Lityum piller için şarj cihazı. Lityum Li-Ion piller için şarj devresi

Modern mobil elektronik cihazlarda, güç tüketimini en aza indirmek için tasarlanmış olanlar bile, yenilenemeyen pillerin kullanımı geçmişte kalıyor. Ve ekonomik açıdan, zaten kısa bir süre içinde, gerekli sayıda tek kullanımlık pilin toplam maliyeti, bir pilin maliyetini hızla aşacaktır ve kullanıcı rahatlığı açısından, yeniden şarj edilmesi daha kolaydır. Pil, yeni bir pilin nereden alınacağını aramak için. Buna göre, akü şarj cihazları garantili talep gören bir meta haline geliyor. Güç kaynağı cihazları için entegre devrelerin neredeyse tüm üreticilerinin "şarj" yönüne dikkat etmesi şaşırtıcı değildir.

Beş yıl önce, pilleri şarj etmek için mikro devreler (Pil Şarj Cihazları IC) tartışması, ana pil türlerinin - nikel ve lityum - karşılaştırılmasıyla başladı. Ancak şimdi nikel pillerin kullanımı pratikte sona erdi ve çoğu şarjlı mikro devre üreticisi ya nikel piller için mikro devreler üretmeyi tamamen durdurdu ya da pil teknolojisine (sözde Multi-Chemistry IC) değişmeyen mikro devreler salıyor. STMicroelectronics ürün yelpazesi şu anda yalnızca lityum pillerle çalışmak üzere tasarlanmış mikro devreler içermektedir.

Lityum pillerin ana özelliklerini kısaca hatırlayalım. Avantajlar:

• Yüksek özgül elektrik kapasitesi. Tipik değerler, nikel piller için analog parametreden 1,5…2,0 kat daha yüksek olan 110…160W*h*kg'dir. Buna göre, eşit boyutlarda bir lityum pilin kapasitesi daha yüksektir.
• Düşük kendi kendine deşarj: ayda yaklaşık %10. Nikel pillerde bu parametre %20 ... 30'dur.

Bu pilin bakımını kolaylaştıran "bellek etkisi" yoktur: yeniden şarj etmeden önce pili en aza indirmeye gerek yoktur.

Lityum pillerin dezavantajları:

• Akım ve gerilim koruması ihtiyacı. Özellikle, pil terminallerinde kısa devre, ters kutup besleme gerilimi, aşırı şarj olasılığını dışlamak gerekir.
• Aşırı ısınma koruması ihtiyacı: Batarya belirli bir sıcaklığın üzerine ısıtılırsa kapasitesi ve kullanım ömrü olumsuz etkilenir.

Lityum piller için iki endüstriyel üretim teknolojisi vardır: lityum-iyon (Li-Ion) ve lityum-polimer (Li-Pol). Ancak bu pillerin şarj algoritmaları aynı olduğu için şarj çipleri lityum iyon ve lityum polimer teknolojilerini birbirinden ayırmıyor. Bu nedenle literatüre bakarak Li-Ion ve Li-Pol pillerin avantaj ve dezavantajlarına ilişkin tartışmayı atlıyoruz.

Şekil 1'de gösterilen lityum pil şarj algoritmasını düşünün.

Pirinç. bir.

Ön şarj olarak adlandırılan ilk aşama, yalnızca pil aşırı derecede boşaldığında kullanılır. Akü voltajı 2,8 V'un altındaysa, mümkün olan maksimum akımla hemen şarj edilmemelidir: bu, akü ömrü üzerinde çok olumsuz bir etkiye sahip olacaktır. Önce pili yaklaşık 3,0 V'a kadar küçük bir akımla "şarj etmelisiniz" ve ancak bundan sonra maksimum akımla şarj kabul edilebilir hale gelir.

İkinci aşama: sabit akım kaynağı olarak şarj cihazı. Bu aşamada, verilen koşullar için maksimum akım aküden akar. Aynı zamanda, pil voltajı 4,2 V'luk sınır değerine ulaşana kadar kademeli olarak artar. Kesin olarak, ikinci aşama tamamlandığında şarj durdurulabilir, ancak pilin şu anda şarj edildiği akılda tutulmalıdır. kapasitesinin yaklaşık %70'ini Çoğu şarj cihazında maksimum akımın hemen sağlanmadığını, ancak birkaç dakika içinde kademeli olarak maksimuma yükseldiğini unutmayın - Yumuşak Başlatma mekanizması kullanılır.

Bataryayı% 100'e yakın kapasite değerlerine şarj etmek isteniyorsa, üçüncü aşamaya geçiyoruz: sabit voltaj kaynağı olarak şarj cihazı. Bu aşamada aküye 4,2 V'luk sabit bir voltaj uygulanır ve şarj sırasında aküden akan akım bir maksimumdan önceden belirlenmiş belirli bir minimum değere düşer. O an akım değeri bu sınıra düştüğünde pil şarjı tamamlanmış sayılır ve işlem biter.

Pilin temel parametrelerinden birinin kapasitesi olduğunu hatırlayın (ölçü birimi - Ah). Bu nedenle, AAA boyutunda bir lityum iyon pilin tipik kapasitesi 750 ... 1300 mAh'dir. Bu parametrenin bir türevi olarak, "akım 1C" karakteristiği kullanılır, bu, nominal kapasiteye sayısal olarak eşit olan akım değeridir (verilen örnekte, 750 ... 1300 mA). "Akım 1C" değeri, yalnızca pili şarj ederken maksimum akımın ve şarjın tamamlanmış kabul edildiği akım miktarının bir tanımı olarak anlamlıdır. Genel olarak maksimum akım değerinin 1*1C'yi geçmemesi gerektiği ve akım 0,05 ... 0,10*1C değerine düştüğünde pil şarjının tamamlanmış kabul edilebileceği kabul edilmektedir. Ancak bunlar, belirli bir pil türü için en uygun kabul edilebilecek parametrelerdir. Gerçekte, aynı şarj cihazı farklı üreticilerin ve farklı kapasitelerin pilleriyle çalışabilirken belirli bir pilin kapasitesi şarj cihazı tarafından bilinmez. Sonuç olarak, genel durumda herhangi bir kapasitedeki bir pilin şarjı, pil için en uygun modda değil, şarj cihazı için önceden ayarlanmış modda gerçekleşecektir.

STMicroelectronics şarj hattı mikro devrelerini dikkate almaya geçelim.

Cips STBC08 ve STC4054

Bu mikro devreler, lityum pilleri şarj etmek için oldukça basit ürünlerdir. Mikro devreler sırasıyla DFN6 ve TSOT23-5L gibi minyatür paketlerde yapılır. Bu, bu bileşenlerin, ağırlık ve boyut özellikleri açısından (örneğin, cep telefonları, MP3 çalarlar) oldukça katı gereksinimleri olan mobil cihazlarda kullanılmasını mümkün kılar. Anahtarlama şemaları STBC08 ve STC4054Şekil 2'de gösterilmiştir.

Pirinç. 2.

