8-900-374-94-44
[email protected]
Slide Image
Меню

Контроллер аккумулятора литий ионного: Контроллер заряда в li-ion аккумуляторе: предназначение схемы

Содержание

Схемы контроллеров заряда-разряда Li-ion аккумуляторов и микросхемы модулей защиты литиевых батарей

Содержание статьи:

Для начала нужно определиться с терминологией.

Как таковых контроллеров разряда-заряда не существует. Это нонсенс. Нет никакого смысла управлять разрядом. Ток разряда зависит от нагрузки - сколько ей надо, столько она и возьмет. Единственное, что нужно делать при разряде - это следить за напряжением на аккумуляторе, чтобы не допустить его переразряда. Для этого применяют защиту от глубокого разряда.

При этом, отдельно контроллеры заряда не только существуют, но и совершенно необходимы для осуществления процесса зарядки li-ion аккумуляторов. Именно они задают нужный ток, определяют момент окончания заряда, следят за температурой и т.п. Контроллер заряда является неотъемлемой частью любого зарядного устройства для литиевого аккумулятора.

Исходя из своего опыта могу сказать, что под контроллером заряда/разряда на самом деле понимают схему защиты аккумулятора от слишком глубокого разряда и, наоборот, перезаряда.

Другими словами, когда говорят о контроллере заряда/разряда, речь идет о встроенной почти во все литий-ионные аккумуляторы защите (PCB- или PCM-модулях). Вот она:

И вот тоже они:

Очевидно, что платы защиты представлены в различных форм-факторах и собраны с применением различных электронных компонентов. В этой статье мы как раз и рассмотрим варианты схем защиты Li-ion аккумуляторов (или, если хотите, контроллеров разряда/заряда).

Контроллеры заряда-разряда

Раз уж это название так хорошо укрепилось в обществе, мы тоже будем его использовать. Начнем, пожалуй, с наиболее распространенного варианта на микросхеме DW01 (Plus).

DW01-Plus

Такая защитная плата для аккумуляторов li-ion встречается в каждом втором аккумуляторе от мобильника. Чтобы до нее добраться, достаточно просто оторвать самоклейку с надписями, которой обклеен аккумулятор.

Сама микросхема DW01 - шестиногая, а два полевых транзистора конструктивно выполнены в одном корпусе в виде 8-ногой сборки.

Вывод 1 и 3 - это управление ключами защиты от разряда (FET1) и перезаряда (FET2) соответственно. Пороговые напряжения: 2.4 и 4.25 Вольта. Вывод 2 - датчик, измеряющий падение напряжения на полевых транзисторах, благодаря чему реализована защита от перегрузки по току. Переходное сопротивление транзисторов выступает в роли измерительного шунта, поэтому порог срабатывания имеет очень большой разброс от изделия к изделию.

Паразитные диоды, встроенные в полевики, позволяют осуществлять заряд аккумулятора, даже если сработала защита от глубокого разряда. И, наоборот, через них идет ток разряда, даже в случае закрытого при перезаряде транзистора FET2.

Вся схема выглядит примерно вот так:

Правая микросхема с маркировкой 8205А - это и есть полевые транзисторы, выполняющие в схеме роль ключей.

S-8241 Series

Фирма SEIKO разработала специализированные микросхемы для защиты литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов от переразряда/перезаряда. Для защиты одной банки применяются интегральные схемы серии S-8241.

Ключи защиты от переразряда и перезаряда срабатывают соответственно при 2.3В и 4.35В. Защита по току включается при падении напряжения на FET1-FET2 равном 200 мВ.

AAT8660 Series

Решение от Advanced Analog Technology - AAT8660 Series.

Пороговые напряжения составляют 2.5 и 4.32 Вольта. Потребление в заблокированном состоянии не превышает 100 нА. Микросхема выпускается в корпусе SOT26 (3х2 мм, 6 выводов).

FS326 Series

Очередная микросхема, используемая в платах защиты одной банки литий-ионного и полимерного аккумулятора - FS326.

В зависимости от буквенного индекса напряжение включения защиты от переразряда составляет от 2.3 до 2.5 Вольт. А верхнее пороговое напряжение, соответственно, - от 4.3 до 4.35В. Подробности смотрите в даташите.

LV51140T

Аналогичная схема протекции литиевых однобаночных аккумуляторов с защитой от переразряда, перезаряда, превышения токов заряда и разряда. Реализована с применением микросхемы LV51140T.

Пороговые напряжения: 2.5 и 4.25 Вольта. Вторая ножка микросхемы - вход детектора перегрузки по току (предельные значения: 0.2В при разряде и -0.7В при зарядке). Вывод 4 не задействован.

R5421N Series

Схемотехническое решение аналогично предыдущим. В рабочем режиме микросхема потребляет около 3 мкА, в режиме блокировки - порядка 0.3 мкА (буква С в обозначении) и 1 мкА (буква F в обозначении).

Серия R5421N содержит несколько модификаций, отличающихся величиной напряжения срабатывания при перезарядке. Подробности приведены в таблице:

Обозначение Порог отключения по перезаряду, В Гистерезис порога перезаряда, мВ Порог отключения по переразряду, В Порог включения перегрузки по току, мВ
R5421N111C 4.250±0.025 200 2.50±0.013 200±30
R5421N112C 4.350±0.025
R5421N151F 4.250±0.025
R5421N152F 4.350±0.025

SA57608

Очередной вариант контроллера заряда/разряда, только уже на микросхеме SA57608.

Напряжения, при которых микросхема отключает банку от внешних цепей, зависят от буквенного индекса. Подробности см. в таблице:

Обозначение Порог отключения по перезаряду, В Гистерезис порога перезаряда, мВ Порог отключения по переразряду, В Порог включения перегрузки по току, мВ
SA57608Y 4.350±0.050 180 2.30±0.070 150±30
SA57608B 4.280±0.025 180 2.30±0.058 75±30
SA57608C 4.295±0.025 150 2.30±0.058 200±30
SA57608D 4.350±0.050 180 2.30±0.070 200±30
SA57608E 4.275±0.025 200 2.30±0.058 100±30
SA57608G 4.280±0.025 200 2.30±0.058 100±30

SA57608 потребляет достаточно большой ток в спящем режиме - порядка 300 мкА, что отличает ее от вышеперечисленных аналогов в худшую сторону (там потребляемые токи порядка долей микроампера).

LC05111CMT

Ну и напоследок предлагаем интересное решение от одного из мировых лидеров по производству электронных компонентов On Semiconductor - контроллер заряда-разряда на микросхеме LC05111CMT.

Решение интересно тем, что ключевые MOSFET'ы встроены в саму микросхему, поэтому из навесных элементов остались только пару резисторов да один конденсатор.

Переходное сопротивление встроенных транзисторов составляет ~11 миллиом (0.011 Ом). Максимальный ток заряда/разряда - 10А. Максимальное напряжение между выводами S1 и S2 - 24 Вольта (это важно при объединении аккумуляторов в батареи).

Микросхема выпускается в корпусе WDFN6 2.6x4.0, 0.65P, Dual Flag.

Схема, как и ожидалось, обеспечивает защиту от перезаряда/разряда, от превышения тока в нагрузке и от чрезмерного зарядного тока.

Контроллеры заряда и схемы защиты - в чем разница?

Важно понимать, что модуль защиты и контроллеры заряда - это не одно и то же. Да, их функции в некоторой степени пересекаются, но называть встроенный в аккумулятор модуль защиты контроллером заряда было бы ошибкой. Сейчас поясню в чем разница.

Важнейшая роль любого контроллера заряда заключается в реализации правильного профиля заряда (как правило, это CC/CV - постоянный ток/постоянное напряжение). То есть контроллер заряда должен уметь ограничивать ток зарядки на заданном уровне, тем самым контролируя количество "заливаемой" в батарею энергии в единицу времени. Избыток энергии выделяется в виде тепла, поэтому любой контроллер заряда в процессе работы достаточно сильно разогревается.

По этой причине контроллеры заряда никогда не встраивают в аккумулятор (в отличие от плат защиты). Контроллеры просто являются частью правильного зарядного устройства и не более.

Схемы правильных зарядок для литиевых аккумуляторов приведены в этой статье.

Кроме того, ни одна плата защиты (или модуль защиты, называйте как хотите) не способен ограничивать ток заряда. Плата всего лишь контролирует напряжение на самой банке и в случае выхода его за заранее установленные пределы, размыкает выходные ключи, отключая тем самым банку от внешнего мира. Кстати, защита от КЗ тоже работает по такому же принципу - при коротком замыкании напряжение на банке резко просаживается и срабатывает схема защиты от глубокого разряда.

Путаница между схемами защиты литиевых аккумуляторов и контроллеров заряда возникла из-за схожести порога срабатывания (~4.2В). Только в случае с модулем защиты происходит полное отключение банки от внешних клемм, а в случае с контроллером заряда происходит переключение в режим стабилизации напряжения и постепенного снижения зарядного тока.

Схема контроллера литий-ионного аккумулятора.

Устройство и принцип работы защитного контроллера Li-ion/polymer аккумулятора

Если расковырять любой аккумулятор от сотового телефона, то можно обнаружить, что к выводам ячейки аккумулятора припаяна небольшая печатная плата. Это так называемая схема защиты, или Protection IC.

Из-за своих особенностей литиевые аккумуляторы требуют постоянного контроля. Давайте разберёмся более детально, как устроена схема защиты, и из каких элементов она состоит.

Рядовая схема контроллера заряда литиевого аккумулятора представляет собой небольшую плату, на которой смонтирована электронная схема из SMD компонентов. Схема контроллера 1 ячейки ("банки") на 3,7V, как правило, состоит из двух микросхем. Одна микросхема управляющая, а другая исполнительная – сборка двух MOSFET-транзисторов.

На фото показана плата контроллера заряда от аккумулятора на 3,7V.

Микросхема с маркировкой DW01-P в небольшом корпусе – это по сути "мозг" контроллера. Вот типовая схема включения данной микросхемы. На схеме G1 - ячейка литий-ионного или полимерного аккумулятора. FET1, FET2 - это MOSFET-транзисторы.

Цоколёвка, внешний вид и назначение выводов микросхемы DW01-P.

Транзисторы MOSFET не входят в состав микросхемы DW01-P и выполнены в виде отдельной микросхемы-сборки из 2 MOSFET транзисторов N-типа. Обычно используется сборка с маркировкой 8205, а корпус может быть как 6-ти выводной (SOT-23-6), так и 8-ми выводной (TSSOP-8). Сборка может маркироваться как TXY8205A, SSF8205, S8205A и т.д. Также можно встретить сборки с маркировкой 8814 и аналогичные.

Вот цоколёвка и состав микросхемы S8205A в корпусе TSSOP-8.

Два полевых транзистора используются для того, чтобы раздельно контролировать разряд и заряд ячейки аккумулятора. Для удобства их изготавливают в одном корпусе.

Тот транзистор (FET1), что подключен к выводу OD (Overdischarge) микросхемы DW01-P, контролирует разряд аккумулятора – подключает/отключает нагрузку. А тот (FET2), что подключен к выводу OC (Overcharge) – подключает/отключает источник питания (зарядное устройство). Таким образом, открывая или закрывая соответствующий транзистор, можно, например, отключать нагрузку (потребитель) или останавливать зарядку ячейки аккумулятора.

Давайте разберёмся в логике работы микросхемы управления и всей схемы защиты вцелом.

Защита от перезаряда (Overcharge Protection).

Как известно, перезаряд литиевого аккумулятора свыше 4,2 – 4,3V чреват перегревом и даже взрывом.

Если напряжение на ячейке достигнет 4,2 – 4,3V (Overcharge Protection Voltage - VOCP), то микросхема управления закрывает транзистор FET2, тем самым препятствуя дальнейшему заряду аккумулятора. Аккумулятор будет отключен от источника питания до тех пор, пока напряжение на элементе не снизится ниже 4 – 4,1V (Overcharge Release VoltageVOCR) из-за саморазряда. Это только в том случае, если к аккумулятору не подключена нагрузка, например он вынут из сотового телефона.

Если же аккумулятор подключен к нагрузке, то транзистор FET2 вновь открывается, когда напряжение на ячейке упадёт ниже 4,2V.

Защита от переразряда (Overdischarge Protection).

Если напряжение на аккумуляторе падает ниже 2,3 – 2,5V (Overdischarge Protection Voltage - VODP), то контроллер выключает MOSFET-транзистор разряда FET1 – он подключен к выводу DO.

Далее микросхема управления DW01-P перейдёт в режим сна (Power Down) и потребляет ток всего 0,1 мкА. (при напряжении питания 2V).

Тут есть весьма интересное условие. Пока напряжение на ячейке аккумулятора не превысит 2,9 – 3,1V  (Overdischarge Release Voltage - VODR), нагрузка будет полностью отключена. На клеммах контроллера будет 0V. Те, кто мало знаком с логикой работы защитной схемы могут принять такое положение дел за "смерть" аккумулятора. Вот лишь маленький пример.

Миниатюрный Li-polymer аккумулятор 3,7V от MP3-плеера. Состав: управляющий контроллер - G2NK (серия S-8261), сборка полевых транзисторов - KC3J1.

Аккумулятор разрядился ниже 2,5V. Схема контроля отключила его от нагрузки. На выходе контроллера 0V.

