Li-ion pillerin güvenli şarjı. Şema, açıklama

Ücretsiz teknik kütüphane

RADYO ELEKTRONİK VE ELEKTRİK MÜHENDİSLİĞİ ANSİKLOPEDİSİ
Ücretsiz kütüphane / Radyo-elektronik ve elektrikli cihazların şemaları

Li-ion pillerin güvenli şarjı. Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi

Ücretsiz teknik kütüphane

Radyo elektroniği ve elektrik mühendisliği ansiklopedisi / Şarj cihazları, piller, galvanik hücreler

makale yorumları

Son yıllarda, Radyo dergisi, "akıllı" olanlar da dahil olmak üzere, yalnızca pil şarj işlemini maksimum ölçüde otomatikleştirmekle kalmayan (şarj akımını üzerindeki voltaja bağlı olarak düzenler, çevirir) birçok şarj cihazını tanımladı. tamamen şarj olduğunda kapanır), ancak şarj etmeden önce gerekli başlangıç voltajına da deşarj edin. Ancak tüm bu cihazlar Ni-Cd ve Ni-MH piller için tasarlanmıştır ve kendine özgü özellikleri nedeniyle Li-ion (lityum-iyon) pilleri şarj etmeye pek uygun değildir. Yayınlanan makale, tam da bu tür pilleri şarj etmek için tasarlanmış basit bir şarj cihazını anlatıyor.

Li-ion pillerle ilgili bol miktarda bilgiye rağmen, İnternet, onları şarj etmek için oldukça basit ve güvenilir bir cihaza ihtiyaç olduğunu gösteren kullanıcı anlaşmazlıklarıyla doludur. Önerilen tasarım, öncelikle düşük üretim maliyetine odaklanan bu soruna yönelik olası çözümlerden yalnızca biridir. Örneğin [1]'de açıklanan cihazın aksine, içinde kullanılan mikro devrelerin maliyeti 1 USD'yi geçmeyecektir.

Elbette ucuzluk adına kesinlikle ihmal edilmemesi gereken göstergeler var. Bunların başında, Li-ion pillerin dikkatsiz deneyler sırasında patlamasıyla ilgili amatör radyo masallarına "dahil olan" bir kişi haline gelen operasyon güvenliği geliyor. [2]'de, lityum şarj edilebilir pillerin istenmeden imha edilmesini önlemek için şirketler tarafından alınan önlemler yeterince ayrıntılı olarak açıklanmaktadır. Bununla birlikte, üreticiler, onları 2,5 V'tan düşük bir voltaja veya büyük (2,5 A'dan fazla) akımlara boşaltmanın ve yeniden şarj etmenin kabul edilemez olduğu konusunda uyarıyorlar. Hem derin deşarj hem de uzun süreli akım şarjı, yalnızca birkaç mikroamper bile olsa, pil elektrotlarında dendrit oluşumunu uyarabilir ve pilin erken arızalanmasına neden olabilir. Bu nedenle, sonuç kendini gösteriyor: bir Li-ion pilin "ömrünü" uzatmak için, tam olarak (2,5 V'a) ulaşmadan zamanında (voltajın 100 V'a düşmesini beklemeden) şarj etmek daha iyidir. %) şarj.

LGR18650E pilini şarj etmek için tasarlanmış açıklanan cihazın çalışmasının altında yatan bu ilkedir (özellikleri NEC ICR-18650 [2] ile neredeyse aynıdır). Gerekirse, makalede verilen hesaplama formüllerini kullanarak şarj cihazını diğer özelliklerle değiştirebilirsiniz.

Cihazın devre şeması şekilde gösterilmiştir. Temeli, D1P101 ve S1 paketlerinde üretilen özel bir DA8 TSM08A mikro devresidir.

