بعد تشغيل الجهاز في الشبكة ، يظهر جهد معين على المقاوم R2 ، والذي ينتقل إلى الترانزستور VT2. بعد ذلك ، يتدفق التيار أكثر ، ونتيجة لذلك يبدأ VD7 LED في الاحتراق بشكل مكثف.

قصة عن جهاز محلي الصنع

شحن USB

يمكنك عمل شاحن لبطاريات النيكل والكادميوم على أساس منفذ USB العادي. في نفس الوقت ، سيتم شحنها بتيار بسعة حوالي 100 مللي أمبير. سيكون المخطط ، في هذه الحالة ، على النحو التالي:

في الوقت الحالي ، يوجد عدد غير قليل من أجهزة الشحن المختلفة التي تُباع في المتاجر ، ولكن تكلفتها قد تكون عالية جدًا. بالنظر إلى أن النقطة الرئيسية للعديد من المنتجات محلية الصنع هي على وجه التحديد توفير المال ، فإن التجميع الذاتي يكون أكثر ملاءمة في هذه الحالة.

يمكن تحسين هذه الدائرة عن طريق إضافة دائرة إضافية لشحن زوج من بطاريات AA. إليكم ما حدث في النهاية:

لتوضيح الأمر ، إليك المكونات التي تم استخدامها في عملية التجميع:

من الواضح أنه لا يمكننا الاستغناء عن الأدوات الأولية ، لذا قبل بدء التجميع ، عليك التأكد من أن لديك كل ما تحتاجه:

• لحام حديد؛
• جندى.
• تدفق؛
• اختبار.
• ملاقيط؛
• مفكات مختلفة وسكين.

اقرأ أيضا: فكر في مثبت الجهد الذي تختاره؟

مواد مثيرة للاهتمام حول صنع يديك ، نوصي بمشاهدتها

من الضروري وجود جهاز اختبار للتحقق من أداء مكونات الراديو الخاصة بنا. للقيام بذلك ، تحتاج إلى مقارنة مقاومتهم ، ثم التحقق من القيمة الاسمية.

للتجميع ، نحتاج أيضًا إلى علبة وحجرة بطارية. يمكن أخذ هذا الأخير من جهاز محاكاة Tetris للأطفال ، ويمكن صنع العلبة من علبة بلاستيكية عادية (6.5 سم / 4.5 سم / 2 سم).

نصلح حجرة البطارية على العلبة باستخدام البراغي. كأساس للدائرة ، فإن اللوحة من بادئة Dandy ، والتي يجب قطعها ، مثالية. نقوم بإزالة جميع المكونات غير الضرورية ، مع ترك مقبس الطاقة فقط. الخطوة التالية هي لحام جميع الأجزاء بناءً على مخططنا.

سلك الطاقة للجهاز يمكنك أن تأخذ منه سلكًا عاديًا فأرة الحاسوب، الذي يحتوي على مدخل USB ، بالإضافة إلى جزء من سلك الطاقة مع قابس. عند اللحام ، يجب مراعاة القطبية بدقة ، أي جندى بالإضافة إلى الجمع ، إلخ. نقوم بتوصيل الكبل بـ USB ، والتحقق من الجهد الذي يتم توفيره للقابس. يجب أن يظهر المختبر 5 فولت.

من الصعب تقييم خصائص شاحن معين دون فهم كيفية تدفق الشحنة النموذجية بالفعل. بطارية ليثيوم أيونأ. لذلك ، قبل الانتقال مباشرة إلى الدوائر ، دعنا نتذكر القليل من النظرية.

ما هي بطاريات الليثيوم

اعتمادًا على المادة التي يتكون منها القطب الموجب لبطارية الليثيوم ، هناك عدة أنواع منها:

• مع الكاثود الليثيوم كوبالتات.
• مع الكاثود على أساس فوسفات الحديد الصخري ؛
• على أساس النيكل والكوبالت والألمنيوم ؛
• على أساس النيكل والكوبالت والمنغنيز.

كل هذه البطاريات لها خصائصها الخاصة ، ولكن نظرًا لأن هذه الفروق الدقيقة ليست ذات أهمية أساسية للمستهلك العام ، فلن يتم أخذها في الاعتبار في هذه المقالة.

أيضًا ، يتم إنتاج جميع بطاريات الليثيوم أيون بأحجام وعوامل شكل مختلفة. يمكن أن تكون إما في إصدار حالة (على سبيل المثال ، بطاريات 18650 التي تحظى بشعبية اليوم) أو في إصدار مصفح أو منشور (بطاريات هلام البوليمر). هذه الأخيرة عبارة عن أكياس محكمة الإغلاق مصنوعة من فيلم خاص ، حيث توجد الأقطاب الكهربائية وكتلة القطب.

تظهر الأحجام الأكثر شيوعًا لبطاريات ليثيوم أيون في الجدول أدناه (تحتوي جميعها على جهد اسمي يبلغ 3.7 فولت):

تسير العمليات الكهروكيميائية الداخلية بنفس الطريقة ولا تعتمد على عامل الشكل وأداء البطارية ، لذلك كل ما قيل أدناه ينطبق بالتساوي على جميع بطاريات الليثيوم.

