Прво треба да одлучите за терминологијата.

Како таков нема контролори за празнење-полнење. Ова е глупост. Нема смисла да се управува со испуштањето. Струјата на празнење зависи од оптоварувањето - колку што треба, толку ќе потрае. Единственото нешто што треба да направите при празнење е да го следите напонот на батеријата за да спречите претерано празнење. За таа цел користат.

Во исто време, одделни контролори наплаќаатне само што постојат, туку се апсолутно неопходни за процесот на полнење на ли-јонски батерии. Тие ја поставуваат потребната струја, го одредуваат крајот на полнењето, ја следат температурата итн. Контролорот за полнење е составен дел на кој било.

Врз основа на моето искуство, можам да кажам дека контролорот за полнење/празнење всушност значи коло за заштита на батеријата од премногу длабоко празнење и, обратно, преполнување.

Со други зборови, кога зборуваме за контролер за полнење/празнење, зборуваме за заштита вградена во речиси сите литиум-јонски батерии (PCB или PCM модули). Еве ја таа:

И еве ги и тие:

Очигледно, заштитните табли се достапни во различни форми и се склопуваат со користење на различни електронски компоненти. Во оваа статија ќе ги разгледаме опциите за заштитни кола за Li-ion батерии (или, ако сакате, контролери за празнење/полнење).

Контролори за полнење-празнење

Бидејќи ова име е толку добро воспоставено во општеството, ние исто така ќе го користиме. Да почнеме со, можеби, најчестата верзија на чипот DW01 (Плус).

DW01-Плус

Таква заштитна табла за ли-јонски батерии има во секоја втора батерија на мобилен телефон. За да стигнете до него, само треба да го откинете самолепливото со натписи што е залепено на батеријата.

Самиот чип DW01 е со шест краци, а два транзистори со ефект на поле се структурно направени во едно пакување во форма на склоп со 8 краци.

Пиновите 1 и 3 ги контролираат заштитните прекинувачи од празнење (FET1) и прекинувачите за заштита од преполнување (FET2), соодветно. Празни напони: 2,4 и 4,25 волти. Пин 2 е сензор кој го мери падот на напонот на транзисторите со ефект на поле, што обезбедува заштита од прекумерна струја. Отпорот на транзистор на транзисторите делува како мерен шант, така што прагот на одговор има многу големо расејување од производ до производ.

Целата шема изгледа вака:

Десното микроколо означено со 8205A е транзистори со ефект на поле кои дејствуваат како клучеви во колото.

Серија S-8241

SEIKO има развиено специјализирани чипови за заштита на литиум-јонските и литиум-полимерните батерии од прекумерно празнење/преполнување. За заштита на една конзерва, се користат интегрирани кола од серијата S-8241.

Прекинувачите за заштита од прекумерно и преполнување работат на 2,3V и 4,35V, соодветно. Заштитата од струјата се активира кога падот на напонот преку FET1-FET2 е еднаков на 200 mV.

Серија AAT8660

LV51140T

Слична шема за заштита за едноклеточни литиумски батерии со заштита од прекумерно празнење, преполнување и вишок струи на полнење и празнење. Имплементиран со користење на чипот LV51140T.

Празни напони: 2,5 и 4,25 волти. Вториот крак на микроциркутот е влезот на детекторот за прекумерна струја (гранични вредности: 0,2V при празнење и -0,7V при полнење). Пин 4 не се користи.

Серија R5421N

Дизајнот на колото е сличен на претходните. Во режимот на работа, микроциркулацијата троши околу 3 μA, во режим на блокирање - околу 0,3 μA (буквата C во ознаката) и 1 μA (буквата F во ознаката).

Серијата R5421N содржи неколку модификации кои се разликуваат во големината на одговорниот напон за време на полнењето. Деталите се дадени во табелата:

SA57608

Друга верзија на контролерот за полнење/празнење, само на чипот SA57608.

Напоните на кои микроциркулата ја исклучува конзервата од надворешните кола зависат од индексот на буквите. За детали, видете ја табелата:

SA57608 троши прилично голема струја во режим на мирување - околу 300 µA, што го разликува од горенаведените аналози на полошо (каде што потрошената струја е од редот на фракции од микроампер).