Paketlerdeki minimum harici pin sayısının getirdiği sınırlamalara rağmen, mikro devreler oldukça geniş bir işlevselliğe sahiptir:

• Harici bir MOSFET'e, engelleme diyotuna ve akım direncine gerek yoktur. Şekil 2'den aşağıdaki gibi, harici bağlama girişte bir filtreleme kapasitörü, bir programlama direnci ve iki (STC4054 için bir) gösterge LED'i ile sınırlıdır.
• Şarj akımının maksimum değeri, harici direncin değeri ile programlanır ve 800mA değerine ulaşabilir. Şarjın sona ermesi gerçeği, sabit voltaj modunda şarj akımının değerinin 0,1 * I BAT'a düştüğü, yani harici direncin değeri tarafından da ayarlandığı anda belirlenir. Maksimum şarj akımı şu orandan belirlenir:

BAT = (V PROG / R PROG) * 1000;

I BAT, Amper cinsinden şarj akımıdır, R PROG, direncin Ohm cinsinden direncidir, V PROG, PROG çıkışındaki 1,0 Volt'a eşit voltajdır.

• Sabit voltaj modunda, çıkışta% 1'den daha kötü olmayan bir doğrulukla 4,2 V'luk sabit bir voltaj oluşur.
• Aşırı boşalmış pillerin şarj edilmesi otomatik olarak ön şarj modunda başlar. Akü çıkışındaki voltaj 2,9V'a ulaşana kadar, şarj 0,1 * I BAT'lik zayıf bir akımla gerçekleştirilir. Bu yöntem, daha önce de belirtildiği gibi, aşırı boşalmış bir pili normal şekilde şarj etmeye çalışırken büyük olasılıkla arızayı önler. Ek olarak, şarj akımının başlangıç ​​değerinin değeri zorunlu olarak sınırlandırılır, bu da pillerin kullanım ömrünü artırır.
• Otomatik damla şarj modu uygulanır - akü voltajı 4,05V'a düştüğünde, şarj döngüsü yeniden başlatılır. Bu, pilin nominal kapasitesinin %80'inden daha düşük olmayan bir seviyede sürekli olarak şarj edilmesini sağlamanıza olanak tanır.
• Aşırı gerilim ve aşırı ısınma koruması. Giriş voltajı değeri belirli bir sınırı (özellikle 7,2V) aşarsa veya kasa sıcaklığı 120°C'yi aşarsa şarj cihazı kapanarak kendini ve pili korur. Elbette, düşük giriş voltajı koruması da uygulanmaktadır - giriş voltajı belirli bir seviyenin (U VLO) altına düşerse, şarj cihazı da kapanacaktır.
• LED göstergeleri bağlayabilme özelliği, kullanıcının pil şarj işleminin mevcut durumu hakkında fikir sahibi olmasını sağlar.

L6924D ve L6924U Pil Şarj Yongaları

Bu mikro devreler, STBC08 ve STC4054'ten daha fazla özelliğe sahip cihazlardır. Şekil 3, mikro devreleri açmak için tipik devreleri göstermektedir. L6924D ve L6924U .

Pirinç. 3.

Pil şarj işleminin parametrelerini ayarlamakla ilgili L6924 mikro devrelerinin işlevsel özelliklerini göz önünde bulundurun:

1. Her iki modifikasyonda da, DC stabilizasyon moduna geçiş anından başlayarak pil şarjının maksimum süresini ayarlamak mümkündür ("hızlı şarj modu" terimi de kullanılır - Hızlı şarj aşaması). Bu moda geçildiğinde, T PRG terminaline bağlı kondansatörün değeri ile belirli bir süre T PRG için programlanan bir bekçi uygulaması zamanlayıcısı başlatılır. Bu zamanlayıcının süresi dolmadan önce, pil şarjı standart algoritmaya göre sonlandırılmazsa (pilden geçen akımın I END değerinin altına düşmesi), ardından zamanlayıcının süresi dolduktan sonra şarj işlemi zorla durdurulur. Aynı kapasitörün yardımıyla, ön şarj modunun maksimum süresi ayarlanır: sürenin 1/8'ine eşittir T PRG . Ayrıca bu süre zarfında hızlı şarj moduna geçiş olmazsa devre kapanır.

2. Ön şarj modu. STBC08 cihazı için bu moddaki akım I BAT'ın %10'una eşit bir değer olarak ayarlanmışsa ve DC moduna anahtarlama voltajı sabitlenmişse, L6924U modifikasyonunda bu algoritma değişmeden kaldı, ancak L6924D çipinde her ikisi de Bu parametrelerden biri, I PRE ve V PRE girişlerine bağlı harici dirençler kullanılarak ayarlanır.

3. STBC08 ve STC4054 cihazlarında üçüncü fazda (sabit voltaj stabilizasyon modu) şarjın tamamlanma işareti I BAT'ın %10'una eşit bir değer olarak ayarlandı. L6924 yongalarında bu parametre I END pinine bağlı harici bir direncin değeri ile programlanır. Ek olarak, L6924D için V OUT pinindeki voltajı genel olarak kabul edilen 4,2 V değerinden 4,1 V değerine düşürmek mümkündür.

4. Bu mikro devrelerdeki maksimum şarj akımı I PRG'nin değeri, harici direncin değeri aracılığıyla geleneksel şekilde ayarlanır.

Gördüğünüz gibi, STBC08 ve STC4054'ün basit "şarjlarında", harici bir direnç kullanılarak yalnızca bir parametre ayarlandı - şarj akımı. Diğer tüm parametreler ya sabit kodlanmıştır ya da I BAT'ın bir işlevidir. L6924 mikro devrelerinde, birkaç parametreye daha ince ayar yapmak mümkündür ve ek olarak, pil şarj işleminin maksimum süresi için "sigorta" gerçekleştirilir.

L6924'ün her iki modifikasyonu için, giriş voltajı şebeke AC/DC adaptörü tarafından üretiliyorsa iki çalışma modu sağlanır. İlki, standart lineer buck çıkış voltajı regülatör modudur. İkincisi, yarı impuls denetleyici modudur. İlk durumda, yüke, değeri adaptörden alınan giriş akımının değerinden biraz daha düşük olan bir akım sağlanabilir. DC stabilizasyon modunda (ikinci aşama - Hızlı şarj aşaması), giriş voltajı ile pilin "artı" noktasındaki voltaj arasındaki fark termal enerji olarak dağıtılır ve bunun sonucunda bu şarj aşamasındaki güç kaybı maksimum. Bir anahtarlama regülatörü modunda çalışırken, yüke, değeri giriş akımının değerinden daha yüksek olan bir akım sağlanabilir. Aynı zamanda, ısıya çok daha az enerji gider. Bu da öncelikle kasa içindeki sıcaklığı düşürüyor ve ikinci olarak da cihazın verimini artırıyor. Ancak aynı zamanda, doğrusal modda akım stabilizasyonunun doğruluğunun yaklaşık% 1 ve darbe modunda - yaklaşık% 7 olduğu akılda tutulmalıdır.

L6924 mikro devrelerinin doğrusal ve yarı darbe modlarında çalışması Şekil 4'te gösterilmektedir.

Pirinç. dört.

Ek olarak, L6924U yongası bir ağ adaptöründen değil, bir USB bağlantı noktasından çalışabilir. Bu durumda, L6924U yongası, şarj süresini artırarak güç kaybını daha da azaltabilecek bazı teknik çözümler uygular.

L6924D ve L6924U yongaları, şarjın zorla kesilmesi (yani yük bağlantısının kesilmesi) SHDN için ek bir girişe sahiptir.