كيفية شحن بطاريات الليثيوم أيون بشكل صحيح

الطريقة الصحيحة لشحن بطاريات الليثيوم هي الشحن على مرحلتين. هذه هي الطريقة التي تستخدمها سوني في جميع أجهزة الشحن الخاصة بها. على الرغم من وحدة التحكم في الشحن الأكثر تعقيدًا ، إلا أن هذا يوفر شحنًا أكثر اكتمالاً لبطاريات الليثيوم دون تقليل عمرها التشغيلي.

نحن هنا نتحدث عن ملف تعريف شحن من مرحلتين لبطاريات الليثيوم ، يتم اختصاره كـ CC / CV (تيار ثابت ، جهد ثابت). هناك أيضًا خيارات ذات التيارات النبضية والمتدرجة ، لكن لم يتم أخذها في الاعتبار في هذه المقالة. يمكنك قراءة المزيد عن الشحن بالتيار النبضي.

لذلك ، دعنا نفكر في كلتا مرحلتي الشحن بمزيد من التفصيل.

1. في المرحلة الأولىيجب توفير تيار شحن ثابت. القيمة الحالية هي 0.2-0.5 درجة مئوية. للشحن السريع ، يُسمح بزيادة التيار حتى 0.5-1.0 درجة مئوية (حيث C هي سعة البطارية).

على سبيل المثال ، بالنسبة لبطارية بسعة 3000 مللي أمبير ، فإن تيار الشحن الاسمي في المرحلة الأولى هو 600-1500 مللي أمبير ، ويمكن أن يكون تيار الشحن المتسارع في حدود 1.5-3A.

لضمان تيار شحن ثابت بقيمة معينة ، يجب أن تكون دائرة الشاحن (الشاحن) قادرة على رفع الجهد عند أطراف البطارية. في الواقع ، في المرحلة الأولى ، تعمل الذاكرة كمثبت تيار كلاسيكي.

مهم:إذا كنت تخطط لشحن البطاريات بلوحة حماية مدمجة (PCB) ، فعند تصميم دائرة الشاحن ، يجب عليك التأكد من أن جهد الدائرة المفتوحة للدائرة لا يمكن أن يتجاوز 6-7 فولت. خلاف ذلك ، قد تفشل لوحة الحماية.

في الوقت الذي يرتفع فيه الجهد على البطارية إلى 4.2 فولت ، ستكتسب البطارية ما يقرب من 70-80٪ من سعتها (ستعتمد قيمة السعة المحددة على تيار الشحن: مع الشحن المتسارع ستكون أقل قليلاً ، بشحنة اسمية - أكثر بقليل). هذه اللحظة هي نهاية المرحلة الأولى من الشحنة وهي بمثابة إشارة للانتقال إلى المرحلة الثانية (والأخيرة).

2. مرحلة الشحن الثانية- هذا هو شحن البطارية بجهد ثابت ، ولكن يتناقص (هبوط) تدريجيًا.

في هذه المرحلة ، يحتفظ الشاحن بجهد من 4.15-4.25 فولت على البطارية ويتحكم في القيمة الحالية.

مع زيادة السعة ، سينخفض ​​تيار الشحن. بمجرد انخفاض قيمته إلى 0.05-0.01 درجة مئوية ، تعتبر عملية الشحن مكتملة.

فارق بسيط مهم في تشغيل الشاحن الصحيح هو الاغلاق الكاملمن البطارية بعد اكتمال الشحن. هذا يرجع إلى حقيقة أنه من غير المرغوب فيه للغاية أن تكون بطاريات الليثيوم تحت الجهد العالي لفترة طويلة ، والتي يتم توفيرها عادةً بواسطة الشاحن (أي 4.18-4.24 فولت). وهذا يؤدي إلى تسارع تدهور التركيب الكيميائي للبطارية ، ونتيجة لذلك ، انخفاض في قدرتها. الإقامة الطويلة تعني عشرات الساعات أو أكثر.

خلال المرحلة الثانية من الشحن ، تمكنت البطارية من اكتساب حوالي 0.1-0.15 أكثر من سعتها. وبالتالي يصل إجمالي شحن البطارية إلى 90-95٪ ، وهو مؤشر ممتاز.

لقد نظرنا في مرحلتين رئيسيتين من الشحن. ومع ذلك ، فإن تغطية مسألة شحن بطاريات الليثيوم ستكون غير مكتملة إذا لم يتم ذكر مرحلة أخرى من الشحن - ما يسمى. الشحن المسبق.

مرحلة الشحن المسبق (الشحن المسبق)- تستخدم هذه المرحلة فقط للبطاريات شديدة التفريغ (أقل من 2.5 فولت) لإعادتها إلى وضع التشغيل العادي.

في هذه المرحلة ، يتم توفير الرسوم التيار المباشرانخفاض القيمة حتى يصل جهد البطارية إلى 2.8 فولت.

تعد المرحلة الأولية ضرورية لمنع التورم وإزالة الضغط (أو حتى الانفجار بالنار) للبطاريات التالفة ، والتي ، على سبيل المثال ، بها دائرة قصر داخلية بين الأقطاب الكهربائية. إذا تم تمرير تيار شحن كبير على الفور عبر هذه البطارية ، فسيؤدي ذلك حتمًا إلى تسخينها ، ثم كم هو محظوظ.

فائدة أخرى للشحن المسبق هي التسخين المسبق للبطارية ، وهو أمر مهم عند الشحن في درجات حرارة منخفضة محيطة (في غرفة غير مدفأة خلال موسم البرد).