(büyütmek için tıklayın)

Bildiğiniz gibi Li-ion pillerin önce sabit bir akım ile şarj edilmesi ve belirli bir voltaj seviyesine ulaştıktan sonra katlanarak azalması gerekir [2]. Önerilen cihazda, op-amp DA1.2, şarj akımı sensöründen - direnç R3 - gelen sinyali, direnç R6 motorundan alınan Uo1,24p = 7 V referans voltajının bir kısmı ile karşılaştırır ve transistör VT1'i tam olarak olduğu gibi hafifçe açar. akım sensörü boyunca gerekli voltaj düşüşünü oluşturmak için gerektiği kadar. Ayrıca cihaz, tamamen boşalmış bir pili şarj ederken sözde şartlandırma modunu sağlar.

Cihazın parametrelerini hesaplayalım. Bu durumda şarj edilebilir pilin termal izlemesi sağlanmadığından, kendimizi maksimum şarj akımı Icharge = 1 A ile sınırlayacağız. Elbette 1,6 A'ya yükseltilebilir, ancak bu durumda hesaba katmak gerekir örneğin [3]'te belirtilen tavsiyeler. DA2 çipinin bu durumda kullanılmayan op amp'i, şarj edilen pilin termal kontrolünü gerçekleştirmeyi kolaylaştırır.

Şarj akımının kabul edilen değeri için, R3 direnci üzerindeki voltaj düşüşü 0,22 V'tur. Cihaza monte edilmeden önce, stabilize edilmiş bir voltajdan 7 V'luk bir voltaj uygulanarak R1,24 direncinin motorunda ayarlanması gereken bu voltajdır. güç kaynağı üst (devreye göre) çıkışına.

Şarj başlangıcındaki voltaj 1 V'u geçmiyorsa, şarj edilebilir pil G2,5'in koşullandırma modu otomatik olarak açılmalıdır. Bu amaçla, DA3.1 karşılaştırıcısı G1'deki voltajı izler (bir bölücü - bir ayar direnci aracılığıyla) R11) ve 2,5 B'den düşükse, karşılaştırıcının çıkış transistörü doygunluğa açılır, DA2 yongasının 1 pimini ortak kabloya bağlar ve böylece örnek akım kaynağını açar. Önceki durumda olduğu gibi, direnç R11'i cihaza monte etmeden önce, üst (şemaya göre) çıkışına kalibre edilmiş bir voltaj (ancak şimdi - 2,5 V) uygulanır ve kaydırıcı döndürülerek 1,24 V'luk bir voltaj elde edilir. Örnek akım kaynağı açıldıktan sonra, Iobr = 1,4 mA op-amp DA1.2'nin evirici girişindeki voltaj, R3 dirençleri üzerindeki ve R4, R6 paralel bağlı voltaj düşüşlerinin cebirsel toplamıdır. Mevcut Iobr tarafından akım sensörü R3'te oluşturulan voltaj düşüşünü ihmal ederek, R4 direncinin direncini, Icond - 0,1 Işarj koşullandırma akımının genel olarak kabul edilen değeri için hesaplıyoruz:

Gerekli direnç, derecelendirme şemasında gösterilen R4 direncini R6'e paralel bağlayarak seçmek en kolay yoldur.

Bu nedenle, devrede belirtilen akım ayar dirençlerinin dirençleri, tamamen boşalmış bir pilin 100 mA'dan fazla olmayan bir akımla ve üzerindeki voltaj 2,5 A'lık bir akımla 1 V'a yükseldiğinde şarj edilmesini sağlar.

Şimdiye kadar pil şarjının ilk aşamasından bahsettik. Tamamlandıktan sonra OS DA1.1 çalışmaya başlar. Ters çevirmeyen girişteki referans voltajı, R10 direnç motorundan alınan voltajın bir kısmı ile karşılaştırarak, VT1 transistörünü, bataryadaki voltaj belirtilen 4,2 V seviyesini geçmeyecek kadar açar. Bunu yapmak için, cihazı monte etmeden önce, direnç R10'un üst (devreye göre) çıkışına 4,2 V'luk bir voltaj verin ve motoru, üzerindeki voltajın 1,24 V olduğu bir konuma ayarlayın.

