Li-iyon/polimer pil koruyucu kontrol ünitesinin tasarımı ve çalışma prensibi

Herhangi bir cep telefonunun pilini parçalara ayırırsanız, küçük bir parça olduğunu göreceksiniz. baskılı devre kartı. Bu sözde koruma devresidir veyaKoruma IC'si. Özelliklerinden dolayılityum pillersürekli izleme gerektirir. Koruma devresinin nasıl yapılandırıldığına ve hangi elemanlardan oluştuğuna daha yakından bakalım.

Sıradan şarj kontrol devresi lityum pil temsil etmek küçük ücretÜzerine SMD bileşenlerinden yapılmış bir elektronik devrenin monte edildiği. 3,7V'deki 1 hücrenin ("bank") kontrol devresi, kural olarak iki mikro devreden oluşur. Bir kontrol çipi ve diğer yürütme çipi iki MOSFET transistöründen oluşan bir düzenektir.

Fotoğrafta 3,7V pilden şarj kontrol kartı gösterilmektedir.

Küçük bir pakette DW01-P etiketli mikro devre aslında kontrolörün "beynidir". İşte bu mikro devreyi bağlamak için tipik bir devre şeması. Diyagramda G1, bir lityum iyon veya polimer pil hücresidir. FET1, FET2 MOSFET transistörleridir.

Tsokolevka, dış görünüş ve DW01-P yongasının pin ataması.

MOSFET transistörleri DW01-P mikro devresine dahil değildir ve 2 N tipi MOSFET transistörden oluşan ayrı bir mikro devre düzeneği şeklinde yapılır. Tipik olarak 8205 etiketli bir düzenek kullanılır ve paket 6 pinli (SOT-23-6) veya 8 pinli (TSSOP-8) olabilir. Düzenek TXY8205A, SSF8205, S8205A vb. olarak etiketlenebilir. Ayrıca 8814 olarak işaretlenmiş montajları ve benzerlerini de bulabilirsiniz.

İşte TSSOP-8 paketindeki S8205A yongasının pin yapısı ve bileşimi.

Pil hücresinin deşarjını ve şarjını ayrı ayrı kontrol etmek için iki alan etkili transistör kullanılır. Kolaylık sağlamak için tek bir durumda üretilirler.

OD pinine bağlanan transistör (FET1) ( Aşırı deşarj) DW01-P mikro devresi, akü deşarjını kontrol eder - yükü bağlar/bağlantısını keser. Ve OC pinine bağlı olan (FET2) ( Kazıklamak) - güç kaynağını (şarj cihazı) bağlar/bağlantısını keser. Böylece ilgili transistörü açarak veya kapatarak örneğin yükü (tüketiciyi) kapatabilir veya pil hücresinin şarjını durdurabilirsiniz.

Kontrol çipinin ve tüm koruma devresinin mantığına bir bütün olarak bakalım.

Aşırı Şarj Koruması.

Bildiğiniz gibi, bir lityum pilin 4,2 - 4,3V'un üzerinde aşırı şarj edilmesi aşırı ısınma ve hatta patlamayla doludur.

Hücre voltajı 4,2 - 4,3V'a ulaşırsa ( Aşırı Şarj Koruma Gerilimi - V OCP), daha sonra kontrol çipi FET2 transistörünü kapatır, böylece pilin daha fazla şarj edilmesini önler. Hücredeki voltaj 4 - 4,1V'un altına düşene kadar pilin güç kaynağıyla bağlantısı kesilecektir ( Aşırı Şarj Serbest Bırakma Gerilimi - V OCR) kendi kendine deşarj nedeniyle. Bu sadece bataryaya bağlı bir yük olmadığında, örneğin cep telefonundan çıkarıldığında geçerlidir.

Akü bir yüke bağlıysa hücre üzerindeki voltaj 4,2V'un altına düştüğünde FET2 transistörü tekrar açılır.

Aşırı Deşarj Koruması.

Akü voltajı 2,3 - 2,5V'un altına düşerse ( Aşırı Deşarj Koruma Gerilimi- VODP), ardından kontrol cihazı FET1 deşarjının MOSFET transistörünü kapatır - DO pinine bağlanır.