يجب أن يكون الشحن الذكي قادرًا على مراقبة الجهد على البطارية أثناء المرحلة الأولية من الشحن ، وإذا لم يرتفع الجهد لفترة طويلة ، يجب أن يستنتج أن البطارية معيبة.

يتم عرض جميع مراحل شحن بطارية ليثيوم أيون (بما في ذلك مرحلة الشحن المسبق) بشكل تخطيطي في هذا الرسم البياني:

يمكن أن يؤدي تجاوز جهد الشحن المقدر بمقدار 0.15 فولت إلى تقليل عمر البطارية إلى النصف. يقلل تقليل جهد الشحن بمقدار 0.1 فولت من سعة البطارية المشحونة بحوالي 10٪ ، ولكنه يطيل من عمرها بشكل كبير. الجهد الكهربائي للبطارية المشحونة بالكامل بعد إزالتها من الشاحن هو 4.1-4.15 فولت.

لتلخيص ما سبق ، نوجز الأطروحات الرئيسية:

1. ما التيار لشحن بطارية ليثيوم أيون (على سبيل المثال ، 18650 أو أي بطارية أخرى)؟

سيعتمد التيار على السرعة التي ترغب في شحنها ويمكن أن يتراوح من 0.2 درجة مئوية إلى 1 درجة مئوية.

على سبيل المثال ، بالنسبة لبطارية 18650 بسعة 3400 مللي أمبير ، فإن الحد الأدنى لتيار الشحن هو 680 مللي أمبير والحد الأقصى 3400 مللي أمبير.

2. كم من الوقت يستغرق شحن ، على سبيل المثال ، نفس البطاريات القابلة لإعادة الشحن 18650؟

يعتمد وقت الشحن بشكل مباشر على تيار الشحن ويتم حسابه بواسطة الصيغة:

T \ u003d C / I المسؤول.

على سبيل المثال ، سيكون وقت شحن بطاريتنا بسعة 3400 مللي أمبير مع تيار 1 أمبير حوالي 3.5 ساعة.

3. كيفية شحن بطارية ليثيوم بوليمر بشكل صحيح؟

أي بطاريات الليثيوماتهم بنفس الطريقة. لا يهم إذا كان ليثيوم بوليمر أو أيون الليثيوم. بالنسبة لنا كمستهلكين ، لا يوجد فرق.

ما هي لوحة الحماية؟

تم تصميم لوحة الحماية (أو PCB - لوحة التحكم في الطاقة) للحماية من ماس كهربائى ، والشحن الزائد والإفراط في تفريغ بطارية الليثيوم. كقاعدة عامة ، يتم تضمين الحماية من الحرارة الزائدة أيضًا في وحدات الحماية.

لأسباب تتعلق بالسلامة ، يُحظر استخدام بطاريات الليثيوم في الأجهزة المنزلية إذا لم يكن بها لوحة حماية مدمجة. لذلك ، تحتوي جميع بطاريات الهواتف المحمولة دائمًا على لوحة PCB. توجد أطراف خرج البطارية مباشرة على اللوحة:

تستخدم هذه اللوحات وحدة تحكم شحن سداسية الأرجل على مكروخ متخصص (نظائر JW01 ، JW11 ، K091 ، G2J ، G3J ، S8210 ، S8261 ، NE57600 ، إلخ). تتمثل مهمة وحدة التحكم هذه في فصل البطارية عن الحمولة عند تفريغ البطارية تمامًا وفصل البطارية عن الشحن عندما تصل إلى 4.25 فولت.

هنا ، على سبيل المثال ، رسم تخطيطي للوحة حماية البطارية BP-6M التي تم توفيرها مع هواتف Nokia القديمة:

إذا تحدثنا عن 18650 ، فيمكن إنتاجها مع وبدون لوحة حماية. توجد وحدة الحماية في منطقة الطرف السالب للبطارية.

يزيد اللوح من طول البطارية بمقدار 2-3 مم.

عادةً ما تأتي البطاريات التي لا تحتوي على وحدة PCB مزودة ببطاريات مزودة بدوائر حماية خاصة بها.

يمكن بسهولة تحويل أي بطارية مزودة بحماية إلى بطارية غير محمية بمجرد نزعها.

ان يذهب في موعد السعة القصوىبطارية 18650 هي 3400 مللي أمبير. يجب أن يكون للبطاريات ذات الحماية تسمية مقابلة في العلبة ("محمية").

لا تخلط بين لوحة PCB ووحدة PCM (PCM - وحدة شحن الطاقة). إذا كانت الأولى تعمل فقط على حماية البطارية ، فإن الأخيرة مصممة للتحكم في عملية الشحن - فهي تحد من تيار الشحن عند مستوى معين ، وتتحكم في درجة الحرارة ، وتضمن عمومًا العملية بأكملها. لوحة PCM هي ما نسميه وحدة التحكم في الشحن.

آمل الآن ألا تكون هناك أسئلة متبقية ، كيف يتم شحن بطارية 18650 أو أي بطارية ليثيوم أخرى؟ ثم ننتقل إلى مجموعة صغيرة من حلول الدوائر الجاهزة لأجهزة الشحن (نفس وحدات التحكم في الشحن).