При этом если замерить напряжение на ячейке аккумулятора, то после отключения нагрузки оно чуть подросло и достигло уровня 2,7V.

Чтобы контроллер вновь подключил аккумулятор к "внешнему миру", то есть к нагрузке, напряжение на ячейке аккумулятора должно быть 2,9 – 3,1V (VODR).

Тут возникает весьма резонный вопрос.

По схеме видно, что выводы Стока (Drain) транзисторов FET1, FET2 соединены вместе и никуда не подключаются. Как же течёт ток по такой цепи, когда срабатывает защита от переразряда? Как нам снова подзарядить "банку" аккумулятора, чтобы контроллер опять включил транзистор разряда - FET1?

Дело в том, что внутри полевых транзисторов есть так называемые паразитные диоды – они являются результатом технологического процесса изготовления MOSFET-транзисторов. Вот именно через такой паразитный (внутренний) диод транзистора FET1 и будет течь ток заряда, так как он будет включен в прямом направлении.

Если порыться в даташитах на микросхемы защиты Li-ion/polymer (в том числе DW01-P, G2NK), то можно узнать, что после срабатывания защиты от глубокого разряда, действует схема обнаружения заряда - Charger Detection. То есть при подключении зарядного устройства схема определит, что зарядник подключен и разрешит процесс заряда.

Зарядка до уровня 3,1V после глубокого разряда литиевой ячейки может занять весьма длительное время - несколько часов.

Чтобы восстановить литий-ионный/полимерный аккумулятор можно использовать специальные приборы, например, универсальное зарядное устройство Turnigy Accucell 6. О том, как это сделать, я уже рассказывал здесь.

Именно этим методом мне удалось восстановить Li-polymer 3,7V аккумулятор от MP3-плеера. Зарядка от 2,7V до 4,2V заняла 554 минуты и 52 секунды, а это более 9 часов! Вот столько может длиться "восстановительная" зарядка.

Кроме всего прочего, в функционал микросхем защиты литиевых акумуляторов входит защита от перегрузки по току (Overcurrent Protection) и короткого замыкания. Защита от токовой перегрузки срабатывает в случае резкого падения напряжения на определённую величину. После этого микросхема ограничивает ток нагрузки. При коротком замыкании (КЗ) в нагрузке контроллер полностью отключает её до тех пор, пока замыкание не будет устранено.

Главная &raquo Радиоэлектроника для начинающих &raquo Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

 

Защитная плата литий-ионного аккумулятора: как работает защита

У большинства гаджетов батарейный блок подчиняется указаниям специальной платы BMS (система управления батареей или контроллер, простыми словами).


С помощью контроллера работа аккумулятора сбалансирована и защищена от пограничных состояний внутренних химических процессов.

Сама по себе BMS-плата контроллера не даёт полной защиты аккумулятору — ей требуются дополнительные меры безопасности. Без них батарея в телефоне, электромобиле и любой другой современной электронике может быть опасна.

Одна из мер защиты на BMS-плате касается ограничения процесса заряда и разряда. Инженеры тем самым могут предотвратить чрезмерную зарядку и чрезмерную разрядку химического элемента питания, которые и представляют особую опасность.



Защитная плата аккумулятора по пределам заряда и разряда

В BMS-плате управления аккумулятором чаще всего есть функции:

  • отключения источника питания (зарядного устройства)
  • ограничения потребления тока под нагрузкой (иногда отключение нагрузки в принципе через контакторы).

В некоторых случаях добавляется возможность ограничения тока от источника нагрузки. Такое решение актуально в электромобилях с рекуперативным торможением, например.


Есть два способа, которыми BMS может запросить снижение тока аккумулятора:
    • Через прямое соединение
      Например, замкнутый контакт, D/A-разъём, последовательный порт TTL и другие — им требуется передача по трём линиям: высокое, низкое напряжение и ограничение предела.

  • По стандартизированному каналу связи
    Например, CAN-шина в электромобилях, последовательные каналы RS232 или SMBus — для сообщения требуется CCL (предел тока зарядки) и DCL (предела тока разряда).

Первый вариант актуален только в том случае, если устройство можно выключать мгновенно. Без канала связи плавного (постепенного) отключения можно добиться только путём дополнительного входа по ограничению тока.


Например, в электромобилях это реализуется путём соединения проводом выхода «Постепенного предела» на BMS-плате к драйверу двигателя, где выбирается меньший крутящий момент, если одна из ячеек аккумуляторной батареи приближается к минимальному напряжению.

Имея стандартизированный канал связи, BMS-плата способна постепенно выводить устройство к безопасному току, как при слишком низком напряжении, так и при слишком высоком. Например, в электромобилях снижать крутящий момент двигателя или уменьшать ток регенерации от торможения.



***

Без механизма управления пределами зарядки и разрядки в BMS-плате производителям приходится идти на ухищрения. Например, использовать линию «высокого напряжения» для отключения питания переменного тока от зарядного устройства через реле. На линию «низкого напряжения» можно «повесить» активацию контактора на отключение питания постоянного тока от контроллера источника питания.

Заметка освещает варианты ограничения заряда и разряда литий-ионных аккумуляторов и основана на исследованиях Давиде Андреа (Davide Andrea), автора книг о принципе работы и устройства BMS-контроллеров.


Всё про контроллер

Если вы знаете ещё секреты использования BMS-плат аккумуляторов, то напишите их в комментарии или отправьте сообщение нам ВКонтакте @NeovoltRu.

Подпишитесь в группе на новости из мира гаджетов, узнайте об улучшении их автономности и прогрессе в научных исследованиях аккумуляторов. Подключайтесь к нам в Facebook и Twitter. Мы также ведём насыщенный блог в «Дзене» и на Medium — заходите посмотреть.



Контроллер зарядки литий─ионного аккумулятора

Многие читатели сайта спрашивают о том, что такое контроллер заряда литий─ионного аккумулятора, и для чего он нужен. Этот вопрос кратко упоминался в материалах, где описывались различные типы литиевых аккумуляторов. Этот тип аккумуляторных батарей практически всегда имеет в своём составе контроллер зарядки, ещё называемый платой защиты Battery Monitoring System (BMS). В этой заметке подробнее рассмотрим, что это за устройство, и как оно функционирует.

 

Содержание статьи

Что представляет собой контроллер зарядки Li─Ion аккумуляторов?

Простейший вариант контроллера зарядки литий─ионных АКБ можно увидеть, если разобрать аккумулятор планшетного компьютера или телефона. Он состоит из банки (аккумуляторного элемента) и печатной платы защиты BMS. Это и есть контроллер зарядки, который можно видеть на фото ниже.

Контроллер зарядки Li─Ion аккумулятора



Основой здесь является микросхема контроллера защиты. Полевые транзисторы используются для раздельного управления защитой при зарядке и разрядке аккумуляторного элемента.

Назначение контроллера защиты в том, что он следит за тем, чтобы банка не заряжалась выше напряжения 4,2 вольта. Литиевый аккумуляторный элемент имеет номинальное напряжение 3,7 вольта. Перезаряд и превышение напряжения выше 4,2 вольта могут привести к тому, что элемент выйдет из строя.

В аккумуляторах смартфонов и планшетов плата BMS следит за процессом заряда и разряда одного элемента (банки). В аккумуляторах ноутбуков таких банок несколько. Обычно от 4 до 8.

Контроллер зарядки и литий─ионные элементы аккумулятора ноутбука



Также контроллер следит за процессом разрядки аккумуляторного элемента. При падении напряжения ниже порогового (обычно 3 вольта) схема отключает банку от потребителя тока. В результате устройство, работающее от аккумулятора, просто выключается.
Среди прочих функций контроллера зарядки стоит отметить защиту от короткого замыкания. На некоторых платах защиты BMS устанавливается терморезистор для защиты аккумуляторного элемента от перегрева.
Вернуться к содержанию
 

Платы защиты BMS для литий─ионных аккумуляторов

Контроллер, рассмотренный выше, является простейшим вариантом защиты BMS. На самом деле разновидностей таких плат гораздо больше и есть довольно сложные и дорогостоящие. В зависимости от сферы применения выделяют следующие виды:

  • Для портативной мобильной электроники;
  • Для бытовой техники;
  • Применяемые в возобновляемых источниках энергии.

Часто такие платы защиты BMS можно встретить в составе систем с солнечными батареями и в ветряных генераторах. Там, как правило, верхний порог срабатывания защиты по напряжению составляет 15, а нижний – 12 вольт. Сам аккумулятор в штатном режиме выдаёт напряжение 12 вольт. К аккумуляторной батарее подключается источник энергии (например, солнечная панель). Подключение выполняется через реле.

Пример контроллера заряда для солнечной панели



При увеличении напряжения на аккумуляторе более 15 вольт срабатывают реле и размыкают цепь заряда. После этого источник энергии работает на предусмотренный для этого балласт. Как говорят специалисты, в случае с солнечными панелями это может дать нежелательные побочные эффекты.

В случае ветряных генераторов BMS контроллеры применяются обязательно. Контроллеры зарядки литий─ионных аккумуляторов для бытовой техники и мобильных устройств имеют существенные различия. А вот контроллеры аккумуляторов ноутбуков, планшетов и телефонов имеют одинаковую схему. Разница заключается только в количестве контролируемых аккумуляторных элементов.
Вернуться к содержанию
 

Как зарядить литий─ионных аккумулятор без контроллера?

Здесь сразу стоит сказать, что заряжать Li─Ion банку в обход контроллера крайне не рекомендуется. В этом случае все функции контроллера зарядки вы должны будете выполнять самостоятельно. То есть, нужно будет вовремя отключить заряд при достижении верхнего порога напряжения, а также следить за температурой банки. Поэтому так делать крайне нежелательно.

Зарядка банки аккумулятора телефона без контроллера


Вместе с тем бывают ситуации, когда есть реальная необходимость в такой зарядке. Например, банка сильно разряжена и контроллер не позволяет зарядить её штатным способом. Такое бывает, если устройство долго не использовалось, и аккумулятор испытал глубокий разряд.

Тогда следует отпаять плату BMS, подключить зарядное устройство к выводам банки и провести зарядку. Конкретные параметры зарядки зависят от аккумуляторного элемента. Если банок несколько, как в батарее ноутбука, нужно будет определять разряженные и проводить их зарядку отдельно. В любом случае процесс зарядки литиевого аккумулятора должен идти под контролем. Нужно проверять напряжение элемента и прервать процесс при достижении верхнего порога по напряжению. Кроме того, следует следить за температурой банки.
Вернуться к содержанию
 

Опрос

Примите участие в опросе!

 Загрузка ...
Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Это поможет развитию сайта. Голосуйте в опросе ниже и оценивайте материал! Исправления и дополнения оставляйте в комментариях.
Вернуться к содержанию

Контроллер заряда для одного литий-ионного аккумулятора (1S)

Как известно, литий-ионные аккумуляторы требуют специального контроллера для управления процессом заряда-разряда. Попытка зарядить такой аккумулятор с нарушением режима чревата занимательными пиротехническими эффектами. Модуль контроллера заряда TP4056, как раз предназначен для того, что бы избежать подобных «неприятностей». Модуль был приобретен на Aliexpress.

Модуль ЗУ представляет собой печатную плату размером 29 х 17 х 4 мм, масса 1,7 г.

По заверениям продавца, блок предназначен для работы с аккумулятором типоразмера 18650, ток потребляемый модулем может составлять до 1 А. Зарядка полностью прекращается при напряжении на аккумуляторе около 4,2 В. Также модуль оснащен защитой от переразряда батареи, которая срабатывает при напряжении 2,5 В, и защитой перегрузки по току батареи, которая срабатывает при токе 3A.

Для подключения к источнику тока используется разъем micro USB. На плате модуля имеются два светодиода, красный – индикатор процесса зарядки аккумулятора и синий, обозначает конец зарядки аккумулятора.

На фотографиях хорошо видно, что почти заряженный аккумулятор дозаряжается током около 80 мА, при напряжении на аккумуляторе около 4 В.

В таком режиме автоматика модуля уже может принять решение о том, что зарядка завершена, при этом загорается синий светодиод, а ток, потребляемый устройством падает до 10 мА.

Синий светодиод светится, когда зарядится до 4,2 В и ток заряда снизится до 90 мА. Красный светодиод светится в процессе заряда. Есть защита от переразярда аккумулятора, при разряде до 2,4 В отключает аккумулятор. Если аккумулятор ёмкостью менее 2000 mAh, то ток заряда лучше уменьшить, чтобы не давать на него 1 A и не сокращать срок службы (менять резистором R3). Можно при желании подключать модули в параллель и увеличивать этим ток заряда.


Кроме клемм для подключения батареи на модуле имеются клеммы для подключения полезной нагрузки. В качестве такой нагрузки на фото выступает резистор ПЭВ-10 20 Ом.

Хорошо видно, что напряжение на нагрузке заметно меньше напряжения на аккумуляторе. При том этот эффект возникает не всегда, а от случая к случаю. В любом случае крайне желательно поставить DC-DC преобразователь.

На следующих фотографиях представлена работа модуля при одновременной зарядке аккумулятора и питании нагрузки.

Хорошо видно, что напряжение на нагрузке просело еще сильнее, хотя напряжение на аккумуляторе почти не изменилось.

