Схема контролю 3 літієвих батарей. Що таке контролер заряду акумулятора

Як щільно увійшли в наше життя Li-ion акумулятори. Те, що вони застосовуються майже у всій мікропроцесорній електроніці це вже норма. Так і радіоаматори вже давно взяли їх собі на озброєння та використовують у своїх саморобках. Сприяю цьому значні плюси Li-ion акумуляторів, такі як невеликий розмір, велика ємність, великий вибір виконань різних ємностей та форм.

Найпоширеніший акумулятор має марку 18650 його напруга становить 3,7 В. Для якого я буду робити індикатор розряду.
Напевно, не варто розповідати, наскільки шкідлива для акумуляторів кране низька їх розрядка. Причому для акумуляторів різновидів. Правильна експлуатація акумуляторних батарей продовжить їхнє життя в кілька разів і заощадить ваші гроші.

Схема індикатора заряджання

Схема досить універсальна і може працювати у діапазоні 3-15 вольт. Поріг спрацьовування можна налаштувати змінним резистором. Так що пристрій можна використовувати майже для будь-яких акумуляторів, чи то кислотні, нікелево-кадмієві (nicd) або літій-іонні (Li-ion).
Схема відстежує напругу і як тільки вона впаде нижче за заданий рівень – загориться світлодіод, сигналізуючи про низьку розрядку батареї.
У схемі використовується регульований (посилання, де брав). Взагалі, цей стабілітрон є дуже цікавим радіоелементом, який може суттєво полегшити життя радіоаматорам, при побудові схем, зав'язаних на стабілізації або пороговому спрацьовуванні. Так що беріть його на озброєння, особливо під час будівництва блоків живлення, схем стабілізації струмів і т.п.
Транзистор можна замінити будь-яким іншим NPN структури, вітчизняний аналогКТ315, КТ3102.
R2-регулює яскравість світлодіода.
R1 – змінний резистор номіналом від 50 до 150 кОм.
Номінал R3 можна додати до 20-30 ком для економії енергії, якщо використаний транзистор з високим коефіцієнтом передачі.
Якщо у вас не виявиться регульований стабілізатор TL431, то можна використовувати перевірену радянську схему на двох транзисторах.

Поріг спрацьовування визначається резисторами R2, R3. Замість них можна запаяти один змінний, щоб дати можливість регулювання та зменшити кількість елементів. Радянські транзистори можна замінити на BC237, BC238, BC317 (КТ3102) та BC556, BC557 (КТ3107).

Схему можна зібрати на платі чи навісним монтажем. Одягнути термозбіжну трубку і обдути термофеном. Приклеїти на двосторонній скотч до тильного боку корпусу. Я особисто встановив дану платуу шуруповерт і тепер не до вожу його акумулятори до критичного розряду.
Так само паралельно резистору зі світлодіодом можна підключити зумер (піщалку) і тоді ви точно знатимете про критичні пороги.

if (window.ab == true) ( ​​document.write("
Німецький букридер TOLINO SHINE на платформі Android лише за 3900 рублів.
Доставка по Росії – безкоштовно! "); }

Ось як виглядає плата контролера заряду, витягнута з акумулятора NOKIA BL-6Q та її електрична схема.

Давайте розберемося як це працює. Акумулятор підключається до двох контактних майданчиків, що розташовані з боків контролера (B- та B+). На друкованій платі розташовані дві мікросхеми – TPCS8210 та HY2110CB.

Завданням контролера є підтримання напруги на акумуляторної батареїв межах 4,3 - 2,4 вольт для її захисту від перезаряду та перерозряду. У режимі нормального розряду (або заряду) мікросхема HY2110CB видає на висновки OD та OS напругу високого рівнящо трохи менше напруги на батареї.

Ця напруга тримає постійно відкритими польові транзистори мікросхеми TPCS8210, через які батарея приєднується до навантаження (Вашого пристрою).

При розряді акумулятора, як тільки напруга на акумуляторі поменшає 2,4 вольта, спрацює детектор перерозряду мікросхеми HY2110CB і на вихід OD перестане видаватися напруга. Верхній (за схемою) транзистор мікросхеми TPCS8210 закриється і таким чином батарея відключиться від навантаження.