مخططات شحن بطاريات الليثيوم

جميع الدوائر مناسبة لشحن أي بطارية ليثيوم ، يبقى فقط تحديد تيار الشحن وقاعدة العنصر.

إل إم 317

مخطط شاحن بسيط يعتمد على شريحة LM317 مع مؤشر شحن:

الدائرة بسيطة ، الإعداد الكامل ينخفض ​​إلى ضبط جهد الخرج على 4.2 فولت باستخدام المقاوم المتقلب R8 (بدون بطارية متصلة!) وضبط تيار الشحن عن طريق اختيار المقاومات R4 ، R6. قوة المقاوم R1 لا تقل عن 1 واط.

بمجرد أن ينطفئ LED ، يمكن اعتبار عملية الشحن مكتملة (لن ينخفض ​​تيار الشحن أبدًا إلى الصفر). لا يوصى بإبقاء البطارية في هذا الشحن لفترة طويلة بعد شحنها بالكامل.

تستخدم شريحة lm317 على نطاق واسع في العديد من مثبتات الجهد والتيار (حسب دائرة التبديل). يباع في كل زاوية ويكلف بنسًا واحدًا بشكل عام (يمكنك أن تأخذ 10 قطع مقابل 55 روبل فقط).

يأتي LM317 في حالات مختلفة:

تعيين دبوس (pinout):

نظائرها لشريحة LM317 هي: GL317 ، SG31 ، SG317 ، UC317T ، ECG1900 ، LM31MDT ، SP900 ، KR142EN12 ، KR1157EN1 (الأخيران هما الإنتاج المحلي).

يمكن زيادة تيار الشحن حتى 3 أمبير إذا أخذت LM350 بدلاً من LM317. صحيح أنه سيكون أكثر تكلفة - 11 روبل / قطعة.

يتم عرض لوحة الدوائر المطبوعة ومجموعة الدوائر أدناه:

يمكن استبدال الترانزستور السوفيتي القديم KT361 بآخر مماثل الترانزستور pnp(على سبيل المثال ، KT3107 ، KT3108 أو البرجوازية 2N5086 ، 2SA733 ، BC308A). يمكن إزالته تمامًا إذا لم يكن مؤشر الشحن ضروريًا.

عيب الدائرة: يجب أن يكون جهد الإمداد في حدود 8-12 فولت. هذا يرجع إلى حقيقة أنه بالنسبة للتشغيل العادي للدائرة الدقيقة LM317 ، يجب أن يكون الفرق بين جهد البطارية والجهد الكهربائي 4.25 فولت على الأقل. وبالتالي ، لن يكون من الممكن تشغيله من منفذ USB.

MAX1555 أو MAX1551

MAX1551 / MAX1555 هي أجهزة شحن متخصصة لبطاريات Li + التي يمكن أن تعمل من USB أو من محول طاقة منفصل (على سبيل المثال ، شاحن الهاتف).

الفرق الوحيد بين هذه الدوائر هو أن MAX1555 يعطي إشارة لمؤشر تقدم الشحن ، و MAX1551 - إشارة إلى أن الطاقة قيد التشغيل. أولئك. لا يزال الرقم 1555 مفضلاً في معظم الحالات ، لذلك يصعب الآن العثور على 1551 للبيع.

وصف تفصيلي لهذه الرقائق من الشركة المصنعة -.

أقصى مساهمة الجهدمن محول التيار المستمر - 7 فولت ، عند تشغيله من USB - 6 فولت. عندما ينخفض ​​جهد الإمداد إلى 3.52 فولت ، تنطفئ الدائرة المصغرة وتتوقف الشحنة.

تكتشف الدائرة الدقيقة نفسها الإدخال الذي يوجد فيه جهد الإمداد ومتصل به. إذا تم توفير الطاقة عبر ناقل USB ، فسيقتصر الحد الأقصى لتيار الشحن على 100 مللي أمبير - وهذا يسمح لك بتوصيل الشاحن بمنفذ USB لأي كمبيوتر دون خوف من حرق الجسر الجنوبي.

عند تشغيله بواسطة مصدر طاقة منفصل ، يكون تيار الشحن النموذجي 280 مللي أمبير.

تحتوي الرقائق على حماية مدمجة من الحرارة الزائدة. ولكن حتى في هذه الحالة ، تستمر الدائرة في العمل ، مما يقلل تيار الشحن بمقدار 17 مللي أمبير لكل درجة أعلى من 110 درجة مئوية.

توجد وظيفة الشحن المسبق (انظر أعلاه): طالما أن جهد البطارية أقل من 3 فولت ، فإن الدائرة المصغرة تحد من تيار الشحن إلى 40 مللي أمبير.

تحتوي الدائرة المصغرة على 5 دبابيس. فيما يلي مخطط نموذجي للأسلاك:

إذا كان هناك ضمان بأن الجهد الكهربائي عند خرج المحول الخاص بك لا يمكن أن يتجاوز 7 فولت تحت أي ظرف من الظروف ، فيمكنك الاستغناء عن المثبت 7805.

يمكن تجميع خيار شحن USB ، على سبيل المثال ، في هذا الخيار.

لا تحتاج الدائرة الدقيقة إلى أي ثنائيات خارجية أو ترانزستورات خارجية. بشكل عام ، بالطبع ، شيك مكروهي! فقط هم صغيرون جدًا ، من غير الملائم اللحام. وهي لا تزال باهظة الثمن ().

