شارژر لیتیوم یون به صورت رایگان. شارژر باتری لیتیومی DIY

اولین باتری مبتنی بر لیتیوم در سال 1991 ظاهر شد. اما تنها در پس زمینه محبوبیت تلفن های همراهدستگاه های Li-ion نیز تقاضای گسترده ای دریافت کرده اند. بر این لحظهباتری های لیتیومی هر جا که نیاز به عملکرد مستقل یک دستگاه الکترونیکی یا فنی باشد استفاده می شود. باتری ها انرژی را تامین می کنند لوازم خانگی، ابزار برقی، گجت ها و تجهیزات مختلف. 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. در دستگاه های لیتیومیهیچ اثر حافظه ای که انواع دیگر باتری ها دارند وجود ندارد. 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 غذا دستگاه های تلفن همراهو سایر گجت هایی که برای کارکردن به باتری های لیتیومی نیاز دارند، از نظر مصرف انرژی با یک دستگاه قدرتمند قابل مقایسه نیست. لوازم خانگی، مقداری نکات سادهنه 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 کاهش یابد زمان کاریدستگاه ها
• بهینه سازی تنظیمات دستگاه - کاهش نور پس زمینه، خاموش کردن هشدارهای غیر ضروری و جلوه های صوتیکار ابزار را 10-15 دقیقه افزایش می دهد. کمی است اما موقعیت های بحرانیاضافی نخواهد بود.

قوانین حفظ باتری لیتیومی

دوام یکی از نقاط قوتباتری های لیتیوم یونی 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.

برای شارژ باتری های لیتیوم یون زمانی که شارژر اختصاصی وجود ندارد. چنین باتری‌هایی بسیار رایج هستند، اما همه نمی‌توانند (یا نمی‌خواهند) یک شارژر برای شارژ مناسب آن بخرند، و اغلب آنها را با منابع تغذیه تنظیم‌شده معمولی شارژ می‌کنند. بیایید نحوه انجام این کار را بررسی کنیم.

بیایید به عنوان مثال یک باتری لیتیوم یونی از Panasonic ncr18650b در 3.6 V 3400 mah را در نظر بگیریم. ما فوراً به شما هشدار می دهیم که شارژ این نوع باتری در صورتی که اشتباه انجام شود بسیار خطرناک است. برخی از نمونه‌های قلدری زنده می‌مانند، و برخی از چینی‌های «فوق اقتصادی» هیچ حفاظتی ندارند و می‌توانند منفجر شوند.

باتری با محافظ

یک باتری محافظت شده باید دارای عناصر حفاظتی زیر باشد:

• PTCمحافظت در برابر گرمای بیش از حد و به طور غیر مستقیم، بیش از حد جریان.
• CIDدریچه فشار، در صورتی که فشار داخل آن زیاد باشد، سلول را خاموش می کند که ممکن است به دلیل شارژ زیاد اتفاق بیفتد.
• PCB، برد حفاظتی بیش از حد تخلیه، به طور خودکار یا زمانی که در شارژر قرار می گیرد، تنظیم مجدد شود.

شکل بالا نحوه چیدمان محافظ شیشه را نشان می دهد. این طرح برای هر نوع باتری مدرن لیتیوم یون محافظت شده استفاده می شود. PTC و شیر فشار به دلیل اینکه بخشی از باتری اصلی است قابل مشاهده نیستند، اما تمام قسمت های دیگر محافظ قابل مشاهده هستند. در زیر انواع ماژول های محافظ الکترونیکی که اغلب در باتری های استاندارد لیتیوم یونی گرد یافت می شوند، آورده شده است.

شارژ لیتیوم

می‌توانید نمودار معمولی و اصل شارژ باتری‌های ncr18650b را در برگه اطلاعات پیدا کنید. طبق مستندات، جریان شارژ 1600 میلی آمپر و ولتاژ آن 4.2 ولت است.

این فرآیند خود از دو مرحله تشکیل شده است، مرحله اول جریان ثابت است، که در آن باید مقدار را روی جریان ثابت 1600 میلی آمپر تنظیم کنید، و زمانی که ولتاژ باتری به 4.20 ولت رسید، مرحله دوم آغاز می شود - ولتاژ ثابت. در این مرحله، جریان کمی کاهش می یابد و حدود 10٪ از جریان شارژ از شارژر می آید - این حدود 170 میلی آمپر است. این راهنما برای تمام باتری های لیتیوم یون و لیتیوم پلیمر، نه فقط نوع 18650، کاربرد دارد.

تنظیم و حفظ حالت‌های بالا در منبع تغذیه معمولی دشوار است، بنابراین بهتر است همچنان از ریزمدارهای ویژه‌ای که برای خودکار کردن فرآیند شارژ طراحی شده‌اند استفاده کنید (نمودارها را ببینید). به عنوان یک حالت شدید، می توانید با جریان ثابت 30-40٪ از ظرفیت کامل (گذرنامه) باتری، از مرحله دوم عبور کنید، اما این تا حدودی عمر عنصر را کاهش می دهد.