Oldukça var ilginç durum . Akü hücresindeki voltaj 2,9 - 3,1V'u aşıncaya kadar ( Aşırı Deşarj Serbest Bırakma Gerilimi - V ODR), yükün bağlantısı tamamen kesilecektir. Kontrolör terminallerinde 0V olacaktır. Koruyucu devrenin mantığına pek aşina olmayanlar bu durumu pilin "ölümü" ile karıştırabilirler. İşte sadece küçük bir örnek.

Bir MP3 çalardan 3,7V minyatür Li-polimer pil. Kompozisyon: kontrol kontrolörü - G2NK (seri S-8261), alan etkili transistörlerin montajı - KC3J1.

Akü 2,5V'un altına boşaldı. Kontrol devresi onu yükten ayırdı. Kontrolör çıkışı 0V'dur.

Üstelik akü hücresindeki voltajı ölçerseniz, yükün bağlantısını kestikten sonra biraz arttı ve 2,7V seviyesine ulaştı.

Kontrolörün aküyü “dış dünyaya” yani yüke yeniden bağlayabilmesi için akü hücresindeki voltajın 2,9 - 3,1V olması gerekir ( V ODR).

Burada çok makul bir soru ortaya çıkıyor.

Diyagram, FET1, FET2 transistörlerinin Drenaj terminallerinin birbirine bağlı olduğunu ve herhangi bir yere bağlı olmadığını göstermektedir. Aşırı şarj koruması tetiklendiğinde akım böyle bir devreden nasıl akar? Kontrolörün deşarj transistörünü (FET1) tekrar açması için pil "kavanozunu" nasıl yeniden şarj edebiliriz?

Li-ion/polimer koruma çipleri için veri sayfalarını karıştırırsanız (dahil DW01-P,G2NK), derin deşarj koruması tetiklendikten sonra şarj algılama devresinin çalıştığını öğrenebilirsiniz - Şarj Aleti Algılama. Yani bağlandığında şarj cihazı devre, şarj cihazının bağlı olduğunu algılayacak ve şarj işlemine izin verecektir.

Bir lityum hücrenin derin deşarjından sonra 3,1V seviyesine şarj etmek çok uzun zaman alabilir - birkaç saat.

Lityum iyon/polimer pili geri yüklemek için Turnigy Accucell 6 evrensel şarj cihazı gibi özel cihazları kullanabilirsiniz. Bunu nasıl yapacağınızı öğrenebilirsiniz.

Bu yöntemle bir MP3 çalardan Li-polimer 3,7V pili geri yüklemeyi başardım. 2,7V'tan 4,2V'ye şarj etmek 554 dakika 52 saniye sürdü; 9 saatten fazla ! Bu, bir "kurtarma" ücretinin ne kadar süre dayanabileceğidir.

Diğer şeylerin yanı sıra, lityum pil koruma mikro devrelerinin işlevselliği aşırı akım korumasını içerir ( Aşırı Akım Koruması) ve kısa devre. Aşırı akım koruması, gerilimin belirli bir miktarda ani düşmesi durumunda tetiklenir. Bundan sonra mikro devre yük akımını sınırlar. Yükte kısa devre (kısa devre) varsa kontrolör kısa devre giderilene kadar yükü tamamen kapatır.

Yalıtımlı kapı alan etkili transistör

Bugün yeterli sayıda transistör çeşidi arasında iki sınıf ayırt edilmektedir: p-n- geçiş transistörleri (iki kutuplu) ve yalıtımlı yarı iletken kapılı (alan etkisi) transistörler. Alan etkili transistörleri tanımlarken bulunabilecek bir diğer isim de silikon oksidin (SiO 2) esas olarak dielektrik malzeme olarak kullanılmasından dolayı MOS'tur (metal-oksit-yarı iletken). Oldukça yaygın olan bir diğer isim ise MIS'dir (metal - dielektrik - yarı iletken).

Birkaç açıklama. Terimleri sıklıkla duyabilirsiniz MOSFET, mosfet, MOS transistörü. Bu terim bazen elektroniğe yeni başlayanlar için yanıltıcı olabilir.

MOSFET nedir?

MOSFET İngilizce iki deyimin kısaltmasıdır: Metal-Oksit-Yarıiletken (metal - oksit - yarı iletken) ve Alan Etkili-Transistörler (elektrik alanı kontrollü transistör). Bu nedenle MOSFET, normal bir MOS transistöründen başka bir şey değildir.