К недостаткам, можно отнести то, что плата не имеет крепежных отверстий, а ведь к ней будут регулярно подключать кабель зарядного устройства, то есть прилагать механическую нагрузку, а потому для платы контроллера заряда внутри корпуса прибора надо предусмотреть надежное крепление. Особенно проблематично, что при отсоединении зарядного кабеля плата норовит «выскользнуть» из корпуса.

Если нужно изменить ток заряда — просто поменяйте резистор Rprog на другой, согласно таблице ниже. К примеру, при его номинале 20 кОм, получится задать зарядный ток всего 50 мА, что подойдёт для совсем маленьких литиевых АКБ.

В целом, TP4056 – это полезный модуль, который легко позволяет применить литий-ионные аккумуляторы в самодельном устройстве. Обзор подготовил Denev.


Контроллер зарядки литий─ионного аккумулятора - Аккумуляторы WESTA

  • Магазины Китая
  • TOMTOP.COM
  • Радиотовары
  • Хобби
  • Пункт №18

Речь пойдет про очень удобную плату с контроллером заряда на основе TP4056. На плате дополнительно установлена защита для аккумуляторов li-ion 3.7V. Подходят для переделок игрушек и бытовой техники с батареек на аккумуляторы. Это дешевый и эффективный молуль (зарядный ток до 1А). Хоть про модули на чипе TP4056 написано уже много, добавлю немного от себя.

Совсем недавно узнал про платы зарядки на TP4056, которые стоят чуть дороже, по размерам чуть больше, но дополнительно имеют в своем составе BMS модуль (Battery Monitoring System) для контроля и защиты аккумулятора от переразряда и перезаряда на основе S-8205A и DW01, которые отключают батарею при превышении напряжения на ней.

Платы предназначены для работы с элементами 18650 (в основном из-за зарядного тока 1А), но при некоторой переделке (перепайка резистора — уменьшение зарядного тока) подойдут для любые аккумуляторов на 3.7В. Разводка платы удобная — присутствуют контактные площадки под пайку на вход, на выход и для аккумулятора. Штатно питать модули можно от Micro USB. Статус зарядки отображается встроенным светодиодом. Размеры примерно 27 на 17 мм, толщина небольшая, самое «толстое» место — это MicroUSB коннекторSpecifications: Type: Charger module Input Voltage: 5V Recommended Charge Cut-off Voltage: 4.2V (±)1% Maximum Charging Current: 1000mA Battery Over-discharge Protection Voltage: 2.5V Battery Over-current Protection Current: 3A Board Size: Approx. 27 * 17mm Status LED: Red: Charging; Green: Complete Charging Package Weight: 9g По ссылке в заголовке продается лот из пяти штук, то есть цена одной платы около $0.6. Это чуть дороже, чем одна плата зарядки на TP4056, но без защиты — эти продаются пачками за полтора доллара. Но для нормальной работы нужно покупать отдельно BMS.

Коротко о подстройке зарядного тока для TP4056

Модуль контроллера заряда TP4056 + защита для аккумуляторов S-8205A/B Series BATTERY PROTECTION IC Производит защиту от перезарядки, переразрядки, тройная защита от перегрузки и короткого замыкания. Максимальный зарядный ток: 1 А Максимальный постоянный ток разряда: 1 А (пик 1.5А) Ограничение напряжения зарядки: 4.275 В ±0. 025 В Ограничение (отсечка) разрядки: 2.75 В ±0. 1 В Защита аккумулятора, чип: DW01. B+ соединяется с положительным контактом аккумулятора B- соединяется с отрицательным контактом аккумулятора P- подключается к отрицательному контакту точки подключения нагрузки и зарядки. На плате присутствует R3 (маркировка 122 — 1.2кОм), для выбора нужного тока зарядки элемента выбираем резистор согласно таблице и перепаиваем. На всякий случай типовое включение TP4056 из спецификации. Лот модулей TP4056+BMS берется уже не первый раз, уж оказался очень удобен для беспроблемных переделок бытовой техники и игрушек на аккумуляторы. Размеры модулей небольшие, По ширине как раз меньше двух АА батареек, плоские — замечательно подходят с установкой старых аккумуляторов от сотовых телефонов. Для зарядки используется стандартный источник на 5В от USB, вход — MicroUSB. Если платы используются каскадом — можно припаять к первой в параллель, на фото видно контакты минуса и плюса по сторонам от MicroUSB разъема. С обратной стороны ничего нет — это может помочь при креплении на клей или скотч. Используются разъемы MicroUSB для питания. У старых плат на TP4056 встречался MiniUSB. Можно спаять платы вместе по входу и только одну подключать к USB — таким образом можно заряжать 18650 каскадами, например, для шуруповертов. Выходы — крайние контактные площадки для подключения нагрузки (OUT +/–), в середине BAT +/– для подключения ячейки аккумулятора. Плата небольшая и удобная. В отличие от просто модулей на TP4056 — здесь присутствует защита ячейки аккумуляторов. Для соединения каскадом нужно соединить выходы под нагрузку (OUT +/–) последовательно, а входы по питанию параллельно. Модуль идеально подходит для установки в различные бытовые приборы и игрушки, которые предусматривают питание от 2-3-4-5 элементов АА или ААА. Это во-первых, приносит некоторую экономию, особенно при частой замене батареек (в игрушках), а, во-вторых, удобство и универсальность. Использовать для питания можно элементы, взятые из старых аккумуляторов от ноутбуков, сотовых телефонов, одноразовых электронных сигарет и так далее. В случае, если есть три элемента, четыре, шесть и так далее, нужно использовать StepUp модуль для повышения напряжения от 3.7V до 4.5V/6.0V и т.д. В зависимости от нагрузки, конечно. Также удобен вариант на двух ячейках аккумуляторов (2S, две платы последовательно, 7.4V) со StepDown платой. Как правило, StepDown имеют регулировку, и можно подстроить любое напряжение в пределах напряжения питания. Это лишний объем для размещения вместо батареек АА/ААА, но тогда можно не переживать за электронику игрушки. Конкретно, одна из плат была предназначена для старого икеевского миксера. Уж очень часто приходилось заменять батарейки в нем, а на аккумуляторах он работал плохо (в NiMH 1.2В вместо 1.5В). Моторчику все равно, будет ли его питать 3В или 3.7В, так что я обошелся без StepDown. Даже слегка бодрее крутить стал. Аккумулятор 08570 от электронной сигареты практически идеальный вариант для любых переделок (емкость около 280мАч, а цена — бесплатно). Но в данном случае несколько длинноват. Длина АА батарейки 50 мм, а этого аккумулятора 57 мм, не влез. Можно, конечно, сделать «надстройку», например, из пластика полиморфа, но… В итоге взял мелкий модельный аккумулятор с такой же емкостью. Очень желательно снизить ток зарядки (до 250…300 мА) увеличением резистора R3 на плате. Можно штатный нагреть, отогнуть один конец, и припаять любой имеющийся на 2-3 кОм. Слева привел картинку по старому модулю. На новом модуле размещение компонентов другое, но все те же самые элементы присутствуют. Подключаем аккумулятор (Припаиваем) в клеммам в середине BAT +/–, отпаиваем контакты моторчика от пластин-контактор для АА батареек (их вообще убираем), припаиваем нагрузку-моторчик к выходу платы (OUT +/–). В крышке дремелем можно прорезать отверстие под USB. Я сделал новую крышку — старую совсем выкинул. В новой продуманы пазы для размещения платы и отверстие под MicroUSB. Гифка работы миксера от аккумулятора — крутит бодро. Емкости 280мАч хватает на несколько минут работы, заряжать приходится в 3-6 дней, смотря как часто использовать (я пользуюсь редко, можно и за один раз посадить, если увлечься.). Из-за снижения тока зарядки заряжает долго, чуть меньше часа. Зато любой зарядкой от смартфона. Если использовать StepDown контроллер для р/у машинок, то лучше взять два 18650 и две платы и соединить их последовательно (а входы для заряжания — параллельно), как на картинке. Где общий OUT ставится любой понижающий модуль и регулируется до нужного напряжения (например, 4.5V/6.0V) В этом случае машинка не будет медленно ездить, когда «сядут» батарейки. В случае разряда модуль просто резко отключится. Модуль на TP4056 со встроенной защитой BMS – очень практичный и универсальный. Модуль рассчитан на зарядный ток 1А. Если соединяете каскадом — учитывайте суммарный ток при зарядке, например, 4 каскада для питания аккумуляторов шуруповерта «попросят» 4А на зарядку, а это з/у от сотового телефона не выдержит. Модуль удобен для переделки игрушек — машинок на радиоуправлении, роботов, различных светильников, пультов… — всех возможных игрушек и техники, где приходится часто менять батарейки.

Сейчас комплект из пяти модулей на TP4056 со встроенной защитой BMS можно приобрести за $2.99 с купоном MICR.

Спецификация контроллера заряда TP4056.

Спецификация на защиту для аккумуляторов S-8205A/B Series BATTERY PROTECTION IC Update: если минус сквозной, то с запаралелливанием сложнее все. См комментарии.

Товар предоставлен для написания обзора магазином. Обзор опубликован в соответствии с п.18 Правил сайта.

Планирую купить +61 Добавить в избранное Обзор понравился +29 +62

Схема контроллера литий-ионного аккумулятора

Радиоэлектроника для начинающих

Если расковырять любой аккумулятор от сотового телефона, то можно обнаружить, что к выводам ячейки аккумулятора припаяна небольшая печатная плата. Это так называемая схема защиты, или Protection IC.

Из-за своих особенностей литиевые аккумуляторы требуют постоянного контроля. Давайте разберёмся более детально, как устроена схема защиты, и из каких элементов она состоит.

Рядовая схема контроллера заряда литиевого аккумулятора представляет собой небольшую плату, на которой смонтирована электронная схема из SMD компонентов. Схема контроллера 1 ячейки («банки») на 3,7V, как правило, состоит из двух микросхем. Одна микросхема управляющая, а другая исполнительная – сборка двух MOSFET-транзисторов.

На фото показана плата контроллера заряда от аккумулятора на 3,7V.

Микросхема с маркировкой DW01-P в небольшом корпусе – это по сути «мозг» контроллера. Вот типовая схема включения данной микросхемы. На схеме G1 — ячейка литий-ионного или полимерного аккумулятора. FET1, FET2 — это MOSFET-транзисторы.

Цоколёвка, внешний вид и назначение выводов микросхемы DW01-P.

Транзисторы MOSFET не входят в состав микросхемы DW01-P и выполнены в виде отдельной микросхемы-сборки из 2 MOSFET транзисторов N-типа. Обычно используется сборка с маркировкой 8205, а корпус может быть как 6-ти выводной (SOT-23-6), так и 8-ми выводной (TSSOP-8). Сборка может маркироваться как TXY8205A, SSF8205, S8205A и т.д. Также можно встретить сборки с маркировкой 8814 и аналогичные.

Вот цоколёвка и состав микросхемы S8205A в корпусе TSSOP-8.

Два полевых транзистора используются для того, чтобы раздельно контролировать разряд и заряд ячейки аккумулятора. Для удобства их изготавливают в одном корпусе.

Тот транзистор (FET1), что подключен к выводу OD (Overdischarge) микросхемы DW01-P, контролирует разряд аккумулятора – подключает/отключает нагрузку.

А тот (FET2), что подключен к выводу OC (Overcharge) – подключает/отключает источник питания (зарядное устройство).

Таким образом, открывая или закрывая соответствующий транзистор, можно, например, отключать нагрузку (потребитель) или останавливать зарядку ячейки аккумулятора.

Давайте разберёмся в логике работы микросхемы управления и всей схемы защиты вцелом.

Защита от перезаряда (Overcharge Protection)

Как известно, перезаряд литиевого аккумулятора свыше 4,2 – 4,3V чреват перегревом и даже взрывом.

Если напряжение на ячейке достигнет 4,2 – 4,3V (Overcharge Protection VoltageVOCP), то микросхема управления закрывает транзистор FET2, тем самым препятствуя дальнейшему заряду аккумулятора.

Аккумулятор будет отключен от источника питания до тех пор, пока напряжение на элементе не снизится ниже 4 – 4,1V (Overcharge Release VoltageVOCR) из-за саморазряда.

Это только в том случае, если к аккумулятору не подключена нагрузка, например он вынут из сотового телефона.

Если же аккумулятор подключен к нагрузке, то транзистор FET2 вновь открывается, когда напряжение на ячейке упадёт ниже 4,2V.

Защита от переразряда (Overdischarge Protection)

Если напряжение на аккумуляторе падает ниже 2,3 – 2,5V (Overdischarge Protection VoltageVODP), то контроллер выключает MOSFET-транзистор разряда FET1 – он подключен к выводу DO.

Далее микросхема управления DW01-P перейдёт в режим сна (Power Down) и потребляет ток всего 0,1 мкА. (при напряжении питания 2V).

Тут есть весьма интересное условие.

Пока напряжение на ячейке аккумулятора не превысит 2,9 – 3,1V  (Overdischarge Release VoltageVODR), нагрузка будет полностью отключена.

На клеммах контроллера будет 0V. Те, кто мало знаком с логикой работы защитной схемы могут принять такое положение дел за «смерть» аккумулятора. Вот лишь маленький пример.

Миниатюрный Li-polymer аккумулятор 3,7V от MP3-плеера. Состав: управляющий контроллер — G2NK (серия S-8261), сборка полевых транзисторов — KC3J1.

