویکرد در صورت نیاز به چندین چرخه شارژ سریع سودمند است. به عنوان مثال، یک پیچ گوشتی با باتری لیتیومی برای هر کار به 30 دقیقه نیاز دارد، پس از آن می توانید باتری فعلی را شارژ کرده و با یک یدک به کار خود ادامه دهید (ابزارهای برقی معمولاً با دو باتری ارائه می شوند).

چرا باید باتری را شارژ کنید؟

توصیه می شود قبل از اینکه انرژی به صفر برسد، شارژ را شروع کنید، اما یک بار در ماه هنوز ارزش تخلیه کامل را دارد.پس از آن باید از شارژر باتری لیتیومی اصلی استفاده کنید تا 100٪ انرژی را دوباره پر کنید. نیاز به این روش به دلیل ویژگی باتری های Li-ion است. کاربران باتجربه دستگاه های لیتیومی ممکن است متوجه شده باشند که نشانگر شارژ باقی مانده همیشه درست نیست. به عنوان مثال، صفحه تبلت نشان می دهد که دستگاه تنها 50٪ تخلیه شده است - در واقع، تنها 10 دقیقه کار فعال می تواند باتری را "فرود" کند.

برای جلوگیری از چنین ناهماهنگی، باتری های لیتیومی باید به طور کامل دشارژ شوند. در نتیجه دستگاه قادر خواهد بود قابلیت های منبع تغذیه را با دقت بیشتری محاسبه کند و اطلاعات را با دقت بیشتری روی نمایشگر نمایش دهد.

کاهش مصرف برق در هنگام شارژ

اگرچه قدرت دستگاه های تلفن همراه و سایر ابزارهایی که نیاز به باتری لیتیومی دارند از نظر مصرف انرژی با لوازم خانگی قدرتمند غیرقابل مقایسه است، اما چند نکته ساده نه تنها در مصرف برق صرفه جویی می کند، بلکه عمر دستگاه ها را نیز افزایش می دهد:

• استفاده از قابلیت های نرم افزار پر کردن دستگاه برای به حداقل رساندن مصرف برق.
• غیرفعال کردن ویژگی هایی که غیرضروری کار می کنند. به عنوان مثال، اینترنت، شبکه های مختلف و بلوتوث - طبق آمار، کار ترکیبی آنها می تواند زمان کار دستگاه را 30٪ کاهش دهد.
• تنظیمات دستگاه را بهینه کنید - کم کردن نور پس زمینه، خاموش کردن هشدارهای غیر ضروری و جلوه های صوتی باعث افزایش عملکرد ابزار 10-15 دقیقه می شود. این زیاد نیست، اما در شرایط بحرانی اضافی نخواهد بود.

قوانین حفظ باتری لیتیومی

طول عمر یکی از نقاط قوت باتری های لیتیوم یونی است. بنابراین، کاهش سالانه حجم در نتیجه تخلیه خود بیش از 10٪ نیست. با وجود این، در عملیات، روش های شیمیایی و ساختاری صرفه جویی در باتری ها از گرمای بیش از حد باید در نظر گرفته شود. اگر باتری‌های لیتیومی مدرن از محافظت ارائه شده در برابر رویکرد اشتباه برای شارژ برخوردار باشند، اثرات دما همچنان برای آنها خطر ایجاد می‌کند. بنابراین توصیه می شود از گرم شدن غیر ضروری باتری ها بکاهید. با این حال، تولید کنندگان در این راستا کار می کنند. استفاده از سلول های کاتدی، به ویژه، ایمنی حرارتی منابع تغذیه لیتیوم را افزایش می دهد.

تقریباً تمام باتری‌های لیتیوم یون مدرن دارای شدت انرژی عالی و همچنین عملکرد فشرده بالایی هستند. با کمک آنها است که می توانید دستگاه های پرقدرت را با بیشترین بازدهی تغذیه کنید. و خرید شارژر آماده در فروشگاه برای این کار کاملاً ضروری نیست ، زیرا گزینه مقرون به صرفه تری وجود دارد که آماتورهای رادیویی به خصوص آن را دوست دارند - مونتاژ شارژر برای باتری های لیتیوم یون با دستان خود.