Basit şarj mikro devrelerinde, sıcaklık koruması, mikro devre kasasının içindeki sıcaklık 120 ° C'ye yükseldiğinde şarjın sonlandırılmasından oluşur. Bu, elbette, tamamen koruma olmamasından daha iyidir, ancak kasadaki 120 ° C değeri, pilin sıcaklığıyla koşullu olarak ilişkili olmaktan daha fazladır. L6924 ürünleri, doğrudan pil sıcaklığıyla ilgili bir termistörü bağlama olanağı sağlar (Şekil 3'teki direnç RT1). Bu durumda, pil şarjının mümkün olacağı sıcaklık aralığını ayarlamak mümkün hale gelir. Bir yandan lityum pillerin sıfırın altındaki sıcaklıklarda şarj edilmesi önerilmezken, diğer yandan şarj sırasında pilin 50°C'nin üzerine çıkması da son derece istenmeyen bir durumdur. Bir termistörün kullanılması, pilin yalnızca uygun sıcaklık koşullarında şarj edilmesini mümkün kılar.

Doğal olarak, L6924D ve L6924U mikro devrelerinin ek işlevselliği, yalnızca tasarlanan cihazın yeteneklerini genişletmekle kalmaz, aynı zamanda hem mikro devre paketinin hem de harici çemberleme elemanlarının kapladığı kart alanında bir artışa yol açar.

STBC21 ve STw4102 pil şarj çipleri

Bu, L6924 çipinin daha da geliştirilmesidir. Bir yandan, yaklaşık olarak aynı işlevsel paket uygulanmaktadır:

• Doğrusal ve yarı darbe modu.
• Termistör, sıcaklık korumasının temel bir unsuru olarak aküye bağlanır.
• Şarj işleminin her üç aşaması için nicel parametreler ayarlayabilme.

L6924'te eksik olan bazı ek özellikler:

• Ters polarite koruması.
• Kısa devre koruması.
• L6924'ten önemli bir fark, parametre değerlerini ve diğer ayarları ayarlamak için bir dijital I 2 C arayüzünün varlığıdır. Sonuç olarak, şarj işleminin daha hassas ayarları mümkün hale gelir. Önerilen bağlantı şeması STBC21Şekil 5'te gösterilmektedir. Açıkçası, bu durumda, tahta alanından ve sert ağırlık ve boyut özelliklerinden tasarruf etme sorunu buna değmez. Ancak bu mikro devrenin küçük boyutlu ses kayıt cihazlarında, oynatıcılarda ve basit modellerin cep telefonlarında kullanılmasının beklenmediği de ortada. Aksine, bunlar, pil değiştirmenin seyrek bir prosedür olduğu, ancak aynı zamanda ucuz olmadığı dizüstü bilgisayarlar ve benzeri cihazlar için pillerdir.

Pirinç. 5.

5. Camiolo Jean, Scuderi Giuseppe. Pil Şarj Cihazlarının ve Adaptör Uygulamalarının Toplam Yüksüz Güç Tüketiminin Azaltılması Polimer// STMicroelectronics'ten Malzeme. Çevrimiçi yerleşim:

Lityum piller (Li-Io, Li-Po) şu anda en popüler şarj edilebilir elektrik enerjisi kaynaklarıdır. Lityum pil, kasanın üzerinde belirtilen 3,7 volt nominal gerilime sahiptir. Bununla birlikte,% 100 şarjlı bir pilin voltajı 4,2 V'dur ve boşalmış "sıfır" voltajı 2,5 V'tur, pili 3 V'un altına boşaltmanın bir anlamı yoktur, önce bundan sonra bozulur ve ikincisi 3 ila 2,5 aralığı Pil, enerjinin yalnızca yüzde birkaçını verir. Bu nedenle, 3 - 4,2 Volt çalışma voltajı aralığını kabul ediyoruz. Bu videoda lityum pillerin çalıştırılması ve saklanması ile ilgili seçtiğim ipuçlarını izleyebilirsiniz.

Pilleri bağlamak için seri ve paralel olmak üzere iki seçenek vardır.

Seri bağlandığında tüm pillerdeki voltaj toplanır, bir yük bağlandığında her pilden devredeki toplam akıma eşit bir akım akar, genel olarak yük direnci deşarj akımını ayarlar. Bunu okuldan hatırlamalısın. Şimdi eğlenceli kısım, kapasite. Böyle bir bağlantıya sahip düzeneğin kapasitesi, en küçük kapasiteye sahip pilin kapasitesine eşittir. Tüm pillerin %100 dolu olduğunu hayal edin. Bakın deşarj akımı her yerde aynı ve önce en küçük kapasiteye sahip pil deşarj olacak, bu en azından mantıklı. Ve boşalır boşalmaz, bu düzeneği daha fazla yüklemek artık mümkün olmayacak. Evet, pillerin geri kalanı hâlâ şarjlı. Ancak akımı kesmeye devam edersek, zayıf pilimiz aşırı deşarj olmaya başlayacak ve arızalanacaktır. Yani seri bağlı bir düzeneğin kapasitesinin en küçük veya en çok boşalmış pilin kapasitesine eşit olduğunu varsaymak doğrudur. Bundan şu sonuca varıyoruz: her şeyden önce aynı kapasitedeki pillerden bir seri pil monte etmek ve ikinci olarak, montajdan önce hepsinin eşit, yani% 100 şarj edilmesi gerekir. BMS (Battery Monitoring System) diye bir şey var, aküdeki her bir aküyü izleyebiliyor ve bunlardan biri boşaldığı anda tüm aküyü yükten ayırıyor, buna aşağıda değineceğiz. Şimdi böyle bir pili şarj etmeye gelince. Tüm pillerdeki maksimum voltajların toplamına eşit bir voltajla şarj etmeniz gerekir. Lityum için bu 4,2 volttur. Yani, üçlü bir pili 12,6 V voltajla şarj ediyoruz. Piller aynı olmazsa ne olacağını görün. En küçük kapasiteye sahip pil en hızlı şarj olur. Ama diğerleri henüz yüklenmedi. Ve zayıf pilimiz, geri kalanı şarj olana kadar kızarır ve yeniden şarj olur. Aşırı deşarj, size hatırlatırım, lityum da pek hoşlanmaz ve bozulur. Bundan kaçınmak için önceki sonucu hatırlıyoruz.

Paralel bağlantıya geçelim. Böyle bir pilin kapasitesi, içinde bulunan tüm pillerin kapasitelerinin toplamına eşittir. Her bir hücre için deşarj akımı, hücre sayısına bölünen toplam yük akımına eşittir. Yani böyle bir düzenekte ne kadar çok pil varsa o kadar fazla akım verebilir. Ancak gerilimle birlikte ilginç bir şey olur. Farklı voltajlara sahip, yani kabaca farklı yüzdelerde şarj edilmiş pilleri toplarsak, bağlantıdan sonra tüm hücrelerdeki voltaj aynı olana kadar enerji alışverişine başlarlar. Sonuç olarak: montajdan önce piller aynı şekilde tekrar şarj edilmelidir, aksi takdirde bağlandığında büyük akımlar akar ve boşalmış pil hasar görür ve büyük olasılıkla alev alabilir. Boşalma sürecinde piller de enerji alışverişi yaparlar yani kutulardan birinin kapasitesi daha düşükse geri kalanlar kendilerinden daha hızlı boşalmasına izin vermez yani farklı kapasitelerdeki piller paralel olarak kullanılabilir toplantı. Tek istisna, yüksek akım çalışmasıdır. Yük altındaki farklı pillerde voltaj farklı şekilde düşer ve akım "güçlü" ve "zayıf" piller arasında akmaya başlar ve buna hiç ihtiyacımız yoktur. Aynı şey şarj için de geçerli. Farklı kapasitelerdeki pilleri paralel olarak kesinlikle güvenli bir şekilde şarj edebilirsiniz, yani dengelemeye gerek yoktur, montaj kendini dengeleyecektir.