إل بي 2951

تم تصنيع مثبت LP2951 بواسطة National Semiconductors (). إنه يوفر تنفيذ وظيفة الحد الحالية المدمجة ويسمح لك بتوليد مستوى ثابت من جهد الشحن لبطارية ليثيوم أيون عند خرج الدائرة.

قيمة جهد الشحن هي 4.08 - 4.26 فولت ويتم ضبطها بواسطة المقاوم R3 عند فصل البطارية. التوتر دقيق للغاية.

تيار الشحن هو 150-300 مللي أمبير ، وهذه القيمة محدودة بالدوائر الداخلية لشريحة LP2951 (اعتمادًا على الشركة المصنعة).

استخدم الصمام الثنائي بتيار عكسي صغير. على سبيل المثال ، يمكن أن يكون أيًا من سلسلة 1N400X التي يمكنك الحصول عليها. يستخدم الصمام الثنائي كصمام ثنائي لمنع التيار العكسي من البطارية إلى شريحة LP2951 عند إيقاف جهد الدخل.

ينتج هذا الشاحن تيار شحن منخفضًا إلى حد ما ، لذلك يمكن شحن أي بطارية 18650 طوال الليل.

يمكن شراء الدائرة المصغرة في كل من حزمة DIP وفي حزمة SOIC (التكلفة حوالي 10 روبل لكل قطعة).

MCP73831

تسمح لك الشريحة بإنشاء أجهزة الشحن المناسبة ، بالإضافة إلى أنها أرخص من MAX1555.

يتم أخذ دارة التبديل النموذجية من:

من المزايا المهمة للدائرة عدم وجود مقاومات قوية منخفضة المقاومة تحد من تيار الشحن. هنا ، يتم ضبط التيار بواسطة المقاوم المتصل بالمخرج الخامس من الدائرة المصغرة. يجب أن تكون مقاومته في حدود 2-10 كيلو أوم.

تبدو مجموعة الشاحن كما يلي:

تسخن الدائرة المصغرة جيدًا أثناء التشغيل ، لكن لا يبدو أن هذا يتعارض معها. تؤدي وظيفتها.

هنا خيار آخر لوحة الدوائر المطبوعةمع موصل led smd و micro usb:

LTC4054 (STC4054)

جداً دارة بسيطة, خيار رائع! يسمح بالشحن بتيار يصل إلى 800 مللي أمبير (انظر). صحيح أنه يميل إلى أن يصبح شديد السخونة ، ولكن في هذه الحالة ، تعمل الحماية المدمجة من الحرارة الزائدة على تقليل التيار.

يمكن تبسيط الدائرة إلى حد كبير عن طريق التخلص من أحد مصابيح LED أو كليهما باستخدام ترانزستور. ثم سيبدو هكذا (توافق ، لا يوجد مكان أسهل: زوج من المقاومات وكوندر واحد):

أحد خيارات ثنائي الفينيل متعدد الكلور متاح في. تم تصميم اللوحة لعناصر بحجم 0805.

أنا = 1000 / ر. يجب ألا تضبط تيارًا كبيرًا على الفور ، انظر أولاً إلى مقدار تسخين الدائرة المصغرة. لأغراضي ، أخذت مقاومة 2.7 kOhm ، بينما تبين أن تيار الشحن يبلغ حوالي 360 مللي أمبير.

من غير المحتمل أن يتم تكييف المبرد مع هذه الدائرة الدقيقة ، وليس حقيقة أنها ستكون فعالة بسبب المقاومة الحرارية العالية لانتقال العلبة البلورية. توصي الشركة المصنعة بجعل المشتت الحراري "من خلال الخيوط" - مما يجعل المسارات سميكة قدر الإمكان مع ترك الرقاقة تحت علبة الدائرة الدقيقة. وبشكل عام ، كلما تركت المزيد من رقائق "الأرض" ، كان ذلك أفضل.

بالمناسبة ، تتم إزالة معظم الحرارة من خلال الساق الثالثة ، بحيث يمكنك جعل هذا المسار عريضًا وسميكًا جدًا (املأه باللحام الزائد).

يمكن تسمية حزمة شرائح LTC4054 باسم LTH7 أو LTADY.

يختلف LTH7 عن LTADY في أن الأول يمكنه رفع بطارية ميتة جدًا (يكون الجهد فيها أقل من 2.9 فولت) ، بينما لا يمكن للبطارية الثانية (تحتاج إلى تأرجحها بشكل منفصل).

Микросхема вышла очень удачной, поэтому имеет кучу аналогов: STC4054, MCP73831, TB4054, QX4054, TP4054, SGM4054, ACE4054, LP4054, U4054, BL4054, WPM4054, IT4504, Y1880, PT6102, PT6181, VS6102, HX6001, LC6000, LN5060, CX9058, EC49016 ، CYT5026 ، Q7051. قبل استخدام أي من نظائرها ، تحقق من أوراق البيانات.

TP4056

صُنعت الدائرة المصغرة في عبوة SOP-8 (انظر) ، وتحتوي على المشتت الحراري المعدني على بطنها غير متصل بالملامسات ، مما يجعل من الممكن إزالة الحرارة بشكل أكثر كفاءة. يسمح لك بشحن البطارية بتيار يصل إلى 1 أمبير (يعتمد التيار على المقاوم المضبوط حاليًا).