Аккумулятор разрядился ниже 2,5V. Схема контроля отключила его от нагрузки. На выходе контроллера 0V.

При этом если замерить напряжение на ячейке аккумулятора, то после отключения нагрузки оно чуть подросло и достигло уровня 2,7V.

Чтобы контроллер вновь подключил аккумулятор к «внешнему миру», то есть к нагрузке, напряжение на ячейке аккумулятора должно быть 2,9 – 3,1V (VODR).

Тут возникает весьма резонный вопрос.

По схеме видно, что выводы Стока (Drain) транзисторов FET1, FET2 соединены вместе и никуда не подключаются. Как же течёт ток по такой цепи, когда срабатывает защита от переразряда? Как нам снова подзарядить «банку» аккумулятора, чтобы контроллер опять включил транзистор разряда — FET1?

Дело в том, что внутри полевых транзисторов есть так называемые паразитные диоды – они являются результатом технологического процесса изготовления MOSFET-транзисторов. Вот именно через такой паразитный (внутренний) диод транзистора FET1 и будет течь ток заряда, так как он будет включен в прямом направлении.

Если порыться в даташитах на микросхемы защиты Li-ion/polymer (в том числе DW01-P, G2NK), то можно узнать, что после срабатывания защиты от глубокого разряда, действует схема обнаружения заряда — Charger Detection. То есть при подключении зарядного устройства схема определит, что зарядник подключен и разрешит процесс заряда.

Зарядка до уровня 3,1V после глубокого разряда литиевой ячейки может занять весьма длительное время — несколько часов.

Чтобы восстановить литий-ионный/полимерный аккумулятор можно использовать специальные приборы, например, универсальное зарядное устройство Turnigy Accucell 6. О том, как это сделать, я уже рассказывал здесь.

Именно этим методом мне удалось восстановить Li-polymer 3,7V аккумулятор от MP3-плеера. Зарядка от 2,7V до 4,2V заняла 554 минуты и 52 секунды, а это более 9 часов! Вот столько может длиться «восстановительная» зарядка.

Кроме всего прочего, в функционал микросхем защиты литиевых акумуляторов входит защита от перегрузки по току (Overcurrent Protection) и короткого замыкания.

Защита от токовой перегрузки срабатывает в случае резкого падения напряжения на определённую величину. После этого микросхема ограничивает ток нагрузки.

При коротком замыкании (КЗ) в нагрузке контроллер полностью отключает её до тех пор, пока замыкание не будет устранено.

Главная » Радиоэлектроника для начинающих » Текущая страница

Также Вам будет интересно узнать:

Защита литий-ионных аккумуляторов (контроллер защиты Li-ion)

Защита литий-ионных аккумуляторов (Li-ion). Я думаю, что многие из вас знают, что, например, внутри аккумулятора от мобильного телефона имеется ещё и схема защиты (контроллер защиты), которая следит за тем, чтобы аккумулятор (ячейка, банка, итд…) не был перезаряжен выше напряжения 4.2 В, либо разряжен меньше 2…3 В.

Также схема защиты спасает от коротких замыканий, отключая саму банку от потребителя в момент короткого замыкания. Когда аккумулятор исчерпывает свой срок службы, из него можно достать плату контроллера защиты, а сам аккумулятор выбросить.

Плата защиты может пригодиться для ремонта другого аккумулятора, для защиты банки (у которой нету схем защиты), либо же просто можно подключить плату к блоку питания, и поэкспериментировать с ней. 

У меня имелось много плат защиты от пришедших в негодность аккумуляторов. Но поиск в инете по маркировкам микросхем ничего не давал, словно микросхемы засекречены.

В инете находилась документация только на сборки полевых транзисторов, которые имеются в составе плат защиты. Давайте посмотрим на устройство типичной схемы защиты литий-ионного аккумулятора.

Ниже представлена плата контроллера защиты, собранная на микросхеме контроллера с обозначением VC87, и транзисторной сборке 8814 (даташит тут):

  • На фото мы видим: 1 — контроллер защиты (сердце всей схемы), 2 — сборка из двух полевых транзисторов (о них напишу ниже), 3 — резистор задающий ток срабатывания защиты (например при КЗ), 4 — конденсатор по питанию, 5 — резистор (на питание микросхемы-контроллера), 6 – терморезистор (стоит на некоторых платах, для контроля температуры аккумулятора).
  • Вот ещё один вариант контроллера (на этой плате терморезистор отсутствует), собран он на микросхеме с обозначением G2JH, и на транзисторной сборке 8205A (даташит тут):

Два полевых транзистора нужны для того, чтобы можно было отдельно управлять защитой при заряде (Charge) и защитой при разряде (Discharge) аккумулятора. Даташиты на транзисторы находились практически всегда, а вот на микросхемы контроллеров – ни в какую!! И на днях вдруг я наткнулся на один интересный даташит на какой-то контроллер защиты литий-ионного аккумулятора (даташит тут). 

И тут, откуда не возьмись, явилось чудо — сравнив схему из даташита со своими платами защиты, я понял: Схемы совпадают, это одно и то же, микросхемы-клоны! Прочитав даташит, можно применять подобные контроллеры в своих самоделках, а поменяв номинал резистора, можно увеличить допустимый ток, который может отдать контроллер до срабатывания защиты. 

© Zlodey, г.Вельск, Октябрь 2013 г.

Li-ion и Li-polymer аккумуляторы в наших конструкциях

Прогресс идет вперед, и на смену традиционно используемым NiCd (никель-кадмиевым) и NiMh (никель-металлогидридным) всё чаще приходят литиевые аккумуляторы. При сравнимом весе одного элемента, литий имеет большую ёмкость, кроме того, напряжение элемента у них в три раза выше — 3,6 V на элемент, вместо 1,2 V.Стоимость литиевых аккумуляторов стала приближаться к обычным щелочным батареям, вес и размер намного меньше, да к тому же их можно и нужно заряжать. Производитель говорит, 300-600 циклов выдерживают.Размеры есть разные и подобрать нужный не составляет труда.Саморазряд настолько низкий, что лежат годами и остаются заряженными, т.е. устройство остается рабочим когда оно нужно.

Рассмотрим далее характеристики, зарядные устройства и схемы защиты для литиевых аккумуляторов.

/ Contents

Часто встречается обозначение вида «xC». Это просто удобное обозначения тока заряда или разряда аккумулятора с долях его ёмкости. Образовано от английского слова «Capacity» (вместимость, ёмкость).Когда говорят о зарядке током 2С, или 0.

1С, обычно имеют в виду, что ток должен составлять (2 × емкость аккумулятора)/h или (0.1 × емкость аккумулятора)/h соответственно.

Например, аккумулятор емкостью 720 mAh, для которого ток заряда составляет 0.5С, надо заряжать током 0.

5 × 720mAh/h = 360 мА, это относится и к разряду.

Есть два основных типа литиевых аккумуляторов: Li-ion и Li-polymer.Li-ion — литий-ионная батарея, Li-polymer — литий-полимерная батарея.Отличие их в технологии изготовления. Li-ion имеют жидкий или гелевый электролит, а Li-polymer — твердый. Это отличие повлияло на диапазон рабочих температур, немного на напряжение и на форму корпуса, которую можно придать готовому изделию. Ещё — на внутреннее сопротивление, но тут много зависит от качества изготовления.Li-ion: -20 … +60°C; 3,6 VLI-polymer: 0 .. +50°С; 3,7 VДля начала надо разобраться, что это за вольты такие.Производитель пишет нам 3,6 V, но это среднее напряжение. Обычно в даташитах пишут диапазон рабочих напряжений 2,5 V … 4,2 V. Когда я первый раз столкнулся с литиевыми аккумуляторами, то долго изучал даташиты.Ниже представлены их графики разряда при разных условиях.Рис. 1. При температуре +20°C

Рис. 2. При разных температурах эксплуатацииИз графиков становится понятно, что рабочее напряжение при разряде 0,2С и температуре +20°C составляет 3,7 V … 4,2 V. Безусловно, батареи можно соединить последовательно и получить нужное нам напряжение.

На мой взгляд очень удобный диапазон напряжений, который подходит под многие конструкции, где используется 4,5V — они прекрасно работают. Да и соединив их 2 шт. получим 8,4 V, а это почти 9 V. Я их ставлю во все конструкции, где идёт батарейное питание и уже забыл, когда последний раз покупал батарейки.

Есть у литиевых аккумуляторов нюанс: их нельзя заряжать выше 4,2 V и разряжать ниже 2,5 V. Если разрядить ниже 2,5 V, восстановить не всегда удается, а выкидывать жалко. Значит, нужна защита от сверхразряда. Во многих батареях она уже встроена в виде мелкой платы, и её просто не видно в корпусе.

Бывает, попадаются аккумуляторы без защиты, тогда приходится собирать самому. Сложности это не представляет. Во-первых есть ассортимент специализированных микросхем. Во-вторых, кажется есть собранные модули у китайцев.

А в-третьих, мы рассмотрим, что можно собрать по теме из подножных материалов.

Ведь не у всех есть в наличии современные чипы или привычка отовариваться на АлиЭкспресс.

Я пользуюсь вот такой суперпростой схемой многие годы и ни разу аккумулятор не вышел из строя! Рис. 3. Конденсатор можно не ставить, если нагрузка не импульсная и стабильно потребляющая. Диоды любые маломощные, их количество надо подобрать по напряжению отключения транзистора.Транзисторы я применяю разные, в зависимости от наличия и тока потребления устройства, главное чтоб напряжение отсечки было ниже 2,5 V, т.е. чтоб он открылся от напряжения аккумулятора.Настраивать схему лучше на монтажке. Берём транзистор и подавая на затвор напряжение через резистор сопротивлением 100 Ом … 10 К, проверяем напряжение отсечки. Если оно не более 2,5 V, то экземпляр годен, далее подбираем диоды (количество и иногда тип), чтобы транзистор начинал закрываться при напряжении примерно 3 V.Теперь подаем напряжение от БП и проверяем чтобы схема срабатывала при напряжении примерно 2,8 — 3 V. Иными словами, если напряжение на аккумуляторе опустится ниже порогового, которые мы установили, то транзистор закроется и отключит нагрузку от питания, предотвратив тем самым вредный глубокий разряд.Что ж, наш аккумулятор разрядился, теперь пора его безопасно зарядить.

Как и с разрядкой, с зарядкой тоже не всё так просто. Максимальное напряжение на банке должно быть не более 4,2 V ±0.05 V! При превышении этого значения литий переходит в металлическое состояние и может произойти перегрев, возгорание и даже взрыв аккумулятора.

Заряд аккумуляторов осуществляется по достаточно простому алгоритму: заряд от источника постоянного напряжения 4.20 Вольт на элемент, с ограничением тока в 1С.Заряд считается завершенным, когда ток упадет до 0.1-0.2С. После перехода в режим стабилизации напряжения при токе в 1С, аккумулятор набирает примерно 70-80% емкости.

Для полной зарядки необходимо время около 2-х часов. К зарядному устройству предъявляются достаточно жесткие требования по точности поддержания напряжения в конце заряда, не хуже ±0.01 Вольт на банку.Обычно схема ЗУ имеет обратную связь — автоматически подбирается такое напряжение, чтобы ток, проходящий через аккумулятор, был равен необходимому.

Как только это напряжение становится равно 4.2 Вольтам (для описываемого аккумулятора), больше поддерживать ток в 1С нельзя — далее напряжение на аккумуляторе возрастёт слишком быстро и сильно.В этот момент аккумулятор заряжен обычно на 60%-80%, и для зарядки остальных 40%-20% без взрывов ток требуется снизить.

Проще всего это сделать, поддерживая постоянное напряжение на аккумуляторе, и он сам возьмет такой ток, который ему необходим. При снижении этого тока до 30-10 мА аккумулятор считается заряженным.Для иллюстрации всего вышеописанного привожу график заряда, снятый с подопытного аккумулятора: Рис. 4. В левой части графика, подсвеченной синим, мы видим постоянный ток 0.7 А, в то время как напряжение постепенно поднимается с 3.8 В до 4.2 В. Также видно, что за первую половину заряда аккумулятор достигает 70% своей емкости, в то время как за оставшееся время — всего 30%.

У китайцев можно заказать по почте с бесплатной доставкой модули зарядных устройств. Модули контроллера зарядки TP4056 с гнездом мини-USB и защитой можно взять очень недорого.

А можно сделать самому простое или не очень простое зарядное устройство, в зависимости от вашего опыта и возможностей.Рис. 5. Схема с применением LM317 обеспечивает достаточно точную стабилизацию напряжения, которое устанавливается потенциометром R2. Стабилизация тока не столь критична, как стабилизация напряжения, поэтому достаточно стабилизировать ток с помощью шунтирующего резистора Rx и NPN-транзистора (VT1).Необходимый ток зарядки для конкретного литий-ионного (Li-Ion) и литий-полимерного (Li-Pol) аккумулятора выбирается путём изменения сопротивления Rx.

Сопротивление Rx приблизительно соответствует следующему отношению: 0,95/Imax.

Указанное на схеме значение резистора Rx соответствует току в 200 мА, это примерное значение, зависит так же от транзистора.

LM317 надо снабдить радиатором в зависимости от тока заряда и входного напряжения.