Her iki durumda da şarj akımı ve deşarj akımı gözlenmelidir. Li-Io için şarj akımı, amper cinsinden pil kapasitesinin yarısını geçmemelidir (1000 mah pil - şarj 0,5 A, pil 2 Ah, şarj 1 A). Maksimum deşarj akımı genellikle pilin veri sayfasında (TTX) belirtilir. Örneğin: dizüstü 18650 pilleri ve akıllı telefonlardan gelen piller, Amper cinsinden 2 pil kapasitesini aşan bir akımla yüklenemez (örnek: 2500 mah pil, bu, ondan maksimum 2,5 * 2 = 5 Amper almanız gerektiği anlamına gelir). Ancak, deşarj akımının teknik özelliklerde açıkça belirtildiği yüksek akımlı piller vardır.

Çin modülleriyle pilleri şarj etmenin özellikleri

için standart olarak satın alınan şarj ve koruma modülü 20 ruble lityum pil için ( aliexpress bağlantısı)
(satıcı tarafından bir kutu 18650 için bir modül olarak konumlandırılmıştır) şekli, boyutu ve kapasitesi ne olursa olsun herhangi bir lityum pili şarj edebilir ve edecek 4,2 voltluk doğru voltaja (tam şarjlı bir pilin voltajı, gözbebeklerine). 8000 mah'lık devasa bir lityum paketi olsa bile (elbette 3.6-3.7v'de bir hücreden bahsediyoruz). Modül 1 amper şarj akımı verir, bu, 2000mah ve üzeri kapasiteli herhangi bir pili (2Ah, yani şarj akımının kapasitenin yarısı, 1A) güvenle şarj edebilecekleri ve buna göre saat cinsinden şarj süresinin amper cinsinden pil kapasitesine eşit olacağı anlamına gelir. (aslında biraz daha fazla, her 1000 mah için bir buçuk ila iki saat). Bu arada, akü, şarj sırasında zaten yüke bağlanabilir.

Önemli! Daha küçük kapasiteli bir pili şarj etmek istiyorsanız (örneğin, eski bir 900mah kutu veya 230mah'lık küçük bir lityum poşet), o zaman 1A şarj akımı çok fazladır, azaltılmalıdır. Bu, ekteki tabloya göre modül üzerindeki R3 direncini değiştirerek yapılır. Direnç mutlaka smd değildir, en yaygın olanı yapacaktır. Şarj akımının pil kapasitesinin yarısı kadar olması gerektiğini (veya daha az, korkutucu olmadığını) hatırlatırım.

Ancak satıcı bu modülün bir 18650 kutu için olduğunu söylerse, iki kutu şarj edebilir mi? Veya üç? Birkaç pilden geniş bir güç bankası monte etmeniz gerekirse ne olur?
YAPABİLMEK! KAPASİTE NE OLURSA OLSUN tüm lityum piller paralel olarak bağlanabilir (tüm artılar artılara, tüm eksiler eksilere). Paralel olarak lehimlenen piller, 4,2 V çalışma voltajını korur ve kapasiteleri artar. Birini 3400 mah'ta, ikincisini 900 mah'ta alsanız bile 4300 alırsınız. Piller bir bütün olarak çalışacak ve kapasiteleri oranında deşarj olacaktır.
PARALEL MONTAJDAKİ voltaj TÜM AKÜLERDE HER ZAMAN AYNIDIR! Ve tek bir pil bile bir düzenekte diğerlerinden önce fiziksel olarak boşalamaz; burada iletişim gemileri ilkesi çalışır. Aksini iddia edip kapasitesi düşük pillerin daha hızlı boşalacağını ve öleceğini söyleyenler SERİ montaj ile karıştırılıyor, suratlarına tükürüyorlar.
Önemli! Birbirine bağlamadan önce, tüm pillerin yaklaşık olarak aynı voltaja sahip olması gerekir, böylece lehimleme sırasında aralarında dengeleme akımları akmaz, çok büyük olabilirler. Bu nedenle, montajdan önce her bir pili ayrı ayrı şarj etmek en iyisidir. Aynı 1A modülünü kullandığınız için elbette tüm montajın şarj süresi artacaktır. Ancak iki modülü paralel hale getirerek 2A'ya kadar bir şarj akımı elde edebilirsiniz (şarj cihazınız bu kadarını verebilirse). Bunu yapmak için, modüllerin tüm benzer terminallerini atlama telleriyle bağlamanız gerekir (Out- ve B + hariç, bunlar kartlarda diğer nikellerle çoğaltılır, zaten bağlanmış olacaklardır). Veya bir modül satın alabilirsiniz ( aliexpress bağlantısı), mikro devrelerin zaten paralel olduğu. Bu modül 3 Amperlik bir akım ile şarj etme özelliğine sahiptir.

Bu kadar bariz olduğum için üzgünüm ama insanların kafası hala karışıyor, bu yüzden paralel ve seri arasındaki farkı tartışmamız gerekecek.
PARALEL bağlantı (tüm artılar artılara, tüm eksiler eksilere) pil voltajını 4,2 voltta tutar, ancak tüm kapasitansları toplayarak kapasiteyi artırır. Tüm güç bankaları birkaç pilin paralel bağlantısını kullanır. Böyle bir düzenek hala USB'den şarj edilebilir ve yükseltici dönüştürücü voltajı çıkışa 5v yükseltir.
ARDIŞIK bağlantı (her artı sonraki pilin eksisine), şarj edilmiş bir kutunun voltajında ​​4,2v'lik (2s - 8,4v, 3s - 12,6v vb.) Çoklu artış sağlar, ancak kapasite aynı kalır. Üç adet 2000mah pil kullanılıyorsa, montaj kapasitesi 2000mah'dır.
Önemli! Sıralı montaj için sadece aynı kapasiteye sahip pillerin kullanılmasının gerekli olduğuna inanılmaktadır. Aslında öyle değil. Farklı olanları kullanabilirsiniz, ancak bu durumda pil kapasitesi montajdaki EN DÜŞÜK kapasite tarafından belirlenecektir. 3000 + 3000 + 800 ekleyin - 800mah'lık bir yapı elde edersiniz. Ardından uzmanlar, daha az kapasiteli bir pilin daha hızlı boşalacağını ve öleceğini söylemeye başlar. Ve önemli değil! Ana ve gerçekten kutsal olan kural, sıralı montaj için, gerekli sayıda kutu için her zaman bir BMS koruma levhası kullanılması gerektiğidir. Her hücredeki voltajı belirleyecek ve önce biri boşalırsa tüm düzeneği kapatacaktır. 800'lük bir sıra durumunda, boşalacak, BMS yükü aküden ayıracak, deşarj duracak ve kalan sıralardaki 2200mah'lık artık şarj artık önemli olmayacak - şarj etmeniz gerekiyor.

