Li-ion aku laadimismoodul. Moodul liitiumioonakude laadimiseks. Selle tahvli rakendus

TP4056 kiibil olev liitium-ioonakude laadimismoodul on odav ja laadib teie laetavat elementi hõlpsalt kuni ühe amprise vooluga. Väga mugav on see, et sellel sallil on mikro-USB pesa ja seetõttu ühendub see tavalise USB kaabli kaudu otse laadija või arvuti/sülearvutiga ehk siis ei pea olema mingit kindlat toiteallikat.

Sellel moodulil on ka kaitse ülelaadimise, ülelaadimise ja suure voolu eest. Ületühjenemise kaitselävi on 2,3 – 2,5 V, ülelaadimisel 4,2 – 4,3 V ja maksimaalne vool 3 A. Kui sellist kaitset pole vaja, saab aku ühendada laadijaga ka ilma selleta. .

Kuna akud on erineva võimsusega ja seetõttu peab igaüks neist saama teatud voolu (liitium-ioonakude puhul tavaliselt 1C), siis 4056 kiibi tootja arvestas sellega ja seetõttu on teil võimalus takisti väärtust muutes voolu reguleerida. . Allpool näete tabelit, kust saate valida vajaliku laadimisvoolu. Saate paigaldada trimmeri/muutuv takisti ja väljundvoolu on väga mugav muuta ilma jootmiseta.

Pärast laadimisplaadi voolu ühendamist hakkab sinine LED-tuli helendama ja punane LED-tuli vilgub kiiresti. Kohe pärast laetud elemendi ühendamist aktiveeritakse ainult punane valgusdiood - laadimisprotsess on pooleli. Kui aku pinge jõuab ligikaudu 4,2 V (+-1,5%), jääb põlema ainult sinine LED, mis näitab, et laadimine on lõppenud, pank on edasiseks kasutamiseks täielikult valmis. Suure vooluga laadimisel integraallülitus soojeneb veidi: pikaajaliseks kasutamiseks on parem trükkplaat kinnitada radiaatori külge.

Hind on 2 tk.

Mul oli vaja ühte seadet toita 18650 liitiumakuga, mis töötab 3–4 voltiga. Selle idee elluviimiseks vajasime vooluringi, mis suudab:
1 - kaitsta akut ülelaadimise eest
2 - laadige liitiumakusid
Leidsin Aliexpressist väikese salli, mis seda kõike tegi ja ei olnud üldse kallis.


Kahtlemata ostsin kohe palju kahte sellist tahvlit hinnaga 3,88 dollarit. Muidugi, kui ostate neid 10 tükki, leiate need 1 dollari eest. Aga ma ei vaja 10 tükki.
2 nädala pärast olid lauad minu käes.
Huvilistele saab lahtipakkimise protsessi ja kiiret ülevaadet näha siit:

Laadimisahel tehakse spetsiaalsel TP4056 kontrolleril
Mille kirjeldus:
Teisest jalast maapinnani on takistus 1,2 kOhm (tahvlil tähistatud R3), selle takistuse väärtust muutes saab muuta aku laadimisvoolu.


Algselt maksab see 1,2 kOhm, mis tähendab, et laadimisvool on 1 Amper.

Selle plaadiga saab ühendada mitmesuguseid muid muundureid. näiteks kui ühendate sellise DC/DC muunduri


Siis saame midagi elektripanga taolist. Kuna meil on väljundis +5V.
Ja kui ühendate LM2577S-ga universaalse astmelise DC/DC muunduri


Siis saame väljundis 4 kuni 26 volti. Mis on väga hea ja katab kõik meie vajadused.
Üldiselt saame liitiumaku, isegi vana telefoni ja sellise tahvli olemasolul universaalse komplekti paljude seadmete toitega seotud ülesannete jaoks.
Videoülevaadet saate üksikasjalikult vaadata:


Plaan osta +138 Lisa lemmikutesse Mulle meeldis arvustus +56 +153

Kõigepealt peate otsustama terminoloogia üle.

Nagu tühjenemise laadimiskontrollereid pole. See on jama. Heitmist pole mõtet hallata. Tühjendusvool sõltub koormusest - nii palju kui vaja, nii palju kulub. Ainus asi, mida peate tühjenemisel tegema, on jälgida aku pinget, et vältida selle ülelaadimist. Sel eesmärgil kasutavad nad.

