من یک بار یک چراغ قوه عالی برای غواصی داشتم، اما لامپ خاموش شد و باتری سرب اسیدی از بین رفت. هنوز هم نادر است، و من نمی‌خواستم خودم را با یافتن قطعات یدکی خسته کنم. پس از بالا رفتن از جعبه های ارزشمند، 3 لامپ چینی LED 12 ولت و یک باتری از یک لپ تاپ ASUS پیدا کردم. بدون دوبار فکر کردن، فانوس جدیدی متولد شد. اقتصادی و قدرتمند. خدای نکرده فقط 1.5A میخوره.

این چراغ قوه واقعی است

بازتابنده باید برداشته می شد، سه لامپ به طور یکنواخت روی شیشه قرار می گرفت و با سیلیکون معمولی از محل ساخت و ساز محکم می شد (با عرض پوزش هیچ تفنگ چسب حرارتی وجود ندارد)

همه چیز فوق العاده کار می کرد تا اینکه باتری تمام شد. می توان آن را با شارژ معمولی شارژ کرد، اما همه چیز به این سادگی نیست. LI-Ion نیاز به شارژ ویژه دارد که باید جریان شارژ و ولتاژ پایان شارژ را محدود کند.
اولین چیزی که به ذهنم رسید LM317 بود. بلافاصله با پرسیدن چند سوال از Yandex، مدار مناسبی برای شارژ باتری های Li-Ion پیدا کردیم. تنها چیزی که باقی می ماند این است که برخی از اجزا را بشماریم.

راه اندازی مدار بسیار آسان است و هر مبتدی می تواند آن را اداره کند.

مقاومت R5 جریان شارژ را تنظیم می کند؛ باید 1.25 ولت در این مقاومت در حداکثر جریان افت کند. مقاومت با استفاده از فرمول R5 = 1.25V\Icharge محاسبه می شود که در آن Icharge جریان شارژ است. قدرت مقاومت با استفاده از فرمول P=1.25*1.25/R محاسبه می شود. بیایید R5 را برای جریان شارژ 1.5A محاسبه کنیم. R5=1.25/0.1=12.5Ohm P=1.25*1.25/12.5=0.125W. این بدان معناست که برای جریان 0.1 آمپر به یک مقاومت 12.5 اهم با توان 0.25 وات نیاز دارید. به هر حال، برای LM317 حد فعلی 1.5 آمپر است، اما TL431 0.1 آمپر است.
مرحله بعدی راه اندازی، انتخاب مقاومت تقسیم کننده ای است که ولتاژ شارژ نهایی را کنترل می کند. در مورد من، مقاومت ها باید به گونه ای باشند که وقتی ولتاژ باتری 12.6 ولت (3 باتری * 4.2 ولت) است، تقسیم کننده 2.5 ولت باشد. فرمول R3=((Uin*R4)/Uout)-R4 به ما کمک می کند محاسبه کنیم. بیایید فرض کنیم که صاف کننده R4 1 کیلو اهم است و در وسط 500 اهم است، سپس R1=((12.6V+0.6V)*500Ohm)/2.5V-500Ohm=2160Ohm نزدیکترین 2.2kOhm است. 0.6 ولت افت دیود VD2 است (برای محافظت در برابر تخلیه باتری از طریق مدارهای تثبیت کننده لازم است)، که باید در نظر گرفته شود. برای تنظیم دقیق ولتاژ به ما مقاومت هایی داده شد. ما پیچ مقاومت R4 را باز می کنیم تا 12.6 ولت خود را در خروجی بگیریم
این راه اندازی را کامل می کند، ما می توانیم از شارژر خود استفاده کنیم. فقط رادیاتور را فراموش نکنید :)

مدار از یک آداپتور راه دور 15 ولت 3 آمپر از طریق دیود VD1 تغذیه می شود. VD1 برای محافظت در برابر منفی و مثبت اشتباه مورد نیاز است. بنابراین برای هر موردی می گویند
برد مدار چاپی از PCB معمولی ساخته شده است، مسیرها با استفاده از LUT منتقل می شوند. به هر حال، معلوم شد که کاملا جمع و جور است، فقط 4 * 4 سانتی متر

نیکولای پتروشوف

TL431، این چه نوع "جانور" است؟

برنج. 1 TL431.

TL431 در اواخر دهه 70 ساخته شد و هنوز به طور گسترده در صنعت و فعالیت های رادیویی آماتور استفاده می شود.
اما با وجود سن بالا، همه رادیو آماتورها از نزدیک با این کیس فوق العاده و قابلیت های آن آشنا نیستند.
در این مقاله سعی می کنم رادیو آماتورها را با این میکرو مدار آشنا کنم.

ابتدا، اجازه دهید به آنچه در داخل آن است نگاه کنیم و به اسناد ریزمدار، "صفحه داده" بپردازیم (به هر حال، آنالوگ های این ریزمدار KA431 و ریزمدارهای KR142EN19A، K1156ER5x ما هستند).
و در داخل آن حدود یک دوجین ترانزیستور و فقط سه خروجی وجود دارد، پس آن چیست؟

برنج. 2دستگاه TL431.

به نظر می رسد همه چیز بسیار ساده است. در داخل یک آپ امپ معمولی (مثلث در بلوک دیاگرام) با یک ترانزیستور خروجی و یک منبع ولتاژ مرجع قرار دارد.
فقط در اینجا این مدار نقش کمی متفاوت دارد، یعنی نقش دیود زنر. به آن "دیود زنر کنترل شده" نیز می گویند.
او چگونه کار می کند؟
بیایید به بلوک دیاگرام TL431 در شکل 2 نگاه کنیم. از نمودار می بینید که op-amp دارای یک منبع ولتاژ مرجع 2.5 ولتی داخلی (بسیار پایدار) است (مربع کوچک) که به ورودی معکوس متصل است، یک ورودی مستقیم ( R)، یک ترانزیستور در خروجی آپمپ، یک کلکتور (K) و یک امیتر (A) که با پایانه های منبع تغذیه تقویت کننده و یک دیود محافظ در برابر معکوس شدن قطبیت ترکیب می شوند. حداکثر جریان بار این ترانزیستور تا 100 میلی آمپر و حداکثر ولتاژ تا 36 ولت است.

برنج. 3پینوت TL431.

اکنون، با استفاده از مثالی از یک مدار ساده نشان داده شده در شکل 4، بیایید به نحوه عملکرد آن نگاه کنیم.
ما قبلاً می دانیم که در داخل تراشه یک منبع ولتاژ مرجع داخلی وجود دارد - 2.5 ولت. در اولین انتشار ریز مدارها که TL430 نامیده می شد، ولتاژ منبع داخلی 3 ولت بود، در نسخه های بعدی به 1.5 ولت می رسید.
این بدان معنی است که برای باز شدن ترانزیستور خروجی، لازم است ولتاژ کمی بالاتر از 2.5 ولت مرجع به ورودی (R) تقویت کننده عملیاتی اعمال شود (پیشوند "کمی" را می توان حذف کرد، زیرا تفاوت این است. چندین میلی ولت و در آینده فرض می کنیم که ولتاژی برابر با مرجع باید به ورودی اعمال شود، سپس یک ولتاژ در خروجی تقویت کننده عملیاتی ظاهر می شود و ترانزیستور خروجی باز می شود.
به بیان ساده تر، TL431 چیزی شبیه به یک ترانزیستور اثر میدانی (یا فقط یک ترانزیستور) است که با اعمال ولتاژ 2.5 ولت (یا بیشتر) به ورودی آن باز می شود. آستانه باز و بسته شدن ترانزیستور خروجی در اینجا به دلیل وجود منبع ولتاژ مرجع پایدار داخلی بسیار پایدار است.

برنج. 4نمودار مدار برای TL431.