اقدامات احتیاطی: شارژ بیش از حد مجاز نیست

بسیار مهم است که قبل از شروع به جمع آوری باتری برای باتری ها یک چیز ساده را به خاطر بسپارید - شارژ مجدد باتری های لیتیومی به شدت ممنوع است. آنها الزامات بسیار سختگیرانه ای برای شارژ و حالت کار دارند، بنابراین نمی توان آنها را با ولتاژ بیش از 4.2 ولت شارژ کرد. حتی بهتر است اطلاعات مربوط به آستانه ایمن برای هر سلول جداگانه را هدایت کنید. به هر حال، حتی یک آستانه کوچکتر که برای این نمونه قابل قبول در نظر گرفته می شود، می تواند در آنجا مشخص شود.

حتی بهتر از آن، اگر می خواهید شارژ باتری لیتیومی خود را انجام دهید، چندین بار مواد و تجهیزات استفاده شده را بررسی کنید. اگر در مورد صحت قرائت ولت متر یا منشا قوطی ها و همچنین حداکثر توان مجاز شارژ آنها شک دارید، بهتر است آستانه را حتی کمتر تنظیم کنید. به طور مطلوب در محدوده 4.1-4.15 V خواهد بود. در این صورت، شارژ باتری هایی که دارای برد محافظ داخلی نیستند برای شما بی خطر خواهد بود.

در غیر این صورت، احتمال گرم شدن و تورم شدید قوطی ها، انتشار فراوان گاز با بوی نامطبوع تند و حتی انفجار بعدی آنها زیاد است. قبل از ادامه مونتاژ و شارژ، همه چیز را چندین بار بررسی کنید.

ما با دستان خود یک شارژر برای باتری های لیتیومی جمع می کنیم

برای مونتاژ یک شارژر برای باتری های لیتیومی، یک مدار ساده کافی است. حافظه ایجاد شده طبق این طرح عملاً نیازی به تنظیم نخواهد داشت و برای کار به موارد زیر نیاز خواهید داشت:

• Uout=4.2 V را بدون باتری متصل تنظیم کنید (با استفاده از R8).
• جریان شارژ را با استفاده از R6 و R تنظیم کنید

در نقش نشانگر عملکرد شارژر، یک LED از نوع "شارژ" کاملا خود را ثابت می کند. اگر باتری متصل به آن کم باشد روشن می شود و پس از شارژ کامل خاموش می شود.

ترتیب جمع آوری شارژ باتری های لیتیومی با دستان خود به شرح زیر است:

1. مورد مناسب را انتخاب کنید؛
2. منبع تغذیه (5 ولت) و عناصر مدار مشخص شده را به آن وصل کنید (الزام به ترتیب صحیح).
3. برنج را بردارید و دو نوار از آن جدا کنید و آنها را به لانه ها ببندید.
4. با استفاده از یک مهره، فاصله بین مخاطبین و باتری را که می خواهید وصل کنید، تنظیم کنید.
5. اگر می خواهید بعداً بتوانید قطبیت سوکت ها را تغییر دهید، سوئیچ را ببندید (اگر نه، همه چیز را همانطور که هست رها کنید).

چگونه با دستان خود شارژر باتری های لیتیوم یونی را جمع آوری کنید؟

از آنجایی که باتری های Li-Ion به ولتاژ ناگهانی در حین شارژ حساس هستند، میکرو مدارهای خاصی در باتری های مارک تعبیه شده است. آنها کنترل ولتاژ را ارائه می دهند و اجازه نمی دهند از حد مجاز فراتر رود. بنابراین، برای مونتاژ شارژ باتری های لیتیومی 18650 با دستان خود، به مدار پیچیده تری نسبت به مدار مورد بحث در بالا نیاز دارید.

ایجاد این نسخه از باتری بسیار دشوارتر از نسخه قبلی خواهد بود و در خانه این تنها در صورت وجود مهارت های خاص و تجربه مرتبط امکان پذیر است. در تئوری، می توانید شارژری دریافت کنید که از نظر ویژگی ها به هیچ وجه از باتری های مارک پایین تر نخواهد بود. اما در عمل همیشه اینطور نیست.

من شارژر مادری ام را از یک دوربین دیجیتال در یک سفر کاری گم کردم. یک نوع جدید "قورباغه" بخرید. وزغ من را خرد کرد، زیرا من یک رادیو آماتور هستم و بنابراین می توانم شارژ باتری های لیتیومی را خودم لحیم کنم، و علاوه بر این، انجام آن بسیار آسان است. شارژر مطلقاً هر باتری لیتیومی یک منبع ولتاژ ثابت 5 ولتی است که جریان شارژی معادل 0.5-1.0 ظرفیت باتری را ارائه می دهد. به عنوان مثال، اگر ظرفیت باتری 1000 میلی آمپر ساعت، شارژر باید حداقل 500 میلی آمپر جریان داشته باشد.