При зарядці акумулятора, як тільки напруга на акумуляторі досягне 4,3 вольта, спрацює детектор перезаряджання мікросхеми HY2110CB і на вихід OС перестане видаватися напруга. Нижній (за схемою) транзистор мікросхеми TPCS8210 закриється і акумулятор також відключиться від навантаження.

Альтернативний спосіб заміни

Як видно зі схеми, жодна з мікросхем не має жодного висновку для передачі інформації про стан батареї у Ваш пристрій. Вихід контролера "К" просто приєднаний через резистор певного номіналу до негативного виведення батареї. Отже ніякої "таємної" інформації від контролера батареї не надходить. У деяких моделях контролерів замість постійного резистора встановлюють терморезистор контролю температури батареї.

За номіналом цього резистора Ваш пристрій може визначити тип акумулятора або вимкнутись при невідповідності цього номіналу потрібним значенням.

Значить для заміни такого акумулятора на акумулятор іншого виробника не обов'язково змінювати контролер заряду, досить просто заміряти резистор, що стоїть між висновками "-" і "К" і підключити виведення "К" пристрою до мінуса батареї через зовнішній резистор того ж номіналу.

Документацію на мікросхему HY2110CB, що використовується в контролері, можна скачати, а на мікросхему TPCS8210-.

Розглянемо, на прикладі електронної книги LBOOK V5 як найбільш точно зробити аналог батареї з використанням знань про пристрій контролера заряду. Усі роботи проводимо в наступній послідовності:

• Знаходимо акумулятор від стільникового телефону, найближчий до рідного за габаритами та ємністю. У нашому випадку це NOKIA BL-4U. (справа малюнку)
• Відкушуємо провід від рідного акумулятора з таким розрахунком, щоб частини, що залишилася на роз'ємі, вистачило для припаювання нового акумулятора, а частини, що залишилася, на старій батареї вистачило для зачистки провідників і вимірювання тестером.
• Беремо будь-який цифровий тестер і встановлюємо на ньому режим виміру опору, межа виміру - 200 Ком. Підключаємо його до негативного виведення та виведення контролера рідної батареї. Вимірюємо опір.
• Вимикаємо прилад. Шукаємо найближчий за номіналом резистор. У нашому випадку - це 62 кому.
• Припаюємо резистор між негативним виведенням нової батареї та проводом виходу контролера на роз'єм. (Жовтий провід малюнку).
• Припаюємо висновки роз'єму "+" і "-" відповідно до плюсового та мінусового виведення нової батареї. (Червоний та чорний дроти на малюнку).

if (window.ab == true) ( ​​document.write("

Це ще одна стаття про всю відому мікросхему TP4056, багатьом вона вже сподобалася і була протестована неодноразово армією радіоаматорів. Та й до мене дійшли чутки про чудодійну мікросхему. Замовив у китайців п'ять піддослідних, почав гадати, як зібрати - навісом або на хустці. Тут звичайнісінька схема - кілька деталей і сама мікросхема.

Тут мені під руку потрапили шматочки текстоліту та вирішив зібрати на друкованій платі, але не все так просто. Картридж у мене видихнувся від кількох десятків перезаправок. Постало питання купити новий, але ціна у нього надхмарна, як для мене. Тоді є тільки один вихід, малювати лаком для нігтів, але лаку мені більше не дають, сказали, що лак купувався не для того, щоб я витрачав його на якісь бляшки немає, це не друкарська помилка, якісь бляшки - так, не чекав...

Загалом сидів я і думав чим би себе зайняти, згадав, що хустки можна малювати не лише лаком, а й парафіном та маркером, парафін не для мене, я тільки якщо на Великдень яйце розфарбувати можу, і то не дуже. Але з маркером ідея непогана.

Сів за кермо свого двох колісного педального мотоцикла і вирушив до магазину на пошуки заповітного перманентного маркера. Знайшов відразу якщо комусь цікаво такий маркер коштує 6 грн. Це на 29.02.2016

Малюємо хустку, мій метод такий: зробити мітки канцелярською кнопкою на текстоліті та з'єднати їх маркером, як у дитинстві в журналах така гра була.

Гаразд, відхилився від теми, продовжуємо. Травив у розчині мідного купоросу, можу сказати, що це найкращий засіб, я кажу звичайно від свого обличчя - у кожного свої переваги, скажу лише, що мені в ньому подобається ця ціна, довговічність і звичайно те, що він не забруднює все навколо як хлорне залізо.