از نمودار (شکل 4) می توان دید که یک تقسیم کننده ولتاژ متشکل از مقاومت های R2 و R3 به ورودی R میکرو مدار TL431 متصل است، مقاومت R1 جریان LED را محدود می کند.
از آنجایی که مقاومت های تقسیم کننده یکسان هستند (ولتاژ منبع تغذیه به نصف تقسیم می شود)، ترانزیستور خروجی تقویت کننده (TL-ki) زمانی باز می شود که ولتاژ منبع تغذیه 5 ولت یا بیشتر باشد (5/2 = 2.5). در این حالت، 2.5 ولت به ورودی R از تقسیم کننده R2-R3 تامین می شود.
یعنی زمانی که ولتاژ منبع تغذیه 5 ولت یا بیشتر باشد LED ما روشن می شود (ترانزیستور خروجی باز می شود). هنگامی که ولتاژ منبع کمتر از 5 ولت باشد، بر این اساس خاموش می شود.
اگر مقاومت مقاومت R3 را در بازوی تقسیم کننده افزایش دهید، لازم است ولتاژ منبع تغذیه را به بیش از 5 ولت افزایش دهید، به طوری که ولتاژ در ورودی R ریز مدار تامین شده از تقسیم کننده R2-R3 دوباره به 2.5 ولت می رسد و ترانزیستور خروجی TL -ki باز می شود.

معلوم می شود که اگر این تقسیم کننده ولتاژ (R2-R3) به خروجی منبع تغذیه و کاتد TL-ki به پایه یا دروازه ترانزیستور کنترل منبع تغذیه متصل شود، با تغییر بازوها از تقسیم کننده، به عنوان مثال با تغییر مقدار R3، امکان تغییر ولتاژ خروجی این منبع تغذیه وجود خواهد داشت، زیرا در همان زمان، ولتاژ تثبیت کننده TL (ولتاژ باز شدن ترانزیستور خروجی) نیز تغییر می کند - که است، ما یک دیود زنر کنترل شده دریافت خواهیم کرد.
یا اگر یک تقسیم کننده را بدون تغییر در آینده انتخاب کنید، می توانید ولتاژ خروجی منبع تغذیه را به شدت در یک مقدار مشخص ثابت کنید.

نتیجه؛- اگر ریز مدار به عنوان دیود زنر استفاده می شود (هدف اصلی آن)، با انتخاب مقاومت های تقسیم کننده R2-R3 می توانیم یک دیود زنر با هر ولتاژ تثبیت کننده در محدوده 2.5 - 36 ولت بسازیم (حداکثر محدودیت مطابق با "صفحه داده").
اگر ورودی TL به کاتد آن متصل شود، یعنی پایه های 1 و 3 اتصال کوتاه داشته باشند، ولتاژ تثبیت 2.5 ولت بدون تقسیم کننده به دست می آید.

سپس سوالات بیشتری مطرح می شود. آیا میشه مثلا TL431 رو با آپ امپ معمولی تعویض کرد؟
- فقط در صورتی امکان پذیر است که بخواهید آن را طراحی کنید، اما باید منبع ولتاژ مرجع 2.5 ولتی خود را مونتاژ کنید و برق آپ امپ را جدا از ترانزیستور خروجی تامین کنید، زیرا مصرف جریان آن می تواند محرک را باز کند. در این حالت، می توانید ولتاژ مرجع را هر چه می خواهید بسازید (نه لزوماً 2.5 ولت)، سپس باید مقاومت تقسیم کننده مورد استفاده در ارتباط با TL431 را مجدداً محاسبه کنید، به طوری که در یک ولتاژ خروجی معین از منبع تغذیه، ولتاژ وارد شده به ورودی ریز مدار برابر با مرجع است.

یک سوال دیگر - آیا می توان از TL431 به عنوان یک مقایسه کننده معمولی استفاده کرد و روی آن مثلاً ترموستات یا چیزی شبیه به آن ساخت؟

ممکن است، اما از آنجایی که با یک مقایسه کننده معمولی در حضور منبع ولتاژ مرجع داخلی متفاوت است، مدار بسیار ساده تر خواهد بود. به عنوان مثال این؛

برنج. 5ترموستات روی TL431.

در اینجا ترمیستور (ترمیستور) یک سنسور دما است و با افزایش دما مقاومت خود را کاهش می دهد. دارای TCR منفی (ضریب مقاومت دمایی) است. ترمیستورهای با TCS مثبت، یعنی. مقاومتی که با افزایش دما افزایش می یابد پوزیستور نامیده می شود.
در این ترموستات، زمانی که دما از سطح تعیین شده (تنظیم شده توسط یک مقاومت متغیر) فراتر رود، یک رله یا یک محرک عمل می کند و بار (عناصر گرمایشی) را با کنتاکت های خود خاموش می کند یا مثلاً فن ها را بسته به وظیفه
این مدار دارای هیسترزیس کوچکی است و برای افزایش آن لازم است بین پایه های 1-3 یک OOS معرفی شود، به عنوان مثال یک مقاومت برش 1.0 - 0.5 میلی اهم و مقدار آن باید بسته به هیسترزیس مورد نیاز به صورت تجربی انتخاب شود.
اگر لازم است که محرک در هنگام کاهش دما کار کند، سنسور و تنظیم کننده ها باید تعویض شوند، یعنی ترمیستور باید در بازو بالا و یک مقاومت متغیر با یک مقاومت در بازوی پایین قرار گیرد.
و در پایان، به راحتی می توانید درک کنید که ریزمدار TL431 در مدار منبع تغذیه قدرتمند یک فرستنده گیرنده که در شکل 6 نشان داده شده است چگونه کار می کند و مقاومت های R8 و R9 در اینجا چه نقشی دارند و چگونه انتخاب می شوند.

برنج. 6منبع تغذیه پرقدرت 13 ولت 22 آمپر.

من قبلاً مطالب زیادی در مورد LED ها نوشته ام، اما اکنون خوانندگان نمی دانند چگونه آنها را به درستی تغذیه کنند تا زودتر از موعد نسوزند. اکنون به گسترش سریع بخش منابع تغذیه، تثبیت کننده های ولتاژ و مبدل های جریان ادامه می دهم.

ده قطعه الکترونیکی محبوب شامل تثبیت کننده قابل تنظیم TL431 و کنترلر PWM برادر آن TL494 است. در منابع تغذیه به عنوان یک منبع ولتاژ مرجع قابل برنامه ریزی عمل می کند، مدار سوئیچینگ بسیار ساده است. در منابع تغذیه سوئیچینگ بر اساس TL431، فیدبک و ولتاژ مرجع اجرا می شود.

مشخصات و دیتاشیت های دیگر آی سی های مورد استفاده برای منبع تغذیه را بررسی کنید.

• 1. مشخصات
• 2. نمودارهای اتصال TL431
• 3. Pinout TL431
• 4. دیتاشیت به زبان روسی
• 5. نمودار مشخصات الکتریکی

مشخصات فنی

به دلیل برتری ویژگی های فنی و پایداری پارامترها در دماهای مختلف، به طور گسترده مورد استفاده قرار گرفته است. عملکرد تا حدی شبیه به شناخته شده است، فقط در جریان کم کار می کند و برای تنظیم در نظر گرفته شده است. تمام ویژگی ها و مدارهای سوئیچینگ معمولی در برگه داده به زبان روسی نشان داده شده است. آنالوگ TL431 KR142EN19 داخلی و K1156EP5 وارداتی خواهد بود، پارامترهای آنها بسیار مشابه است. من آنالوگ دیگری ندیدم.

ویژگی های اصلی:

1. جریان خروجی تا 100 میلی آمپر؛
2. ولتاژ خروجی از 2.5 تا 36 ولت؛
3. قدرت 0.2W;
4. محدوده دمایی TL431C از 0 تا 70 درجه؛
5. برای TL431A از -40 درجه تا +85 درجه؛
6. قیمت از 28 روبل برای 1 قطعه.

مشخصات دقیق و حالت های عملیاتی در برگه داده به زبان روسی در انتهای این صفحه نشان داده شده است یا قابل دانلود است.