اگر باور ندارید، آن را امتحان کنید و ما به شما کمک خواهیم کرد.

فرآیند شارژ در نمودار نشان داده شده است. در لحظه اولیه، جریان شارژ ثابت است، هنگامی که به سطح ولتاژ Umax روی باتری رسید، شارژر به حالتی تغییر می کند که ولتاژ ثابت است، و جریان به طور مجانبی به صفر میل می کند.

ولتاژ خروجی باتری های لیتیومی معمولاً 4.2 ولت و ولتاژ نامی حدود 3.7 ولت است. توصیه نمی شود این باتری ها را با ولتاژ کامل 4.2 ولت شارژ کنید زیرا باعث کاهش طول عمر آنها می شود. اگر ولتاژ خروجی را به 4.1 ولت کاهش دهید، ظرفیت تقریباً 10٪ کاهش می یابد، اما در همان زمان، تعداد چرخه های شارژ-دشارژ تقریبا دو برابر می شود. هنگام کار با این باتری ها، پایین آوردن ولتاژ نامی به زیر 3.4 ... 3.3 ولت بسیار نامطلوب است.

همانطور که می بینید، این طرح بسیار ساده است. ساخته شده بر روی تثبیت کننده های LM317 و TL431. یکی دیگر از اجزای رادیویی چند دیود، مقاومت و خازن است. دستگاه تقریباً به هیچ تنظیمی نیاز ندارد ، با مقاومت مناسب R8 ولتاژ خروجی دستگاه را در مقدار اسمی 4.2 ولت بدون باتری متصل تنظیم می کنیم. مقاومت های R4 و R6 جریان شارژ را تنظیم می کنند. برای نشان دادن عملکرد سازه، LED "شارژ" طراحی شده است که با اتصال باتری خالی، روشن می شود و با شارژ شدن، خاموش می شود.

بیایید شروع به مونتاژ ساختار برای شارژ باتری های لیتیومی کنیم. ما یک مورد مناسب در آن پیدا می کنیم، می توانید یک منبع تغذیه ترانسفورماتور پنج ولتی ساده و مدار مورد بحث در بالا را قرار دهید.

برای اتصال باتری قابل شارژ، دو نوار برنجی را بریده و روی پریزها نصب کردم. مهره فاصله بین کنتاکت های متصل به باتری در حال شارژ را تنظیم می کند.

چیزی شبیه گیره لباس درست کرد. همچنین می توانید یک سوئیچ برای معکوس کردن قطبیت روی سوکت های شارژر نصب کنید - در برخی موارد این می تواند کمک زیادی به شما کند. من پیشنهاد می کنم با استفاده از روش LUT یک برد مدار چاپی بسازیم، نقاشی را با فرمت Sprint Layout از لینک بالا می گیریم.

باتری های لیتیومی با انبوهی از ویژگی های مثبت، دارای معایب قابل توجهی نیز هستند، مانند حساسیت بالا به ولتاژ شارژ اضافی، که می تواند منجر به گرم شدن و تشکیل گاز شدید شود. و از آنجایی که باتری دارای طراحی مهر و موم شده است، گاز اضافی می تواند باعث تورم یا انفجار شود. علاوه بر این، باتری های لیتیومی نمی توانند شارژ بیش از حد را تحمل کنند.

به لطف استفاده از ریزمدارهای تخصصی در شارژرهای مارک دار که ولتاژ را کنترل می کنند، این مشکل برای بسیاری از کاربران آشنا نیست، اما این بدان معنا نیست که وجود ندارد. بنابراین، برای شارژ باتری های لیتیومی، ما به چنین دستگاهی نیاز داریم و مدار مورد بحث در بالا تنها نمونه اولیه آن است.

این دستگاه به شما امکان می دهد باتری های لیتیومی را با ولتاژ 3.6 ولت یا 3.7 ولت شارژ کنید. در مرحله اول، شارژ با جریان پایدار 245 میلی آمپر یا 490 میلی آمپر (تنظیم دستی) انجام می شود، هنگامی که ولتاژ باتری ها به سطح 4.1 ولت یا 4.2 ولت افزایش می یابد، شارژ با حفظ ولتاژ پایدار و یک ولتاژ ادامه می یابد. با کاهش مقدار جریان شارژ، به محض اینکه دومی به مقدار آستانه (تنظیم دستی از 20 میلی آمپر به 350 میلی آمپر) برسد، باتری به طور خودکار شارژ را متوقف می کند.