Припаюємо наші деталюхи: пара SMD резисторів та два конденсатори.

Для тестування вибрав акумулятор із батареї ноутбука. Що ж, заряд пішов, а зарядить чи не зарядить - побачу вранці, а зараз спати.

Ранок показав, що заряд пройшов успішно, але поспішав до школи та забув сфотографувати. Всім удачі у повторенні, а з вами, як завжди, був Kalyan.Super.Bos

Спочатку потрібно визначитися з термінологією.

Як таких контролерів розряду-заряду не існує. Це – нонсенс. Немає жодного сенсу керувати розрядом. Струм розряду залежить від навантаження - скільки їй треба, стільки воно і візьме. Єдине, що потрібно робити при розряді, - це стежити за напругою на акумуляторі, щоб не допустити його перерозряду. Для цього застосовують.

При цьому окремо контролери зарядуне тільки існують, але й необхідні для здійснення процесу зарядки li-ion акумуляторів. Саме вони задають потрібний струм, визначають момент закінчення заряду, стежать за температурою тощо. Контролер заряду є невід'ємною частиною будь-якого.

Виходячи зі свого досвіду, можу сказати, що під контролером заряду/розряду насправді розуміють схему захисту акумулятора від занадто глибокого розряду і, навпаки, перезарядження.

Іншими словами, коли говорять про контролера заряду/розряду, йдеться про вбудовану майже в усі літій-іонні акумуляторизахисту (PCB або PCM-модулях). Ось вона:

І ось також вони:

Очевидно, що плати захисту представлені у різних форм-факторах та зібрані із застосуванням різних електронних компонентів. У цій статті ми розглянемо варіанти схем захисту Li-ion акумуляторів (або, якщо хочете, контролерів розряду/заряду).

Контролери заряду-розряду

Якщо ця назва так добре зміцнилася в суспільстві, ми теж будемо її використовувати. Почнемо, мабуть, із найпоширенішого варіанту на мікросхемі DW01 (Plus).

DW01-Plus

Така захисна плата для акумуляторів li-ion зустрічається у кожному другому акумуляторі від мобільного телефону. Щоб дістатися до неї, досить просто відірвати самоклейку з написами, якою обклеєний акумулятор.

Сама мікросхема DW01 - шестинога, а два польові транзистори конструктивно виконані в одному корпусі у вигляді 8-ногого складання.

Висновок 1 і 3 – це управління ключами захисту від розряду (FET1) та перезаряду (FET2) відповідно. Порогова напруга: 2.4 та 4.25 Вольта. Висновок 2 - датчик, що вимірює падіння напруги на польових транзисторах, завдяки чому реалізовано захист від перевантаження струмом. Перехідний опір транзисторів виступає ролі вимірювального шунта, тому поріг спрацьовування має дуже великий розкид від виробу до виробу.

Вся схема виглядає приблизно так:

Права мікросхема з маркуванням 8205А - і є польові транзистори, виконують у схемі роль ключів.

S-8241 Series

Фірма SEIKO розробила спеціалізовані мікросхеми для захисту літій-іонних та літій-полімерних акумуляторів від перерозряду/перезаряду. Для захисту однієї банки застосовуються інтегральні схеми серії S-8241.

Ключі захисту від перерозряду та перезаряду спрацьовують відповідно при 2.3В та 4.35В. Захист струму включається при падінні напруги на FET1-FET2 рівному 200 мВ.

AAT8660 Series

LV51140T

Аналогічна схема протекції літієвих однобанкових акумуляторів із захистом від перерозряду, перезаряду, перевищення струмів заряду та розряду. Реалізована із застосуванням мікросхеми LV51140T.

Порогові напруги: 2.5 та 4.25 Вольта. Друга ніжка мікросхеми - вхід детектора навантаження струмом (граничні значення: 0.2В при розряді і -0.7В при зарядці). Висновок 4 не задіяний.

R5421N Series

Схемотехнічне рішення аналогічне попереднім. У робочому режимі мікросхема споживає близько 3 мкА, в режимі блокування - близько 0.3 мкА (літера С у позначенні) та 1 мкА (літера F у позначенні).