مثالی از استفاده روی تخته

پایداری پارامترها به دمای محیط بستگی دارد، بسیار پایدار است، نویز کمی در خروجی وجود دارد و ولتاژ شناور +/- 0.005V مطابق با دیتاشیت است. علاوه بر اصلاح خانگی TL431C از 0 تا 70 درجه، یک نوع با محدوده دمایی گسترده تر TL431A از -40 درجه تا 85 درجه در دسترس است. گزینه انتخاب شده به هدف دستگاه بستگی دارد. آنالوگ ها پارامترهای دمایی کاملاً متفاوتی دارند.

بررسی قابلیت سرویس دهی میکرو مدار با مولتی متر غیرممکن است، زیرا از 10 ترانزیستور تشکیل شده است. برای انجام این کار، لازم است یک مدار سوئیچینگ آزمایشی مونتاژ کنید، که توسط آن می توانید درجه سرویس دهی را تعیین کنید؛ عنصر همیشه به طور کامل از بین نمی رود، ممکن است به سادگی بسوزد.

نمودارهای اتصال TL431

مشخصات عملکرد تثبیت کننده توسط دو مقاومت تنظیم می شود. گزینه های استفاده از این ریزمدار ممکن است متفاوت باشد، اما در منابع تغذیه با ولتاژ قابل تنظیم و ثابت بیشتر رایج است. اغلب در تثبیت کننده های جریان در شارژرهای USB، منابع تغذیه صنعتی، چاپگرها و سایر لوازم خانگی استفاده می شود.

TL431 تقریباً در هر منبع تغذیه ATX رایانه یافت می شود؛ می توانید آن را از آن قرض بگیرید. عناصر برق با رادیاتور و پل های دیودی نیز وجود دارد.

این تراشه مدارهای شارژر زیادی را برای باتری های لیتیومی پیاده سازی می کند. سازندگان رادیو برای خود مونتاژ با دستان خود تولید می شوند. تعداد گزینه های برنامه بسیار زیاد است؛ طرح های خوبی را می توان در سایت های خارجی پیدا کرد.

پینوت TL431

همانطور که تمرین نشان می دهد، پین اوت TL431 می تواند متفاوت باشد و به سازنده بستگی دارد. تصویر پین‌آوت را از برگه داده Texas Instruments نشان می‌دهد. اگر آن را از روی تخته تمام شده بردارید، آنگاه پینوت پاها روی خود تخته دیده می شود.

برگه اطلاعات به زبان روسی

..

بسیاری از آماتورهای رادیویی انگلیسی و اصطلاحات فنی را به خوبی نمی دانند. من تسلط نسبتاً خوبی به زبان دشمن مورد نظر دارم، اما هنگام توسعه آن هنوز هم مدام به خاطر آوردن ترجمه اصطلاحات الکتریکی به روسی آزارم می دهد. ترجمه دیتاشیت TL431 به زبان روسی توسط همکارمان انجام شده است که از ایشان تشکر می کنیم.

ارزیابی ویژگی های یک شارژر خاص بدون درک اینکه چگونه شارژ نمونه یک باتری لیتیوم یونی باید واقعاً انجام شود دشوار است. بنابراین، قبل از حرکت مستقیم به نمودارها، بیایید یک نظریه کوچک را به خاطر بسپاریم.

باتری های لیتیومی چیست؟

بسته به اینکه الکترود مثبت باتری لیتیومی از چه ماده ای ساخته شده است، انواع مختلفی وجود دارد:

• با کاتد لیتیوم کبالتات؛
• با یک کاتد مبتنی بر فسفات آهن لیتیه؛
• بر اساس نیکل-کبالت-آلومینیوم؛
• بر پایه نیکل- کبالت- منگنز.

همه این باتری ها ویژگی های خاص خود را دارند، اما از آنجایی که این تفاوت های ظریف برای مصرف کننده عمومی اهمیت اساسی ندارند، در این مقاله بررسی نمی شوند.

همچنین تمامی باتری های لیتیوم یونی در اندازه ها و فرم های مختلف تولید می شوند. آنها می توانند محفظه ای (مثلاً محبوب 18650 امروزی) یا لمینیت یا منشوری (باتری های ژل پلیمری) باشند. دومی کیسه های مهر و موم شده هرمتیک ساخته شده از یک فیلم خاص است که حاوی الکترود و جرم الکترود است.

رایج ترین اندازه های باتری های لیتیوم یون در جدول زیر نشان داده شده است (همه آنها دارای ولتاژ اسمی 3.7 ولت هستند):

تعیین	اندازه استاندارد	اندازه مشابه
XXYY0, جایی که XX- نشان دادن قطر بر حسب میلی متر، YY- مقدار طول بر حسب میلی متر، 0 - طرح را به شکل یک استوانه منعکس می کند	10180	2/5 AAA
	10220	1/2 AAA (Ø مربوط به AAA است، اما نصف طول)
	10280
	10430	AAA
	10440	AAA
	14250	1/2 AA
	14270	Ø AA، طول CR2
	14430	Ø 14 میلی متر (همانند AA)، اما طول کوتاه تر
	14500	AA
	14670
	15266, 15270	CR2
	16340	CR123
	17500	150S/300S
	17670	2xCR123 (یا 168S/600S)
	18350
	18490
	18500	2xCR123 (یا 150A/300P)
	18650	2xCR123 (یا 168A/600P)
	18700
	22650
	25500
	26500	با
	26650
	32650
	33600	دی
	42120

فرآیندهای الکتروشیمیایی داخلی به همین ترتیب انجام می شود و به فرم و طراحی باتری بستگی ندارد، بنابراین همه چیزهایی که در زیر گفته می شود به طور یکسان برای همه باتری های لیتیومی اعمال می شود.

نحوه صحیح شارژ باتری های لیتیوم یون

صحیح ترین روش شارژ باتری های لیتیومی شارژ در دو مرحله است. این روشی است که سونی در تمام شارژرهای خود از آن استفاده می کند. با وجود کنترلر شارژ پیچیده تر، این امر شارژ کامل تری باتری های لیتیوم یونی را بدون کاهش عمر مفید آنها تضمین می کند.

در اینجا ما در مورد مشخصات شارژ دو مرحله ای برای باتری های لیتیومی صحبت می کنیم که به اختصار CC/CV (جریان ثابت، ولتاژ ثابت) نامیده می شود. گزینه هایی با جریان های پالس و پله ای نیز وجود دارد، اما در این مقاله به آنها پرداخته نشده است. می توانید در مورد شارژ با جریان پالسی بیشتر بخوانید.

بنابراین، اجازه دهید هر دو مرحله شارژ را با جزئیات بیشتری بررسی کنیم.

1. در مرحله اولجریان شارژ ثابت باید تضمین شود. مقدار فعلی 0.2-0.5C است. برای شارژ سریع، مجاز است جریان را به 0.5-1.0C افزایش دهید (که در آن C ظرفیت باتری است).

به عنوان مثال، برای باتری با ظرفیت 3000 میلی آمپر، جریان شارژ اسمی در مرحله اول 600-1500 میلی آمپر است و جریان شارژ شتاب می تواند در محدوده 1.5-3 آمپر باشد.

برای اطمینان از جریان شارژ ثابت با مقدار معین، مدار شارژر باید بتواند ولتاژ را در پایانه های باتری افزایش دهد. در واقع، در مرحله اول شارژر به عنوان یک تثبیت کننده جریان کلاسیک عمل می کند.

مهم:اگر قصد دارید باتری ها را با برد محافظ داخلی (PCB) شارژ کنید، پس هنگام طراحی مدار شارژر باید مطمئن شوید که ولتاژ مدار باز مدار هرگز نمی تواند از 6-7 ولت تجاوز کند. در غیر این صورت، برد محافظ ممکن است آسیب ببیند.

در لحظه ای که ولتاژ باتری به 4.2 ولت افزایش می یابد، باتری تقریباً 70-80٪ ظرفیت خود را به دست می آورد (مقدار ظرفیت خاص به جریان شارژ بستگی دارد: با شارژ سریع کمی کمتر خواهد شد. شارژ اسمی - کمی بیشتر). این لحظه پایان مرحله اول شارژ را نشان می دهد و به عنوان سیگنالی برای انتقال به مرحله دوم (و نهایی) عمل می کند.