Yukarıda da bahsedildiği gibi bir lityum pilin şarjı belli bir akım değerinde tamamlanmalıdır. Bu durumda kapasitesinin yaklaşık %95'ına tekabül eden 90 mA'ya eşit olarak seçilir [2]. Şarj akımı göstergesi, karşılaştırıcı DA2'nin çıkışına bağlı HL3.2 LED'idir. İkincisi, akım vericisi R3'ün sinyalini referans voltajıyla karşılaştırır. Şarjın son aşamasında, bu sinyal çok küçüktür ve karşılaştırıcı parametrelerinin etkisini ve seçim ihtiyacını ortadan kaldırmak için cihaza DA2.1 op-amp tanıtıldı. Onu kaplayan OOS devresindeki R9 direncinin direnci değiştirilerek karşılaştırıcının 95 mA şarj akımında çalışması sağlanır. Derecelendirme şemasında gösterilen R8, R9 dirençleri ile HL2 LED'inin bu akımdaki parlaklığı yaklaşık yarı yarıya azalır ve 93 mA'ya düştüğünde gösterge söner. LED'in bu davranışı, kapatma noktasına yaklaştığında karşılaştırıcının çıkışında bir voltaj "sıçramasının" ortaya çıkmasından kaynaklanır ve pil, K1 rölesinin kontaklarını atlayarak doğrudan şarj devresine bağlanırsa gözlenir. İkincisinin piyasaya sürülmesi, yalnızca istenmeyen "sıçramayı" ortadan kaldırmayı değil, aynı zamanda şarjın tamamlanmasının ardından pilin otomatik olarak kapatılmasını da mümkün kıldı.

Aşağıdaki şekilde olur. SB1 düğmesine basıldığında, transistör VT2'nin tabanına (R15, R16 dirençleri aracılığıyla) pozitif bir polarite voltajı uygulanır ve açılır. Sonuç olarak, K1 rölesi etkinleştirilir ve K1.1 kontaklarıyla aküyü şarj devresine bağlar. Hem koşullandırma sırasında hem de yüksek akımla şarj ederken, DA3.2 karşılaştırıcısı HL2 LED'ini ve optokuplör U1'in yayan diyotunu yaktığından, açılan fototransistör direnci R14'ü +7 V güç veriyoluna bağlar ve ardından düğmeye basılır SB1 serbest bırakılabilir.

HL2'nin parlaması, cihaz ile pil arasındaki bağlantının güvenilirliğini değerlendirmenizi sağlar: kontakların kalitesi düşükse (temas direnci yüksektir), yanmaz. Bu durumda röle, düğmeyi bıraktıktan sonra, pili şarj devresinden ayırarak orijinal konumuna geri döner.

Kontakların direnci yeterince küçükse şarj, açıklanan algoritmaya göre devam eder. Son aşamada akımda bir azalma ve karşılaştırıcının bir "sıçrama" yaratma girişimi ile, rölenin serbest bırakılması akünün şarj devresinden ayrılmasına neden olur ve bunun yerine akım sınırlayıcı dirençli R3 ile HL18 LED'i bağlanır. Glow HL3, şarjın bittiğini bildirir. Transistör VT4'nin temel devresindeki kapasitör C2 - gürültü bastırma.

Bir Li-ion pilin ömrünün boşa gitmemesi için, cihazı kurarken yük olarak 0,5 ... 1 Ah kapasiteli iki veya üç Ni-Cd pil kullanılması önerilir; birinci aşama, röle kontak grubunu atlayarak doğrudan VD1 katoda bağlanır. Düzeltme dirençleri R7, R10, R11'in ön montajı için önerileri dikkatlice izlerseniz, cihazı kurmanıza bile gerek kalmayabilir, ancak ana göstergeleri (koşullandırma akımı, tam şarj akımını açmak için eşik voltajı, başlangıç değeri, şarj edilen aküdeki son voltaj, gösterilen şarj bitiş akımının değeri) yine de gereklidir.