يتطلب مخطط الاتصال الحد الأدنى من المرفقات:

تنفذ الدائرة عملية الشحن التقليدية - أولاً الشحن بتيار ثابت ، ثم بجهد ثابت وتيار ساقط. كل شيء علمي. إذا قمت بتفكيك الشحن خطوة بخطوة ، فيمكنك التمييز بين عدة مراحل:

1. مراقبة جهد البطارية المتصلة (يحدث هذا طوال الوقت).
2. مرحلة الشحن المسبق (إذا تم تفريغ البطارية أقل من 2.9 فولت). تيار الشحن 1/10 من المقاوم R prog (100mA عند R prog = 1.2 kOhm) إلى مستوى 2.9 فولت.
3. الشحن بحد أقصى تيار ثابت (1000 مللي أمبير عند R prog = 1.2 كيلو أوم) ؛
4. عندما تصل البطارية إلى 4.2 فولت ، يتم تثبيت جهد البطارية عند هذا المستوى. يبدأ انخفاض تدريجي في تيار الشحن.
5. عندما يصل التيار إلى 1/10 من R prog المبرمج بواسطة المقاوم (100mA في R prog = 1.2 kOhm) ، ينطفئ الشاحن.
6. بعد اكتمال الشحن ، تستمر وحدة التحكم في مراقبة جهد البطارية (انظر النقطة 1). التيار الذي تستهلكه دائرة المراقبة هو 2-3 μA. بعد انخفاض الجهد إلى 4.0 فولت ، يتم تشغيل الشحن مرة أخرى. وهكذا في دائرة.

يتم حساب تيار الشحن (بالأمبير) بواسطة الصيغة أنا = 1200 / ص بروغ. الحد الأقصى المسموح به هو 1000 مللي أمبير.

يظهر في الرسم البياني اختبار حقيقي للشحن ببطارية 18650 بسرعة 3400 مللي أمبير في الساعة:

ميزة الدائرة المصغرة هي أن تيار الشحن يتم ضبطه بواسطة مقاوم واحد فقط. المقاومات القوية منخفضة المقاومة ليست مطلوبة. بالإضافة إلى ذلك ، يوجد مؤشر لعملية الشحن ، بالإضافة إلى مؤشر على انتهاء الشحن. عند عدم توصيل البطارية ، يومض المؤشر مرة كل بضع ثوان.

يجب أن يقع جهد إمداد الدائرة في حدود 4.5 ... 8 فولت. كلما اقتربنا من 4.5 فولت - كان ذلك أفضل (بحيث تسخن الشريحة بدرجة أقل).

يتم استخدام المحطة الأولى لتوصيل مستشعر درجة الحرارة المدمج في بطارية ليثيوم أيون(عادةً ما يكون هذا هو متوسط ​​إخراج البطارية الهاتف الخلوي). إذا كان جهد الخرج أقل من 45٪ أو أكثر من 80٪ من جهد الإمداد ، فسيتم تعليق الشحن. إذا لم تكن بحاجة إلى التحكم في درجة الحرارة ، فقط ضع تلك القدم على الأرض.

انتباه! هذه الدائرة لها عيب كبير: عدم وجود دائرة حماية عكسية للبطارية. في هذه الحالة ، يتم ضمان احتراق وحدة التحكم بسبب تجاوز الحد الأقصى للتيار. في هذه الحالة ، يقع جهد إمداد الدائرة مباشرة على البطارية ، وهو أمر خطير للغاية.

الختم بسيط ، يتم في غضون ساعة على الركبة. إذا ضاع الوقت ، يمكنك طلب وحدات جاهزة. تضيف بعض الشركات المصنعة للوحدات النمطية المكتملة الحماية ضد التيار الزائد والتفريغ الزائد (على سبيل المثال ، يمكنك اختيار اللوحة التي تحتاجها - مع الحماية أو بدونها ، وبأي موصل).

يمكنك أيضًا العثور على لوحات جاهزة مزودة بملامس لجهاز استشعار درجة الحرارة. أو حتى وحدة شحن بها عدة شرائح TP4056 بالتوازي لزيادة تيار الشحن وحماية قطبية عكسية (مثال).

LTC1734

إنه أيضًا تصميم بسيط للغاية. يتم تعيين تيار الشحن بواسطة المقاوم R prog (على سبيل المثال ، إذا قمت بوضع المقاوم 3 kΩ ، فسيكون التيار 500 مللي أمبير).

عادةً ما يتم تمييز الدوائر الدقيقة على العلبة: LTRG (يمكن العثور عليها غالبًا في الهواتف القديمة من Samsung).

سوف يصلح الترانزستور أي p-n-p، الشيء الرئيسي هو أنه مصمم لتيار شحن معين.

لا يوجد مؤشر شحن في هذا الرسم التخطيطي ، ولكن في LTC1734 يُقال أن الدبوس "4" (Prog) له وظيفتان - ضبط التيار ومراقبة نهاية شحن البطارية. على سبيل المثال ، يتم عرض دائرة مع التحكم في نهاية الشحن باستخدام مقارنة LT1716.

يمكن استبدال المقارنة LT1716 في هذه الحالة بـ LM358 رخيصة.