Sanırım mosfet, MOSFET, MOS, MOS, MOS terimlerinin aynı anlama geldiği, yani yalıtımlı geçit alan etkili transistör olduğu artık açık.

MOSFET kısaltmasının yanı sıra J-FET (Junction) kısaltmasının da kullanıldığını hatırlamakta fayda var. J-FET transistörleri de alan etkili transistörlerdir, ancak böyle bir transistör kullanılarak kontrol edilir. yönetici p-n geçiş. Bu transistörler MOSFET'lerden farklı olarak biraz farklı bir yapıya sahiptir.

Alan etkili transistörün çalışma prensibi.

Alan etkili bir transistörün çalışmasının özü, içinden akan akımı bir elektrik alanı (voltaj) kullanarak kontrol etme yeteneğidir. Bu, büyük bir çıkış akımının küçük bir giriş akımı kullanılarak kontrol edildiği bipolar transistörlerle olumlu bir şekilde karşılaştırılır.

Yalıtımlı geçitli alan etkili transistörün basitleştirilmiş modeline bir göz atalım (şekle bakın). MOS transistörleri birlikte geldiğinden beri farklı şekillerİletkenlik (n veya p), bu durumda şekil, yalıtılmış bir kapıya ve n-tipi bir kanala sahip bir alan etkili transistörü göstermektedir.

MOS transistörünün temeli:

Silikon substrat . Substrat p tipi veya n tipi yarı iletken olabilir. Substrat p tipi ise, yarı iletken silikon kristal kafesinin bölgelerinde daha fazla pozitif yüklü atom içerir. Substrat n tipindeyse, yarı iletken daha fazla negatif yüklü atom ve serbest elektron içerir. Her iki durumda da p veya n tipi yarı iletkenin oluşumu yabancı maddelerin eklenmesiyle sağlanır.

Yarı iletken n+ bölge . Bu bölgeler serbest elektronlar açısından oldukça zengindir (dolayısıyla “+”), bu da yarı iletkene bir yabancı madde eklenerek elde edilir. Kaynak ve drenaj elektrotları bu alanlara bağlanır.

Dielektrik . Geçit elektrodunu silikon substrattan izole eder. Dielektrikin kendisi silikon oksitten (SiO 2) yapılmıştır. Dielektrik yüzeyine bir kapı elektrodu (kontrol elektrodu) bağlanır.

Şimdi her şeyin nasıl çalıştığını kısaca anlatalım.

Kapı ile kaynak arasına pozitif bir voltaj uygulanırsa ( + ) kapı terminaline doğru yönlendirilirse, metal kapı terminali ile alt tabaka arasında enine bir elektrik alanı oluşturulur. Bu da silikon substratta küçük miktarlarda dağılmış olan negatif yüklü serbest elektronları dielektrik yüzey katmanına çekmeye başlar.

Sonuç olarak, yüzey katmanında yeterince fazla sayıda elektron birikir ve sözde kanal oluşur - iletim bölgesi. Şekilde kanal mavi renkle gösterilmiştir. Kanalın n tipi olması elektronlardan oluştuğu anlamına gelir. Görüldüğü gibi kaynak ve drenaj terminalleri arasında ve aslında bunların n+ bölgeleri arasında elektrik akımını ileten bir tür “köprü” oluşuyor.

Kaynak ile drenaj arasında akım akmaya başlar. Böylece harici kontrol voltajı nedeniyle alan etkili transistörün iletkenliği kontrol edilir. Kapıdan kontrol voltajını kaldırırsanız, yüzeye yakın katmandaki iletken kanal kaybolacak ve transistör kapanarak akımın geçmesini durduracaktır. Basitleştirilmiş model şeklinin n tipi kanala sahip bir alan etkili transistörü gösterdiğine dikkat edilmelidir. Ayrıca orada Alan Etkili Transistörler p tipi kanal ile.

Gösterilen model oldukça basitleştirilmiştir. Gerçekte modern bir MOS transistörünün tasarımı çok daha karmaşıktır. Ancak buna rağmen, basitleştirilmiş model, yalıtımlı bir kapıya sahip bir alan etkili transistör cihazına yerleştirilen fikri açıkça ve basit bir şekilde göstermektedir.