Серія R5421N містить кілька модифікацій, що відрізняються величиною напруги спрацьовування при перезарядженні. Подробиці наведено в таблиці:

SA57608

Ще один варіант контролера заряду/розряду, тільки вже на мікросхемі SA57608.

Напруги, у яких мікросхема відключає банку від зовнішніх ланцюгів, залежить від буквеного індексу. Подробиці див. у таблиці:

SA57608 споживає досить великий струм у сплячому режимі - близько 300 мкА, що відрізняє її від перерахованих вище аналогів в гірший бік (там споживані струми порядку часток мікроампера).

LC05111CMT

Ну і насамкінець пропонуємо цікаве рішеннявід одного зі світових лідерів з виробництва електронних компонентів On Semiconductor – контролер заряду-розряду на мікросхемі LC05111CMT.

Рішення цікаво тим, що ключові MOSFET вбудовані в саму мікросхему, тому з навісних елементів залишилися тільки кілька резисторів і один конденсатор.

Перехідний опір вбудованих транзисторів становить ~11 міліом (0.011 Ом). Максимальний струм заряду/розряду – 10А. Максимальна напруга між виводами S1 та S2 – 24 Вольта (це важливо при об'єднанні акумуляторів у батареї).

Мікросхема випускається у корпусі WDFN6 2.6x4.0, 0.65P, Dual Flag.

Схема, як і очікувалося, забезпечує захист від перезаряджання/розряду, від перевищення струму в навантаженні та від надмірного зарядного струму.

Контролери заряду та схеми захисту – у чому різниця?

Важливо розуміти, що модуль захисту та контролери заряду - це не одне й те саме. Так, їх функції до певної міри перетинаються, але називати вбудований в акумулятор модуль захисту контролером заряду було б помилкою. Зараз поясню у чому різниця.

Найважливіша роль будь-якого контролера заряду полягає у реалізації правильного профілю заряду (як правило, це CC/CV - постійний струм/постійна напруга). Тобто контролер заряду повинен вміти обмежувати струм зарядки на заданому рівні, тим самим контролюючи кількість енергії, що "заливається" в батарею в одиницю часу. Надлишок енергії виділяється у вигляді тепла, тому будь-який контролер заряду у процесі роботи досить сильно розігрівається.

Тому контролери заряду ніколи не вбудовують в акумулятор (на відміну від плат захисту). Контролери просто є частиною правильного зарядного пристрою та не більше.

Крім того, жодна плата захисту (або модуль захисту, називайте як хочете) не здатна обмежувати струм заряду. Плата лише контролює напруга на самій банку і у разі виходу його за заздалегідь встановлені межі, розмикає вихідні ключі, відключаючи тим самим банку від зовнішнього світу. До речі, захист від КЗ теж працює за таким же принципом – при короткому замиканніНапруга на банку різко просідає і спрацьовує схема захисту від глибокого розряду.

Плутанина між схемами захисту літієвих акумуляторіві контролерів заряду виникла через схожість порога спрацьовування (~4.2В). Тільки у випадку з модулем захисту відбувається повне відключення банки від зовнішніх клем, а у випадку з контролером заряду відбувається перемикання в режим стабілізації напруги та поступового зниження зарядного струму.

Контролери самі собою пристрої корисні. І щоб краще розібрати цю тему, потрібно працювати з певним прикладом. Тому ми розглянемо контролер заряду акумулятора. Що він являє собою? Як влаштований? Які особливості роботи є?

Чим займається контролер заряду акумулятора

Він служить для того, щоб стежити за відновленням енергетичних втрат та витратами. Спочатку він займається відстеженням перетворення електричної енергії на хімічну, щоб у подальшому за наявності потреби було постачання необхідних схем чи приладів. Зробити контролер заряду акумулятора власноруч не складно. Але його також можна витягти з джерел живлення, що вийшли з ладу.

Як влаштований контролер

Звісно, ​​універсальної схеми немає. Але багато хто у своїй роботі використовують два підтрійкові резистори, які регулюють верхню і нижню межу напруги. Коли воно виходить за задані рамки, починається взаємодія з обмотками реле, і воно включається. Поки воно працює, напруга не опуститься нижче за певний, технічно заздалегідь передбачений рівень. Тут слід поговорити у тому, що є різний діапазон кордонів. Так, для акумулятора може бути встановлений і три, і п'ять, і дванадцять, і п'ятнадцять вольт. Теоретично все впирається в апаратну реалізацію. Давайте розглянемо, як працює контролер заряду акумулятора у різних випадках.