Ayarlama süresi için şarj devresine dijital voltmetre ve 1 A'lık bir ampermetre bağlanır ve bir Li-ion pil yerine 1 V'a boşaltılan iki Ni-Cd hücreli bir pil bağlanır. 7 V besleme voltajı uygulandıktan sonra klima modu açılmalıdır. Gerekli akım (0,1 A), R6 direnci seçilerek ayarlanır. Akü şarj olurken akü üzerindeki voltaj artacaktır ve 2,5 V'a eşit olur olmaz şarj akımı 1 A'e çıkmalıdır. Gerekirse bu akım değeri bir trimleme direnci R7 ile ayarlanır ve sırayla 2,5 V'luk bir voltajda değişmesi için, direnç R11'in sürgüsünün konumunu ayarlayın.

Daha sonra cihaza üç pilden oluşan bir pil bağlanır ve üzerindeki voltajı yaklaşık 4 V'a yükselttikten sonra şarj akımının nasıl azalmaya başladığı gözlenir. Değeri 95 mA'ya eşit olan HL2 LED'in parlaklığı, belirtildiği gibi yarıya indirilmeli ve 93 mA'da sönmelidir. Şarj akımının belirtilen aralığının geçişi sırasında, röle kontaklarının sekmesi açıkça duyulacaktır. Bu aşamadaki kontak grubu yalnızca yaklaşık 5 mA'lık bir akımı değiştirdiğinden (HL3'ü açar ve kapatır), böyle bir testten sonra durumu kötüleşmeyecektir. İlk kez şarj ederken bu işlem oldukça yavaş ilerler ancak cihazı kapatıp tekrar açarsanız (şarj edilmiş bir pil ile) akım saniyeler içinde düşer ve istenen davranışı elde etmek zor değildir. LED'in belirtilen akım değişim sınırları dahilinde (direnç R9 seçilerek). Belirtildiği gibi, pildeki son voltaj, bir düzeltme direnci R4,18 ile 10 V'a ayarlanmıştır.

Daha sonra, akü röle kontakları aracılığıyla bağlanır ve başlatma devresinin çalışması ve ayrıca şarj sonunda akünün bağlantısının kesilmesinin doğruluğu kontrol edilir. Bu durumda, şarj edilmiş bir pilin 5 ... 10 Ohm dirençli bir direnç üzerinden kısa süreli bir ön deşarjı gerekebilir.

Ayarlamanın sonunda cihaza bir Li-ion pil bağlanır ve şarj işlemi sırasında voltajın (tabii ki 2,5 V hariç) ve şarj akımının ayarlanan değerlerle uyumluluğunu kontrol ederler. . Li-ion ve Ni-Cd pillerin iç direncindeki bazı farklılıklar nedeniyle, cihazın yeniden ayarlanması gerekebilir.

Cihaz 60x45 mm'lik bir devre tahtası üzerine monte edilmiştir (baskılı devre kartı geliştirilmemiştir). Transistör VT1, yaklaşık 100 cm2 soğutma yüzey alanına sahip bir ısı emici üzerine monte edilmiştir. 1N5822 diyotunu 3 A'ya kadar çalışma akımına sahip herhangi bir Schottky diyotuyla değiştirebiliriz. Düzeltici dirençler R7, R10, R11 çok dönüşlü teldir, örneğin SP5-3. Kondansatör C5 - 6,8 ... 10 V nominal gerilime sahip 10 ... 35 μF kapasiteli herhangi bir oksit. KT829A yerine, h21E 750 tabanının statik akım aktarım katsayısına sahip başka herhangi bir güçlü kompozit transistörü kullanabilirsiniz. ... 1000.

Cihaz, RS55 pasaportlu (yeni tanım - RS4.569.604-4.569.600) bir saz röle RES16A kullanır. Çalışma voltajı 7 V'tan çok daha düşük olduğundan, sargıya seri olarak bir R17 direnci bağlanır. RS4.569.603 (RS4.569.600-15) pasaportlu bu tür bir rölenin kullanılmasına izin verilir. Bu durumda fazla gerilimi söndüren direncin direnci 43 ohm'a düşürülmelidir.