Входное напряжение должно быть выше напряжения аккумулятора минимум на 3 Вольта для нормальной работы стабилизатора, что для одной банки составляет?7-9 V.Рис. 6. Можно выпаять контролер заряда LTC4054 из старого сотового телефона, к примеру, Samsung (C100, С110, Х100, E700, E800, E820, P100, P510).Рис. 7. У этого мелкого 5-ногого чипа маркировка «LTH7» или «LTADY»Вдаваться в мельчайшие подробности работы с микросхемой я не буду, всё есть в даташите. Опишу только самые необходимые особенности. Ток заряда до 800 мА. Оптимальное напряжение питания от 4,3 до 6 Вольт. Индикация заряда. Защита от КЗ на выходе. Защита от перегрева (снижение тока заряда при температуре больше 120°). Не заряжает аккумулятор при напряжении на нём ниже 2,9 V.Ток заряда задается резистором между пятым выводом микросхемы и землей по формуле

I=1000/R,где I — ток заряда в Амперах, R — сопротивление резистора в Омах.

Вот простая схема, которая зажигает светодиод, когда батарея разряжена и её остаточное напряжение близко к критическому.Рис. 8. Транзисторы любые маломощные. Напряжение зажигания светодиода подбирается делителем из резисторов R2 и R3. Схему лучше подключать после блока защиты, чтоб светодиод не разрядил аккумулятор совсем.Производитель обычно заявляет 300 циклов, но если заряжать литий всего на 0,1 Вольта меньше, до 4.10 В, то количество циклов возрастает до 600 и даже более. Можно с уверенностью сказать, что литий-полимерные аккумуляторы самые «нежные» аккумуляторы из существующих, то есть требуют обязательного соблюдения нескольких несложных, но обязательных правил, из-за несоблюдения которых случаются неприятности. 1. Не доспускается заряд до напряжения, превышающего 4.20 Вольт на банку. 2. Не доспускается короткое замыкание аккумулятора. 3. Не доспускается разряд токами, превышающими нагрузочную способность или нагревающими аккумулятор выше 60°С. 4. Вреден разряд ниже напряжения 3.00 Вольта на банку. 5. Вреден нагрев аккумулятора выше 60°С. 6. Вредна разгерметизация аккумулятора. 7. Вредно хранение в разряженном состоянии.

Невыполнение первых трех пунктов приводит к пожару, остальных — к полной или частичной потере ёмкости.

Из практики многолетнего использования могу сказать, что ёмкость аккумуляторов изменяется мало, но увеличивается внутреннее сопротивление и аккумулятор начинает работать меньше по времени при больших токах потребления — создаётся впечатление, что ёмкость упала.

По этому я обычно ставлю ёмкость побольше, какую позволяют габариты устройства, и даже старые банки, которым лет по десять, работают вполне прилично.Для не очень больших токов подходят старые аккумуляторы от сотовых. Из старой ноутбучной батареи можно вытащить много вполне рабочих аккумуляторов формата 18650.Давно переделал шуруповерт и электроотвертку на литий. Пользуюсь этими инструментами нерегулярно. Теперь даже через год неиспользования они работают без подзарядки! Маленькие батареи ставлю в детские игрушки, часы и т.д., где с завода стояли 2-3 «таблеточных» элемента. Там где нужно ровно 3V добавляю один диод последовательно и получается как раз.Ставлю в светодиодные фонарики.В тестер вместо дорогой и малоёмкой «Кроны 9V» установил 2 банки и забыл все проблемы и лишние затраты.Вообще ставлю везде, где получается, вместо батареек.

Продаются батареи всех видов, ёмкостей и форм-факторов в Китае. По этой же ссылке найдёте модули зарядок и пр. полезности для самодельщиков.

На счёт ёмкости китайцы обычно врут и она меньше написанной. Честные Sanyo 18650А вот аккумуляторы Sanyo 18650 подороже, зато и ёмкость честная и качество на высоте — менял в ноутбуке.Контроллеры заряда на TP4056 с USB-разъёмом настолько малы, что можно встраивать их непосредственно в устройство и заряжать от USB ПК или от USB-зарядки для телефона.

А есть отдельно чипы-контроллеры TP4056 SO-8 для встраивания на свою плату.Малогабаритные литий-полимерные аккумуляторы, разной ёмкости и размеров. Выводы сделаны проводами, что для нас очень удобно. Обычно есть защита. В архиве даташиты на некоторые аккумуляторы и чип LTC4054.

▼ Файловый сервис недоступен. Зарегистрируйтесь или авторизуйтесь на сайте.

Спасибо за внимание!

Евгений (EVA)

МО, г. Долгопрудный

Инженер-электроник, практика в электронике c 1986г.Предпочитаю аналоговую технику, цифровую не люблю, но работаю с ней, ибо сейчас везде цифра.Рисую платы только вручную в графических редакторах потому что не всегда использую стандартные компоненты и их стандартную установку.

Предпочитаю рок музыку, а также классическую.

Умный контроллер заряда литиевых аккумуляторов — модуль на tp4056

Для долгой и счастливой жизни литиевого аккумулятора очень важно правильно его заряжать. Не менее важно контролировать так же и разряд. На наше спасение, уже давно придумали контроллер заряда литиевых аккумуляторов в виде готового модуля. Но можно ли ему доверять, сейчас мы это и проверим.

Как заряжать литиевые аккумуляторы

Вся фишка зарядки литиевых аккумуляторов кроется в том, что ни ток заряда ни напряжение не должен быть постоянными. Процесс заряда должен проходить по определенным фазам:

  1. При полной разрядке аккумулятора (около 3 вольт) ток заряда должен быть максимальным. Обычно он не должен превышать значения емкости аккумулятора (С).
  2. По мере накопления заряда аккумулятором, т.е. увеличения напряжения на клеммах аккумулятора, ток заряда должен уменьшаться.
  3. При достижении 90% от полного заряда, ток заряда должен снизиться до уровня порядка 0,1С. Как только напряжение на аккумуляторе достигнет 4.1-4.15 вольта, процесс заряда должен прекратиться.

Соблюдение этих правил заряда литиевого аккумулятора обеспечит ему продолжительный срок службы. Разрядка литиевого аккумулятора ниже 3 вольт, а так же его регулярная перезарядка даже на 0.1 вольта значительно сокращает емкость аккумулятора.

Готовые микросхемы

Сегодня существуют  микросхемы, представляющие из себя готовый контроллер заряда li ion аккумуляторов. Одной из таких микросхем является TP4056 (скачать даташит). Схема контроллера заряда литиевых аккумуляторов на TP4056 выглядит следующим образом:

Однако, если вам вздумалось ее реализовать, то спешу вас огорчить. Потраченные усилия, время и деньги во много много раз превысят покупку готового модуля, построенного по точно такой же схеме.

Модуль контроля заряда Li-ion аккумулятора

Специально для этой статьи я сотворил ролик, в котором показал, как пользоваться подобными модулями, а так же как собрать мощное зарядное устройство на этих модулях.

Это мой первый «шедевр» для Ютуба, поэтому буду очень рад просмотру. А еще больше буду рад любому Вашему фидбэку 🙂

Если Вы посмотрели ролик, то уже знаете, что готовый модуль контроля заряда литиевого аккумулятора можно прикупить всего за 30 центов.А так же то, что такие модули существуют как с контролем разряда аккумулятора так и без него.

Картинка демонстрирует все четыре варианта подобных модулей. Два левых модуля полностью аналогичны двум правым модулям, разница заключается только в установленном разъеме. А вот между собой, два левых модуля, как и два правых отличаются возможностью контроля разряда аккумулятора.

Если на модуле помимо контактов для аккумулятора В+ и В- также присутствуют контакты OUT+и OUT- то это значит, что модуль умеет контролировать разряд аккумулятора, а подключение нагрузки к аккумулятору происходит через модуль.

Контроллер заряда — максимальный ток

В исходном состоянии модуль может выдать максимальный ток заряда до 1 Ампера. Если нужно больше, то смотрите видосик (чуть выше).

Если же емкость аккумулятора меньше 1000мА*ч, то максимальный ток заряда лучше снизить до значения, равного емкости аккумулятора или еще ниже. Для этого стоит заменить резистор RPROG на подходящий номинал.

А теперь самое интересное — будем мерить

Мерить мы будем следующее:

  1. Процесс зарядки — посмотрим, как меняется ток заряда от напряжения на аккумуляторе.
  2. Разрядку, а точнее умение модуля продолжительно отдавать ток в нагрузку, а так же умение отрубать аккумулятор по достижении порога разряда.

Для этих целей нам понадобится вольтметр и амперметр. Но я рожа ленивая, да и мерить вручную в наш век — мартышкин труд. Поэтому на помощь был позван микроконтроллер PIC18F4550. Он умеет общаться с компом по USB и обладает 10-битным АЦП на борту.

Амперметр и вольтметр далее изображены условно. И вольтметр и амперметр реализованы на дифференциальных усилителях. Для измерения тока использован низкоомный резистор, разность напряжений с выводов которого и снимается дифференциальным усилителем. Такому методу измерения тока недавно была посвящена отдельная статья.

С выходов диф. усилителей сигнал поступает на АЦП микроконтроллера. Шаг АЦП по напряжению составляет около 5 мВ, чего для таких измерений более чем достаточно. Но для большей точности было дополнительно реализовано усреднение данных приходящих за каждые 10 секунд ( каждые 200 приходящих значений).

Все пытки проводились с участием аккумулятора Sony VTC6 типоразмера 18650. Этот аккумулятор обладает емкостью 3000 мА*ч. Максимальный выходной ток аккумулятора может достигать 30 А.

Измерения заряда аккумулятора

Для изучения процесса заряда аккумулятора была реализована следующая измерительная схема:

Полученный с ее помощью график, представлен на следующей картинке. Для удобства синим обозначена зависимость тока, а красным — зависимость напряжения от времени. При этом время указанно в секундах.

6000 секунд соответствуют 100 минутам или же в более привычном виде это 1 час 40 минут. Соответственно полная зарядка аккумулятора заняла около 6 часов. При емкости аккумулятора в 3000 мАч, средний ток заряда можно считать равным 500мА.

На графике отлично видны все три описанные выше фазы зарядки. Схемка отрабатывает все как и положено. Между разными экземплярами модулей присутствует небольшой разброс конечного напряжения, но он не критичен.

Стоит отметить, что любое измерение физической величины это лишь попытка приближения к истинному значению. Не стоит обращать внимание на мелкие зубчики, их природа может быть вызвана как неравномерностью АЦП так и нелинейностью модуля.

В любом случае получившаяся зависимость отлично удовлетворяет всем правилам заряда аккумулятора.

Умный модуль бережет аккумулятор

Я не зря назвал этот модуль умным. Если внимательно присмотреться к моменту подачи питания на модуль, то можно увидеть небольшую ступеньку на зависимости тока. Вот так она выглядит крупным планом:

Речь идет о ступеньке между 500 и 600 секундами на уровне 100 мА.

Модуль бережно относится к аккумулятору. Сначала он доводит напряжение на аккумуляторе примерное до 3 вольт током в 100 мА. А уже затем начинает кочегарить через аккумулятор 1 ампер. Ну или ток, который был установлен резистором RPROG.

Контроль разряда аккумулятора

Для изучения выходных характеристик модуля схема была несколько изменена. В качестве нагрузки был установлен переменный резистор, включенный последовательно с амперметром к выходным контактам модуля.

Сопротивление нагрузочного резистора было установлено так, что начальный ток разряда составлял около 1.15 А. Т.к. нагрузка была постоянной, соответственно ток в выходной цепи падал с падением напряжения на аккумуляторе.

Как видно из графика, модуль благополучно отрубил нагрузку от аккумулятора в районе 5000 сек. А это значит, что модуль отдавал ток порядка 1 ампера в течении полутора часов и не загнулся. Отличный результат)

Рост напряжения на аккумуляторе, после отключения нагрузки, вызван химическим восстановлением аккумулятора после столь длительной отдачи приличного тока.

Включение модуля произойдет, при подключении зарядного устройства, как только напряжение на аккумуляторе достигнет уровня в 2.9 — 3 вольта.

Нагрев

В процессе зарядки, когда ток составляет 1 ампер, модуль прилично греется. Стоит учитывать этот факт при использовании модуля в закрытом устройстве. Так, на открытом воздухе температура модуля достигала значений более 70 градусов (по термопаре).

В случае установки модуля в закрытый корпус желательно снизить максимальный ток заряда до 500-700 мА. Но на терма-клей все же не стоит крепить.

У самого же модуля предусмотрена защита от перегрева. Так при перегреве модуль начинает ограничивать выходной ток. Так что от перегрева он скорее всего не сдохнет — но не факт)

Где взять?

Я не могу ручаться за все подобные модули, ибо их производством не брезгует каждый уважающий себя житель поднебесной. Показанные модули заказывались уже не первый раз у конкретного продавца.

Покупать такие модули поштучно не выгодно — продавцы начинают накручивать стоимость доставки. Удобнее закупать сразу по 5 или 10 штук даже если требуется 1-2. Очень удобно, когда где-то в шкафу лежит кучка таких модулей и при необходимости можно быстро сообразить из них зарядку. Вот ссылки на разные лоты проверенного магазина:

1.65$ за 5 штук, и тем более 2.75$ за 10 штук — это копейки. Во многих магазинах радиодеталей с вас попросят аналогичную сумму за каждый такой модуль.