LC05111CMT

И, конечно, нудиме интересно решение од еден од светските лидери во производството на електронски компоненти On Semiconductor - контролер за полнење-празнење на чипот LC05111CMT.

Решението е интересно по тоа што клучните MOSFET-ови се вградени во самиот микроспој, па сè што останува од дополнителните елементи се неколку отпорници и еден кондензатор.

Отпорот на транзиција на вградените транзистори е ~ 11 милиоми (0,011 Ом). Максималната струја на полнење/празнење е 10 А. Максималниот напон помеѓу терминалите S1 и S2 е 24 волти (ова е важно кога батериите се комбинираат во батерии).

Микроциркутот е достапен во пакетот WDFN6 2.6x4.0, 0.65P, Dual Flag.

Колото, како што се очекуваше, обезбедува заштита од преполнување/празнење, струја на преоптоварување и струја на преполнување.

Контролори за полнење и заштитни кола - која е разликата?

Важно е да се разбере дека заштитниот модул и контролорите за полнење не се иста работа. Да, нивните функции се преклопуваат до одреден степен, но ако заштитниот модул вграден во батеријата се нарекува контролер за полнење би било грешка. Сега ќе објаснам која е разликата.

Најважната улога на секој контролер за полнење е да го имплементира правилниот профил на полнење (обично CC/CV - постојана струја/константен напон). Односно, контролорот за полнење мора да може да ја ограничи струјата на полнење на дадено ниво, а со тоа да ја контролира количината на енергија „истурена“ во батеријата по единица време. Вишокот на енергија се ослободува во форма на топлина, така што секој контролер за полнење се загрева многу за време на работата.

Поради оваа причина, контролорите за полнење никогаш не се вградени во батеријата (за разлика од заштитните табли). Контролерите се едноставно дел од соодветен полнач и ништо повеќе.

Дополнително, ниту една заштитна табла (или заштитен модул, како и да сакате наречете ја) не е способна да ја ограничи струјата на полнење. Плочката само го контролира напонот на самата банка и, доколку тој ги надмине однапред одредените граници, ги отвора излезните прекинувачи, а со тоа ја исклучува банката од надворешниот свет. Патем, заштитата од краток спој, исто така, работи на истиот принцип - за време на краток спој, напонот на брегот нагло паѓа и се активира заштитното коло од длабоко празнење.

Конфузијата помеѓу заштитните кола за литиумските батерии и контролорите за полнење настана поради сличноста на прагот на одговор (~ 4,2V). Само во случај на заштитен модул конзервата целосно се исклучува од надворешните приклучоци, а во случај на контролер за полнење се префрла во режим на стабилизација на напонот и постепено намалување на струјата на полнење.

Оваа мала плочка содржи контролер за полнење на Li-Ion батерии TP4056 (Татален лист).Микроциркулата има индикација за процесот на полнење и ја исклучува самата батерија кога напонот ќе достигне 4,2 V.

Судејќи според дијаграмот од листот со податоци, микроциркулата има влез за поврзување на термисторот на батеријата. Но, на таблата, првата нога од микроциркутот седи на земја и достапни се само пиновите за напојување за поврзување на батеријата.

Струјата на полнење зависи од вредноста на отпорникот Rprog на кракот 2 од микроколото. На таблата што ми дојде има отпорник од 1,2 kOhm. Што, судејќи според табелата од листот со податоци, одговара на струја на полнење од 1000 mA

Со оваа струја, мојата мртва батерија (од Нокиа на фотографијата) се наполни за околу еден час од почетен напон од 3,4 до 4,19 Волти. Влезот на полначот беше испорачан со 5 волти од USB-компјутерот.

Го допрев и ништо не се загреа. Се плашев дека при максимална струја батеријата ќе се загрее, особено затоа што нема повратни информации. Но, ништо не се случи. На првиот старт ништо не експлодираше и не се вжешти во текот на целата операција :)

Во принцип, ми се допадна контролорот, и пред сè, цената. За 1 долар добиваме целосен контролер со назнака и во готов дизајн, погоден за употреба во вашите проекти.