BMS kartı, tekli şarj modülünden farklı olarak SERİ ŞARJ CİHAZI DEĞİLDİR. Şarj için gerekli istenen voltaj ve akımın yapılandırılmış kaynağı. Guyver bununla ilgili bir video yaptı, bu yüzden zamanınızı boşa harcamayın, izleyin, olabildiğince ayrıntılı olarak anlatılıyor.

Birkaç tekli şarj modülünü bağlayarak bir seri tertibatı şarj etmek mümkün müdür?
Aslında, belirli varsayımlar altında mümkündür. Bazı ev yapımı ürünler için, yine seri bağlı tekli modüller kullanan bir devre kendini kanıtlamıştır, ancak HER modülün kendi AYRI GÜÇ KAYNAĞINA ihtiyacı vardır. 3 saniye şarj ederseniz - üç telefon şarj cihazı alın ve her birini bir modüle bağlayın. Tek bir kaynak kullanırken - güç kısa devre, hiç birşey çalışmıyor. Böyle bir sistem tertibat için bir koruma görevi de görür (ancak modüller 3 amperden fazlasını veremez) Veya, tam olarak şarj olana kadar modülü her bir aküye bağlayarak tertibatı hücre ile şarj edin.

Pil göstergesi

Aynı zamanda acil bir sorundur - en azından en önemli anda bitmemesi için pilin şarjının yaklaşık yüzde kaçının kaldığını bilmek.
4,2 voltta paralel montajlar için en bariz çözüm, şarj yüzdelerini gösteren bir ekranı olan hazır bir güç bankası kartını hemen satın almak olacaktır. Bu yüzdeler süper doğru değil, ama yine de yardımcı oluyor. Sorun fiyatı yaklaşık 150-200 ruble, hepsi Guyver web sitesinde sunuluyor. Bir güç bankası değil de başka bir şey inşa ediyor olsanız bile, bu tahta ev yapımı bir ürüne yerleştirmek için oldukça ucuz ve küçüktür. Artı, zaten pilleri şarj etme ve koruma işlevine sahiptir.
Bir veya daha fazla kutu için hazır minyatür göstergeler vardır, 90-100r
En ucuz ve en popüler yöntem, 5-5.1v'ye ayarlanmış MT3608 boost dönüştürücüyü (30 ruble) kullanmaktır. Aslında, herhangi bir 5 voltluk dönüştürücüde bir güç bankası yaparsanız, hiçbir şey satın almanıza bile gerek kalmaz. İyileştirme, çıkış pozitif terminali arasına 200-500 ohm'luk bir akım sınırlayıcı direnç aracılığıyla kırmızı veya yeşil bir LED'in (diğer renkler 6V ve üzeri farklı bir çıkış voltajında ​​çalışacaktır) takılmasından oluşur (bu bir artı olacaktır) ve giriş pozitif terminali (bir LED için bu bir eksi olacaktır). İki artı arasında yanılmıyorsunuz! Gerçek şu ki, dönüştürücünün çalışması sırasında artılar arasında bir voltaj farkı yaratılır, +4,2 ve + 5V kendi aralarında 0,8V'luk bir voltaj verir. Batarya boşaldığında voltajı düşecek ve dönüştürücüden gelen çıkış her zaman kararlı olacak, bu da farkın artacağı anlamına geliyor. Ve bankadaki voltaj 3,2-3,4V olduğunda, fark LED'i yakmak için gerekli değere ulaşacaktır - şarj etme zamanının geldiğini göstermeye başlar.

Pil kapasitesi nasıl ölçülür?

Ölçüm için Imax b6'nın gerekli olduğu fikrine zaten alışkınız, ancak maliyeti yüksektir ve çoğu radyo amatörü için gereksizdir. Ancak 1-2-3 hücreli bir pilin kapasitesini yeterli doğrulukla ve ucuza ölçmenin bir yolu var - basit bir USB test cihazı.

Günümüzde lityum-iyon piller çok popülerdir ve telefonlar, akıllı saatler, oynatıcılar, el fenerleri, dizüstü bilgisayarlar gibi çeşitli cihazlarda kullanılmaktadır. İlk kez, bu tür bir pil (Li-ion) tanınmış Japon şirketi Sony tarafından piyasaya sürüldü. En basit pillerin şematik bir diyagramı aşağıdaki resimde gösterilmektedir, monte ederek pillerdeki şarjı bağımsız olarak geri yükleme fırsatına sahip olacaksınız.

Ev yapımı lityum pil şarjı - elektrik devresi

Bu cihazın temeli, iki dengeleyici yonga 317 ve 431 ()'dir. Entegre stabilizatör LM317 bu durumda bir akım kaynağı olarak hizmet ediyor, bu parçayı TO-220 paketinde alıyoruz ve termal macun kullanarak ısı emiciye taktığınızdan emin olun. Texas Instruments tarafından üretilen TL431 voltaj regülatörü ayrıca SOT-89, TO-92, SOP-8, SOT-23, SOT-25 ve diğer paketlerde mevcuttur.

Sizin için hoş olan herhangi bir renkte ışık yayan diyotlar (LED) D1 ve D2. Aşağıdakileri seçtim: LED1 kırmızı dikdörtgen 2,5 mm (2,5 mil Candel) ve LED2 yeşil dağınık 3 mm (40-80 mil Candel). Bitmiş kartı kasaya takmazsanız smd LED'leri kullanmak uygundur.

Direnç R2'nin (22 Ohm) minimum gücü 2 watt ve R5 (11 Ohm) 1 watt'tır. Tümü uzak 0,125-0,25W.

22 kilo-ohm'luk bir değişken direnç SP5-2 tipinde (ithal 3296W) olmalıdır. Bu tür değişken dirençler çok hassas bir direnç ayarına sahiptir ve bu ayar, bronz cıvataya benzeyen bir solucan çiftinin döndürülmesiyle sorunsuz bir şekilde ayarlanabilir.

Şarj etmeden önce (3,7 V) ve sonra (4,2 V), kapasite 1100 mA*h olan bir cep telefonundan bir li-ion pilin voltajını ölçmenin fotoğrafı.

Lityum şarj cihazı için PCB

Baskılı devre kartı (PCB), farklı programlar için iki biçimde bulunur - arşiv bulunur. Benim durumumdaki bitmiş baskılı devre kartının boyutları 5'e 2,5 cm, yanlarda bağlantı elemanları için boşluk bıraktım.

Şarj nasıl çalışır?

Böyle bir şarj cihazının hazır devresi nasıl çalışır? İlk olarak, pil, standart değeri 11 ohm olan R5 direncinin direnci ile belirlenen doğru akımla şarj edilir, yaklaşık 100 mA olacaktır. Ayrıca şarj edilebilir enerji kaynağı 4,15-4,2 voltluk bir gerilime sahip olduğunda sabit gerilim şarjı başlayacaktır. Şarj akımı küçük değerlere düştüğünde LED D1 söner.