می توانید با مدار شارژر که برای باتری های لیتیومی لیتیومی مناسب است آشنا شوید.

در ابتدا نویسنده آن می خواست گزینه ساده ای را بر روی تراشه lm317 ارائه کند، اما در این مورد، شارژ باید از ولتاژ بالاتر از 5 ولت تغذیه شود. دلیل آن این است که اختلاف ولتاژ ورودی و خروجی تراشه lm317 باید حداقل 2 ولت باشد. ولتاژ یک باتری لیتیوم یون شارژ شده حدود 4.2 ولت است. بنابراین اختلاف ولتاژ کمتر از 1 ولت است. و این بدان معنی است که شما می توانید راه حل دیگری ارائه دهید.

در AliExpress می توانید یک برد تخصصی برای شارژ باتری های لیتیومی خریداری کنید که قیمت آن حدود یک دلار است. بله، اینطور است، اما چرا چیزی را بخریم که در چند دقیقه انجام شود. علاوه بر این، یک ماه طول می کشد تا سفارش با شما باشد. اما اگر تصمیم به خرید آن به صورت آماده دارید، برای استفاده فوری آن را از این فروشگاه چینی خریداری کنید. در جستجوی فروشگاه، وارد کنید: TP4056 1A

ساده ترین طرح

امروز ما گزینه هایی را برای شارژر UDB برای باتری های لیتیومی در نظر خواهیم گرفت که همه می توانند تکرار کنند. این طرح ساده ترین طرحی است که می توانید به آن فکر کنید.

راه حل

این یک مدار هیبریدی است که در آن تثبیت ولتاژ و محدودیت جریان شارژ باتری وجود دارد.

توضیحات شارژ

تثبیت ولتاژ بر اساس یک ریزمدار دیود زنر قابل تنظیم نسبتاً محبوب tl431 ساخته شده است. ترانزیستور به عنوان یک عنصر تقویت کننده جریان شارژ توسط مقاومت R1 تنظیم می شود و فقط به پارامترهای باتری در حال شارژ بستگی دارد. این مقاومت با توان 1 وات توصیه می شود. و تمام مقاومت های دیگر 0.25 یا 0.125 وات هستند.

همانطور که می دانیم، ولتاژ یک سلول از یک باتری لیتیوم یون کاملاً شارژ شده حدود 4.2 ولت است. بنابراین در خروجی شارژر باید دقیقا این ولتاژ را تنظیم کنیم که با انتخاب مقاومت های R2 و R3 تنظیم می شود. زیاد است برنامه های آنلاینبا توجه به محاسبه ولتاژ تثبیت ریزمدار tl431.
برای دقیق ترین تنظیم ولتاژ خروجی، توصیه می شود مقاومت R2 را با مقاومت چند چرخشی حدود 10 کیلو اهم جایگزین کنید. به هر حال، چنین راه حلی نیز امکان پذیر است. ما یک LED به عنوان نشانگر شارژ داریم، تقریباً هر LED، رنگ به سلیقه شما، این کار را انجام می دهد.
کل تنظیمات به تنظیم ولتاژ خروجی روی 4.2 ولت خلاصه می شود.
چند کلمه در مورد دیود زنر tl431. این یک ریز مدار بسیار محبوب است که نباید با ترانزیستورهای موجود در یک بسته مشابه اشتباه گرفته شود. این ریزمدار تقریباً در هر منبع تغذیه سوئیچینگی یافت می شود، به عنوان مثال، یک منبع تغذیه کامپیوتری، جایی که ریزمدار اغلب تسمه دارد.
ترانزیستور قدرت حیاتی نیست، هر ترانزیستور رسانش معکوس با توان متوسط ​​یا بالا مناسب است، به عنوان مثال، از شوروی، KT819، KT805 مناسب است. از ترانزیستورهای کمتر قدرتمند KT815، KT817 و هر ترانزیستور دیگری با پارامترهای مشابه.

کدام باتری برای دستگاه مناسب است؟

مدار برای شارژ تنها یک سلول از باتری لیتیومی طراحی شده است. شما می توانید باتری های استاندارد 18650 و سایر باتری ها را شارژ کنید، فقط باید ولتاژ مناسب را در خروجی شارژر تنظیم کنید.
اگر به طور ناگهانی، به دلایلی، مدار کار نمی کند، ولتاژ را در خروجی کنترل ریزمدار بررسی کنید. باید حداقل 2.5 ولت باشد. این حداقل ولتاژ کاری مرجع ولتاژ خارجی آی سی است. اگرچه نسخه هایی وجود دارد که حداقل ولتاژ کاری 3 ولت است.
همچنین توصیه می شود برای بررسی عملکرد آن قبل از لحیم کاری، یک میز آزمایش کوچک برای ریزمدار مشخص شده بسازید. و پس از مونتاژ، نصب را به دقت بررسی می کنیم.

