Pengecasan selamat bateri Li-ion. Skim, penerangan

Perpustakaan teknikal percuma

ENSIKLOPEDIA ELEKTRONIK RADIO DAN KEJURUTERAAN ELEKTRIK
Perpustakaan percuma / Skim peranti radio-elektronik dan elektrik

Pengecasan selamat bateri Li-ion. Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik

Perpustakaan teknikal percuma

Ensiklopedia elektronik radio dan kejuruteraan elektrik / Pengecas, bateri, sel galvanik

Komen artikel

Dalam beberapa tahun kebelakangan ini, majalah "Radio" telah menerangkan banyak pengecas, termasuk yang dipanggil "pintar", yang bukan sahaja mengautomasikan proses pengecasan bateri ke tahap maksimum (mereka mengawal arus pengecasan bergantung pada voltan padanya, dan matikan apabila dicas sepenuhnya), tetapi juga nyahcas ke voltan awal yang diperlukan sebelum mengecas. Walau bagaimanapun, semua peranti ini direka untuk bateri Ni-Cd dan Ni-MH dan tidak begitu sesuai untuk mengecas bateri Li-ion (lithium-ion) kerana ciri khusus mereka. Artikel yang diterbitkan menerangkan pengecas ringkas yang direka untuk mengecas bateri sedemikian sahaja.

Walaupun terdapat banyak maklumat mengenai bateri Li-ion, Internet dipenuhi dengan pertikaian pengguna yang menunjukkan keperluan untuk peranti yang agak mudah dan boleh dipercayai untuk mengecasnya. Reka bentuk yang dicadangkan hanyalah salah satu pilihan yang mungkin untuk menyelesaikan masalah ini, tertumpu terutamanya pada kos pengeluarannya yang rendah. Tidak seperti, sebagai contoh, peranti yang diterangkan dalam [1], kos litar mikro yang digunakan di dalamnya tidak akan melebihi $1.

Sudah tentu, terdapat penunjuk yang tidak boleh diabaikan demi murah. Yang utama ialah keselamatan operasi, yang telah menjadi "tokoh" dalam cerita radio amatur tentang letupan bateri Li-ion semasa eksperimen cuai dengan mereka. Dalam [2] langkah-langkah yang diambil oleh syarikat untuk mengelakkan pemusnahan bateri yang boleh dicas litium secara tidak sengaja diterangkan dengan terperinci yang mencukupi. Walau bagaimanapun, pengilang memberi amaran supaya tidak melepaskannya kepada voltan kurang daripada 2,5 V atau arus tinggi (lebih daripada 2,5 A), serta pengecasan berlebihan. Kedua-dua nyahcas dalam dan pengecasan jangka panjang dengan arus, walaupun hanya beberapa mikroamp, boleh merangsang pembentukan dendrit pada elektrod bateri dan menyebabkan kegagalan pramatang. Oleh itu, kesimpulannya mencadangkan dirinya sendiri: untuk memanjangkan "hayat" bateri Li-ion, adalah lebih baik untuk mengecasnya tepat pada masanya (tanpa menunggu voltan turun kepada 2,5 V), tanpa semestinya mencapai tahap penuh (100). %) caj.

Prinsip inilah yang mendasari pengendalian peranti yang diterangkan, direka untuk mengecas bateri LGR18650E (ciri-cirinya hampir sama dengan ICR-18650 dari NEC [2]). Jika perlu, menggunakan formula pengiraan yang diberikan dalam artikel, anda boleh mengubah suai peranti untuk mengecas bateri dengan ciri lain.

Gambar rajah litar elektrik peranti ditunjukkan dalam rajah. Asasnya ialah litar mikro DA1 TSM101A khusus, yang dihasilkan dalam pakej D1P8 dan S08.

(klik untuk memperbesar)

Seperti yang diketahui, bateri Li-ion mesti terlebih dahulu dicas dengan arus malar, dan apabila mencapai tahap voltan tertentu, ia mesti berkurangan mengikut undang-undang eksponen [2]. Dalam peranti yang dicadangkan, op-amp DA1.2 membandingkan isyarat daripada pengecas semasa pengecas - perintang R3 - dengan sebahagian daripada voltan rujukan Uo6p = 1,24 V, diambil daripada peluncur perintang R7, dan membuka transistor VT1 sama banyak diperlukan untuk mencipta penurunan voltan yang diperlukan merentasi sensor arus. Lebih-lebih lagi, peranti ini menyediakan apa yang dipanggil mod penyaman semasa mengecas bateri yang dinyahcas dalam.