Bildiğiniz gibi Li-ion'u şarj etmek için standart voltaj 4,2V'dur, bu rakam devrenin çıkışında yüksüz olarak bir voltmetre kullanılarak ayarlanmalıdır, böylece pil tamamen şarj olur. Voltajı 0,05-0,10 Volt kadar biraz düşürürseniz, piliniz tam olarak şarj olmaz, ancak bu şekilde daha uzun süre dayanır. makale yazarı EGOR.

LİTYUM PİLLER İÇİN ŞARJ CİHAZI makalesini tartışın

Herhangi bir pili şarj etme ve boşaltma işlemleri kimyasal bir reaksiyon olarak ilerler. Ancak, lityum iyon pillerin şarj edilmesi kuralın bir istisnasıdır. Bilimsel çalışmalar, bu tür pillerin enerjisini iyonların kaotik hareketi olarak göstermektedir. Uzmanların iddiaları dikkati hak ediyor. Lityum-iyon pilleri şarj etmek bilimsel olarak doğruysa, bu cihazlar sonsuza kadar dayanmalıdır.

Bilim adamları, pilin yararlı kapasitesinin kaybının pratikte doğrulanan gerçeklerini, sözde tuzaklar tarafından engellenen iyonlarda görüyorlar.

Bu nedenle, diğer benzer sistemlerde olduğu gibi, lityum-iyon cihazlar da pratikte uygulanma sürecindeki kusurlardan muaf değildir.

Li-ion tasarımları için şarj cihazlarının, kurşun-asit sistemleri için tasarlanmış cihazlarla bazı benzerlikleri vardır.

Ancak bu tür şarj cihazları arasındaki temel fark, hücrelere yüksek voltaj sağlanmasında görülür. Buna ek olarak, daha sıkı akım toleransları ve pil tamamen şarj olduğunda kesintili veya dalgalı şarjın ortadan kaldırılması not edilir.

Alternatif enerji tasarımları için enerji depolama cihazı olarak kullanılabilen nispeten güçlü güç kaynağı

Voltaj bağlantıları / bağlantı kesmeleri açısından bazı esnekliklerde farklılık gösteriyorlarsa, lityum iyon sistem üreticileri kategorik olarak bu yaklaşımı reddederler.

Li-ion piller ve bu cihazların çalışma kuralları, sınırsız bir aşırı şarj olasılığına izin vermemektedir.

Bu nedenle, lityum iyon piller için hizmet ömrünü uzun süre uzatabilen sözde "mucizevi" bir şarj cihazı yoktur.

Darbe yükü veya diğer bilinen hileler nedeniyle Li-ion'dan ek kapasite elde etmek imkansızdır. Lityum-iyon enerjisi, kesinlikle sınırlı miktarda enerjiyi kabul eden bir tür “temiz” sistemdir.

Kobalt karışımlı pilleri şarj etme

Lityum-iyon pillerin klasik tasarımları, yapısı şu malzemelerden oluşan katotlarla donatılmıştır:

• kobalt,
• nikel,
• manganez,
• alüminyum.

Hepsi genellikle 4.20V / I'e kadar voltajla şarj edilir. İzin verilen sapma +/- 50 mV/I'den fazla değildir. Ancak, 4,10 V/m'ye kadar şarj voltajına izin veren belirli türde nikel bazlı lityum iyon piller de vardır.

Kobalt karışımlı Lityum İyon pillerin dahili güvenlik devreleri vardır, ancak bu, pilin aşırı şarj modunda patlamasını nadiren önler.

Lityum yüzdesinin artırıldığı lityum iyon pillerde de gelişmeler var. Onlar için şarj voltajı 4.30V/I ve üzeri bir değere ulaşabilir.

Voltajı arttırmak kapasitansı arttırır, ancak voltaj spesifikasyonun ötesine geçerse, pil yapısının tahrip olmasıyla doludur.

Bu nedenle, çoğunlukla lityum iyon piller, amacı yerleşik normu korumak olan koruyucu devrelerle donatılmıştır.

Tam veya kısmi ücret

Bununla birlikte, uygulama, en güçlü lityum-iyon pillerin, kısa bir süre için uygulanması koşuluyla daha yüksek bir voltaj seviyesini kabul edebileceğini göstermektedir.

Bu seçenekle, şarj verimliliği yaklaşık %99'dur ve hücre tüm şarj süresi boyunca soğuk kalır. Doğru, bazı lityum-iyon piller tam doluluğa ulaştıklarında hâlâ 4-5C kadar ısınıyor.

Belki de bu, korumadan veya yüksek iç dirençten kaynaklanmaktadır. Bu tür piller için, sıcaklık makul bir şarj hızında 10ºC'nin üzerine çıktığında şarj işlemi durdurulmalıdır.

Lityum-iyon piller şarjda şarjda. Gösterge, pillerin tamamen şarj olduğunu gösterir. Daha fazla işlem pillere zarar vermekle tehdit ediyor

Kobalt karışımlı sistemlerin tam şarjı, bir eşik voltaj değeri ile gerçekleşir. Bu durumda akım, nominal değerin %3-5'ine kadar düşer.

Batarya, uzun süre değişmeden kalan belirli bir kapasite seviyesine ulaşıldığında bile tam şarj gösterecektir. Bunun nedeni, pilin kendi kendine boşalmasının artması olabilir.

Artan şarj akımı ve doygunluk şarjı

Şarj akımının arttırılmasının, tam şarj durumuna ulaşılmasını hızlandırmadığına dikkat edilmelidir. Lityum - tepe voltajına daha hızlı ulaşacaktır, ancak şarjın kapasitenin tam doygunluğuna ulaşması daha fazla zaman alır. Ancak, pili yüksek akımla şarj etmek, pil kapasitesini hızla yaklaşık %70'e çıkarır.

Lityum-iyon piller, kurşun asitli cihazlarda olduğu gibi tam şarj gerektirmez. Üstelik Li-ion için istenmeyen bu şarj seçeneğidir. Aslında, yüksek voltaj pili zorladığından pili tam olarak şarj etmemek en iyisidir.

Daha düşük bir voltaj eşiğinin seçilmesi veya şarjın tamamen doygunluğunun kaldırılması, Li-Ion pilin ömrünü uzatacaktır. Doğru, bu yaklaşıma pil enerjisi geri dönüş süresinde bir azalma eşlik ediyor.

Burada not edilmelidir: ev tipi şarj cihazları, kural olarak, maksimum güçte çalışır ve şarj akımı (voltaj) düzenlemesini desteklemez.

Lityum-iyon pil şarj cihazlarının üreticileri, uzun ömrü, devre karmaşıklığı masrafından daha az sorun olarak görüyor.

Li-ion pil şarj cihazları

Bazı ucuz ev tipi şarj cihazları genellikle basitleştirilmiş bir yöntem kullanır. Lityum iyon pili doygunluğa girmeden bir saat veya daha az şarj edin.

Bu tür cihazlarda hazır göstergesi, pil ilk aşamada voltaj eşiğine ulaştığında yanar. Bu durumda şarj durumu, çoğu kullanıcıyı genellikle tatmin eden yaklaşık %85'tir.

Bu ev yapımı şarj cihazı, lityum iyon piller de dahil olmak üzere farklı pillerle çalışacak şekilde sunulmaktadır. Cihaz, zaten iyi olan bir voltaj ve akım düzenleme sistemine sahiptir.