Diğer şeylerin yanı sıra, yalıtımlı kapıya sahip alan etkili transistörler tükenmiş ve zenginleştirilmiş tiptedir. Şekil sadece zenginleştirilmiş bir alan etkili transistörü göstermektedir - içindeki kanal elektronlarla "zenginleştirilmiştir". Tüketim tipi bir transistörde, kanal alanında elektronlar zaten mevcuttur, bu nedenle transistör, kapıda bir kontrol voltajı olmadan akımı geçirir. Tükenmiş ve zenginleştirilmiş alan etkili transistörlerin akım-gerilim özellikleri önemli ölçüde farklılık gösterir.

Zenginleştirilmiş ve tükenmiş MOSFET transistörleri arasındaki farkı buradan okuyabilirsiniz. Orada da gösteriliyor MOSFET'ler nasıl belirlenir?şematik diyagramlarda.

Geçit elektrodu ve alt tabakanın, aralarında bulunan dielektrikle birlikte bir tür elektrik kondansatörü oluşturduğunu görmek kolaydır. Plakalar metal geçit terminali ve alt tabaka alanıdır ve bu elektrotlar arasındaki yalıtkan bir silikon oksit (SiO2) dielektriktir. Bu nedenle, alan etkili bir transistörün adı verilen temel bir parametresi vardır. kapı kapasitansı.

Alan etkili transistörler, bipolar transistörlerin aksine daha düşük içsel gürültüye sahiptir düşük frekanslar. Bu nedenle ses güçlendirme teknolojisinde aktif olarak kullanılmaktadırlar. Örneğin, araba CD/MP3 çalarları için modern düşük frekanslı güç amplifikatörü mikro devreleri MOSFET transistörleri içerir. Bir araba alıcısının kontrol panelinde “ yazıtını bulabilirsiniz. Güç MOSFET'i" veya benzeri. Üretici bu şekilde övünüyor ve sadece güce değil, aynı zamanda ses kalitesine de önem verdiğini açıkça ortaya koyuyor.

Alan etkili bir transistör, bipolar transistörlerle karşılaştırıldığında, Ohm'un 10 üzeri 9'uncu gücüne veya daha fazlasına ulaşabilen daha yüksek bir giriş direncine sahiptir. Bu özellik, bu cihazları potansiyel veya diğer bir deyişle voltajla kontrol edilen olarak kabul etmemizi sağlar. Bugün bu, statik dinlenme modunda yeterince düşük güç tüketimine sahip devreler oluşturmak için en iyi seçenektir. Bu durum Bu özellikle çok sayıda depolama hücresine sahip statik bellek devreleri için geçerlidir.

Transistörlerin temel çalışma modundan bahsedersek, bu durumda bipolar olanlar daha iyi performans gösterir, çünkü alan seçeneklerindeki voltaj düşüşü çok önemlidir, bu da tüm devrenin genel verimliliğini azaltır. Buna rağmen alan etkili transistör üretim teknolojilerinin gelişmesi sonucunda bu sorundan kurtulmak mümkün oldu. Modern alan etkili transistörler düşük kanal direncine sahiptir ve iyi çalışırlar. yüksek frekanslar.

Yüksek güçlü alan etkili transistörlerin özelliklerini iyileştirmeye yönelik araştırmalar sonucunda hibrit bir elektronik cihaz - IGBT transistörü alan etkili ve bipolar transistörün bir melezidir.

IGBT transistörü

Yalıtımlı kapı bipolar transistörü

Modern güç elektroniğinde IGBT transistörleri yaygın olarak kullanılmaktadır. Bu kısaltma yabancı terminolojiden alınmıştır ve Yalıtımlı Kapı Bipolar Transistörü anlamına gelir ve Rusça'da Yalıtımlı Kapı Bipolar Transistörü gibi ses çıkarır. Bu nedenle IGBT transistörlerine IGBT adı da verilir. IGBT, güçlü bir elektronik anahtar olarak kullanılan elektronik bir güç cihazıdır. darbeli kaynaklar güç kaynakları, invertörler ve elektrikli tahrik kontrol sistemleri.

Bir IGBT transistörü, alan etkili ve bipolar transistörün bir melezi olan oldukça ustaca bir cihazdır. Bu kombinasyon, bu tip transistörün hem alan etkili transistörün hem de bipolar olanın olumlu niteliklerini miras almasına yol açmıştır.