Şarj akımı kaynağı olarak, çıkış voltajını 1 V'a ayarlayarak [7]'de açıklanan AC adaptörünü kullanabilirsiniz.

TSM101A, LM358 ve LM393 yongaları hakkında bilgi

Edebiyat

Ni-Cd piller için Kosenko S. "Akıllı" şarj cihazı. - Radyo, 2004, Sayı 5, s. 32-35.
Lityum-iyon piller ("Yurt Dışı"). - Radyo, 2001, Sayı 7, s. 44, 45.
Tkachev F. Isıya duyarlı bir köprünün hesaplanması. - Radyo, 1995, Sayı 8, sayfa 46.

Yazar: S. Kosenko, Voronej

Diğer makalelere bakın bölüm Şarj cihazları, piller, galvanik hücreler.

Oku ve yaz yararlı bu makaleye yapılan yorumlar.

<< Geri

En son bilim ve teknoloji haberleri, yeni elektronikler:

Dokunma emülasyonu için suni deri 15.04.2024

Mesafenin giderek yaygınlaştığı modern teknoloji dünyasında, bağlantıyı ve yakınlık duygusunu sürdürmek önemlidir. Saarland Üniversitesi'nden Alman bilim adamlarının suni derideki son gelişmeleri, sanal etkileşimlerde yeni bir dönemi temsil ediyor. Saarland Üniversitesi'nden Alman araştırmacılar, dokunma hissini uzak mesafelere iletebilen ultra ince filmler geliştirdiler. Bu son teknoloji, özellikle sevdiklerinden uzakta kalanlar için sanal iletişim için yeni fırsatlar sunuyor. Araştırmacılar tarafından geliştirilen sadece 50 mikrometre kalınlığındaki ultra ince filmler tekstillere entegre edilebiliyor ve ikinci bir deri gibi giyilebiliyor. Bu filmler anne veya babadan gelen dokunsal sinyalleri tanıyan sensörler ve bu hareketleri bebeğe ileten aktüatörler gibi görev yapar. Ebeveynlerin kumaşa dokunması, basınca tepki veren ve ultra ince filmi deforme eden sensörleri etkinleştirir. Bu ... >>

Petgugu Global kedi kumu 15.04.2024

Evcil hayvanların bakımı, özellikle evinizi temiz tutmak söz konusu olduğunda çoğu zaman zorlayıcı olabilir. Petgugu Global girişiminin, kedi sahiplerinin hayatını kolaylaştıracak ve evlerini mükemmel şekilde temiz ve düzenli tutmalarına yardımcı olacak yeni ve ilginç bir çözümü sunuldu. Startup Petgugu Global, dışkıyı otomatik olarak temizleyerek evinizi temiz ve ferah tutan benzersiz bir kedi tuvaletini tanıttı. Bu yenilikçi cihaz, evcil hayvanınızın tuvalet aktivitesini izleyen ve kullanımdan sonra otomatik olarak temizlemeyi etkinleştiren çeşitli akıllı sensörlerle donatılmıştır. Cihaz, kanalizasyon sistemine bağlanarak, sahibinin müdahalesine gerek kalmadan verimli atık uzaklaştırılmasını sağlar. Ek olarak, tuvaletin büyük bir sifonlu depolama kapasitesi vardır, bu da onu çok kedili evler için ideal kılar. Petgugu kedi kumu kabı, suda çözünebilen kumlarla kullanılmak üzere tasarlanmıştır ve çeşitli ek özellikler sunar. ... >>