Mari kita mengira parameter peranti. Memandangkan pemantauan haba bateri yang sedang dicas tidak disediakan dalam kes ini, kami akan mengehadkan diri kami kepada arus pengecasan maksimum Icharge = 1 A. Sudah tentu, ia boleh ditingkatkan kepada 1,6 A, tetapi dalam kes ini adalah perlu untuk mengambil kira ambil kira cadangan yang ditetapkan, sebagai contoh, dalam [3]. Op-amp cip DA2, yang tidak digunakan dalam kes ini, memudahkan untuk melaksanakan kawalan haba bateri yang sedang dicas.

Untuk nilai arus pengecasan yang diterima, penurunan voltan merentasi perintang R3 ialah 0,22 V. Voltan inilah yang mesti ditetapkan pada motor perintang R7 sebelum pemasangan dalam peranti, menggunakan voltan 1,24 V daripada sumber kuasa yang stabil ke terminal atasnya (mengikut litar).

Mod penyaman bagi bateri yang dicas G1 harus dihidupkan secara automatik jika voltan padanya pada permulaan pengecasan tidak melebihi 2,5 V. Untuk tujuan ini, komparator DA3.1 memantau voltan pada G1 (melalui pembahagi - perintang pemangkasan R11 ), dan jika kurang daripada 2,5 B, transistor keluaran pembanding terbuka kepada tepu, menyambungkan pin 2 litar mikro DA1 ke wayar biasa dan dengan itu menghidupkan sumber arus rujukan. Seperti dalam kes sebelumnya, sebelum memasang perintang R11 ke dalam peranti, voltan yang ditentukur dibekalkan ke terminal atasnya (mengikut gambar rajah) (tetapi sekarang - 2,5 V) dan dengan memutarkan gelangsar, voltan 1,24 V dicapai pada Selepas menghidupkan sumber arus rujukan, Iobr = Voltan 1,4 mA pada input penyongsangan op-amp DA1.2 ialah jumlah algebra bagi penurunan voltan merentasi perintang R3 dan R4, R6 yang disambung secara selari. Mengabaikan penurunan voltan yang dicipta oleh Iobr semasa pada sensor semasa R3, kami mengira rintangan perintang R4 untuk nilai yang diterima umum bagi ikon arus penyaman - 0,1 Icharge:

Cara paling mudah untuk memilih rintangan yang diperlukan ialah menyambung selari dengan R4 perintang R6 daripada nilai nominal yang ditunjukkan pada rajah.

Jadi, rintangan perintang penetapan arus yang ditunjukkan dalam rajah memastikan pengecasan bateri yang dinyahcas dalam dengan arus tidak lebih daripada 100 mA, dan apabila voltan padanya meningkat kepada 2,5 V, dengan arus 1 A.

Setakat ini kita telah bercakap mengenai peringkat awal pengecasan bateri. Setelah selesai, op-amp DA1.1 mula berfungsi. Membandingkan voltan rujukan pada input bukan penyongsangan dengan sebahagian daripada voltan yang diambil dari perintang R10, dia membuka transistor VT1 secukupnya supaya voltan pada bateri tidak melebihi tahap yang ditentukan 4,2 V. Untuk melakukan ini, sebelum memasangnya dalam peranti pada terminal atas (mengikut litar) perintang R10 membekalkan voltan 4,2 V dan menetapkan enjin ke kedudukan di mana voltan merentasinya ialah 1,24 V.

Seperti yang dinyatakan di atas, pengecasan bateri litium harus diselesaikan pada nilai semasa tertentu. Dalam kes ini, ia dipilih untuk menjadi 95 mA, yang sepadan dengan kira-kira 90% daripada kapasitinya [2]. Penunjuk arus pengecasan ialah LED HL2 yang disambungkan kepada output komparator DA3.2. Yang terakhir membandingkan isyarat pemancar semasa R3 dengan voltan rujukan. Pada peringkat akhir pengecasan, isyarat ini sangat kecil, dan untuk menghapuskan pengaruh parameter pembanding dan keperluan untuk memilihnya, op-amp DA2.1 telah diperkenalkan ke dalam peranti. Dengan menukar rintangan perintang R9 dalam litar OOS yang mengelilinginya, kami memastikan bahawa komparator beroperasi pada arus pengecasan 95 mA. Dengan perintang R8, R9 daripada nilai yang ditunjukkan dalam rajah, kecerahan LED HL2 pada arus ini dikurangkan kira-kira separuh, dan apabila ia berkurangan kepada 93 mA, penunjuk padam. Tingkah laku LED ini disebabkan oleh kejadian "lantunan" voltan pada output komparator apabila ia menghampiri titik suis dan diperhatikan jika bateri disambungkan ke litar pengecasan secara langsung, memintas kenalan geganti K1. Pengenalan yang terakhir memungkinkan bukan sahaja untuk menghapuskan "pemukul" yang tidak diingini, tetapi juga untuk melaksanakan penutupan automatik bateri setelah selesai pengecasan.