تثبیت کننده LM317 ولتاژ مقاومت R9 را در سطح حدود 1.25 ولت حفظ می کند، در نتیجه مقدار جریانی را که از آن عبور می کند و در نتیجه از طریق باتری شارژ می شود، ثابت نگه می دارد. ولتاژ خروجی توسط تثبیت کننده TL431 متصل به ورودی کنترل LM317 محدود می شود. مقدار حد ولتاژ با استفاده از یک تقسیم کننده روی مقاومت های R12 ... R14 انتخاب می شود. مقاومت R11 جریان تغذیه TL431 را محدود می کند.

بر روی تقویت کننده عملیاتی DA2.2 LM358، مقاومت های R5 ... R8 و یک ترانزیستور دوقطبی VT2، مبدل جریان-ولتاژ ساخته شده است. ولتاژ خروجی آن متناسب با جریان عبوری از مقاومت R9 است و با فرمول محاسبه می شود:

با مقادیر، در مدار، ضریب تبدیل جریان به ولتاژ 10 است، یعنی. با جریان عبوری از مقاومت R9 245 میلی آمپر، ولتاژ دو طرف R5 2.45 ولت است.

با R5، ولتاژ از ورودی غیر معکوس Op-amp DA2.1 پیروی می کند. ورودی معکوس مقایسه کننده با ولتاژ از یک تقسیم کننده قابل تنظیم در مقاومت های R2…R4 تامین می شود. ولتاژ تغذیه تقسیم کننده توسط LM78L05 تثبیت می شود. آستانه سوئیچینگ مقایسه کننده با مقدار مقاومت متغیر R3 تنظیم می شود.

به جای کلید ضامن SB1 یک جامپر قرار دهید و به مدار ولتاژ دهید، با انتخاب مقاومت های R12 ... R14 ولتاژ خروجی را برای حالت های باز و بسته کلید SA2 4.1 ولت و 4.2 ولت کنید.

کلید SA1 مقدار جریان شارژ را تنظیم کنید (245 میلی آمپر یا 490 میلی آمپر). با سوئیچ جابجایی SA2، حداکثر مقدار ولتاژ را انتخاب می کنیم، برای باتری های 3.6 ولت، 4.1 ولت، برای 3.7 ولت - 4.2 ولت را انتخاب می کنیم. با موتور مقاومت متغیر R3، مقدار فعلی را تنظیم می کنیم که در آن شارژ باتری باید تکمیل شود (تقریباً 0.07 ... 0.1C)، باتری را وصل کرده و کلید SB1 ​​را فشار دهید. فرآیند شارژ باتری لیتیومی باید شروع شود و نشانگر LED VD2 روشن شود. هنگامی که جریان شارژ به زیر آستانه کاهش می‌یابد، سطح بالای خروجی DA2.1 به پایین تغییر می‌کند، ترانزیستور اثر میدان VT1 بسته می‌شود و سیم‌پیچ رله K1 خاموش می‌شود و باتری را از شارژر با تماس جلویی K1 می‌شکند.

من یک نقاشی از برد مدار چاپی شارژر می دهم و توصیه می کنم مطابق با آن خودتان آن را بسازید

برای اینکه بتوان باتری های لیتیومی را از تلفن های همراه و تلفن های هوشمند شارژ کرد، یک آداپتور جهانی ساخته شد:

تمام باتری های این نوع باید مطابق با توصیه های خاصی استفاده شوند. این قوانین را می توان به طور مشروط به دو گروه تقسیم کرد: مستقل از کاربر و وابسته به کاربر.

گروه اول شامل قوانین اساسی برای شارژ و دشارژ باتری است که توسط یک کنترلر شارژر مخصوص کنترل می شود:

باتری لیتیومی باید در حالتی باشد که ولتاژ آن نباید بیشتر از 4.2 ولت باشد و کمتر از 2.7 نباشدولت این محدودیت ها حداکثر و حداقل سطح شارژ هستند. حداقل سطح 2.7 ولت برای باتری‌های دارای الکترود کک مناسب است، اما باتری‌های لیتیومی مدرن با الکترودهای گرافیتی ساخته می‌شوند. برای آنها حداقل حد 3 ولت است.
مقدار انرژی که باتری در هنگام تغییر شارژ از 100% به 0% از خود خارج می کند، می باشد ظرفیت باتری. تعدادی از تولید کنندگان حداکثر ولتاژ را به 4.1 ولت محدود می کنند، در حالی که باتری لیتیومی بسیار بیشتر دوام می آورد، اما حدود 10٪ ظرفیت خود را از دست می دهد. گاهی اوقات حد پایین به 3.0 و حتی 3.3 ولت افزایش می یابد، اما همچنین با کاهش سطح خازن.
بیشترین طول عمر باتری در شارژ 45 درصد است و با افزایش یا کاهش عمر باتری کاهش می یابد. اگر شارژ در محدوده فوق باشد، تغییر در طول عمر قابل توجه نیست.
اگر ولتاژ باتری خارج از محدوده بالا باشد، حتی برای مدت کوتاهی، عمر باتری به شدت کاهش می یابد.
کنترل‌کننده‌های باتری شارژر هرگز اجازه نمی‌دهند ولتاژ باتری در حین شارژ از 4.2 ولت بالاتر برود، اما ممکن است حداقل سطح را هنگام تخلیه به روش‌های مختلف محدود کنند.