2. مرحله شارژ دوم- این شارژ باتری با یک ولتاژ ثابت است، اما جریان به تدریج کاهش می یابد (افت).

در این مرحله شارژر ولتاژ 4.15-4.25 ولت را روی باتری حفظ کرده و مقدار جریان را کنترل می کند.

با افزایش ظرفیت، جریان شارژ کاهش می یابد. به محض کاهش مقدار آن به 0.05-0.01C، فرآیند شارژ کامل در نظر گرفته می شود.

نکته مهم در عملکرد صحیح شارژر، قطع کامل آن از باتری پس از اتمام شارژ است. این به دلیل این واقعیت است که برای باتری های لیتیومی بسیار نامطلوب است که آنها برای مدت طولانی تحت ولتاژ بالا باقی بمانند که معمولاً توسط شارژر ارائه می شود (یعنی 4.18-4.24 ولت). این منجر به تخریب سریع ترکیب شیمیایی باتری و در نتیجه کاهش ظرفیت آن می شود. اقامت طولانی مدت به معنای ده ها ساعت یا بیشتر است.

در مرحله دوم شارژ، باتری تقریباً 0.1-0.15 ظرفیت خود را افزایش می دهد. بنابراین کل شارژ باتری به 90-95٪ می رسد که یک شاخص عالی است.

ما دو مرحله اصلی شارژ را بررسی کردیم. با این حال، پوشش موضوع شارژ باتری های لیتیومی ناقص خواهد بود اگر مرحله شارژ دیگری - به اصطلاح - ذکر نشده باشد. پیش شارژ

مرحله شارژ اولیه (پیش شارژ)- این مرحله فقط برای باتری های با دشارژ عمیق (زیر 2.5 ولت) استفاده می شود تا آنها را به حالت عادی کار کند.

در این مرحله شارژ با جریان ثابت کاهش یافته تا زمانی که ولتاژ باتری به 2.8 ولت برسد تامین می شود.

مرحله مقدماتی برای جلوگیری از تورم و کاهش فشار (یا حتی انفجار با آتش) باتری های آسیب دیده که مثلاً دارای یک اتصال کوتاه داخلی بین الکترودها هستند، ضروری است. اگر یک جریان شارژ زیاد بلافاصله از چنین باتری عبور کند، این امر به ناچار منجر به گرم شدن آن می شود و سپس بستگی دارد.

یکی دیگر از مزایای پیش‌شارژ، گرم کردن پیش‌گرم باتری است که هنگام شارژ در دمای پایین محیط (در یک اتاق گرم نشده در فصل سرد) مهم است.

شارژ هوشمند باید بتواند ولتاژ باتری را در مرحله شارژ اولیه کنترل کند و اگر ولتاژ برای مدت طولانی افزایش نیابد، نتیجه گیری کند که باتری معیوب است.

تمام مراحل شارژ باتری لیتیوم یونی (از جمله مرحله پیش شارژ) به صورت شماتیک در این نمودار نشان داده شده است:

بیش از 0.15 ولت از ولتاژ شارژ نامی می تواند عمر باتری را به نصف کاهش دهد. کاهش ولتاژ شارژ به میزان 0.1 ولت، ظرفیت باتری شارژ شده را تا حدود 10 درصد کاهش می دهد، اما عمر مفید آن را به میزان قابل توجهی افزایش می دهد. ولتاژ یک باتری کاملا شارژ شده پس از خارج کردن آن از شارژر 4.1-4.15 ولت است.

بگذارید موارد فوق را خلاصه کنم و نکات اصلی را بیان کنم:

1. برای شارژ باتری لیتیوم یونی (مثلا 18650 یا هر باتری دیگری) از چه جریانی استفاده کنم؟

جریان به سرعتی که می خواهید آن را شارژ کنید بستگی دارد و می تواند از 0.2C تا 1C متغیر باشد.

به عنوان مثال، برای یک باتری سایز 18650 با ظرفیت 3400 میلی آمپر ساعت، حداقل جریان شارژ 680 میلی آمپر و حداکثر آن 3400 میلی آمپر است.

2-چقدر طول میکشه که مثلا همون باطری های 18650 شارژ بشه؟

زمان شارژ مستقیماً به جریان شارژ بستگی دارد و با استفاده از فرمول محاسبه می شود:

T = C / شارژ می کنم.

به عنوان مثال، زمان شارژ باتری 3400 میلی آمپری ما با جریان 1 آمپر حدود 3.5 ساعت خواهد بود.

3. چگونه باتری لیتیوم پلیمری را به درستی شارژ کنیم؟

تمام باتری های لیتیومی به یک شکل شارژ می شوند. فرقی نمی کند لیتیوم پلیمر باشد یا یون لیتیوم. برای ما، مصرف کنندگان، هیچ تفاوتی وجود ندارد.

برد حفاظتی چیست؟

برد محافظ (یا PCB - برد کنترل قدرت) برای محافظت در برابر اتصال کوتاه، شارژ بیش از حد و تخلیه بیش از حد باتری لیتیومی طراحی شده است. به عنوان یک قاعده، حفاظت از گرمای بیش از حد نیز در ماژول های حفاظتی تعبیه شده است.

به دلایل ایمنی، استفاده از باتری های لیتیومی در لوازم خانگی ممنوع است، مگر اینکه دارای برد محافظ داخلی باشند. به همین دلیل است که همه باتری های تلفن همراه همیشه دارای یک برد PCB هستند. پایانه های خروجی باتری مستقیماً روی برد قرار دارند:

این بردها از یک کنترلر شارژ شش پایه بر روی یک دستگاه تخصصی (JW01، JW11، K091، G2J، G3J، S8210، S8261، NE57600 و سایر آنالوگ ها) استفاده می کنند. وظیفه این کنترلر این است که با تخلیه کامل باتری، باتری را از بار جدا کند و با رسیدن به 4.25 ولت باتری را از شارژ جدا کند.

به عنوان مثال، نموداری از برد محافظ باتری BP-6M که همراه با گوشی های قدیمی نوکیا عرضه شده است:

اگر در مورد 18650 صحبت کنیم، می توان آنها را با یا بدون برد محافظ تولید کرد. ماژول حفاظتی در نزدیکی پایانه منفی باتری قرار دارد.

برد طول باتری را 2-3 میلی متر افزایش می دهد.

باتری‌های بدون ماژول PCB معمولاً در باتری‌هایی قرار می‌گیرند که مدارهای حفاظتی خود را دارند.

هر باتری با محافظ می تواند به راحتی بدون محافظ به باتری تبدیل شود؛ فقط باید آن را تخلیه کنید.

امروزه حداکثر ظرفیت باتری 18650 3400 میلی آمپر ساعت است. باتری های دارای محافظ باید دارای یک نام مربوطه بر روی کیس ("محافظت شده") باشند.

برد PCB را با ماژول PCM (PCM - ماژول شارژ برق) اشتباه نگیرید. اگر اولی فقط به منظور محافظت از باتری باشد، دومی برای کنترل فرآیند شارژ طراحی شده است - آنها جریان شارژ را در یک سطح معین محدود می کنند، دما را کنترل می کنند و به طور کلی از کل فرآیند اطمینان می دهند. برد PCM همان چیزی است که ما آن را کنترل کننده شارژ می نامیم.

امیدوارم الان سوالی باقی نماند که چگونه باتری 18650 یا هر باتری لیتیوم دیگری را شارژ کنیم؟ سپس به سراغ مجموعه کوچکی از راه حل های مدار آماده برای شارژرها (همان کنترل کننده های شارژ) می رویم.

طرح های شارژ باتری های لیتیوم یون

تمام مدارها برای شارژ هر باتری لیتیومی مناسب هستند؛ تنها چیزی که باقی می ماند تصمیم گیری در مورد جریان شارژ و پایه عنصر است.