Да, ссылки реферальные, но покупая по ним Вы абсолютно ничего не теряете. Зато этим Вы говорите мне спасибо за проделанную работу и помогаете копеечкой моему проекту. Так что спасибо и Вам.

Заключение

Честно говоря я и сам не ожидал таких результатов, но модули зарядки литиевых аккумуляторов отлично себя показали. И я однозначно рекомендую к покупке такой контроллер заряда. На таких модулях можно мастерить много интересных штук. В скором времени я покажу как с их помощью соорудить блок бесперебойного питания для камер Canon.

Схемы контроллеров заряда-разряда Li-ion аккумуляторов и микросхемы модулей защиты литиевых батарей

Для начала нужно определиться с терминологией.

Как таковых контроллеров разряда-заряда не существует. Это нонсенс. Нет никакого смысла управлять разрядом. Ток разряда зависит от нагрузки — сколько ей надо, столько она и возьмет. Единственное, что нужно делать при разряде — это следить за напряжением на аккумуляторе, чтобы не допустить его переразряда. Для этого применяют защиту от глубокого разряда.

При этом, отдельно контроллеры заряда не только существуют, но и совершенно необходимы для осуществления процесса зарядки li-ion аккумуляторов. Именно они задают нужный ток, определяют момент окончания заряда, следят за температурой и т.п. Контроллер заряда является неотъемлемой частью любого зарядного устройства для литиевого аккумулятора.

Исходя из своего опыта могу сказать, что под контроллером заряда/разряда на самом деле понимают схему защиты аккумулятора от слишком глубокого разряда и, наоборот, перезаряда.

Очевидно, что платы защиты представлены в различных форм-факторах и собраны с применением различных электронных компонентов. В этой статье мы как раз и рассмотрим варианты схем защиты Li-ion аккумуляторов (или, если хотите, контроллеров разряда/заряда).

Контроллеры заряда-разряда

Раз уж это название так хорошо укрепилось в обществе, мы тоже будем его использовать. Начнем, пожалуй, с наиболее распространенного варианта на микросхеме DW01 (Plus).

DW01-Plus

Такая защитная плата для аккумуляторов li-ion встречается в каждом втором аккумуляторе от мобильника. Чтобы до нее добраться, достаточно просто оторвать самоклейку с надписями, которой обклеен аккумулятор.

Сама микросхема DW01 — шестиногая, а два полевых транзистора конструктивно выполнены в одном корпусе в виде 8-ногой сборки.

Вывод 1 и 3 — это управление ключами защиты от разряда (FET1) и перезаряда (FET2) соответственно. Пороговые напряжения: 2.4 и 4.25 Вольта.

Вывод 2 — датчик, измеряющий падение напряжения на полевых транзисторах, благодаря чему реализована защита от перегрузки по току.

Переходное сопротивление транзисторов выступает в роли измерительного шунта, поэтому порог срабатывания имеет очень большой разброс от изделия к изделию.

Паразитные диоды, встроенные в полевики, позволяют осуществлять заряд аккумулятора, даже если сработала защита от глубокого разряда. И, наоборот, через них идет ток разряда, даже в случае закрытого при перезаряде транзистора FET2.

Правая микросхема с маркировкой 8205А — это и есть полевые транзисторы, выполняющие в схеме роль ключей.

S-8241 Series

Фирма SEIKO разработала специализированные микросхемы для защиты литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов от переразряда/перезаряда.

Для защиты одной банки применяются интегральные схемы серии S-8241.

Ключи защиты от переразряда и перезаряда срабатывают соответственно при 2.3В и 4.35В. Защита по току включается при падении напряжения на FET1-FET2 равном 200 мВ.

AAT8660 Series

Решение от Advanced Analog Technology — AAT8660 Series.

Пороговые напряжения составляют 2.5 и 4.32 Вольта. Потребление в заблокированном состоянии не превышает 100 нА. Микросхема выпускается в корпусе SOT26 (3х2 мм, 6 выводов).

FS326 Series

В зависимости от буквенного индекса напряжение включения защиты от переразряда составляет от 2.3 до 2.5 Вольт. А верхнее пороговое напряжение, соответственно, — от 4.3 до 4.35В. Подробности смотрите в даташите.

LV51140T

Аналогичная схема протекции литиевых однобаночных аккумуляторов с защитой от переразряда, перезаряда, превышения токов заряда и разряда. Реализована с применением микросхемы LV51140T.

Пороговые напряжения: 2.5 и 4.25 Вольта. Вторая ножка микросхемы — вход детектора перегрузки по току (предельные значения: 0.2В при разряде и -0.7В при зарядке). Вывод 4 не задействован.

R5421N Series

Серия R5421N содержит несколько модификаций, отличающихся величиной напряжения срабатывания при перезарядке. Подробности приведены в таблице:

Обозначение Порог отключения по перезаряду, В Гистерезис порога перезаряда, мВ Порог отключения по переразряду, В Порог включения перегрузки по току, мВ
R5421N111C 4.250±0.025 200

Простой контроллер заряда Li-Ion аккумуляторов

Этот простейший контроллер заряда я применил в самодельной Bluetooth колонке для заряда батареи из двух Li-Ion аккумуляторов типа 18650. Зарядное устройство выполнено на распространенном регулируемом стабилизаторе напряжения LM317. Достоинства этого зарядного устройства это простота настройки, дешевизна и применение самых распространенных электронных компонентов. Также среди достоинств следует отметить отсутствие высокочастотных помех и наводок, поэтому можно заряжать блютуз колонку, в которой я применил этот контроллер заряда во время воспроизведения музыки. Никаких импульсных помех зарядное устройство не даёт. Недостатком является сравнительно низкий КПД, присущий линейным стабилизаторам напряжения и тока и необходимость установки микросхемы LM317 на радиаторе. По этой причине не рекомендуется устанавливать зарядный ток более 500 — 800 мА. В моей колонке зарядный ток равен 500 мА. В качестве источника питания я применил импульсный сетевой адаптер от старого сетевого хаба на 12В 1А.

Принципиальная схема контроллера заряда для двух Li-Ion аккумуляторов

Описане принципиальной схемы

U1 — микросхема LM317 в корпусе TO220
Q1 — транзистор BC546 (BC547, BC549)
D1 — диод Шоттки на ток 1A и максимальное напряжение 30 — 40 вольт.
С1, С2 — керамический конденсатор на 1 мкф 50В
R1 — Постоянный резистор 1 Ом 0.5 Вт
R3 — Постоянный резистор 470 Ом 0.125 Вт
R4 — Постоянный резистор 2.2 k 0.125 Вт
R2 — Подстроечный резистор 1К

Зарядное устройство основано на регулируемом интегральном стабилизаторе напряжения LM317. На транзисторе Q1 собран узел ограничения тока заряда. С транзистором BC546 и резистором на 1 ом максимальный зарядный ток у меня составляет около 500мА. Нужно помнить, что через этот резистор течет зарядный ток аккумулятора, поэтому если вы планируете заряжать батарею током более 500 мА стоит применить резистор мощностью 1 Вт. максимальный зарядный ток устанавливается подбором этого резистора. Чем меньше сопротивление тем больше зарядный ток и наоборот.

Подстроечным резистором R2 устанавливаем выходное напряжение устройства. То есть то максимальное напряжение, до которого будет заряжена аккумуляторная батарея. Для двух литий ионных аккумуляторов максимальное напряжение равно 8.4 В. Но для большей безопасности и продления срока службы аккумуляторов я бы посоветовал установить это напряжение в районе 8.2 — 8.3 В. Установку этого напряжения нужно производить не подключая аккумулятор. Вместо аккумулятора подключаем к клемам Out+ и Out- резистор сопротивлением 100 ом и вращением движка R2 устанавливаем напряжение 8.2- 8.3 В. Убираем резистор и подключаем к устройству аккумуляторы. Проверяем ток, который течет через батарею и оставляем батарею заряжаться, периодически измеряя на ней напряжение. Зарядный ток будет уменьшаться по мере приближения напряжения на батарее к установленному уровню. Убедитесь что напряжение на каждом из аккумуляторов в конце заряда не превышает 4.2 вольта. Если даже на одном из аккумуляторов напряжение больше, то придется уменьшить напряжение заряда поворотом движка R2. На этом настройку устройства можно считать законченной

ВНИМАНИЕ! Микросхема LM317 нагревается в процессе заряда аккумуляторов, поэтому ее необходимо устанавливать на небольшом радиаторе.

Печатная плата зарядного устройства была разработана под выводные компоненты в программе DipTrace. Все файлы проекта печатной платы вы можете скачать по ссылке в конце статьи. Плата была изготовлена на моем станке CNC1610 методом гравировки. Как это происходит вы можете посмотреть в видео ролике про самодельную Bluetooth колонку.

Печатная плата зарядного устройства

Скачать проект печатной платы в формате DipTrace

Лучшее руководство по покупке литий-ионного солнечного контроллера заряда (2021)

Почему литий-ионный солнечный контроллер заряда?

Автономная фотоэлектрическая солнечная энергетическая система, подключенная к батареям, требует контроллера заряда. Контроллер заряда используется для регулирования зарядки аккумулятора или аккумуляторного блока. Без контроллера заряда аккумулятор не будет заряжаться эффективно и может выйти из строя из-за перезарядки или разрядки.

Литий-ионный солнечный контроллер заряда аналогичным образом требуется для LifePO4 Battery и литий-ионных аккумуляторов.На рынке доступны различные типы батарей с технологическим прогрессом, обеспечивающим высокую эффективность, и варианты, доступные в химии для этого.

Литий-ионный аккумулятор не является исключением в этой гонке аккумуляторов и очень эффективен по сравнению с другими аккумуляторными технологиями. Контроллер заряда обеспечивает максимально возможный уровень работы аккумулятора, а его использование в случае литий-ионного аккумулятора делает накопление энергии более эффективным.

Полезная тема : Сравнение 10 лучших литиевых контроллеров заряда от солнечных батарей и рейтинги 2020-2021 гг.

Что такое литий-ионный контроллер заряда солнечных батарей?

Контроллер заряда, который регулирует зарядку литий-ионной батареи, представляет собой контроллер заряда литиевой батареи от солнечных батарей.

Литий-ионный аккумулятор [1] : Одна треть мирового рынка аккумуляторов занимает литий-ионная технология из-за их высокой плотности и легкого веса. У них высокое напряжение элемента, быстрая зарядка и низкий саморазряд, а также хороший срок службы при глубоком цикле. Высокая стоимость и безопасность - два ограничивающих фактора литий-ионных батарей. Литий-ионные батареи на ватт дороже, чем свинцово-кислотные. Чтобы защитить аккумулятор от теплового разгона, литий-ионный аккумулятор требует встроенной схемы, в противном случае он может загореться или взорваться.Эти батареи не должны подвергаться воздействию воды, так как они обладают высокой реакционной способностью по отношению к ним.

Энергия накапливается в ионах лития, которые мигрируют от катода к аноду в перезаряжаемой литий-ионной батарее. Электроны освобождаются от анода, подвергающегося окислению, чтобы проводить ток во время разряда, катод приобретает электроны в том же процессе, подвергаясь восстановлению. В этих батареях катод состоит из оксида металлического лития, а анод - из пористого углерода. Жидкий электролит присутствует в большинстве литий-ионных батарей, а некоторые содержат полимерный (гелевый) электролит для переноса заряда между анодом и катодом.Литий-ионный аккумулятор заряжается поэтапно, что видно на графике ниже:

График заряда литий-ионных аккумуляторов

Контроллер заряда солнечных батарей : Электроэнергия, вырабатываемая солнечными панелями, всегда имеет разный уровень напряжения и тока, в зависимости от погодных условий и времени суток. Контроллер заряда регулирует поток заряда от солнечной панели к батарее. Кроме того, он регулирует поток заряда от аккумулятора к подключенной нагрузке. Контроллеры солнечного заряда в основном бывают двух типов:

Контроллер заряда

PWM (широтно-импульсная модуляция) для lifepo4: менее эффективен, но довольно дешев.

Контроллер заряда

MPPT (отслеживание максимальной мощности) для lifepo4: это очень эффективно, но дорого.

Установщик или покупатель выбирают ШИМ или MPPT, поскольку обе технологии могут использоваться для регулирования зарядки литий-ионных аккумуляторов.

Как и когда использовать литий-ионный солнечный контроллер заряда?

Контроллер заряда солнечной энергии PWM или MPPT используется для регулирования заряда батареи в автономной солнечной фотоэлектрической системе.Контроллер заряда литий-ионной солнечной батареи используется, когда литий-ионная батарея используется в качестве накопителя энергии в системе. Следует использовать контроллер заряда, специально разработанный для литий-ионных аккумуляторов, поскольку аккумулятор Lifepo4 имеет особый алгоритм зарядки. В солнечной фотоэлектрической системе, генерирующей электричество с определенным напряжением и током от панели или массива панелей, сначала передается на контроллер заряда.

Регулирование заряда происходит в зависимости от типа солнечного контроллера заряда литиевой батареи (PWM или MPPT).Очень важно регулировать заряд, так как он подключается к аккумулятору для его зарядки. В случае зарядки литиевых аккумуляторов от солнечной энергии контроллер заряда настроен на поэтапную зарядку литий-ионных аккумуляторов. В этом случае важна эффективная зарядка и разрядка аккумулятора, и это свидетельствует об успешной установке, если эффективность системы может быть сохранена на максимальном уровне.