گروه دوم قوانین خاص کاربر شامل قوانین زیر است:

سعی کنید باتری را به حداقل میزان شارژ تخلیه نکنید و علاوه بر این، به حالتی که دستگاه خود را خاموش می کند، خوب، اگر این اتفاق افتاد، بهتر است باتری را در اسرع وقت شارژ کنید.
از شارژ مجدد مکرر، از جمله باتری های لیتیومی ناقص نترسید، این اصلا اهمیتی ندارد.
ظرفیت باتری به دما بستگی دارد. بنابراین، در سطح شارژ 100٪ در دمای اتاق، هنگام بیرون رفتن در سرما، شارژ باتری به 80٪ کاهش می یابد که، در اصل، خطرناک و حیاتی نیست. اما برعکس هم می تواند باشد اگر باتری 100 درصد شارژ شده روی باتری قرار گیرد، میزان شارژ آن به 110 درصد افزایش می یابد و این برای آن بسیار خطرناک است و می تواند عمر آن را به شدت کاهش دهد.
شرایط ایده آل برای نگهداری طولانی مدت باتری این است که خارج از دستگاه با شارژ حدود 50 درصد باشد.
اگر پس از خرید باتری با ظرفیت بالا پس از چند روز کارکرد. دستگاهی با باتری شروع به خراب شدن می‌کند و آویزان می‌شود یا باتری شارژ نمی‌شود، پس به احتمال زیاد شارژر شما که روی باتری قدیمی به خوبی کار می‌کرد، به سادگی قادر به تامین جریان شارژ لازم برای ظرفیت زیاد نیست.

مجموعه‌ای از شارژرهای اصلی برای گوشی‌ها که فقط از ایده‌ها و پیشرفت‌های رادیویی ساده و جالب تشکیل شده است

این طرح رادیویی آماتور برای شارژ باتری های لیتیومی از تلفن های همراه و نوع 18650 طراحی شده است و مهمتر از همه تضمین می کند که باتری به درستی شارژ شود. دستگاه دارای نشانگر LED شارژ می باشد. قرمز نشان دهنده شارژ شدن باتری و سبز نشان دهنده شارژ کامل باتری است. شارژ هوشمند به لطف استفاده از کنترلر شارژ تخصصی در تراشه BQ2057CSN به دست می آید.

باتری های لیتیومی مدرن از لیتیوم خالص استفاده نمی کنند. بنابراین، سه نوع اصلی از باتری های لیتیومی رایج شده اند: لیتیوم یون (Li-ion) Unom. - 3.6 ولت؛ لیتیوم پلیمر(Li-Po، Li-polymer یا "lipo"). Unom. - 3.7 ولت؛ فسفات آهن لیتیوم(Li-Fe یا LFP). Unom - 3.3 ولت.

نقطه ضعف اصلی باتری های لیتیوم یونی، من آنها را مشخص می کنم خطر آتش سوزیبه دلیل ولتاژ یا گرمای بیش از حد اما باتری های لیتیوم-آهن-فسفات چنین منهای چربی ندارند - آنها کاملاً نسوز هستند.
باتری های لیتیومی بسیار هستند حساس به سرماو به سرعت ظرفیت خود را از دست می دهند و شارژ را متوقف می کنند.
به کنترل کننده شارژ نیاز دارد
در ترشحات عمیقباتری های لیتیومی خواص اولیه خود را از دست می دهند.
اگر باتری برای مدت طولانی کار نکند، ابتدا ولتاژ روی آن به سطح آستانه کاهش می یابد، و سپس به محض کاهش ولتاژ به 2.5 ولت، تخلیه عمیق شروع می شود، این منجر به شکست آن می شود. . بنابراین، هر از گاهی باتری لپ تاپ، تلفن همراه، پخش کننده mp3 را شارژ می کنیم.