در انتشار دیگری، مطالبی در مورد بهبود.

شاید خیلی ها بگویند که با پول کمی می توانید یک برد مخصوص از چین سفارش دهید که از طریق آن می توانید باتری های لیتیومی را از طریق USB شارژ کنید. حدود 1 دلار هزینه خواهد داشت.

اما خرید چیزی که به راحتی در چند دقیقه مونتاژ شود بی معنی است. فراموش نکنید که تابلوی سفارش داده شده باید حدود یک ماه صبر کند. و دستگاه خریداری شده به اندازه یک دست ساز لذت نمی برد.
در ابتدا قرار بود یک شارژر بر اساس تراشه LM317 مونتاژ شود.

اما در این صورت ولتاژی بالاتر از 5 ولت برای تغذیه این شارژ لازم است.این تراشه باید بین ولتاژ ورودی و خروجی 2 ولت اختلاف داشته باشد. یک باتری لیتیومی شارژ شده دارای ولتاژ 4.2 ولت است. این ولتاژ با الزامات توضیح داده شده مطابقت ندارد (5-4.2=0.8)، بنابراین باید راه حل دیگری پیدا کرد.

تمریناتی که در این مقاله مورد بحث قرار خواهد گرفت تقریباً توسط همه قابل تکرار است. طرح او برای تکرار بسیار ساده است.

یکی از این برنامه ها در انتهای مقاله قابل دانلود است.
برای تنظیم دقیق ولتاژ خروجی، می توانید مقاومت R2 را به مقاومت چند دور تغییر دهید. مقاومت آن باید حدود 10 کیلو اهم باشد.

فایل های پیوست شده: :

نحوه ساخت یک پاور بانک ساده با دستان خود: نمودار یک پاور بانک خانگی باتری لیتیوم یونی را خودتان انجام دهید: نحوه شارژ صحیح

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):

تعیین	اندازه	اندازه مشابه
XXYY0, جایی که XX- نشان دادن قطر بر حسب میلی متر، YY- مقدار طول بر حسب میلی متر، 0 - اجرا را به صورت استوانه ای منعکس می کند	10180	2/5 AAA
	10220	1/2 AAA (Ø مربوط به AAA است، اما نصف طول)
	10280
	10430	AAA
	10440	AAA
	14250	1/2AA
	14270	Ø AA، طول CR2
	14430	Ø 14 میلی متر (مانند AA)، اما کوتاه تر
	14500	AA
	14670
	15266, 15270	CR2
	16340	CR123
	17500	150S/300S
	17670	2xCR123 (یا 168S/600S)
	18350
	18490
	18500	2xCR123 (یا 150A/300P)
	18650	2xCR123 (یا 168A/600P)
	18700
	22650
	25500
	26500	با
	26650
	32650
	33600	D
	42120

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

اکثر راه درستشارژ باتری لیتیومی یک شارژ دو مرحله ای است. این روش است که استفاده می کند سونیدر تمام شارژرهای شما 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 می شود ترکیب شیمیاییباتری و در نتیجه کاهش ظرفیت آن. 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، گرم شدن باتری است که در هنگام شارژ شدن از اهمیت زیادی برخوردار است دمای پایین محیط(در یک اتاق گرم نشده در فصل سرد).

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 در باتری‌های عرضه‌شده گنجانده می‌شوند طرح های خودحفاظت.

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 جایگزین کرد ترانزیستور pnp(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 دلیل این واقعیت است که برای عملکرد عادیتراشه های LM317، اختلاف بین 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 عملکرد 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 مدار ساده، گزینه 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).

Микросхема вышла очень удачной, поэтому имеет кучу аналогов: STC4054, MCP73831, TB4054, QX4054, TP4054, SGM4054, ACE4054, LP4054, U4054, BL4054, WPM4054, IT4504, Y1880, PT6102, PT6181, VS6102, 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 استفاده می شود (معمولاً این ترمینال میانی باتری است. تلفن همراه). 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 مناسب خواهد بود هر p-n-p، نکته اصلی این است که برای یک جریان شارژ معین طراحی شده باشد.

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. مجموعه مقاومت R1 حداکثر مقدارجریان شارژ

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.

بیشتر توصیف همراه با جزئیاتهست 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).

اکثر نقطه ضعف اصلیچنین شارژی شامل 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 آن بیشتر نشود مقادیر مجازبرای این باتری (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 غیرقابل 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 برم)) 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:

نام	برگه داده	قیمت
LM317		5.5 مالش / قطعه	خرید کنید
LM350
LTC1734		42 روبل / قطعه	خرید کنید
TL431		85 کوپ / عدد	خرید کنید
MCP73812		65 روبل / قطعه	خرید کنید
NCP1835		83 روبل / عدد.	خرید کنید
*همه تراشه ها با ارسال رایگان