Bir IGBT transistörünün çalışmasının özü, alan etkili transistörün güçlü bir bipolar transistörü kontrol etmesidir. Sonuç olarak, kontrol sinyali alan etkili transistörün kapısına sağlandığı için güçlü bir yükün düşük kontrol gücüyle değiştirilmesi mümkün hale gelir.

IGBT'nin iç yapısı, artı terminalini kontrol eden iki elektronik giriş anahtarının kademeli bağlantısıdır. Aşağıdaki şekil yalıtımlı bir kapı bipolar transistörünün basitleştirilmiş eşdeğer devresini göstermektedir.

IGBT işleminin tüm süreci iki aşamada temsil edilebilir: pozitif voltaj uygulandığında kapı ile kaynak arasında alan etkili bir transistör açılır, yani kaynak ile drenaj arasında bir n-kanalı oluşturulur. Bu durumda yüklerin bölgeden hareketi oluşmaya başlar. N bölgeye P akımın yayıcıdan toplayıcıya akmasının bir sonucu olarak bipolar transistörün açılmasını gerektirir.

IGBT'lerin ortaya çıkış tarihi.

Güç alanı etkili transistörler ilk olarak 1973'te ortaya çıktı ve 1979'da, yalıtımlı bir kapı alan etkili transistör kullanan kontrollü bir bipolar transistörle donatılmış bir kompozit transistör devresi önerildi. Testler sırasında, iki kutuplu bir transistörü anahtar olarak kullanırken ana transistörde doygunluğun olmadığı ve bunun, anahtar kapatıldığında gecikmeyi önemli ölçüde azalttığı bulundu.

Bir süre sonra, 1985'te, ayırt edici özelliği düz bir yapı olan yalıtımlı bir kapı bipolar transistörü piyasaya sürüldü; çalışma voltajı aralığı genişledi; Bu nedenle, yüksek gerilimlerde ve yüksek akımlarda, durum kayıpları çok küçüktür. Bu durumda cihaz, bipolar transistörle benzer anahtarlama ve iletkenlik özelliklerine sahiptir ve kontrol, voltajla gerçekleştirilir.

İlk nesil cihazların bazı dezavantajları vardı: Geçişler yavaştı ve pek güvenilir değillerdi. İkinci nesil 90'lı yıllarda piyasaya sürüldü ve üçüncü nesil hala üretiliyor: bu tür eksiklikleri ortadan kaldırıyorlar, giriş direnci yüksek, kontrollü güç düşük ve açık durumda artık voltaj da düşük.

Şimdiden, birkaç onlarca ila yüzlerce amper aralığındaki akımları değiştirebilen elektronik bileşen mağazalarında IGBT transistörleri mevcuttur ( Max'i seviyorum ), A çalışma gerilimi (U ke max ) birkaç yüz ila bin veya daha fazla volt arasında değişebilir.

Devre şemalarında IGBT (IGBT) sembolü.

IGBT transistörü, alan etkili ve bipolar transistörün birleşik bir yapısına sahip olduğundan, terminallerine geçit adı verilir - Z(kontrol elektrodu), emitör ( e) ve toplayıcı ( İLE). Yabancı tarzda, deklanşör çıkışı harfle belirtilir. G, emitör çıkışı - e ve toplayıcı çıkışı C.

Şekil koşullu durumu göstermektedir grafik tanımı yalıtımlı geçitli bipolar transistör. Transistör ayrıca yerleşik bir hızlı diyotla da gösterilebilir. Ayrıca bir IGBT transistörü şu şekilde gösterilebilir:

IGBT'lerin özellikleri ve uygulama kapsamı.

IGBT transistörlerin ayırt edici özellikleri:

Gerilim kontrollü (herhangi bir alan etkili transistör gibi);

Düşük durum kayıplarına sahip olun;

100 0 C'nin üzerindeki sıcaklıklarda çalışabilir;

1000 Volt'un üzerindeki voltajlarla ve 5 kilowatt'ın üzerindeki güçlerle çalışma kapasitesine sahiptir.

Listelenen nitelikler, IGBT transistörlerinin invertörlerde, değişken frekanslı sürücülerde ve anahtarlama akımı regülatörlerinde kullanılmasını mümkün kılmıştır. Ek olarak, genellikle kaynak güç kaynaklarında, örneğin elektrikli araçlara monte edilen güçlü elektrikli tahriklerin kontrol sistemlerinde kullanılırlar: elektrikli lokomotifler, tramvaylar, troleybüsler. Bu çözüm verimliliği önemli ölçüde artırır ve yüksek düzgünlük sağlar.