TL431 + الترانزستور

ربما يكون من الصعب التوصل إلى دائرة من مكونات يسهل الوصول إليها. أصعب شيء هنا هو إيجاد مصدر الجهد المرجعي TL431. لكنها شائعة جدًا لدرجة أنها توجد في كل مكان تقريبًا (نادرًا ما يعمل مصدر الطاقة بدون هذه الدائرة الدقيقة).

حسنًا ، يمكن استبدال ترانزستور TIP41 بأي ترانزستور آخر بتيار جامع مناسب. حتى السوفيتي القديم KT819 ، KT805 (أو أقل قوة KT815 ، KT817) سيفي بالغرض.

ينحصر إعداد الدائرة في ضبط جهد الخرج (بدون بطارية !!!) باستخدام أداة تشذيب عند مستوى 4.2 فولت. يحدد المقاوم R1 القيمة القصوى لتيار الشحن.

ينفذ هذا المخطط بشكل كامل العملية ذات المرحلتين لشحن بطاريات الليثيوم - أولاً الشحن بالتيار المباشر ، ثم الانتقال إلى مرحلة تثبيت الجهد والانخفاض السلس في التيار إلى الصفر تقريبًا. العيب الوحيد هو ضعف تكرار الدائرة (متقلبة في الإعداد والمطالبة بالمكونات المستخدمة).

MCP73812

هناك رقاقة أخرى مهملة بشكل غير مستحق من Microchip - MCP73812 (انظر). على أساسها اتضح جدا خيار الميزانيةالشحن (وغير مكلفة!). المجموعة الكاملة هي مجرد مقاوم واحد!

بالمناسبة ، الدائرة المصغرة مصنوعة في علبة مناسبة للحام - SOT23-5.

العيب الوحيد هو أن الجو يصبح شديد السخونة ولا يوجد مؤشر على الشحن. كما أنه بطريقة ما لا يعمل بشكل موثوق للغاية إذا كان لديك مصدر طاقة منخفض الطاقة (مما يؤدي إلى انخفاض الجهد).

بشكل عام ، إذا لم يكن مؤشر الشحن مهمًا بالنسبة لك ، وكان تيار 500 مللي أمبير يناسبك ، فإن MCP73812 يعد خيارًا جيدًا للغاية.

NCP1835

يتم تقديم حل متكامل تمامًا - NCP1835B ، مما يوفر ثباتًا عاليًا لجهد الشحن (4.2 ± 0.05 فولت).

ربما يكون العيب الوحيد لهذه الدائرة الصغيرة هو صغر حجمها (حزمة DFN-10 ، الحجم 3x3 مم). ليس كل شخص قادرًا على توفير لحام عالي الجودة لهذه العناصر المصغرة.

من المزايا التي لا جدال فيها ، أود أن أشير إلى ما يلي:

1. الحد الأدنى لعدد أجزاء طقم الجسم.
2. القدرة على شحن بطارية فارغة تمامًا (تيار الشحن المسبق 30 مللي أمبير) ؛
3. تعريف نهاية الشحن.
4. تيار الشحن القابل للبرمجة - حتى 1000 مللي أمبير.
5. مؤشر الشحن والخطأ (قادر على اكتشاف البطاريات غير القابلة لإعادة الشحن والإشارة إلى ذلك).
6. حماية الشحن على المدى الطويل (عن طريق تغيير سعة المكثف C t ، يمكنك ضبط الحد الأقصى لوقت الشحن من 6.6 إلى 784 دقيقة).

تكلفة الدائرة المصغرة ليست رخيصة ، ولكنها ليست كبيرة جدًا (حوالي 1 دولار) لرفض استخدامها. إذا كنت صديقًا لمكواة لحام ، فإنني أوصي باختيار هذا الخيار.

أكثر وصف مفصلفي داخل .

هل من الممكن شحن بطارية ليثيوم أيون بدون جهاز تحكم؟

نعم تستطيع. ومع ذلك ، سيتطلب ذلك تحكمًا صارمًا في تيار الشحن والجهد.

بشكل عام ، لن يعمل شحن البطارية ، على سبيل المثال ، لدينا 18650 بدون شاحن على الإطلاق. ما زلت بحاجة إلى الحد بطريقة أو بأخرى من الحد الأقصى لتيار الشحن ، لذلك على الأقل الذاكرة الأكثر بدائية ، ولكن لا تزال مطلوبة.

أبسط شاحن لأي بطارية ليثيوم هو المقاوم المتسلسل مع البطارية:

تعتمد المقاومة وتبديد الطاقة للمقاوم على جهد مصدر الطاقة الذي سيتم استخدامه للشحن.

دعنا ، كمثال ، نحسب المقاوم لمصدر طاقة 5 فولت. سنقوم بشحن بطارية 18650 بسعة 2400 مللي أمبير.

لذلك ، في بداية الشحن ، سيكون انخفاض الجهد عبر المقاوم كما يلي:

U r \ u003d 5 - 2.8 = 2.2 فولت

لنفترض أن مصدر الطاقة 5 فولت الخاص بنا مُصنَّف بحد أقصى 1 أمبير. ستستهلك الدائرة أكبر تيار في بداية الشحن ، عندما يكون الجهد على البطارية في حده الأدنى ويكون 2.7-2.8 فولت.