Profesyonel şarj cihazları (pahalı), şarj voltajı eşiğini daha düşük ayarlamaları ve böylece lityum iyon pilin ömrünü uzatmaları bakımından farklıdır.

Tablo, bu tür cihazlar tarafından doygunluk şarjlı ve doyumsuz farklı voltaj eşiklerinde şarj edildiğinde hesaplanan güçleri gösterir:

Şarj voltajı, V/hücre	Yüksek voltaj kesmesinde kapasitans, %	Şarj süresi, dk	Tam doygunlukta kapasite, %
3.80	60	120	65
3.90	70	135	75
4.00	75	150	80
4.10	80	165	90
4.20	85	180	100

Lityum-iyon pil şarj olmaya başlar başlamaz voltajda hızlı bir artış olur. Bu davranış, bir gecikme etkisi olduğunda bir yükü lastik bantla kaldırmaya benzer.

Pil tamamen şarj olduğunda kapasite sonunda dolacaktır. Bu şarj özelliği, tüm piller için tipiktir.

Şarj akımı ne kadar yüksek olursa, lastik bant etkisi o kadar parlak olur. Düşük sıcaklık veya yüksek iç dirence sahip bir hücrenin varlığı yalnızca etkiyi artırır.

En basit haliyle bir lityum iyon pilin yapısı: 1 - negatif bakır bara; 2 - alüminyumdan yapılmış pozitif lastik; 3 - kobalt oksit anot; 4- grafit katot; 5 - elektrolit

Şarjlı bir pilin voltajını okuyarak şarj durumunu değerlendirmek pratik değildir. Akü birkaç saat oturduktan sonra açık devre voltajının (boşta) ölçülmesi en iyi değerlendirme göstergesidir.

Diğer pillerde olduğu gibi sıcaklık, bir lityum iyon pilin aktif maddesini etkilediği gibi rölantiyi de etkiler. , dizüstü bilgisayarlar ve diğer cihazlar coulomb sayılarak tahmin edilmektedir.

Lityum-iyon pil: doyum eşiği

Bir lityum-iyon pil fazla şarjı ememez. Bu nedenle, pil tamamen dolduğunda, şarj akımı hemen kaldırılmalıdır.

Sabit bir akım şarjı, bu tür pillerin çalışma güvenliğini sağlama ilkesini ihlal eden lityum hücrelerin metalleşmesine yol açabilir.

Arıza oluşumunu en aza indirmek için, şarj doruğa ulaştığında lityum iyon pili mümkün olan en kısa sürede çıkarmanız gerekir.

Bu pil artık tam olarak olması gerektiği kadar şarj almayacaktır. Yanlış şarj nedeniyle, bir enerji depolama cihazının ana özelliklerini kaybetti.

Şarj durur durmaz, lityum iyon pilin voltajı düşmeye başlar. Fiziksel stresi azaltmanın etkisi kendini gösterir.

Bir süre için, açık devre voltajı, 3,70 V ve 3,90 V voltaj ile eşit olmayan şekilde şarj edilmiş hücreler arasında dağıtılacaktır.

Burada, tam doymuş şarj almış bir lityum-iyon pil, doygunluk şarjı almamış komşu pili (devrede varsa) şarj etmeye başladığında da süreç dikkat çekiyor.

Lityum İyon pillerin hazır olmalarını sağlamak için her zaman şarj cihazında tutulmaları gerektiğinde, kısa süreli yavaş şarj işlevine sahip şarj cihazlarına güvenmelisiniz.

Kısa süreli yavaş şarj işlevine sahip bir şarj cihazı, açık devre voltajı 4,05 V/ch'ye düştüğünde açılır ve voltaj 4,20 V/ch'ye ulaştığında kapanır.

Bekleme veya bekleme modu için tasarlanmış şarj cihazları genellikle pil voltajının 4,00 V/m'ye düşmesine izin verir ve tam 4,20 V/m'ye ulaşmadan yalnızca Lityum İyon pilleri 4,05 V/m'ye şarj eder.

Bu teknik, teknik voltajın doğasında bulunan fiziksel voltajı azaltır ve pilin ömrünün uzamasına yardımcı olur.

Kobaltsız pilleri şarj etme

Geleneksel pillerin nominal hücre voltajı 3,60 volttur. Ancak kobalt içermeyen cihazlarda bu değer farklıdır.

Bu nedenle, lityum fosfat pillerin değeri 3,20 volttur (şarj voltajı 3,65 V). Ve yeni lityum-titanat piller (Rusya'da üretilmiştir) 2,40 V (şarj cihazı 2,85) nominal hücre voltajına sahiptir.

Lityum fosfat piller yapılarında kobalt içermeyen enerji depolama cihazlarıdır. Bu gerçek, bu tür pilleri şarj etme koşullarını biraz değiştirir.

Bu tür piller için, pili patlama tehdidiyle aşırı yükledikleri için geleneksel şarj cihazları uygun değildir. Tersine, kobaltsız piller için bir şarj sistemi, 3,60V geleneksel Li-Ion pil için yeterli şarj sağlamayacaktır.

Lityum iyon pilin aşırı şarjı

Lityum-iyon pil, belirtilen çalışma voltajlarında güvenli bir şekilde çalışır. Ancak, çalışma limitlerinin üzerinde şarj edilirse pilin performansı kararsız hale gelir.

4.20V çalışma değeri için tasarlanmış, 4.30V'un üzerinde bir voltaja sahip bir lityum-iyon pilin uzun süreli şarjı, anodun lityum kaplamasıyla doludur.

Katot malzemesi ise oksitleyici bir maddenin özelliklerini kazanır, durum kararlılığını kaybeder ve karbondioksit salar.

Akü hücresi basıncı oluşur ve şarj devam ederse dahili koruma cihazı 1000 kPa ile 3180 kPa arasındaki bir basınçta devreye girer.

Bundan sonra basınç artışı devam ederse koruyucu membran 3.450 kPa basınç seviyesinde açılır. Bu durumda, lityum-iyon pil hücresi patlamanın eşiğindedir ve sonunda olan tam olarak budur.

Yapı: 1 - üst kapak; 2 - üst yalıtkan; 3 - çelik kutu; 4 - alt izolatör; 5 - anot sekmesi; 6 - katot; 7 - ayırıcı; 8 - anot; 9 - katot sekmesi; 10 - havalandırma; 11 - PTC; 12 - conta

Lityum-iyon pil içindeki korumanın etkinleştirilmesi, dahili içeriğin sıcaklığındaki artıştan kaynaklanır. Tam olarak şarj edilmiş bir pil, kısmen şarj edilmiş bir pilden daha yüksek bir iç sıcaklığa sahiptir.

Bu nedenle, lityum-iyon piller, düşük seviyeli şarj koşullarında daha güvenli olarak görülüyor. Bu nedenle bazı ülkelerin yetkilileri, uçaklarda tam kapasitelerinin %30'undan fazla olmayan enerji ile doymuş Li-ion pillerin kullanılmasını şart koşuyor.

Tam yükte dahili pil sıcaklık eşiği:

• 130-150°C (lityum-kobalt için);
• 170-180°C (nikel-mangan-kobalt için);
• 230-250°C (lityum-mangan için).