Samal ajal eraldi kontrollerid tasu mitte ainult ei eksisteeri, vaid on liitium-ioonakude laadimise protsessis hädavajalikud. Nad määravad vajaliku voolu, määravad laadimise lõpu, jälgivad temperatuuri jne. Laadimiskontroller on mis tahes lahutamatu osa.

Oma kogemuse põhjal võin öelda, et laadimis/tühjenemise kontroller tähendab tegelikult vooluringi, mis kaitseb akut liiga sügava tühjenemise ja vastupidi ülelaadimise eest.

Teisisõnu, kui me räägime laadimis-/tühjenemiskontrollerist, siis me räägime peaaegu kõigi liitiumioonakude (PCB või PCM moodulite) sisseehitatud kaitsest. Siin ta on:

Ja siin nad on ka:

Ilmselgelt on kaitseplaadid saadaval erinevates vormitegurites ja nende kokkupanemisel kasutatakse erinevaid elektroonilisi komponente. Selles artiklis vaatleme liitiumioonakude (või soovi korral tühjendus-/laadimiskontrollerite) kaitseahelate võimalusi.

Laadimise-tühjenemise kontrollerid

Kuna see nimi on ühiskonnas nii hästi välja kujunenud, siis võtame selle ka kasutusele. Alustame võib-olla DW01 (Plus) kiibi kõige tavalisemast versioonist.

DW01-Plus

Sellist liitiumioonakude kaitseplaati leidub igas teises mobiiltelefoni akus. Selleni jõudmiseks peate lihtsalt aku külge liimitud isekleepuva isekleepuva kleebi maha rebima.

DW01 kiip ise on kuue jalaga ja kaks väljatransistori on struktuurselt valmistatud ühes pakendis 8-jalgse komplekti kujul.

Pin 1 ja 3 juhivad vastavalt tühjenduskaitse lüliteid (FET1) ja ülelaadimiskaitse lüliteid (FET2). Lävipinged: 2,4 ja 4,25 volti. Pin 2 on andur, mis mõõdab väljatransistoride pingelangust, mis kaitseb liigvoolu eest. Transistoride üleminekutakistus toimib mõõtešundina, seega on reaktsioonilävel väga suur hajumine tootelt tootele.

Kogu skeem näeb välja umbes selline:

Parempoolne mikroskeem tähisega 8205A on väljatransistorid, mis toimivad ahelas võtmetena.

S-8241 seeria

SEIKO on välja töötanud spetsiaalsed kiibid, mis kaitsevad liitiumioon- ja liitiumpolümeerakusid ülelaadimise/ülelaadimise eest. Purgi kaitsmiseks kasutatakse S-8241 seeria integraallülitusi.

Ülelaadimis- ja ülelaadimiskaitse lülitid töötavad vastavalt pingel 2,3 V ja 4,35 V. Voolukaitse aktiveerub, kui pingelang FET1-FET2 võrdub 200 mV.

AAT8660 seeria

LV51140T

Sarnane kaitseskeem üheelemendilistele liitiumakudele, mis kaitsevad üle-, ülelaadimis- ning liigsete laadimis- ja tühjendusvoolude eest. Rakendatud LV51140T kiibi abil.

Lävipinged: 2,5 ja 4,25 volti. Mikroskeemi teine ​​jalg on liigvooluanduri sisend (piirväärtused: tühjenemisel 0,2V ja laadimisel -0,7V). Pin 4 ei kasutata.

R5421N seeria

Ahela disain on sarnane eelmistele. Töörežiimis tarbib mikroskeem umbes 3 μA, blokeerimisrežiimis - umbes 0,3 μA (tähises täht C) ja 1 μA (tähises F täht).

Seeria R5421N sisaldab mitmeid modifikatsioone, mis erinevad laadimise ajal reageerimispinge suuruse poolest. Üksikasjad on toodud tabelis:

SA57608

Laadimis- ja tühjenemiskontrolleri teine ​​versioon, ainult SA57608 kiibil.

Pinged, mille juures mikroskeem purgi välistest vooluringidest lahti ühendab, sõltuvad täheindeksist. Üksikasjad leiate tabelist:

SA57608 tarbib puhkerežiimis üsna suurt voolu - umbes 300 µA, mis eristab seda ülalmainitud analoogidest halvema poole pealt (kus tarbitav vool on suurusjärgus mikroampri murdosa).

LC05111CMT

Ja lõpuks pakume huvitavat lahendust ühelt maailma juhtivalt elektrooniliste komponentide tootjalt On Semiconductor - LC05111CMT kiibil olevat laadimis-tühjenemise kontrollerit.