Які бувають типи

Слід зазначити значну різноманітність, якою можуть похвалитися контролери заряду акумулятора. Якщо говорити про їхні види, давайте зробимо класифікацію залежно від сфери застосування:

1. Для відновлюваних джерел енергії.
2. Для побутової техніки.
3. Для мобільних пристроїв.

Звісно, ​​самих видів значно більше. Але оскільки ми розглядаємо контролер заряду акумулятора із загальної точки зору, нам вистачить і їх. Якщо говорити про те, що застосовуються для вітряків, то в них верхня межа напруги зазвичай дорівнює 15 вольтам, тоді як нижній - 12 В. При цьому акумулятор може генерувати в стандартному режимі 12 В. Джерело енергії підключають до нього з використанням нормально замкнутих контактів реле. Що буде, коли напруга акумулятора перевищує встановлені 15 В? У разі контролером здійснюється замикання контактів реле. В результаті джерело електроенергії з акумулятора перемикається на баласт навантаження. Слід зазначити, що його не дуже люблять ставити для сонячних панелейчерез певні побічні ефекти. А ось для них є обов'язковими. Побутова техніката мобільні пристрої мають свої особливості. Причому контролер заряду акумулятора планшета, сенсорного та кнопкового стільникового телефонівє практично ідентичними.

Заглянемо в літієво-іонний акумулятор мобільного телефону

Якщо розколупати будь-яку батарею, то можна помітити, що до висновків комірки припаюється маленька. Вона називається схемою захисту. Справа в тому, що потребують постійного контролю. Звичайна схема контролера є мініатюрною платою, на якій базується схема, зроблена з SMD-компонентів. Вона у свою чергу ділиться на дві мікросхеми – одна з них є керуючою, а інша – виконавчою. Давайте поговоримо детальніше про другу.

Виконавча схема

Вона базується на Зазвичай їх два. Сама мікросхема може мати 6 або 8 висновків. Для роздільного контролю заряду та розряду осередку акумулятора використовують два польові транзистори, які знаходяться в одному корпусі. Так, один із них може підключати або відключати навантаження. Другий транзистор робить ці ж дії, але вже з джерелом живлення (як його виступає зарядний пристрій). Завдяки такій схемі можна без проблем впливати на роботу акумулятора. За бажанням нею можна скористатися і в іншому місці. Але слід враховувати, що схема контролера заряду акумулятора і він сам може застосовуватися тільки до пристроїв та елементів, що мають обмежений діапазон роботи. Детальніше про такі особливості ми зараз і поговоримо.

Захист від перезаряду

Справа в тому, що якщо напруга перевищить 4,2, то може виникнути перегрів і навіть вибух. Для цього підбираються такі елементи мікросхем, які припиняти заряд при досягненні даного показника. І зазвичай, поки напруга не досягне показника 4-4,1 В через використання або в процесі саморозряду, подальша зарядка буде неможливою. Це важлива функція, яка покладена на контролер заряду літієвих акумуляторів.

Захист від перерозряду

Коли напруга досягає критично малих значень, які роблять проблемним саме функціонування пристрою (зазвичай це діапазон 2,3-2,5В), то вимикається відповідний MOSFET-транзистор, який відповідає за подачу струму мобільному телефону. Далі відбувається перехід у режим сну з мінімальним споживанням. І тут є досить цікавий аспект роботи. Так, поки напруга осередку акумулятора не стане більше 2,9-3,1 В, мобільний пристрій не вийде включити для роботи в режимі зазвичай. Напевно, таке ви могли помічати, що коли підключаєш телефон, він показує, що йде зарядка, але сам вмикатись і функціонувати у звичайному режимі не хоче.

Висновок

Як бачите, контролер заряду Li-Ion-акумулятора відіграє важливу роль у забезпеченні тривалості працездатності мобільних пристроїв і позитивно впливає на термін їхньої служби. Завдяки простоті виробництва їх можна знайти практично у будь-якому телефоні чи планшеті. Якщо буде бажання на власні очі побачити, а руками помацати контролер заряду Li-Ion-акумулятора і його вміст, то при розборі слід пам'ятати, що робота ведеться з хімічним елементом, тому слід дотримуватися певної обережності.