LM317

نمودار یک شارژر ساده بر اساس تراشه LM317 با نشانگر شارژ:

مدار ساده ترین است، کل راه اندازی به تنظیم ولتاژ خروجی روی 4.2 ولت با استفاده از مقاومت R8 (بدون باتری متصل!) و تنظیم جریان شارژ با انتخاب مقاومت های R4، R6 خلاصه می شود. قدرت مقاومت R1 حداقل 1 وات است.

به محض خاموش شدن LED، فرآیند شارژ را می توان تکمیل شده در نظر گرفت (جریان شارژ هرگز به صفر نمی رسد). توصیه نمی شود که باتری را برای مدت طولانی پس از شارژ کامل روی این شارژ نگه دارید.

ریز مدار lm317 به طور گسترده در تثبیت کننده های مختلف ولتاژ و جریان (بسته به مدار اتصال) استفاده می شود. در هر گوشه فروخته می شود و قیمت آن سکه است (شما می توانید 10 قطعه را فقط با 55 روبل بگیرید).

LM317 در بدنه های مختلفی عرضه می شود:

تخصیص پین (pinout):

آنالوگ های تراشه LM317 عبارتند از: GL317, SG31, SG317, UC317T, ECG1900, LM31MDT, SP900, KR142EN12, KR1157EN1 (دو مورد آخر تولید داخل هستند).

اگر به جای LM317 از LM350 استفاده کنید، جریان شارژ را می توان به 3 آمپر افزایش داد. با این حال، گران تر خواهد بود - 11 روبل / قطعه.

برد مدار چاپی و مجموعه مدار در زیر نشان داده شده است:

ترانزیستور قدیمی شوروی KT361 را می توان با ترانزیستور pnp مشابه (به عنوان مثال KT3107، KT3108 یا بورژوایی 2N5086، 2SA733، BC308A) جایگزین کرد. در صورت عدم نیاز به نشانگر شارژ، می توان آن را به طور کلی حذف کرد.

عیب مدار: ولتاژ تغذیه باید در محدوده 8-12 ولت باشد. این به این دلیل است که برای عملکرد عادی تراشه LM317، اختلاف بین ولتاژ باتری و ولتاژ تغذیه باید حداقل 4.25 ولت باشد. بنابراین، تغذیه آن از درگاه USB امکان پذیر نخواهد بود.

MAX1555 یا MAX1551

MAX1551/MAX1555 شارژرهای تخصصی برای باتری های Li+ هستند که می توانند از طریق USB یا از یک آداپتور برق جداگانه (به عنوان مثال، شارژر تلفن) کار کنند.

تنها تفاوت بین این ریز مدارها این است که MAX1555 سیگنالی برای نشان دادن فرآیند شارژ تولید می کند و MAX1551 سیگنالی مبنی بر روشن بودن برق تولید می کند. آن ها 1555 هنوز در بیشتر موارد ارجح است، بنابراین یافتن 1551 در حال حاضر دشوار است.

شرح دقیق این ریز مدارها از طرف سازنده می باشد.

حداکثر ولتاژ ورودی از آداپتور DC 7 ولت است، زمانی که از USB تغذیه می شود - 6 ولت. هنگامی که ولتاژ منبع تغذیه به 3.52 ولت کاهش می یابد، ریز مدار خاموش می شود و شارژ متوقف می شود.

خود ریز مدار تشخیص می دهد که ولتاژ تغذیه در کدام ورودی وجود دارد و به آن متصل می شود. اگر برق از طریق گذرگاه USB تامین شود، حداکثر جریان شارژ به 100 میلی آمپر محدود می شود - این به شما امکان می دهد بدون ترس از سوختن پل جنوبی شارژر را به پورت USB هر رایانه وصل کنید.

هنگامی که توسط یک منبع تغذیه جداگانه تغذیه می شود، جریان شارژ معمولی 280 میلی آمپر است.

تراشه ها دارای محافظ داخلی در برابر گرمای بیش از حد هستند. اما حتی در این مورد، مدار به کار خود ادامه می دهد و جریان شارژ را به میزان 17 میلی آمپر برای هر درجه بالاتر از 110 درجه سانتی گراد کاهش می دهد.

یک عملکرد پیش شارژ وجود دارد (به بالا مراجعه کنید): تا زمانی که ولتاژ باتری کمتر از 3 ولت باشد، ریزمدار جریان شارژ را به 40 میلی آمپر محدود می کند.

میکرو مدار دارای 5 پین است. در اینجا یک نمودار اتصال معمولی است:

اگر تضمینی وجود دارد که ولتاژ خروجی آداپتور شما تحت هیچ شرایطی نمی تواند از 7 ولت بیشتر شود، می توانید بدون تثبیت کننده 7805 این کار را انجام دهید.

گزینه شارژ USB را می توان به عنوان مثال روی این یکی مونتاژ کرد.

ریز مدار به دیودهای خارجی یا ترانزیستورهای خارجی نیاز ندارد. به طور کلی، البته، چیزهای کوچک زرق و برق دار! فقط آنها برای لحیم کاری بسیار کوچک و ناخوشایند هستند. و همچنین گران هستند ().

LP2951

تثبیت کننده LP2951 توسط National Semiconductors () تولید شده است. اجرای یک تابع محدود کننده جریان داخلی را فراهم می کند و به شما امکان می دهد یک سطح ولتاژ شارژ پایدار برای باتری لیتیوم یون در خروجی مدار ایجاد کنید.

ولتاژ شارژ 4.08 - 4.26 ولت است و توسط مقاومت R3 در هنگام قطع باتری تنظیم می شود. ولتاژ بسیار دقیق نگه داشته می شود.

جریان شارژ 150 - 300 میلی آمپر است، این مقدار توسط مدارهای داخلی تراشه LP2951 (بسته به سازنده) محدود می شود.

از دیود با جریان معکوس کوچک استفاده کنید. به عنوان مثال، می تواند هر یک از سری 1N400X باشد که می توانید خریداری کنید. دیود به عنوان یک دیود مسدود کننده برای جلوگیری از جریان معکوس از باتری به تراشه LP2951 در هنگام خاموش شدن ولتاژ ورودی استفاده می شود.

این شارژر جریان شارژ نسبتا کمی تولید می کند، بنابراین هر باتری 18650 می تواند یک شبه شارژ شود.

ریز مدار را می توان هم در بسته DIP و هم در بسته SOIC خریداری کرد (هزینه هر قطعه حدود 10 روبل).

MCP73831

این تراشه به شما امکان می‌دهد شارژرهای مناسب بسازید، و همچنین ارزان‌تر از MAX1555 است.

یک نمودار اتصال معمولی از:

مزیت مهم مدار عدم وجود مقاومت های قدرتمند با مقاومت کم است که جریان شارژ را محدود می کند. در اینجا جریان توسط یک مقاومت متصل به پایه 5 میکرو مدار تنظیم می شود. مقاومت آن باید در محدوده 2-10 کیلو اهم باشد.

شارژر مونتاژ شده به شکل زیر است:

ریز مدار در حین کار به خوبی گرم می شود، اما به نظر نمی رسد که این موضوع آن را آزار دهد. کارکرد خود را انجام می دهد.

در اینجا نسخه دیگری از یک برد مدار چاپی با LED SMD و کانکتور micro-USB وجود دارد:

LTC4054 (STC4054)

طرح بسیار ساده، گزینه عالی! اجازه شارژ با جریان تا 800 میلی آمپر را می دهد (نگاه کنید به). درست است که بسیار گرم می شود، اما در این مورد محافظ داخلی در برابر گرمای بیش از حد جریان را کاهش می دهد.

مدار را می توان با بیرون انداختن یک یا حتی هر دو LED با یک ترانزیستور به طور قابل توجهی ساده کرد. سپس اینگونه به نظر می رسد (باید اعتراف کنید که نمی تواند ساده تر باشد: چند مقاومت و یک کندانسور):

یکی از گزینه های برد مدار چاپی در دسترس است. این برد برای عناصر با اندازه استاندارد 0805 طراحی شده است.