Ayrıca cihaz verileri kaynaklara yüklenir kesintisiz güç kaynağı ve ağlarda yüksek voltaj. IGBT transistörleri çamaşır makinelerinin, dikiş makinelerinin ve bulaşık makinelerinin elektronik devrelerinde, invertör klimalarda, pompalarda, arabaların elektronik ateşleme sistemlerinde, sunucu ve telekomünikasyon ekipmanlarının güç kaynağı sistemlerinde bulunabilir. Gördüğünüz gibi IGBT'lerin uygulama kapsamı oldukça geniştir.

Bazı durumlarda IGBT ve MOSFET'in birbirinin yerine kullanılabileceğini belirtmekte fayda var, ancak yüksek frekanslı düşük voltajlı aşamalar için tercih edilir MOSFET transistörleri ve güçlü yüksek voltajlı olanlar için - IGBT transistörleri.

Örneğin IGBT transistörleri 20-50 kilohertz'e kadar çalışma frekanslarında işlevlerini mükemmel bir şekilde yerine getirirler. Daha yüksek frekanslarda bu türden transistörlerde kayıplar artar. Ayrıca IGBT transistörlerinin tam kapasitesi, 300-400 voltun üzerindeki çalışma voltajında ​​ortaya çıkar. Bu yüzden bipolar transistörler Yalıtımlı kapı tipi, yüksek voltajlı ve yüksek güçlü elektrikli cihazlarda tespit edilmesi en kolay olanıdır.

İlerleme ilerliyor ve lityum piller giderek geleneksel olarak kullanılan NiCd (nikel-kadmiyum) ve NiMh (nikel-metal hidrit) pillerin yerini alıyor.
Bir elemanın karşılaştırılabilir ağırlığı ile lityum daha yüksek bir kapasiteye sahiptir, ayrıca elemanın voltajı üç kat daha yüksektir - eleman başına 1,2 V yerine 3,6 V.
Lityum pillerin maliyeti geleneksel alkalin pillere yaklaşmaya başladı, ağırlıkları ve boyutları çok daha küçük ve ayrıca şarj edilebilirler ve şarj edilmelidirler. Üretici 300-600 çevrime dayanabileceklerini söylüyor.
Farklı boyutlar vardır ve doğru olanı seçmek zor değildir.
Kendi kendine deşarj o kadar düşüktür ki, yıllarca orada kalırlar ve şarjlı kalırlar; Cihaz ihtiyaç duyulduğunda çalışır durumda kalır.

"C" Kapasite anlamına gelir

Deneyiminize ve yeteneklerinize bağlı olarak basit veya çok basit olmayan bir şarj cihazını kendiniz yapabilirsiniz.

Basit bir LM317 şarj cihazının devre şeması

Pirinç. 5.

Belirli bir lityum iyon (Li-Ion) ve lityum polimer (Li-Pol) pil için gerekli şarj akımı, Rx direnci değiştirilerek seçilir.
Rx direnci yaklaşık olarak şu orana karşılık gelir: 0,95/Imax.
Diyagramda gösterilen Rx direncinin değeri 200 mA'lık bir akıma karşılık gelir, bu yaklaşık bir değerdir, aynı zamanda transistöre de bağlıdır.

Şarj akımına ve giriş voltajına bağlı olarak bir radyatör sağlamak gerekir.
Dengeleyicinin normal çalışması için giriş voltajı, bir kutu için 7-9 V olan akü voltajından en az 3 Volt daha yüksek olmalıdır.

LTC4054'teki basit bir şarj cihazının devre şeması

Pirinç. 6.

Pirinç. 7. Bu 5 bacaklı küçük çip "LTH7" veya "LTADY" olarak etiketlenmiştir.

Mikro devre ile çalışmanın en küçük ayrıntılarına girmeyeceğim, her şey veri sayfasındadır. Sadece en gerekli özellikleri anlatacağım.
800 mA'ya kadar şarj akımı.
Optimum besleme voltajı 4,3 ila 6 Volt arasındadır.
Şarj göstergesi.
Çıkış kısa devre koruması.
Aşırı ısınma koruması (120°'nin üzerindeki sıcaklıklarda şarj akımının azaltılması).
Voltajı 2,9 V'un altına düştüğünde aküyü şarj etmez.