انتبه: لا تأخذ هذه الحسابات في الاعتبار إمكانية تفريغ البطارية بعمق كبير ويمكن أن يكون الجهد الكهربائي عليها أقل بكثير ، وصولاً إلى الصفر.

وبالتالي ، يجب أن تكون مقاومة المقاوم المطلوبة للحد من التيار في بداية الشحن عند مستوى 1 أمبير:

R = U / I = 2.2 / 1 = 2.2 أوم

قوة تبديد المقاوم:

P r \ u003d I 2 R \ u003d 1 * 1 * 2.2 \ u003d 2.2 واط

في نهاية شحن البطارية ، عندما يقترب الجهد الكهربائي عليها من 4.2 فولت ، سيكون تيار الشحن كما يلي:

أنا أتحمل \ u003d (U un - 4.2) / R \ u003d (5 - 4.2) / 2.2 \ u003d 0.3 A

أي ، كما نرى ، لا تتجاوز جميع القيم الحدود المسموح بها لبطارية معينة: التيار الأولي لا يتجاوز الحد الأقصى المسموح به لتيار الشحن لبطارية معينة (2.4 أمبير) ، والتيار النهائي يتجاوز التيار الذي لم تعد تكتسب فيه البطارية القدرة (0.24 أ).

العيب الرئيسي لهذا الشحن هو الحاجة إلى مراقبة الجهد على البطارية باستمرار. وقم بإيقاف الشحن يدويًا بمجرد وصول الجهد إلى 4.2 فولت. الحقيقة هي أن بطاريات الليثيوم لا تتحمل حتى الجهد الزائد على المدى القصير بشكل جيد للغاية - تبدأ كتل القطب الكهربائي في التدهور بسرعة ، مما يؤدي حتماً إلى فقدان القدرة. في الوقت نفسه ، يتم إنشاء جميع المتطلبات الأساسية لارتفاع درجة الحرارة وإزالة الضغط.

إذا كانت بطاريتك تحتوي على لوحة حماية مدمجة ، والتي تمت مناقشتها أعلى قليلاً ، فسيتم تبسيط كل شيء. عند الوصول إلى جهد معين على البطارية ، ستقوم اللوحة نفسها بفصلها عن الشاحن. ومع ذلك ، فإن طريقة الشحن هذه لها عيوب كبيرة تحدثنا عنها.

لن تسمح الحماية المضمنة في البطارية بإعادة شحنها تحت أي ظرف من الظروف. كل ما عليك فعله هو التحكم في تيار الشحن بحيث لا يتجاوز القيم المسموح بها لهذه البطارية (لا يمكن للوحات الحماية أن تحد من تيار الشحن ، للأسف).

الشحن باستخدام مصدر طاقة معمل

إذا كان لديك مصدر طاقة مع حماية (قيود) حالية تحت تصرفك ، فسيتم حفظك! مصدر الطاقة هذا هو بالفعل شاحن كامل يقوم بتنفيذ ملف تعريف الشحن الصحيح ، والذي كتبناه أعلاه (CC / CV).

كل ما عليك القيام به لشحن li-ion هو ضبط مصدر الطاقة على 4.2 فولت وتعيين الحد الحالي المطلوب. ويمكنك توصيل البطارية.

في البداية ، عندما لا تزال البطارية فارغة ، كتلة المختبرسيعمل مزود الطاقة في وضع الحماية الحالي (أي أنه سيثبت تيار الخرج عند مستوى معين). بعد ذلك ، عندما يرتفع الجهد على البنك إلى 4.2 فولت ، سيتحول مصدر الطاقة إلى وضع تثبيت الجهد ، وسيبدأ التيار في الانخفاض.

عندما ينخفض ​​التيار إلى 0.05-0.1 درجة مئوية ، يمكن اعتبار البطارية مشحونة بالكامل.

كما ترون ، فإن مختبر PSU هو شاحن مثالي تقريبًا! الشيء الوحيد الذي لا يمكنه فعله تلقائيًا هو اتخاذ قرار بشحن البطارية بالكامل وإيقاف تشغيلها. لكن هذا تافه لا يستحق الاهتمام به.

كيف تشحن بطاريات الليثيوم؟

وإذا كنا نتحدث عن بطارية يمكن التخلص منها غير مخصصة لإعادة الشحن ، فإن الإجابة الصحيحة (والصحيحة فقط) على هذا السؤال هي لا.

الحقيقة هي أن أي بطارية ليثيوم (على سبيل المثال ، CR2032 الشائعة في شكل قرص مسطح) تتميز بوجود طبقة تخميل داخلية تغطي أنود الليثيوم. تمنع هذه الطبقة الأنود من التفاعل كيميائيًا مع المنحل بالكهرباء. وإمداد التيار الخارجي يدمر الطبقة الواقية أعلاه ، مما يؤدي إلى تلف البطارية.

بالمناسبة ، إذا تحدثنا عن بطارية CR2032 غير القابلة لإعادة الشحن ، فإن LIR2032 ، التي تشبهها إلى حد كبير ، هي بالفعل بطارية كاملة. يمكن وينبغي إعادة شحنها. فقط جهدها ليس 3 ، لكن 3.6 فولت.

تمت مناقشة كيفية شحن بطاريات الليثيوم (سواء كانت بطارية هاتف ، 18650 أو أي بطارية ليثيوم أيون أخرى) في بداية المقال.