На zhcsolar.com поставляется множество различных типов контроллеров заряда солнечных батарей с разной силой тока и мощностью.Выбор правильной емкости контроллера заряда в зависимости от емкости и типа батареи имеет важное значение для производительности системы. Как и модель WP5048D с сайта zhcsolar.com, можно использовать литий-ионные аккумуляторы на 40-50А.

от ZHCSolar: WP5048D 50 А, 48 В Контроллер заряда от солнечных батарей

Очень важно иметь все компоненты солнечной системы в соответствующем соотношении, не меньше или больше, чем требуется. В зависимости от потребности в нагрузке или подключенной (ожидаемой) нагрузки, которая будет обеспечиваться солнечной фотоэлектрической генерацией, должны быть установлены солнечные панели, соответствующие панелям, должны быть установлены контроллеры заряда и батареи.Потери в системе следует учитывать при проектировании и внедрении всей системы.

Литий-ионные аккумуляторы

с жидким или гелевым электролитом являются эффективным вариантом для хранения энергии наиболее подходящим способом. Поскольку эти батареи являются дорогостоящими по сравнению с другими типами батарей, они должны работать с максимально возможной эффективностью и производительностью, чтобы прослужить их долго. Специальные контроллеры заряда солнечных батарей для этих аккумуляторов могут сделать это возможным, и они должны оставаться приоритетом в системе.

Где можно использовать литий-ионный солнечный контроллер заряда?

Автономная система солнечной генерации с аккумулятором в виде литий-ионного аккумулятора требует этого контроллера заряда. Это специальный контроллер солнечного заряда для литий-ионных аккумуляторов и устанавливается на него же. Любой объект, такой как жилые автофургоны, яхты, лодки, водяные насосы, гибридные автомобили или любые автономные объекты, где используется батарея Lifepo4, требует этого конкретного солнечного контроллера заряда.

Он должен быть установлен таким образом, чтобы не возникало потерь при передаче, где бы он ни был установлен.Линии передачи от панелей к контроллеру и от контроллера к батарее должны быть эффективными с минимальными потерями. Контроллер солнечной батареи с литиевой батареей может храниться рядом с батареей, чтобы управлять им по мере необходимости.

Свинцово-кислотные батареи против литий-ионных: что лучше для солнечных батарей?

В солнечных энергетических системах все чаще используются литиевые батареи, и они имеют тенденцию полностью заменять свинцово-кислотные батареи.

Вот несколько основных отличий:

  1. Долговечность / Срок службы батареи : срок службы свинцово-кислотных батарей обычно составляет около 2 лет, в то время как литиевые батареи более долговечны, срок службы более 4-5 лет.и свинцово-кислотная батарея полностью заряжается и разряжается, как правило, в течение 300 раз, в то время как литиевые батареи полностью заряжаются и разряжаются за цикл более 500 раз.
  2. Эффективность : Литиевые батареи более эффективны при зарядке и разрядке. Это означает, что вы можете хранить и использовать больше солнечной энергии в одних и тех же условиях. Например, свинцово-кислотные батареи обычно имеют КПД только 80-85%. Это означает, что если у вас есть 1000 Вт солнечной энергии, поступающей в аккумулятор, после процесса зарядки и разрядки будет доступно только 800-850 Вт.Литиевые батареи имеют КПД более 95%. При тех же условиях у вас будет доступная мощность более 950 Вт. Более высокая эффективность означает, что ваша батарея заряжается быстрее. В зависимости от конфигурации вашей системы это также может означать, что вы можете сэкономить больше денег.
  3. Вес : Плотность энергии литий-ионной солнечной батареи обычно составляет 200 ~ 260 Вт · ч / г, а литиевая батарея в 3-5 раз превышает свинцово-кислотную, что означает, что при той же емкости вес свинцовой батареи кислотная батарея в 3 ~ 5 раз больше литиевой батареи, поэтому в легком устройстве хранения энергии литиевая батарея занимает абсолютное преимущество.Свинцово-кислотные батареи обычно находятся в диапазоне от 50 до 70 Вт · ч / г, с низкой плотностью энергии и слишком громоздкими.
  4. Техническое обслуживание : Литиевые батареи не требуют специального обслуживания и могут обеспечивать стабильное питание в течение длительного времени, в то время как свинцово-кислотные батареи требуют различного обслуживания в зависимости от типа.
  5. Безопасность : Литиевые батареи из-за стабильности материала катода и надежной конструкции безопасности, литий-железо-фосфатные батареи были тщательно протестированы на безопасность, даже при сильных столкновениях не будут вызывать взрыва, литий-железо-фосфатная высокая термостойкость, окисление электролита емкость низкая, а значит, и высокий уровень безопасности.Свинцово-кислотные батареи при зарядке и разряде или использовании будут разряжать газ, если вентиляционное отверстие заблокировано, это приведет к разряду газа, где произойдет взрыв, электролит (разбавленная серная кислота), извергнутый, является коррозионной жидкостью, будет вызывать коррозию. много предметов, а газ, образующийся в процессе зарядки, взрывоопасен.
  6. Система управления батареями : В настоящее время литиевые батареи становятся все более интеллектуальными и функциональными. Литиевую батарею теперь можно отрегулировать в соответствии с потребностями пользователя, продолжительностью использования и т. Д.Многие литиевые батареи могут быть установлены с системой управления BMS, которая может проверять состояние батареи в режиме реального времени на мобильном телефоне. BMS также может определять ток и напряжение аккумулятора, и в случае отклонения от нормы система BMS может автоматически регулировать его.

При сегодняшней глобальной тенденции развития новой энергетики по сравнению со свинцово-кислотными батареями литиевые солнечные батареи относительно экологичны как при производстве, так и при переработке.

Типы солнечных литиевых аккумуляторов

Самыми популярными являются литий-железо-фосфатные батареи, батарея не похожа на свинцово-кислотные батареи с эффектом памяти, после более чем 1600 зарядов емкость аккумулятора все еще может достигать 85%, по сравнению со свинцово-кислотными батареями, литиевые батареи имеют Преимущества легкого веса, большой емкости, длительного срока службы.

Преимущества литиевой батареи для солнечной

Экологичность и экологичность

Литиевый аккумулятор может быть установлен непосредственно под солнечной панелью, он имеет небольшой размер и легкий вес для снижения затрат на строительство

Длительный срок службы, аккумулятор lifepo4 в 3-5 раз дольше традиционных свинцово-кислотных аккумуляторов;

Устойчивость к высоким и низким температурам, может использоваться в среде -4 ° F -140 ° F, специальная литиевая батарея может использоваться в среде -49 ° F;

Не требует обслуживания, хорошая производительность

Заключение

Обязательно использовать контроллер заряда для зарядки аккумулятора 18650 и его эффективного использования.В случае с аккумулятором LiFePo4 еще более важным становится использование контроллера заряда. Литий-ионный аккумулятор дороже, чем другие доступные варианты, и по сравнению с ним более эффективен. Из-за больших затрат становится необходимым использовать специальный контроллер заряда, как упоминалось выше, чтобы продлить срок службы литий-ионного аккумулятора и сделать его безопасным. Такие компании, как zhcsolar, предлагают ряд опций контроллера заряда солнечной батареи, которые можно использовать для регулирования потока заряда литий-ионных аккумуляторов или литий-ионных аккумуляторов.

[ratemypost]

Обзор продуктов редактора : 10 лучших литиевых контроллеров заряда солнечных батарей, сравнение и рейтинги за 2020-2021 годы

Как выбрать лучший контроллер заряда от солнечной батареи MPPT для литиевой батареи:

ZHCSolar предлагает лучший контроллер заряда от солнечных батарей MPPT на рынке, получите бесплатную доставку и купите сейчас.

Для получения дополнительной информации см. Полное руководство по контроллеру заряда MPPT (2021 г.)

Калькулятор размеров для выбора правильного регулятора тока готов к использованию.

Банкноты

Ознакомьтесь с этим списком Best Choice List контроллера заряда солнечной батареи для литий-ионной батареи и литиево-ионной батареи для солнечной батареи RV

[1] http://eecs.ucf.edu/seniordesign/fa2011sp2012/g10/docs/PMCC_Group%2010_SD1.pdf

Обзор

Лучший литиевый контроллер заряда от солнечных батарей (2021) - ZHCSolar

Контроллер заряда от солнечных батарей - это своего рода контроллер заряда, специально оптимизированный для зарядки литиево-ионных аккумуляторов и аккумуляторов LifePo4.

Долгое время солнечные контроллеры поддерживают только зарядку свинцово-кислотных аккумуляторов, но поскольку литий-ионные аккумуляторы стали более широко использоваться в автономных солнечных системах, все большее количество контроллеров теперь поддерживает зарядку литий-ионных аккумуляторов.

Разница между литиевым контроллером заряда от солнечных батарей и общим контроллером заряда

Самая большая разница между литиевым контроллером заряда солнечной батареи и свинцово-кислотным контроллером заряда - это система управления питанием. литиевые солнечные зарядные устройства используют режим зарядки постоянным током и должны иметь встроенную плату защиты.

Как и другие специализированные солнечные контроллеры, солнечные контроллеры с литиевыми батареями имеют тип MPPT и тип PWM. Контроллер заряда MPPT Solar Charge - это контроллер заряда, который использует алгоритм отслеживания точки максимальной мощности для сбора максимальной энергии от солнечной батареи.

Контроллер заряда

PWM обычно имеет емкость преобразования 70% по сравнению с режимом MPPT. Режим MPPT настоятельно рекомендуется в большинстве случаев, но некоторые контроллеры заряда PWM также выделяются на практике.

Мы выбрали самые популярные контроллеры заряда литиевых батарей и солнечных батарей на рынке, чтобы провести сравнение и составить рейтинг.

Лучший контроллер заряда литиевых батарей от солнечных батарей в 2021 году
  • EPever TracerAN MPPT Контроллер заряда от солнечных батарей
  • ZHCSolar SCF60 MPPT Контроллер заряда от солнечных батарей
  • Контроллер заряда ESmart MPPT
  • MC RV MPPT Контроллер заряда
  • HP6024 60 A Контроллер заряда от солнечных батарей (PWM)
  • WP5048D Контроллер заряда от солнечных батарей (ШИМ)
  • Литиевый контроллер заряда солнечной батареи SL03 Series (PWM)
  • HQST ​​30 A Контроллер заряда от солнечных батарей (PWM)

1.EPEVER TracerAN MPPT Контроллер заряда от солнечных батарей

Контроллер заряда от солнечных батарей Epever TracerAN MPPT оснащен системой автоматического распознавания напряжения от 12 до 24 В и функцией автоматического сохранения конфигурации. Его также можно связать с программным обеспечением ПК или трекером MT50 для постоянного наблюдения с многофункциональной схемой ЖК-дисплея для отображения данных. Контроллер заряда работает с гелевыми, герметичными и залитыми литиевыми батареями и имеет ряд режимов управления, включая ручной режим, освещение и таймер освещения.Не только это, но также контроллер поставляется в комплекте с безопасностью, включая перенапряжение батареи, перегрузку нагрузки, кратковременную PV или обратную полярность и многое другое.

Обзор контроллера заряда Epever 30A MPPT

Спецификация
Тип: MPPT
Напряжение батареи: 12-24 В
Максимальное входное напряжение: 100 В
Максимальный выходной ток: 20 А, 30 А, 40 А
Макс. Входное напряжение солнечной батареи: 100 В постоянного тока
Вес: 2,87 фунта.
Размеры: 9,84 x 5,91 x 6,3 дюйма

2.

ZHCSolar SCF60 60A MPPT Контроллер заряда

Это высококлассный 60-амперный контроллер заряда MPPT от солнечной батареи, который поддерживает автоматическую идентификацию и автоматическое переключение системного напряжения 12 В 24 В 36 В 48 В.также поддерживает широкий диапазон входного напряжения солнечной батареи от 18 до 150 В. Эффективность преобразования MPPT контроллера составляет до 99%, и он разработан с вентиляторным охлаждением, чтобы гарантировать, что машина всегда будет иметь высокую выходную мощность, не будет падения нагрузки даже при высокой температуре и будет поддерживать полную выходную мощность в течение всего дня без снижение номинальных характеристик. Этот контроллер имеет широкий спектр применения и может быть установлен и использован в нескольких сценах.

Этот контроллер заряда от солнечных батарей SCF60 60A MPPT отличается высокой эффективностью отслеживания> 99.5% и пиковый коэффициент конверсии> 97,8%. Напряжение системы 12 В / 24 В / 36 В / 48 В Автоматический переключатель, макс. Входное напряжение фотоэлектрических модулей: 150 В, макс. Входная мощность фотоэлектрических модулей: 900 Вт (12 В), 1800 Вт (24 В), 2600 Вт (36 В), 3400 Вт (48 В)

поддерживает различные типы батарей: герметичные, гелевые, AGM, заливные, литиевые, и определяемый пользователем тип, литиевая батарея также поддерживается этим контроллером, в то время как большинство контроллеров на рынке не поддерживаются.