Ini berlaku seperti berikut. Apabila anda menekan butang SB1, voltan kekutuban positif digunakan pada asas transistor VT2 (melalui perintang R15, R16) dan ia terbuka. Akibatnya, geganti K1 diaktifkan dan, dengan sesentuhnya K1.1, menyambungkan bateri ke litar pengecasan. Oleh kerana kedua-dua semasa penyaman dan semasa mengecas dengan arus tinggi, pembanding DA3.2 menghidupkan LED HL2 dan diod pemancar optocoupler U1, phototransistor yang dibuka menyambungkan perintang R14 ke bas kuasa +7 V, selepas itu butang ditekan SB1 boleh dilepaskan.

Cahaya HL2 membolehkan kami menilai kebolehpercayaan sambungan antara peranti dan bateri: jika kualiti kenalan kurang baik (rintangan peralihan tinggi), ia tidak menyala. Dalam kes ini, selepas melepaskan butang, geganti kembali ke kedudukan asalnya, memutuskan sambungan bateri dari litar pengecasan.

Jika rintangan sentuhan cukup rendah, pengecasan diteruskan mengikut algoritma yang diterangkan. Apabila arus berkurangan pada peringkat akhir dan pembanding cuba mencipta "lantunan", melepaskan geganti menyebabkan bateri diputuskan sambungan daripada litar pengecasan dan LED HL3 dengan perintang pengehad arus R18 akan disambungkan sebaliknya. Cahaya HL3 menunjukkan tamatnya pengecasan. Kapasitor C4 dalam litar asas transistor VT2 adalah penekan hingar.

Untuk tidak membazir sumber bateri Li-ion, disyorkan untuk menggunakan bateri dua atau tiga bateri Ni-Cd dengan kapasiti 0,5... 1 Ah sebagai beban semasa menyediakan peranti, yang pada peringkat pertama disambungkan terus ke katod VD1, memintas kumpulan hubungan geganti. Jika anda mengikuti dengan teliti cadangan untuk pemasangan awal enjin perintang perapi R7, R10, R11, penyediaan peranti mungkin tidak diperlukan, tetapi periksa penunjuk utama (arus penyaman udara, voltan ambang untuk menghidupkan arus pengecasan penuh, nilai awal, voltan akhir pada bateri yang sedang dicas, nilai arus akhir pengecasan yang dipaparkan) masih diperlukan.

Semasa persediaan, voltmeter digital dan ammeter 1 A disambungkan ke litar pengecasan, dan bukannya bateri Li-ion, bateri dua sel Ni-Cd yang dinyahcas ke 1 V disambungkan. Selepas menggunakan voltan bekalan 7 V, mod penyaman udara harus dihidupkan. Arus yang diperlukan (0,1 A) ditetapkan dengan memilih perintang R6. Apabila pengecasan diteruskan, voltan pada bateri akan meningkat, dan sebaik sahaja ia menjadi sama dengan 2,5 V, arus pengecasan harus meningkat kepada 1 A. Jika perlu, nilai semasa ini ditetapkan oleh pemangkasan perintang R7, dan supaya perubahannya berlaku pada voltan 2,5 V, laraskan kedudukan peluncur R11 perintang.

Kemudian bateri tiga bateri disambungkan ke peranti dan diperhatikan bagaimana, selepas meningkatkan voltan padanya kepada kira-kira 4 V, arus pengecasan mula berkurangan. Pada nilai 95 mA, kecerahan LED HL2, seperti yang dinyatakan, harus dikurangkan separuh, dan pada 93 mA ia harus padam. Semasa berlalunya selang semasa pengecasan yang ditentukan, perbualan kenalan geganti akan kedengaran dengan jelas. Oleh kerana kumpulan sesentuhnya pada peringkat ini menukar arus hanya kira-kira 5 mA (menghidupkan dan mematikan HL3), keadaannya tidak akan merosot selepas ujian sedemikian. Semasa pengecasan pertama, proses ini berjalan agak perlahan, tetapi jika anda mematikan peranti dan menghidupkannya semula (dengan bateri yang dicas), arus berkurangan dalam beberapa saat dan mencapai kelakuan LED yang diingini dalam had yang ditentukan perubahan semasa (dengan memilih perintang R9) tidak sukar. Seperti yang ditunjukkan, voltan akhir pada bateri ditetapkan kepada 4,18 V menggunakan perintang pemangkasan R10.