Bakımlı erkeklerin çekiciliği 14.04.2024

Kadınların "kötü çocukları" tercih ettiği klişesi uzun zamandır yaygın. Ancak Monash Üniversitesi'nden İngiliz bilim adamlarının son zamanlarda yaptığı araştırmalar bu konuya yeni bir bakış açısı sunuyor. Kadınların, erkeklerin duygusal sorumluluklarına ve başkalarına yardım etme isteklerine nasıl tepki verdiklerini incelediler. Araştırmanın bulguları, erkekleri kadınlar için neyin çekici kıldığına dair anlayışımızı değiştirebilir. Monash Üniversitesi'nden bilim adamlarının yürüttüğü bir araştırma, erkeklerin kadınlara karşı çekiciliği hakkında yeni bulgulara yol açıyor. Deneyde kadınlara, evsiz bir kişiyle karşılaştıklarında verdikleri tepkiler de dahil olmak üzere çeşitli durumlardaki davranışları hakkında kısa öykülerin yer aldığı erkeklerin fotoğrafları gösterildi. Erkeklerden bazıları evsiz adamı görmezden gelirken, diğerleri ona yiyecek almak gibi yardımlarda bulundu. Bir araştırma, empati ve nezaket gösteren erkeklerin, kadınlar için empati ve nezaket gösteren erkeklere göre daha çekici olduğunu ortaya çıkardı. ... >>

Arşivden rastgele haberler

Minyatür termal kamera 26.04.2013

Savunma yüklenicisi DRS Technologies, beş mikron veya bir metrenin beş milyonda biri kadar küçük piksellere sahip bir kızılötesi kamera geliştirdi. Bu, geleneksel bir akıllı telefon kamerasının piksel boyutuyla karşılaştırılabilir ve modern termal kameraların matrislerindeki piksellerden çok daha küçüktür. Yeni IR sensörü aynı çözünürlük için 6 kat daha küçük olduğu için üretimi 36 kat daha ucuz olacak.

Mevcut termal görüntüleyiciler ya çok hacimlidir ve yalnızca ağır ekipmana kurulur ya da örneğin bir UAV'den askeri kullanım için yeterli olmayan düşük çözünürlüğe (yaklaşık 320x240 piksel) sahiptir. Bugün, her askeri onlarla donatmak için yeterince ucuz ve kompakt olacak bireysel termal görüntüleme gözetim cihazlarına ihtiyacımız var.

Termal görüntüleme gözlükleri, dumanlı koşullarda, birçok ışık örtüsünün arkasında, tüm aydınlatma koşullarında, kar sırasında bile ısı kontrastlı hedeflerin (örneğin, arazinin arka planına karşı bir kişi) algılanmasını sağladığı için savaşta büyük bir avantaj sağlayacaktır. ve yağmur. Termal kameralı askerler, sürekli duman girişimi koşullarında bile güvenle çalışabilirken, benzer cihazlara sahip olmayan düşman çaresiz kalacaktır.

Şimdiye kadar, IR matrisinin piksellerinin boyutunu küçültmek mümkün değildi, çünkü bir piksel küçültüldüğünde, parazite karşı çok hassas hale gelir: "çöp" fotonlar, pikselin çoğunu "tıkanır". hangi görüntünün gri girişim gürültüsü ile doldurulduğu.

DARPA, bu sorunun tam olarak nasıl çözüldüğünü açıklamaz, matris üzerindeki sayılarının değil, yalnızca piksellerin boyutunun küçüldüğünü vurgular. Teknolojinin sinyal-gürültü oranıyla ilgili tüm teknik detayları hala gizli, ancak DARPA, kompakt termal kameranın daha büyük emsalleriyle aynı yüksek kaliteli görüntüyü verdiğini söylüyor.

Diğer ilginç haberler:

▪ UP Xtreme i11 Tek Kartlı Bilgisayar

▪ 1000 km/s hıza ulaşan Maglev treni

▪ Çift SIM akıllı telefonlar Panasonic P50 Idol ve P65 Flash.

▪ Güneş ışığı alan bir arabadaki çizikleri giderme

▪ Çocuğa gösterilen ilgi ile zekası arasındaki ilişkiyi buldu

Bilim ve teknolojinin haber akışı, yeni elektronik

Ücretsiz Teknik Kitaplığın ilginç malzemeleri:

▪ Sitenin Doğa Harikaları bölümü. Makale seçimi

▪ makale astsubayın dul eşi. Popüler ifade

▪ makale Sürüngenler kimlerdir? ayrıntılı cevap

▪ makale Beyaz kuş üzümü. Efsaneler, yetiştirme, uygulama yöntemleri