Şarj akımı, mikro devrenin beşinci terminali ile toprak arasındaki formüle göre bir direnç tarafından ayarlanır.

ben=1000/R,
burada I Amper cinsinden şarj akımıdır, R ise Ohm cinsinden direnç direncidir.

Lityum pil düşük göstergesi

Pirinç. 8.

Dayanıklılığın nüansı

Çalıştırma ve Önlemler

İlk üç noktaya uyulmaması yangına, geri kalanı ise tamamen veya kısmen kapasite kaybına yol açar.

Uzun yıllara dayanan kullanım deneyimime göre, pillerin kapasitesinin çok az değiştiğini söyleyebilirim ancak iç direnç artıyor ve yüksek akım tüketiminde pil daha az çalışmaya başlıyor - kapasite düşmüş gibi görünüyor.
Bu nedenle genellikle cihazın boyutları izin verdiği ölçüde daha büyük bir kap takıyorum ve on yıllık eski kutular bile oldukça iyi çalışıyor.

Çok yüksek olmayan akımlar için eski cep telefonu pilleri uygundur.

Lityum pilleri nerede kullanırım?

Fabrikadan 2-3 “düğme” hücrenin takıldığı çocuk oyuncaklarına, saatlere vb. Küçük piller koydum. Tam olarak 3V'ye ihtiyaç duyulan yere seri olarak bir diyot ekliyorum ve doğru çalışıyor.

LED fenerlerin içine koydum.

Pahalı ve düşük kapasiteli Krona 9V yerine test cihazına 2 kutu taktım ve tüm sorunları ve ekstra maliyetleri unuttum.

Genelde pil yerine bulabildiğim her yere koyuyorum.

Lityum ve ilgili yardımcı programları nereden satın alabilirim?

Çinliler genellikle kapasite konusunda yalan söylerler ve kapasite yazılanlardan azdır.

Dürüst Sanyo 18650

Taşınabilir cihazlar bir pil içermelidir; bu amaçlar için genellikle bir lityum iyon pil kullanılır. Modern elektroniklerin işlevsel özelliklerinin sürekli olarak geliştirilmesine rağmen pilin kendisi neredeyse hiç değişmeden kalıyor.

Pilin kapasitesi ve işlevsel özellikleri önemli ölçüde arttı ancak genel çalışma prensibi aynı kaldı. Pil, şarj sırasında önemli ölçüde aşırı ısınabilir ve arızalanabilir. Aşırı deşarj olduğunda voltaj kritik bir seviyenin altına düşebilir, bu da elemanın bozulmasına neden olur ve yeni bir şarj imkansız hale gelir. Bu nedenle pil şarj işlemini kontrol etmek için kullanılırlar. elektronik devreler, denetleyiciler denir.

Bu ekipman devrelerde kullanılır cep telefonları, dizüstü bilgisayarlar ve diğer taşınabilir elektronik ekipmanlar. Güneş ve rüzgar aküleri için akü kontrol cihazı gereklidir. Kesintisiz güç kaynakları ve diğer ekipmanlara dahildir.

Pil şarj işlemi algoritması

Pilin nasıl şarj edildiğini anlamak için yalnızca bir direnç ve pilin kendisinden oluşan bir devre düşünün.

Bizim durumumuzda 2400 mAh kapasiteli, eşik voltaj değerleri 2,8-4,3 V olan 18650 pil ve maksimum 1 A akıma sahip 5 volt güç kaynağı kullanıyoruz. Gerekli parametreleri hesaplayalım. direnç. Bu durumda pilin normal durumda olduğunu ve tamamen boşalmadığını varsayacağız. Pili şarj edelim. İlk olarak, akü üzerindeki voltaj minimum olduğunda, akım maksimum olacaktır ve Ur - direnç üzerindeki voltaj düşüşü 2,2 Volt olmalıdır (bu, Uip - 5 V güç kaynağının voltajı ile ilk pil arasındaki farktır) değerler).