Seterusnya, bateri disambungkan melalui kenalan geganti dan operasi litar permulaan diperiksa, serta pemutusan sambungan bateri yang jelas selepas pengecasan selesai. Dalam kes ini, pelepasan jangka pendek awal bateri yang dicas melalui perintang dengan rintangan 5 ... 10 Ohm mungkin diperlukan.

Untuk melengkapkan persediaan, sambungkan bateri Li-ion ke peranti dan, semasa mengecasnya, pastikan voltan (kecuali 2,5 V, sudah tentu) dan arus pengecasan sepadan dengan nilai yang ditetapkan. Disebabkan beberapa perbezaan dalam rintangan dalaman bateri Li-ion dan Ni-Cd, peranti mungkin perlu dilaraskan semula.

Peranti dipasang pada papan roti berukuran 60x45 mm (tiada papan litar bercetak dibangunkan). Transistor VT1 dipasang pada sink haba dengan luas permukaan penyejukan kira-kira 100 cm2. Kita boleh menggantikan diod 1N5822 dengan mana-mana diod Schottky lain dengan arus operasi sehingga 3 A. Perintang pemangkas R7, R10, R11 adalah wayar berbilang pusingan, contohnya, SP5-3. Kapasitor C5 - sebarang kemuatan oksida 6,8...10 μF dengan voltan terkadar 10...35 V. Daripada KT829A, anda boleh menggunakan mana-mana transistor komposit berkuasa lain dengan pekali pemindahan arus asas statik h21E 750... 1000 .

Peranti ini menggunakan geganti buluh RES55A dengan pasport RS4.569.604 (nama baharu RS4.569.600-16). Oleh kerana voltan pengendaliannya adalah kurang daripada 7 V, perintang R17 disambung secara bersiri dengan belitan. Ia dibenarkan untuk menggunakan geganti jenis ini dengan pasport RS4.569.603 (RS4.569.600-15). Dalam kes ini, rintangan perintang yang menyerap voltan berlebihan harus dikurangkan kepada 43 Ohm.

Sebagai sumber arus pengecasan, anda boleh menggunakan penyesuai rangkaian yang diterangkan dalam [1], menetapkan voltan keluarannya kepada 7 V.

Maklumat tentang cip TSM101A, LM358 dan LM393

Kesusasteraan

Kosenko S. "Pintar" pengecas untuk bateri Ni-Cd. - Radio, 2004, No. 5, hlm. 32-35.
Bateri litium-ion ("Di Luar Negara"). - Radio, 2001, No. 7, hlm. 44, 45.
Tkachev F. Pengiraan jambatan termosensitif. - Radio, 1995, No. 8, hlm. 46.

Pengarang: S. Kosenko, Voronezh

Lihat artikel lain bahagian Pengecas, bateri, sel galvanik.

Baca dan tulis berguna komen pada artikel ini.

<< Belakang

Berita terkini sains dan teknologi, elektronik baharu:

Mesin untuk menipis bunga di taman 02.05.2024

Dalam pertanian moden, kemajuan teknologi sedang dibangunkan bertujuan untuk meningkatkan kecekapan proses penjagaan tumbuhan. Mesin penipisan bunga Florix yang inovatif telah dipersembahkan di Itali, direka untuk mengoptimumkan peringkat penuaian. Alat ini dilengkapi dengan lengan mudah alih, membolehkan ia mudah disesuaikan dengan keperluan taman. Operator boleh melaraskan kelajuan wayar nipis dengan mengawalnya dari teksi traktor menggunakan kayu bedik. Pendekatan ini dengan ketara meningkatkan kecekapan proses penipisan bunga, memberikan kemungkinan penyesuaian individu kepada keadaan khusus taman, serta jenis dan jenis buah yang ditanam di dalamnya. Selepas menguji mesin Florix selama dua tahun pada pelbagai jenis buah, hasilnya amat memberangsangkan. Petani seperti Filiberto Montanari, yang telah menggunakan mesin Florix selama beberapa tahun, telah melaporkan pengurangan ketara dalam masa dan tenaga kerja yang diperlukan untuk menipis bunga. ...>>