Lahendus on huvitav selle poolest, et võtme-MOSFET-id on sisse ehitatud mikrolülitusse endasse, nii et lisatud elementidest jääb järele vaid paar takistit ja üks kondensaator.

Sisseehitatud transistoride üleminekutakistus on ~11 millioomi (0,011 oomi). Maksimaalne laadimis-/tühjendusvool on 10A. Maksimaalne pinge klemmide S1 ja S2 vahel on 24 volti (see on oluline patareide kombineerimisel akudeks).

Mikroskeem on saadaval paketis WDFN6 2.6x4.0, 0.65P, Dual Flag.

Ahel kaitseb ootuspäraselt ülelaadimise/tühjenemise, ülekoormusvoolu ja ülelaadimisvoolu eest.

Laadimiskontrollerid ja kaitseahelad – mis vahe on?

Oluline on mõista, et kaitsemoodul ja laadimiskontrollerid ei ole samad. Jah, nende funktsioonid kattuvad mingil määral, kuid aku sisse ehitatud kaitsemooduli nimetamine laadimiskontrolleriks oleks viga. Nüüd selgitan, mis vahe on.

Iga laadimiskontrolleri kõige olulisem roll on õige laadimisprofiili rakendamine (tavaliselt CC/CV – püsivool/konstantne pinge). See tähendab, et laadimiskontroller peab suutma piirata laadimisvoolu teatud tasemel, kontrollides seeläbi akusse "valatud" energia hulka ajaühiku kohta. Liigne energia eraldub soojuse kujul, nii et iga laadimiskontroller läheb töö ajal üsna kuumaks.

Sel põhjusel pole laadimiskontrollereid kunagi aku sisse ehitatud (erinevalt kaitseplaatidest). Kontrollerid on lihtsalt osa korralikust laadijast ja ei midagi enamat.

Lisaks pole ükski kaitseplaat (või kaitsemoodul, kuidas seda nimetada) ei suuda laadimisvoolu piirata. Plaat juhib ainult panga enda pinget ja kui see ületab etteantud piirid, avab väljundlülitid, ühendades seeläbi panga välismaailmast lahti. Muide, ka lühisekaitse töötab samal põhimõttel - lühise ajal langeb kaldal pinge järsult ja vallandub sügavlahenduse kaitseahel.

Segadus liitiumakude kaitseahelate ja laadimiskontrollerite vahel tekkis reaktsiooniläve (~4,2V) sarnasuse tõttu. Vaid kaitsemooduli puhul on purk välistest klemmidest täielikult lahti ühendatud ning laadimiskontrolleri puhul lülitub pingestabiliseerimisrežiimile ja vähendab järk-järgult laadimisvoolu.


Sellel väikesel plaadil on laadimiskontroller Li-Ion akude jaoks TP4056 (andmeleht) Mikroskeemil on laadimisprotsessi indikaator ja see lülitab aku ise välja, kui pinge jõuab 4,2 V-ni.

Andmelehel oleva skeemi järgi otsustades on mikroskeemil sisend aku termistori ühendamiseks. Kuid plaadil asub mikrolülituse esimene jalg maapinnal ja aku ühendamiseks on saadaval ainult toitetihvtid.

Laadimisvool sõltub mikrolülituse 2. jala takisti Rprog väärtusest. Minu juurde tulnud tahvlil on 1,2 kOhm takisti. Mis andmelehe tabeli järgi otsustades vastab laadimisvoolule 1000mA

Selle vooluga laeti minu tühjaks saanud aku (fotol Nokialt) algpingelt 3,4 kuni 4,19 volti umbes tunniga. Laadija sisendit toideti USB arvutist 5 voltiga.

Ma puudutasin seda ja miski ei läinud kuumaks. Kartsin, et maksimaalse voolu korral aku kuumeneb, seda enam, et tagasisidet pole. Aga midagi ei juhtunud. Esimesel käivitamisel ei plahvatanud midagi ega läinud kuumaks kogu operatsiooni jooksul :)

Üldiselt mulle kontroller meeldis ja ennekõike hind. 1 dollari eest saame täisväärtusliku indikaatoriga ja valmis kujundusega kontrolleri, mis on mugav teie projektides kasutamiseks.