Bu verilere dayanarak, direnç boyunca başlangıç ​​direnci olan R'yi ve güç dağılımını Pr'yi hesaplıyoruz:

R= Ur/I = 2,2/1 = 2,2 Ohm, burada I güç kaynağının maksimum akımıdır.

Pr=I2R =1x1x2,2 = 2,2 W.

Aküdeki voltaj 4,2 V'a ulaştığında, Işarj - şarj akımı şöyle olacaktır:

Izar=(Ui -4,2)/R=(5-4,2)/2,2 = 0,3 A.

Şarj etmek için bu göstergelerde çalışan bir dirence ihtiyacımız olduğu ortaya çıktı. Ancak bu şemada, aküye ulaştığı anı kaçırmamak için aküdeki voltajı sürekli kontrol etmeniz gerekecektir. maksimum değer 4,2 V'ta.

Önemli! Teorik olarak ayrı bir koruma devresi olmadan aküyü şarj etmek mümkündür ancak voltajı ve şarj akımını izlemek mümkün olmayacaktır. Evet, bu seçenek 1-2 kez kullanılabilir ancak pilin arızalanmayacağını garanti etmek imkansızdır.

Kontrolörlerin temel fonksiyonları

Şarj kontrolörlerinin gerçekleştirdiği üç ana görev vardır:

• güç sisteminin optimizasyonu;
• kaynakların korunması;
• ölümcül arızalardan kaçınmak.

Kontrolörlerin farklı işlevleri vardır. Göstergelerin maksimum şarjdan daha az olmasını, ancak aynı zamanda kendi kendine deşarj akımını aşmasını sağlayarak akım beslemesini ayarlarlar. Cihazlar, akünün yapısına ve kimyasal bileşimine bağlı olarak akünün boşalması ve şarj edilmesinin tüm aşamalarının geçişini izler.

Bir dizüstü bilgisayar pilinden bahsediyorsak, denetleyici ayrıca bilgisayarın eşzamanlı şarjı ve çalışması sırasında meydana gelen enerji akışlarını da telafi eder. Bazen cihazlar aşırı ısındığında veya soğuduğunda acil kapatma için termal sensörlerle donatılır.

Sistem aynı anda birden fazla pil kullanıyorsa kontrol cihazı yalnızca henüz şarj edilmemiş piller için şarj sağlar.

Gaz sızıntılarını ve patlamaları önlemek için bazı akü şarj kontrol cihazı modellerinde basınç sensörleri kullanılır.

Not! Herhangi bir kontrolörün çalışması, doğru sabit akım/sabit voltaj (CC/CV) oranını sağlamalıdır. Şarj sırasında sağlanan enerji miktarı aşırı ise, bu fazlalık kısım kontrol cihazına ısı şeklinde salınır. Bu nedenle, denetleyicinin kendisi hiçbir zaman pilin içine yerleştirilmemiştir; genel şema, ancak her zaman ayrı olarak bulunur. Peki kendi ellerinizle bir cihaz nasıl yapılır?

Basit devreler

En yaygın kontrolörlerden biri DW01'deki çip üstü versiyondur. Çoğunda kullanılır mobil cihazlar. Görünüşe göre bu eleman, üzerine gerekli tüm bileşenlerin monte edildiği bir elektronik karttır.

DW01'in 6 çıkışı vardır ve alan etkili transistörler 8 çıkışlı tek bir pakete monte edilmiştir - bu bir 8205A yongasıdır.

Bu devrede şarj kontrol cihazının görevi aküyü ya tamamen boşaldığında ya da tam şarj olduğunda yani 4,25 V değerine ulaştığında kapatmaktır. DW01 yerine NE57600, G2J, G3J, S8261, S8210, K091, JW01, JW11 ve diğer benzer mikro devreler.

LC05111CMT yongası zaten alan etkili transistörler içeriyor; burada ek olarak yalnızca bir kapasitör ve dirençler kullanılıyor. Devre, 0,011 Ohm geçiş direncine sahip yerleşik transistörler kullanır. Bu, kendi ellerinizle bir pil oluşturmak için basit bir şemadır. S1 ve S2 pinleri arasında maksimum direnç 24 V ve maksimum şarj/deşarj akımı 10A'dır.

Kendi kendine yapılan tüm cihazlar karşılamalıdır verilen parametreler aksi takdirde pilin düzgün çalışmasını sağlamak mümkün olmayacaktır.

Video