Lityum fosfat pillerin, lityum manganez pillerden daha iyi sıcaklık stabilitesine sahip olduğuna dikkat edilmelidir. Lityum-iyon piller, aşırı enerji yüklemesi koşullarında tehlike oluşturan tek piller değildir.

Örneğin, kurşun-nikel piller, pasaport rejimine aykırı olarak enerji doygunluğu gerçekleştirilirse, erimeye ve ardından yangına eğilimlidir.

Bu nedenle, aküye en uygun şarj cihazlarının kullanılması tüm lityum-iyon aküler için büyük önem taşımaktadır.

Analizden bazı sonuçlar

Lityum iyon pillerin şarj edilmesi, nikel sistemlere kıyasla basitleştirilmiş bir yöntemle karakterize edilir. Şarj devresi, voltaj ve akım limitleri ile basittir.

Böyle bir devre, pil kullanıldıkça değişen karmaşık voltaj imzalarını analiz eden bir devreden çok daha basittir.

Lityum-iyon pillerin doyma süreci kesintiye uğrayabilir, bu pillerin kurşun-asit pillerde olduğu gibi tamamen doymasına gerek yoktur.

Düşük güçlü lityum-iyon piller için kontrolör devresi. Basit bir çözüm ve minimum ayrıntı. Ancak şema, uzun bir hizmet ömrünü koruyan döngü koşulları sağlamaz.

Lityum-iyon pillerin özellikleri, yenilenebilir enerji kaynaklarının (güneş panelleri ve rüzgar türbinleri) işletilmesinde avantajlar vaat ediyor. Kural olarak, bir rüzgar jeneratörü nadiren pilin tam şarjını sağlar.

Lityum-iyon için kararlı şarj gereksinimlerinin olmaması, şarj kontrol devresini basitleştirir. Bir lityum-iyon pil, kurşun-asit pillerin gerektirdiği gibi voltaj ve akımı eşitleyen bir kontrolör gerektirmez.

Tüm ev tipi ve endüstriyel lityum iyon şarj cihazlarının çoğu pili tamamen şarj eder. Bununla birlikte, mevcut lityum iyon pil şarj cihazları genellikle döngü sonunda voltaj regülasyonu sağlamaz.

Elbette, her radyo amatörü lityum pilleri seri bağlarken bir sorunla karşılaştı, birinin hızla oturduğunu ve diğerinin hala şarj tuttuğunu fark etti, ancak diğer pilin bitmesi nedeniyle tüm pil gerekli voltajı üretmiyor. Bunun nedeni, pil paketinin tamamı şarj edilirken eşit şekilde şarj edilmemeleri ve bazı pillerin tam kapasite kazanması ve bazılarının olmamasıdır. Bu, yalnızca hızlı bir deşarja değil, aynı zamanda şarjdan önce olmayan sabit nedeniyle bireysel elemanların arızalanmasına da yol açar.
Sorunu çözmek oldukça basittir, her pil hücresi için, pil tamamen şarj edildikten sonra daha fazla şarj edilmesini engelleyen ve kontrol transistörü şarj akımını hücreyi geçerek atlayan bir dengeleyiciye ihtiyacınız vardır.
Hassas kontrollü zener diyot TL431A ve doğrudan iletim transistörü BD140 üzerine monte edilmiş dengeleyici devre oldukça basittir.

Uzun deneylerden sonra devre biraz değişti, dirençler yerine seri bağlı 3 adet 1N4007 diyot takıldı, dengeleyici benim için daha kararlı hale geldi, diyotlar şarj olurken gözle görülür şekilde ısınıyor, kartı kablolarken bu dikkate alınmalıdır. .

Çalışma prensibiçok basit, eleman üzerindeki voltaj 4.2 volttan az olduğu sürece şarj devam ediyor, kontrollü zener diyot ve transistör kapalı ve şarj işlemini etkilemiyor. Voltaj 4,2 volta ulaşır ulaşmaz, zener diyot transistörü açmaya başlar, bu da pili toplam direnci 4 ohm olan dirençlerden geçirerek voltajın 4,2 voltluk üst eşiğin üzerine çıkmasını engeller ve bunu mümkün kılar. Pillerin geri kalanının şarj olması için. Dirençli bir transistör, 40-45 dereceye kadar ısınırken yaklaşık 500 mA'lık bir akımı sessizce geçirir. Dengeleyici üzerindeki LED yandığı anda ona bağlı olan pil tamamen şarj olmuştur. Yani, bağlı 3 piliniz varsa, şarjın sonu, üç dengeleyicideki LED'lerin yanması olarak düşünülmelidir.
Ayarçok basit, yaklaşık 220 ohm'luk bir dirençle karta (pilsiz) 5 voltluk bir voltaj veriyoruz ve karttaki voltajı ölçüyoruz, 4,2 volt olmalı, farklıysa, o zaman 220 kΩ seçiyoruz küçük bir aralıkta direnç.
Şarj için voltaj, şarjlı durumdaki her bir elemanın voltajından yaklaşık 0,1-0,2 volt daha fazla uygulanmalıdır, örneğin: şarjlı durumda 4,2 voltluk seri bağlı 3 pilimiz var, toplam voltaj 12,6 volt. 12,6 + 0,1 + 0,1 + 0,1 = 12,9 volt. Şarj akımını da 0,5 A ile sınırlamanız gerekir.
Voltaj ve akım dengeleyici için bir seçenek olarak, LM317 yongasını kullanabilirsiniz, dahil etme veri sayfasından standarttır, devre böyle görünür.

Transformatör, LM317'nin doğru çalışması için, şarj edilmiş pilin voltajı + değişim için 3 volt hesaplanarak seçilmelidir. Örneğin, 12,6 volt + 3 voltluk bir piliniz var = transformatörün 15-16 volt AC voltajına ihtiyacı var.
LM317 lineer bir regülatör olduğundan ve üzerindeki voltaj düşüşü ısıya dönüşeceğinden, mutlaka bir radyatör üzerine monte edin.
Şimdi bölenin nasıl hesaplanacağı hakkında biraz için R3-R4 voltaj stabilizasyonu, ancak çok basit bir şekilde formüle göre R3+R4=(Vo/1.25-1)*R2, Vo'nun değeri, şarjın sonundaki voltajdır (dengeleyiciden sonraki maksimum çıkış).
Örnek: 3 için çıkışta 12.9 volt almamız gerekiyor. dengeleyicili piller. R3+R4=(12,9/1,25-1)*240=2476,8 Ohm. yaklaşık olarak 2,4 kOhm +'ya eşit olan ince ayar için (470 Ohm) bir ayar direncimiz var, bu da hesaplanan çıkış voltajını sorunsuz bir şekilde ayarlamamızı sağlayacak.
Şimdi çıkış akımının hesaplanması, direnç Ri bundan sorumludur, formül basittir Ri=0.6/Iz, burada Iz, maksimum şarj akımıdır. Örnek, 500 mA'lık bir akıma ihtiyacımız var, Ri \u003d 0,6 / 0,5A \u003d 1,2 Ohm. Bu direncin içinden bir şarj akımı geçtiği unutulmamalıdır, bu nedenle gücü 2 watt olarak alınmalıdır. Hepsi bu kadar, tahtaları asmıyorum, metal dedektörüm için dengeleyicili bir şarj cihazı monte ettiğimde olacaklar.