Mikroskop Inframerah Lanjutan 02.05.2024

Mikroskop memainkan peranan penting dalam penyelidikan saintifik, membolehkan saintis menyelidiki struktur dan proses yang tidak dapat dilihat oleh mata. Walau bagaimanapun, pelbagai kaedah mikroskop mempunyai hadnya, dan antaranya adalah had resolusi apabila menggunakan julat inframerah. Tetapi pencapaian terkini penyelidik Jepun dari Universiti Tokyo membuka prospek baharu untuk mengkaji dunia mikro. Para saintis dari Universiti Tokyo telah melancarkan mikroskop baharu yang akan merevolusikan keupayaan mikroskop inframerah. Alat canggih ini membolehkan anda melihat struktur dalaman bakteria hidup dengan kejelasan yang menakjubkan pada skala nanometer. Biasanya, mikroskop inframerah pertengahan dihadkan oleh resolusi rendah, tetapi perkembangan terkini daripada penyelidik Jepun mengatasi batasan ini. Menurut saintis, mikroskop yang dibangunkan membolehkan mencipta imej dengan resolusi sehingga 120 nanometer, iaitu 30 kali lebih tinggi daripada resolusi mikroskop tradisional. ...>>

Perangkap udara untuk serangga 01.05.2024

Pertanian adalah salah satu sektor utama ekonomi, dan kawalan perosak adalah sebahagian daripada proses ini. Satu pasukan saintis dari Majlis Penyelidikan Pertanian India-Institut Penyelidikan Kentang Pusat (ICAR-CPRI), Shimla, telah menghasilkan penyelesaian inovatif untuk masalah ini - perangkap udara serangga berkuasa angin. Peranti ini menangani kelemahan kaedah kawalan perosak tradisional dengan menyediakan data populasi serangga masa nyata. Perangkap dikuasakan sepenuhnya oleh tenaga angin, menjadikannya penyelesaian mesra alam yang tidak memerlukan kuasa. Reka bentuknya yang unik membolehkan pemantauan kedua-dua serangga berbahaya dan bermanfaat, memberikan gambaran keseluruhan populasi di mana-mana kawasan pertanian. "Dengan menilai perosak sasaran pada masa yang tepat, kami boleh mengambil langkah yang perlu untuk mengawal kedua-dua perosak dan penyakit," kata Kapil ...>>

Berita rawak daripada Arkib

Papan kekunci Leap Motion berfungsi tanpa sentuhan 13.06.2014

Papan kekunci Leap Motion, yang boleh menjejaki pergerakan tangan manusia dan dengan itu mengawal komputer tanpa menyentuhnya, akan dijual secara berasingan. Kos produk ialah $99.

Sebelum ini, peranti inovatif hanya boleh dibeli digabungkan dengan beberapa PC HP. Pembangun tidak pernah bercakap tentang rancangan untuk mengedarkan papan kekunci ini sebagai produk kendiri. Menurut Engadget, Leap Motion akan muncul secara runcit pada bulan Jun. Kebaharuan ini akan serasi dengan semua desktop dan komputer riba yang menjalankan sistem pengendalian Windows 7 dan Windows 8.

Ingat bahawa teknologi Leap Motion membolehkan anda berinteraksi dengan komputer menggunakan gerak isyarat spatial, mengingatkan prinsip Kinect dalam konsol permainan Xbox. Untuk ini, sensor kecil terbina dalam digunakan.

Leap Motion mempunyai gedung aplikasinya sendiri yang dipanggil Airspace, di mana program dan permainan yang direka khusus untuk kawalan gerak isyarat tersedia. Portal Airspace telah dilancarkan pada musim panas 2013, sejak itu jualan perisian di sana telah melebihi 500 judul.

Papan Kekunci HP Leap Motion disertakan dengan HP ENVY Recline, ENVY Touchsmart, Pavilion 23 dan banyak lagi.

Berita menarik lain:

▪ Ketagihan permainan video diiktiraf sebagai penyakit

▪ Skuter elektrik Bugatti 9.0

▪ perhatikan pesakit kencing manis

▪ Api akan padam

▪ Neuron dalam mata manusia mampu membetulkan kesilapan

Suapan berita sains dan teknologi, elektronik baharu

Bahan-bahan menarik Perpustakaan Teknikal Percuma:

▪ bahagian tapak Arus, voltan, pengawal selia kuasa. Pemilihan artikel

▪ pasal Pathetic celoteh alasan. Ungkapan popular

▪ artikel Pakaian siapa yang mempunyai lebih daripada 10 butang dijahit? Jawapan terperinci

▪ pasal Nippers. Direktori