Опис на новиот модул

Micro USB модул - полнач за литиум-јонски и литиум-полимерни батерии со номинална струја на полнење од 1,0A и струјна заштита за градење преносливи POWERBANKs

Уредот е склопен на специјализиран чип TP4056. Ова е комплетен производ за линеарно полнење со постојан напон/константна струја за едноклеточни литиум-јонски батерии.
Прилагодувањето на струјата на полнење е можно со замена на софтверскиот отпорник R3 на плочата на модулот со отпорник избран според табелата подолу:

Можно е да се поврзат батериите паралелно со полначот.
Микроциркулата има индикација за полнење и ја исклучува самата батерија кога напонот ќе достигне 4,20 V. Исто така, на плочата има струјна заштита кога се напојува од неа преку излезот на уредот. Заштитата е составена на чипот DW01-P (Една клеточна литиум-јонска/полимерна батерија за заштита на IC).
Се применуваат следниве начини на заштита:
1. Заштита од преполнување. Надминување на максимално дозволениот напон за полнење на батеријата.
2. Заштита од прекумерно празнење. Батеријата е испразнета под минималниот дозволен напон.
3. Заштита од прекумерна струја. Надминување на максималната струја на празнење на батеријата.
Враќањето на колото за полнење/празнење на батеријата откако ќе се активира заштитата се случува автоматски.

Индикатори: црвено - полнење, зелено (сино) - батеријата се полни.

Батеријата е поврзана на излезите „B+“, „B-“. Вчитај на излезите „OUT+“, „OUT-“. Покрај USB-интерфејсот, влезниот напон може да се испорача на терминалите „+“ и „-“.

Можно е да се поврзе конвертор за засилување на излезот на уредот, како што е прикажано на сликата:

Спецификации:

Начин на полнење: линеарен
Струја на полнење: 1,0А
Отстапување на напонот на полнење: не повеќе од 1,5%
Влезен напон: константен 4,5 - 5,5V
Напон за целосно полнење: 4,0 - 4,1V
Напон на целосно празнење: 2,9 - 3,1V

Заштита:
Праг на заштита од преполнување: 4,2 - 4,3V
Праг на заштита од прекумерно празнење: 2,3 - 2,5V
Праг на заштита на струјата на празнење: 3,0А

Влезен интерфејс: Micro USB
Работна температура: -10°C - +85°C
Димензии (ШxДxВ): 26x17x3(мм)
Тежина: 3 g

R5 C2 - DW01A филтер за коло за напојување. Го следи и напонот на батеријата.
R6 - потребен за заштита од промена на поларитетот на полнењето. Преку него се мери и падот на напонот на копчињата за нормално функционирање на заштитата.
Црвена LED-индикација за процесот на полнење на батеријата
Сина LED - индикација за крајот на полнењето на батеријата

Плочката може да издржи промена на поларитетот на батеријата само за кратко - прекинувачот FS8205A брзо се прегрее. Самите FS8205A и DW01A не се плашат од промена на поларитетот на батеријата поради присуството на отпорници со ограничување на струјата, но поради поврзувањето на TP4056, струјата за враќање на поларитетот почнува да тече низ него.

Со напон на батеријата од 4,0 V, измерената импеданса на клучот е 0,052 Ом
Со напон на батеријата од 3,0 V, измерената импеданса на клучот е 0,055 Ом

Тековната заштита од преоптоварување е двостепена и се активира ако:
— струјата на оптоварување надминува 27 А за 3 µs
— струјата на оптоварување надминува 3А за 10ms
Информациите се пресметуваат со помош на формули од спецификацијата; тоа не може да се потврди во реалноста.
Долгорочната максимална излезна струја се покажа дека е околу 2,5 А, додека клучот забележливо се загрева, бидејќи на него се губат 0,32 W.

Заштитата од прекумерно празнење на батеријата се активира на напон од 2,39 V - ова нема да биде доволно, не секоја батерија може безбедно да се испразни на толку низок напон.

Се обидов да ја прилагодам оваа марама во стар мал, едноставен детски автомобил со радио контролирање заедно со старите батерии од 18500 од лаптоп во склопот 1S2P mysku. ru/blog/aliexpress/29476.html
Машината се напојуваше со 3 AA батерии, бидејќи 18500 батерии се многу подебели од нив, капакот на одделот за батерии мораше да се отстрани, преградите да се изгризат и батериите да се залепат. Во дебелина се покажаа дека се рамни со дното.