I=1000/R. شما نباید بلافاصله جریان بالایی را تنظیم کنید؛ ابتدا ببینید میکرو مدار چقدر داغ می شود. برای اهدافم، یک مقاومت 2.7 کیلو اهم گرفتم و جریان شارژ حدود 360 میلی آمپر بود.

بعید است که بتوان رادیاتور را با این ریزمدار تطبیق داد و به دلیل مقاومت حرارتی بالای محل اتصال کریستال به کیس موثر نیست. سازنده توصیه می کند که هیت سینک را "از طریق سرنخ ها" بسازید - آثار را تا حد ممکن ضخیم کنید و فویل را زیر بدنه تراشه بگذارید. به طور کلی، هرچه فویل "زمین" بیشتری باقی بماند، بهتر است.

به هر حال، بیشتر گرما از طریق پایه سوم پخش می شود، بنابراین می توانید این اثر را بسیار گسترده و ضخیم کنید (آن را با لحیم کاری اضافی پر کنید).

بسته تراشه LTC4054 ممکن است دارای برچسب LTH7 یا LTADY باشد.

LTH7 با LTADY تفاوت دارد زیرا اولی می تواند باتری بسیار کم را بلند کند (که ولتاژ آن کمتر از 2.9 ولت است) در حالی که دومی نمی تواند (شما باید آن را جداگانه بچرخانید).

این تراشه بسیار موفق ظاهر شد، بنابراین دارای یک دسته آنالوگ است: STC4054, MCP73831, TB4054, QX4054, TP4054, SGM4054, ACE4054, LP4054, U4054, BL4054, BL4054, WPM1PT81PT405, BL4054, WPM1PT4050, WPM1PT4054. 81، VS61 02، HX6001، LC6000، LN5060، CX9058، EC49016، CYT5026، Q7051. قبل از استفاده از هر یک از آنالوگ ها، برگه های داده را بررسی کنید.

TP4056

ریزمدار در یک محفظه SOP-8 ساخته شده است (نگاه کنید به) ، روی شکم خود یک هیت سینک فلزی دارد که به کنتاکت ها متصل نیست و این امکان حذف گرما کارآمدتر را فراهم می کند. به شما امکان می دهد باتری را با جریانی تا 1 آمپر شارژ کنید (جریان به مقاومت تنظیم کننده جریان بستگی دارد).

نمودار اتصال به حداقل عناصر آویزان نیاز دارد:

مدار فرآیند شارژ کلاسیک را اجرا می کند - ابتدا با یک جریان ثابت شارژ می شود، سپس با یک ولتاژ ثابت و یک جریان نزولی. همه چیز علمی است. اگر به مرحله به مرحله شارژ نگاه کنید، می توانید چندین مرحله را تشخیص دهید:

1. نظارت بر ولتاژ باتری متصل (این همیشه اتفاق می افتد).
2. فاز پیش شارژ (اگر باتری کمتر از 2.9 ولت تخلیه شود). با جریان 1/10 از جریان برنامه ریزی شده توسط مقاومت R prog (100 میلی آمپر در R prog = 1.2 کیلو اهم) تا سطح 2.9 ولت شارژ کنید.
3. شارژ با حداکثر جریان ثابت (1000 میلی آمپر در R prog = 1.2 کیلو اهم).
4. هنگامی که باتری به 4.2 ولت می رسد، ولتاژ باتری در این سطح ثابت می شود. کاهش تدریجی جریان شارژ شروع می شود.
5. هنگامی که جریان به 1/10 جریان برنامه ریزی شده توسط مقاومت R prog (100 میلی آمپر در R prog = 1.2 کیلو اهم) برسد، شارژر خاموش می شود.
6. پس از اتمام شارژ، کنترل کننده به نظارت بر ولتاژ باتری ادامه می دهد (نقطه 1 را ببینید). جریان مصرفی مدار مانیتورینگ 2-3 μA است. پس از کاهش ولتاژ به 4.0 ولت، شارژ مجدد شروع می شود. و به همین ترتیب در یک دایره.

جریان شارژ (بر حسب آمپر) با فرمول محاسبه می شود I=1200/R prog. حداکثر مجاز 1000 میلی آمپر است.

آزمایش شارژ واقعی با باتری 3400 میلی آمپر ساعتی 18650 در نمودار نشان داده شده است:

مزیت ریز مدار این است که جریان شارژ تنها توسط یک مقاومت تنظیم می شود. مقاومت کم مقاومت قوی لازم نیست. به علاوه یک نشانگر فرآیند شارژ و همچنین نشانگر پایان شارژ وجود دارد. هنگامی که باتری وصل نیست، نشانگر هر چند ثانیه یکبار چشمک می زند.

ولتاژ تغذیه مدار باید در محدوده 4.5 ... 8 ولت باشد. هرچه به 4.5 ولت نزدیکتر باشد، بهتر است (بنابراین تراشه کمتر گرم می شود).

پایه اول برای اتصال یک سنسور دما که در باتری لیتیوم یون تعبیه شده است (معمولاً ترمینال میانی باتری تلفن همراه) استفاده می شود. اگر ولتاژ خروجی کمتر از 45% یا بالاتر از 80% ولتاژ منبع تغذیه باشد، شارژ به حالت تعلیق در می آید. اگر به کنترل دما نیاز ندارید، فقط آن پا را روی زمین بکارید.

توجه! این مدار یک ایراد قابل توجه دارد: عدم وجود مدار حفاظت از قطبیت معکوس باتری. در این حالت، کنترل کننده به دلیل تجاوز از حداکثر جریان، سوختگی تضمین می شود. در این حالت ولتاژ تغذیه مدار مستقیماً به باتری می رود که بسیار خطرناک است.

علامت گذاری ساده است و می توان آن را در یک ساعت روی زانو انجام داد. اگر زمان بسیار مهم است، می توانید ماژول های آماده را سفارش دهید. برخی از تولید کنندگان ماژول های آماده محافظت در برابر جریان بیش از حد و تخلیه بیش از حد را اضافه می کنند (به عنوان مثال، می توانید انتخاب کنید به کدام برد نیاز دارید - با یا بدون حفاظت و با کدام کانکتور).

شما همچنین می توانید تخته های آماده با یک کنتاکت سنسور دما را پیدا کنید. یا حتی یک ماژول شارژ با چندین ریز مدار موازی TP4056 برای افزایش جریان شارژ و با محافظت از قطبیت معکوس (مثال).

LTC1734

همچنین یک طرح بسیار ساده. جریان شارژ توسط مقاومت R prog تنظیم می شود (به عنوان مثال، اگر یک مقاومت 3 کیلو اهم نصب کنید، جریان 500 میلی آمپر خواهد بود).

ریز مدارها معمولاً روی قاب علامت گذاری می شوند: LTRG (اغلب می توان آنها را در تلفن های قدیمی سامسونگ یافت).

هر ترانزیستور pnp مناسب است، نکته اصلی این است که برای جریان شارژ معین طراحی شده است.

در نمودار نشان داده شده نشانگر شارژ وجود ندارد، اما در LTC1734 گفته شده است که پین ​​"4" (Prog) دو عملکرد دارد - تنظیم جریان و نظارت بر پایان شارژ باتری. به عنوان مثال، مداری با کنترل پایان شارژ با استفاده از مقایسه کننده LT1716 نشان داده شده است.

مقایسه کننده LT1716 در این مورد می تواند با یک LM358 ارزان قیمت جایگزین شود.

TL431 + ترانزیستور

احتمالاً ایجاد مداری با استفاده از قطعات مقرون به صرفه تر دشوار است. سخت ترین چیز در اینجا یافتن منبع ولتاژ مرجع TL431 است. اما آنها به قدری رایج هستند که تقریباً در همه جا یافت می شوند (به ندرت منبع تغذیه بدون این ریز مدار کار می کند).