Uue mooduli kirjeldus

Mikro-USB moodul – liitiumioon- ja liitiumpolümeerakude laadija nimilaadimisvooluga 1,0 A ja voolukaitsega kaasaskantavate POWERBANKide ehitamiseks

Seade on kokku pandud spetsiaalsele TP4056 kiibile. See on täielik pideva pinge/konstantse voolu lineaarne laadimistoode üheelemendilistele liitiumioonakudele.
Laadimisvoolu reguleerimine on võimalik, asendades mooduli plaadi tarkvaratakisti R3 alloleva tabeli järgi valitud takistiga:

Akusid on võimalik ühendada paralleelselt laadijaga.
Mikroskeemil on laadimisnäidik ja see lülitab aku ise välja, kui pinge jõuab 4,20 V-ni. Samuti on plaadil voolukaitse, kui sellelt seadme väljundi kaudu toidet saada. Kaitse on kokku pandud DW01-P kiibile (One Cell Lithium-ion/Polymer Battery Protection IC).
Rakendatakse järgmisi kaitserežiime:
1. Ülelaadimiskaitse. Aku maksimaalse lubatud laadimispinge ületamine.
2. Ülelaadimise kaitse. Aku tühjeneb alla minimaalse lubatud pinge.
3. Liigvoolukaitse. Aku maksimaalse tühjendusvoolu ületamine.
Aku laadimise/tühjenemise ahela taastamine pärast kaitse rakendumist toimub automaatselt.

Indikaatorid: punane - laadimine, roheline (sinine) - aku on laetud.

Aku on ühendatud väljunditega "B+", "B-". Laadige väljunditesse "OUT+", "OUT-". Lisaks USB-liidesele saab sisendpinge anda klemmidele “+” ja “-”.

Seadme väljundiga on võimalik ühendada võimendusmuundur, nagu on näidatud joonisel:

Tehnilised andmed:

Laadimismeetod: lineaarne
Laadimisvool: 1,0A
Laadimispinge hälve: mitte rohkem kui 1,5%
Sisendpinge: konstantne 4,5 - 5,5V
Täislaadimispinge: 4,0 - 4,1 V
Täislahenduspinge: 2,9 - 3,1 V

Kaitse:
Ülelaadimiskaitse lävi: 4,2 - 4,3 V
Ülelaadimise kaitse lävi: 2,3 - 2,5 V
Tühjendusvoolu kaitselävi: 3,0A

Sisendliides: Micro USB
Töötemperatuur: -10°C - +85°C
Mõõdud (LxPxK): 26x17x3 (mm)
Kaal: 3g


R5 C2 - DW01A toiteahela filter. Samuti jälgib see aku pinget.
R6 – vajalik kaitseks laadimise polaarsuse muutumise eest. Selle kaudu mõõdetakse ka klahvide pingelangust kaitse normaalseks tööks.
Punane LED-tuli – näitab aku laadimisprotsessi
Sinine LED – indikaator aku laetuse lõppemisest

Plaat talub aku polaarsuse muutmist vaid lühikest aega – FS8205A lüliti kuumeneb kiiresti üle. FS8205A ja DW01A ise ei karda voolu piiravate takistite olemasolu tõttu aku polaarsuse ümberpööramist, kuid TP4056 ühenduse tõttu hakkab sellest läbi voolama polaarsuse muutmise vool.

Aku pingega 4,0 V on mõõdetud võtmetakistus 0,052 oomi
Aku pingega 3,0 V on mõõdetud võtmetakistus 0,055 oomi

Praegune ülekoormuskaitse on kaheastmeline ja käivitub, kui:
— koormusvool ületab 27A 3 µs
— koormusvool ületab 3A 10 ms jooksul
Teave arvutatakse spetsifikatsiooni valemite abil, seda ei saa tegelikkuses kontrollida.
Pikaajaline maksimaalne väljundvool osutus umbes 2,5A, samas kui võti kuumeneb märgatavalt, kuna sellel läheb kaotsi 0,32W.

Aku ülelaadimise kaitse käivitub pingel 2,39 V - sellest ei piisa, iga akut ei saa nii madalale pingele ohutult tühjendada.

Proovisin seda salli kohandada vana väikese, lihtsa laste raadio teel juhitava autoga koos vanade 18500 akudega 1S2P mysku koostu sülearvutist. ru/blog/aliexpress/29476.html
Masina toiteallikaks oli 3 AA patareid, kuna 18500 patareid on neist palju paksemad, siis tuli eemaldada patareipesa kate, vaheseinad välja hammustada ja patareid liimida. Paksuselt osutusid need põhjaga tasaseks.