خوب، ترانزیستور TIP41 را می توان با هر ترانزیستور دیگری با جریان کلکتور مناسب جایگزین کرد. حتی KT819، KT805 شوروی قدیمی (یا KT815، KT817 کمتر قدرتمندتر) این کار را می کند.

راه اندازی مدار به تنظیم ولتاژ خروجی (بدون باتری!!!) با استفاده از یک مقاومت تریم در 4.2 ولت ختم می شود. مقاومت R1 حداکثر مقدار جریان شارژ را تنظیم می کند.

این مدار فرآیند دو مرحله‌ای شارژ باتری‌های لیتیومی را به طور کامل اجرا می‌کند - ابتدا با جریان مستقیم شارژ می‌شود، سپس به فاز تثبیت ولتاژ می‌رود و به آرامی جریان را تقریباً به صفر می‌رساند. تنها ایراد آن تکرارپذیری ضعیف مدار است (در راه اندازی دمدمی مزاج و برای اجزای مورد استفاده سخت است).

MCP73812

یک ریز مدار نادیده گرفته دیگری از Microchip وجود دارد - MCP73812 (نگاه کنید به). بر اساس آن، یک گزینه شارژ بسیار مقرون به صرفه به دست می آید (و ارزان!). کل کیت بدنه فقط یک مقاومت است!

به هر حال، ریز مدار در یک بسته لحیم کاری - SOT23-5 ساخته شده است.

تنها نکته منفی این است که بسیار گرم می شود و هیچ نشانه شارژ وجود ندارد. همچنین اگر منبع انرژی کم مصرف داشته باشید (که باعث افت ولتاژ می شود) به نحوی چندان قابل اعتماد کار نمی کند.

به طور کلی، اگر نشانگر شارژ برای شما مهم نیست و جریان 500 میلی آمپر برای شما مناسب است، پس MCP73812 گزینه بسیار خوبی است.

NCP1835

یک راه حل کاملا یکپارچه ارائه شده است - NCP1835B که پایداری بالایی در ولتاژ شارژ (4.2 ± 0.05 V) ارائه می دهد.

شاید تنها ایراد این ریز مدار اندازه بسیار مینیاتوری آن باشد (قاب DFN-10، اندازه 3x3 میلی متر). همه نمی توانند چنین عناصر مینیاتوری را با کیفیت بالا لحیم کاری کنند.

از جمله مزایای غیر قابل انکار می خواهم به موارد زیر اشاره کنم:

1. حداقل تعداد اعضای بدن
2. امکان شارژ باتری کاملا دشارژ شده (جریان پیش شارژ 30 میلی آمپر);
3. تعیین پایان شارژ.
4. جریان شارژ قابل برنامه ریزی - تا 1000 میلی آمپر.
5. نشانگر شارژ و خطا (قابلیت تشخیص باتری های غیرقابل شارژ و سیگنال دادن به آن).
6. محافظت در برابر شارژ طولانی مدت (با تغییر ظرفیت خازن C t می توانید حداکثر زمان شارژ را از 6.6 تا 784 دقیقه تنظیم کنید).

هزینه ریز مدار دقیقاً ارزان نیست، بلکه آنقدر بالا نیست (~1 دلار) که بتوانید از استفاده از آن خودداری کنید. اگر با اتو لحیم کاری راحت هستید، توصیه می کنم این گزینه را انتخاب کنید.

توضیحات دقیق تر در

آیا می توانم باتری لیتیوم یونی را بدون کنترلر شارژ کنم؟

بله، تو میتونی. با این حال، این نیاز به کنترل دقیق جریان و ولتاژ شارژ دارد.

به طور کلی، شارژ باتری مثلاً 18650 ما بدون شارژر امکان پذیر نخواهد بود. شما هنوز باید به نحوی حداکثر جریان شارژ را محدود کنید، بنابراین حداقل ابتدایی ترین حافظه هنوز مورد نیاز خواهد بود.

ساده ترین شارژر برای هر باتری لیتیومی، مقاومتی است که به صورت سری به باتری متصل است:

مقاومت و اتلاف توان مقاومت به ولتاژ منبع تغذیه ای که برای شارژ استفاده می شود بستگی دارد.

به عنوان مثال، اجازه دهید یک مقاومت را برای یک منبع تغذیه 5 ولت محاسبه کنیم. ما یک باتری 18650 با ظرفیت 2400 میلی آمپر ساعت شارژ خواهیم کرد.

بنابراین، در همان ابتدای شارژ، افت ولتاژ در مقاومت به صورت زیر خواهد بود:

U r = 5 - 2.8 = 2.2 ولت

فرض کنید منبع تغذیه 5 ولت ما برای حداکثر جریان 1 آمپر درجه بندی شده است. مدار در همان ابتدای شارژ، زمانی که ولتاژ باتری حداقل است و به 2.7-2.8 ولت می رسد، بیشترین جریان را مصرف می کند.

توجه: در این محاسبات این احتمال وجود دارد که باتری بسیار عمیق تخلیه شود و ولتاژ روی آن بسیار کمتر و حتی به صفر برسد.

بنابراین، مقاومت مقاومت مورد نیاز برای محدود کردن جریان در همان ابتدای شارژ در 1 آمپر باید:

R = U / I = 2.2 / 1 = 2.2 اهم

اتلاف توان مقاومتی:

P r = I 2 R = 1 * 1 * 2.2 = 2.2 W

در پایان شارژ باتری، زمانی که ولتاژ روی آن به 4.2 ولت نزدیک شود، جریان شارژ به صورت زیر خواهد بود:

I شارژ = (U ip - 4.2) / R = (5 - 4.2) / 2.2 = 0.3 A

یعنی همانطور که می بینیم، همه مقادیر از حد مجاز برای یک باتری معین فراتر نمی روند: جریان اولیه از حداکثر جریان شارژ مجاز برای یک باتری معین (2.4 A) تجاوز نمی کند و جریان نهایی از جریان تجاوز می کند. که در آن باتری دیگر ظرفیت نمی یابد (0.24 A).

عیب اصلی چنین شارژی نیاز به نظارت مداوم بر ولتاژ باتری است. و به محض اینکه ولتاژ به 4.2 ولت رسید شارژ را به صورت دستی خاموش کنید. واقعیت این است که باتری های لیتیومی حتی اضافه ولتاژ کوتاه مدت را بسیار ضعیف تحمل می کنند - توده های الکترود به سرعت شروع به تخریب می کنند، که به ناچار منجر به از دست دادن ظرفیت می شود. در عین حال، تمام پیش نیازها برای گرم شدن بیش از حد و کاهش فشار ایجاد می شود.

اگر باتری شما دارای یک برد محافظ داخلی است که در بالا توضیح داده شد، همه چیز ساده تر می شود. هنگامی که ولتاژ خاصی به باتری رسید، خود برد آن را از شارژر جدا می کند. با این حال، این روش شارژ دارای معایب قابل توجهی است که ما در مورد آنها صحبت کردیم.

محافظ تعبیه شده در باتری به هیچ عنوان اجازه شارژ بیش از حد آن را نخواهد داد. تنها کاری که باید انجام دهید این است که جریان شارژ را کنترل کنید تا از مقادیر مجاز برای یک باتری معین تجاوز نکند (متاسفانه تخته های محافظ نمی توانند جریان شارژ را محدود کنند).

شارژ با استفاده از منبع تغذیه آزمایشگاهی

اگر منبع تغذیه با حفاظت جریان (محدودیت) دارید، پس نجات پیدا کرده اید! چنین منبع انرژی در حال حاضر یک شارژر تمام عیار است که مشخصات شارژ صحیح را که در بالا در مورد آن نوشتیم (CC/CV) پیاده سازی می کند.

تنها کاری که برای شارژ لیتیوم یون باید انجام دهید این است که منبع تغذیه را روی 4.2 ولت تنظیم کرده و حد جریان مورد نظر را تنظیم کنید. و می توانید باتری را وصل کنید.

در ابتدا، زمانی که باتری هنوز خالی است، منبع تغذیه آزمایشگاه در حالت حفاظت جریان کار می کند (یعنی جریان خروجی را در یک سطح معین تثبیت می کند). سپس، هنگامی که ولتاژ روی بانک به 4.2 ولت تنظیم شده افزایش می یابد، منبع تغذیه به حالت تثبیت ولتاژ تغییر می کند و جریان شروع به کاهش می کند.

هنگامی که جریان به 0.05-0.1 درجه سانتیگراد کاهش می یابد، باتری را می توان شارژ کامل در نظر گرفت.

همانطور که می بینید منبع تغذیه آزمایشگاهی یک شارژر تقریبا ایده آل است! تنها کاری که نمی تواند به صورت خودکار انجام دهد، تصمیم گیری برای شارژ کامل باتری و خاموش شدن آن است. اما این یک چیز کوچک است که شما حتی نباید به آن توجه کنید.

چگونه باتری های لیتیومی را شارژ کنیم؟

و اگر ما در مورد باتری یکبار مصرف صحبت می کنیم که برای شارژ مجدد در نظر گرفته نشده است، پاسخ صحیح (و تنها صحیح) به این سوال خیر است.

واقعیت این است که هر باتری لیتیومی (به عنوان مثال، معمولی CR2032 به شکل یک قرص تخت) با وجود یک لایه غیرفعال داخلی که آند لیتیوم را می پوشاند مشخص می شود. این لایه از واکنش شیمیایی بین آند و الکترولیت جلوگیری می کند. و تامین جریان خارجی لایه محافظ فوق را از بین می برد و منجر به آسیب به باتری می شود.

به هر حال، اگر در مورد باتری غیرقابل شارژ CR2032 صحبت کنیم، LIR2032 که بسیار شبیه به آن است، در حال حاضر یک باتری تمام عیار است. می تواند و باید شارژ شود. فقط ولتاژش 3 نیست 3.6 ولت.

نحوه شارژ باتری های لیتیومی (خواه باتری تلفن باشد، 18650 یا هر باتری لیتیوم یون دیگری) در ابتدای مقاله مورد بحث قرار گرفت.

85 کوپک / عدد. خرید کنید MCP73812 65 RUR / عدد خرید کنید NCP1835 83 RUR / عدد خرید کنید *همه تراشه ها با ارسال رایگان

بعد از ظهر خوبی داشته باشید دوستان!

امروز با یکی دیگر از سخت افزارهایی که در فناوری کامپیوتر استفاده می شود آشنا می شویم. آن را به عنوان اغلب به عنوان، یا، اما همچنین استفاده نمی شود شایسته توجه.

مرجع ولتاژ TL431 چیست؟

در منابع تغذیه رایانه های شخصی می توانید یک تراشه منبع ولتاژ مرجع (VS) TL431 پیدا کنید.

می توانید آن را به عنوان یک دیود زنر قابل تنظیم در نظر بگیرید.

اما این دقیقاً یک ریز مدار است، زیرا حاوی بیش از ده ترانزیستور است، بدون احتساب سایر عناصر.

دیود زنر چیزی است که ولتاژ ثابتی را در سراسر بار حفظ می کند (به دنبال حفظ) است. "چرا این مورد نیاز است؟" - تو پرسیدی.

واقعیت این است که ریز مدارهایی که یک کامپیوتر را تشکیل می دهند - چه بزرگ و چه کوچک - فقط می توانند در محدوده معینی (نه خیلی زیاد) از ولتاژهای تغذیه کار کنند. اگر از محدوده فراتر رود، احتمال شکست آنها بسیار زیاد است.

بنابراین، در (نه تنها کامپیوتر) مدارها و قطعات برای تثبیت ولتاژ استفاده می شود.

برای محدوده معینی از ولتاژها بین آند و کاتد (و محدوده مشخصی از جریانهای کاتد)، ریزمدار ولتاژ مرجع 2.5 ولت نسبت به آند در خروجی ref ارائه می دهد.

با استفاده از مدارهای خارجی (مقاومت ها)، می توانید ولتاژ بین آند و کاتد را در محدوده نسبتاً گسترده ای تغییر دهید - از 2.5 تا 36 ولت.

به این ترتیب، لازم نیست برای ولتاژ خاصی به دنبال دیودهای زنر باشیم! شما به سادگی می توانید مقادیر مقاومت را تغییر دهید و سطح ولتاژ مورد نیاز خود را بدست آورید.

در منابع تغذیه کامپیوتر یک منبع ولتاژ آماده به کار + 5VSB وجود دارد.

اگر دوشاخه منبع تغذیه به شبکه وارد شود، روی یکی از مخاطبین کانکتور اصلی برق وجود دارد - حتی اگر رایانه روشن نباشد.

در عین حال برخی از اجزای مادربرد کامپیوتر تحت این ولتاژ قرار دارند.

با کمک آن است که بخش اصلی منبع تغذیه - با سیگنالی از مادربرد شروع می شود. ریزمدار TL431 اغلب در تشکیل این ولتاژ نقش دارد.

اگر از کار بیفتد، مقدار ولتاژ آماده به کار ممکن است - و کاملاً - با مقدار اسمی متفاوت باشد.

این چه چیزی می تواند ما را تهدید کند؟

اگر ولتاژ +5VSB بیش از حد لازم باشد، کامپیوتر ممکن است یخ بزند، زیرا برخی از ریز مدارهای مادربرد با افزایش ولتاژ تغذیه می شوند.

گاهی اوقات این رفتار کامپیوتر یک تعمیرکار بی تجربه را گمراه می کند. از این گذشته ، او ولتاژهای منبع تغذیه اصلی منبع تغذیه +3.3 ولت ، + 5 ولت ، + 12 ولت - را اندازه گیری کرد و دید که آنها در حد تحمل هستند.

او شروع به حفاری در جای دیگری می کند و زمان زیادی را صرف جستجوی مشکل می کند. اما فقط باید ولتاژ منبع آماده به کار را اندازه گیری می کردید!

به شما یادآوری می کنیم که ولتاژ +5VSB باید در محدوده 5 درصد تلرانس باشد، یعنی. در محدوده 4.75 - 5.25 V قرار بگیرید.

اگر ولتاژ منبع آماده به کار کمتر از حد لازم باشد، ممکن است کامپیوتر اصلا روشن نشود..

چگونه TL431 را بررسی کنیم؟

غیرممکن است که این ریزمدار را مانند یک دیود زنر معمولی "زنگ" کنید.

برای اطمینان از اینکه به درستی کار می کند، باید یک مدار کوچک را برای آزمایش جمع کنید.

در این مورد، ولتاژ خروجی، به اولین تقریب، با فرمول توصیف می شود

Vo = (1 + R2/R3) * Vref (به صفحه داده* مراجعه کنید)، که در آن Vref ولتاژ مرجع برابر با 2.5 ولت است.

هنگامی که دکمه S1 بسته می شود، ولتاژ خروجی 2.5 ولت (ولتاژ مرجع) و زمانی که آن را آزاد کنید، 5 ولت خواهد بود.

بنابراین، با فشار دادن و رها کردن دکمه S1 و اندازه گیری سیگنال در خروجی مدار، می توانید سرویس پذیری (یا عملکرد نادرست) ریز مدار را بررسی کنید.

مدار تست را می توان به عنوان یک ماژول جداگانه با استفاده از یک کانکتور DIP 16 پین با گام پین 2.5 میلی متر ساخت. منبع تغذیه و پروب های تستر به پایانه های خروجی ماژول متصل می شوند.

برای آزمایش ریز مدار، باید آن را در کانکتور قرار دهید، دکمه را فشار دهید و به صفحه نمایش تستر نگاه کنید.

اگر تراشه داخل کانکتور قرار نگیرد، ولتاژ خروجی تقریباً 10 ولت خواهد بود.

همین! ساده است، اینطور نیست؟

*دیتاشیت ها برگه های داده مرجع برای قطعات الکترونیکی هستند. آنها را می توان با جستجو در اینترنت پیدا کرد.

ویکتور جروندا با شما بود. شما را در وبلاگ می بینیم!