3. Контроллер заряда ESmart MPPT 40 А 60 А

Этот контроллер заряда ESmart MPPT от солнечной батареи имеет версии 40A и 60A, контроллер MPPT - это контроллер солнечной энергии MPPT 3-го поколения, на основе опыта 1-го поколения и отзывов клиентов мы оптимизировали отображение, режим управления, режим подключения и внутренняя структура, принимает алгоритм управления MPPT, может быстро отслеживать точку максимальной мощности фотоэлектрической батареи и улучшать использование солнечной энергии, ЖК-дисплей и дизайн управления ПК удобный пользователь для просмотра, записи и установки параметров, продукты могут широко использоваться в автономная солнечная система базовой станции связи, система домашнего использования, система RV, система уличного освещения и полевой мониторинг и т. д.

Этот контроллер заряда MPPT поддерживает 48V 36V 24V 12V Auto и обрабатывает максимум 150V PV, поддерживает зарядку литиевых свинцово-кислотных аккумуляторов LiFePO.

Контроллер заряда esmart mppt 60a 40a

4. ZHCSolar MC RV MPPT контроллер заряда

В этом контроллере заряда MPPT серии MC используется технология Power Catcher для эффективной и надежной зарядки солнечных батарей . серия имеет модели на 20, 30, 40 и 50 ампер на выбор, контроллер MPPT этой серии специально разработан для жилых автофургонов и зарядки морских аккумуляторов.

Этот новый и улучшенный контроллер заряда ZHCSolar MPPT RV предлагает гораздо больше, чем стандартный контроллер заряда MPPT с новейшими технологиями Power Catcher High Tech. Контроллер совместим с литий-ионным аккумулятором , гелевыми аккумуляторами, герметичными аккумуляторами, открытыми аккумуляторами . Этот высокоэффективный контроллер заряда предохраняет аккумуляторы от чрезмерного заряда или разряда. Эта функция защиты увеличивает срок службы аккумуляторной батареи.

Обзор контроллера заряда MPPT 30 ампер от солнечной батареи

MC 30 ампер контроллер заряда MPPT для дома на колесах

5.Контроллер заряда от солнечных батарей HP6024 PWM

Этот контроллер заряда от солнечных батарей 60A представляет собой интеллектуальный регулятор заряда с автоматической идентификацией на 12 В и 24 В, поддерживающее уплотнение, гель, открытую свинцово-кислотную батарею и литиевую батарею для зарядки . Макс. Входное напряжение составляет 55 В, а максимальная входная мощность панели составляет 900 Вт для аккумуляторной системы 12 В, 1800 Вт для аккумуляторной системы 24 В.

Обновление 3-ступенчатого алгоритма зарядки PWM, чрезмерной разрядки или регулярного выравнивающего заряда аккумулятора, эффективно предотвращает разбалансировку аккумулятора или явление отверждения, эффективно продлевает срок службы аккумулятора (коллоидные, литиевые батареи исключены).

Этот ШИМ-контроллер заряда HP6024 от солнечных батарей был самым качественным ШИМ-контроллером заряда на рынке. Настоятельно рекомендую проект с ограниченным бюджетом.

ШИМ-контроллер заряда HP6024

6. WP5048D ШИМ-контроллер заряда от солнечных батарей

Этот контроллер заряда 50a представляет собой новое поколение многофункциональных интеллектуальных контроллеров заряда и разряда солнечных батарей, которые могут работать с максимальной входной мощностью 100 В и имеют систему автоматической идентификации 12 В / 24 В / 36 В / 48 В. Инновационная конструкция конструкции делает установку контроллера более безопасной и надежной.

Оптимизированное управление зарядкой и разрядкой значительно увеличивает срок службы аккумулятора. В то же время на большом ЖК-дисплее отображается больше информации, диаграмма становится более красивой и понятной, а упрощенное управление дисплеем позволяет максимально отображать рабочее состояние и параметры системы. Интеллектуальное управление подсветкой хорошо видно даже в темноте. Можно установить множество параметров управления для удовлетворения разнообразных потребностей приложения.

WP5048D поддерживает свинцово-кислотную батарею и литиевую батарею Зарядка также может работать от солнечной панели, когда напряжение литиевой батареи равно 0 (ноль) В.

Обзор контроллера заряда солнечных батарей WP5048D

7. SL03 ШИМ-контроллер заряда для литиевой батареи

Контроллеры серии

SL03 - это разновидности интеллектуальных многофункциональных контроллеров заряда и разряда солнечных батарей. В этой серии используется новый 32-битный микропроцессор для сбора и вычисления различных параметров, который намного точнее и быстрее, чем прежний 8-битный микропроцессор, настраиваемый ЖК-дисплей с широким диапазоном температур с ярким рабочим интерфейсом.последняя запатентованная технология решает проблему отображения напряжения солнечных панелей. почти все параметры можно отображать и гибко настраивать. все мультиметры и другие приборы для измерения напряжения и тока могут быть заменены этим контроллером, который может удовлетворить ваши различные требования.

Этот контроллер поддерживает различные типы батарей: литиевая батарея , гелевая батарея, автомобильная батарея и даже старая батарея.

SL03 Контроллер заряда от солнечных батарей с ШИМ-сигналом

8. Контроллер заряда от солнечных батарей 30 А HQST ​​

Контроллер заряда от солнечных батарей

HQST ​​30A Amp - это интеллектуальный и многофункциональный контроллер заряда от солнечных батарей с двумя портами USB для зарядки электронных устройств.Он имеет заряд литиевой батареи и двойной разряд USB. Обратной стороной является обычная положительная конструкция, которая не подходит для солнечных систем для автофургонов.

Обзор контроллера заряда солнечных батарей HQST ​​на 30 А

Заключение:

Best Lithium Charge Controller - это контроллер, который заряжает литиевую батарею и батарею LifePo4, заряд литиевой батареи имеет некоторые отличия от зарядки свинцово-кислотных батарей. Этот тип батареи должен иметь защищенную плату внутри и иметь специальный протокол управления питанием для зарядки литий-ионных батарей.Для справки мы выбрали лучший контроллер заряда mppt и контроллер заряда PWM.

[ratemypost]

Обзоры экспертов по теме:

MPPT против ШИМ: какой контроллер заряда выбрать?
Обзор лучшего 60-амперного контроллера заряда MPPT

Лучший контроллер заряда MPPT на 30 А в 2021 году

Лучший контроллер заряда от солнечных батарей 2021 года

Обзор лучшего контроллера заряда 48 В для солнечных батарей

Комплект солнечных батарей 520 Вт с литий-ионными батареями 2–12 В, гибкими солнечными панелями и контроллером заряда 24 В ДОПОЛНИТЕЛЬНО ETA Конец июля - Магазин инверторов

Обзор

В этом солнечном комплекте используется новейшая технология резервного питания с использованием литиевых батарей и гибкая, простая в установке панель.Этот комплект на 24 В был разработан для большей эффективности. Система на 24 В позволяет использовать кабели меньшего размера, меньший контроллер заряда и выделяет меньше тепла. Идеально подходит для жилых автофургонов, лодок, автобусов, фургонов, грузовиков или любого мобильного предприятия, в котором достаточно места для 4 солнечных батарей. Панели очень легкие, тонкие и легко устанавливаются. Поскольку этот комплект требует небольшой настройки, он идеально подходит для использования в небольшой кабине / кемпере для освещения, телевизоров, видеоигр, компьютеров, сотовых телефонов и небольших бытовых приборов, когда вы добавляете инвертор питания 24 В постоянного тока в переменный ток.Мы гарантируем, что вы не потратите время в отпуске на создание сложной солнечной системы!

Размер солнечной панели составляет 53,1 X 21,25 X 0,12 дюйма, а вес - <4 фунтов.

Литиевые батареи 12 В вдвое легче обычных аккумуляторов глубокого разряда 12 В, обеспечивая простое мобильное решение для питания, не ломая вам спину. Технология литиевых аккумуляторов не «привередлива» к глубине разряда, поэтому вы можете использовать полную емкость аккумулятора, не вызывая повреждений.

Поставляемый в комплекте контроллер заряда солнечной батареи на 30 А может поддерживать входы 12 В или 24 В, обеспечивая гибкость, если вы решите добавить дополнительную батарею или панель.В комплект входят все провода / кабели / разъемы, которые можно отрезать до нужной длины с помощью простых кусачков.

Добавьте инвертор постоянного тока в переменный 24 В для бытовой электросети в дороге. Этот комплект позволит зарядить полностью разряженную батарею менее чем за 3 часа при ярком солнечном свете.

Описание

БЕСПЛАТНАЯ ДОСТАВКА В 48 ГОСУДАРСТВ. 10% ЭКОНОМИЯ ПРИ ПОКУПКЕ НАБОРА.

КОМПЛЕКТ ВКЛЮЧАЕТ:

Количество 4 - Гибкие солнечные панели мощностью 130 Вт

Нажмите здесь, чтобы получить информацию о солнечных батареях

Количество 2 - литиевая батарея 12 В 100 Ач, подключенная последовательно для 24 В - Группа 31

Щелкните здесь, чтобы получить информацию о литиевой батарее

Кол-во 1 - Контроллер заряда 30 А

Нажмите здесь, чтобы получить информацию о контроллере заряда

PV Провод 10AWG для солнечных панелей к контроллеру заряда - 100 футов, который можно отрезать до нужной длины.Включает отрицательные и положительные разъемы MC4, которые подключаются к солнечным панелям.

Количество 2 - PV-провод 10AWG Удлинительный провод для солнечных панелей - 6-футовые провода для солнечных панелей

Кабель аккумулятора 10AWG для контроллера заряда к аккумулятору - 16 футов, который можно обрезать до нужной длины в зависимости от расположения контроллера заряда на аккумуляторах.

Кабель аккумулятора - перемычка 1 фут для последовательного подключения аккумуляторов на 24 В

Комплект соединителей ответвлений MC4

Согласование регулятора скорости с литиевым аккумулятором (Li-ion или LiFePO4).: ElectricScooterParts.com Поддержка

Обзор: Есть несколько характеристик литиевых батарей и регуляторов скорости, которые необходимо понять, чтобы согласовать их, чтобы они были совместимы друг с другом.

Напряжение: Литиевые батареи имеют платы системы управления батареями (BMS), которые контролируют, при каком напряжении батарея будет отключаться, чтобы предотвратить их чрезмерную разрядку. Это его нижний предел напряжения или напряжение отключения при разрядке.BMS также контролирует, при каком напряжении аккумулятор прекратит зарядку, при котором оно является верхним пределом напряжения. Эти повышенные и пониженные пределы напряжения иногда называют диапазоном напряжения холостого хода батареи.

Например, если литиевая батарея имеет обрыв цепи Диапазон напряжения 25-42 Вольт. Это означает, что когда зарядное устройство заряжает аккумулятор до 42 Вольт, BMS останавливает заряд и не позволяет зарядному устройству заряжать аккумулятор до более высокого напряжения. А когда батарея разряжается до 25 Вольт, BMS отключает выходное напряжение батареи, чтобы она не могла упасть ниже 25 Вольт.Когда это произойдет, автомобиль выключится и не будет работать от собственного источника питания до тех пор, пока аккумулятор не будет заряжен.

Большинство контроллеров скорости имеют схему защиты от пониженного напряжения, которую мы называем уровнем отключения по низкому напряжению, и это уровень напряжения, когда контроллер отключает питание двигателя, чтобы защитить аккумулятор от чрезмерной разрядки. Например, если контроллер имеет уровень отсечки по низкому напряжению 31 В, а литиевая батарея имеет уровень отсечки напряжения 25 В, то контроллер отключится до того, как аккумулятор будет использован до полной разрядной емкости, в результате при меньшем времени езды или меньшем пробеге, чем способна аккумуляторная батарея.В идеале уровень отсечки низкого напряжения контроллера должен быть таким же или ниже, чем напряжение отсечки разряда литиевой батареи.

Сила тока: Литиевые батареи имеют предел тока (А), при котором их плата BMS отключает выходную мощность батареи, чтобы защитить батарею от перегрева, когда от нее требуется слишком большой ток. Например, если литиевая батарея имеет максимальный непрерывный ток разряда 30 А, а регулятор скорости требует 31 А, тогда плата BMS литиевой батареи отключит аккумулятор.В идеале максимальный номинальный ток контроллера должен быть меньше, чем максимальный номинальный ток непрерывной разрядки литиевой батареи, в противном случае контроллер может вызвать отключение литиевой батареи, если он требует большего тока, чем рассчитана на выходную мощность литиевой батареи.

Резюме:

  • Уровень отключения низкого напряжения контроллера должен быть таким же или ниже уровня напряжения отключения разряда литиевой батареи.
  • Максимальный номинальный ток непрерывной разрядки литиевой батареи должен быть выше, чем максимальный номинальный ток контроллера.


2 людям нравится эта идея

Как выбрать микросхему управления зарядкой литий-ионной батареи | Статья

.

СТАТЬЯ

Получайте ценные ресурсы прямо на свой почтовый ящик - рассылается раз в месяц

Мы ценим вашу конфиденциальность

Джон Б. Гуденаф, которого считают отцом литий-ионных (Li-ion) аккумуляторов, стал старейшим лауреатом Нобелевской премии, когда в 2019 году получил Нобелевскую премию по химии за свою новаторскую работу.В настоящее время литий-ионные батареи используются большинством потребителей во всех сферах жизни, поскольку они делают электронные устройства легкими и долговечными. Например, в большинстве мобильных телефонов используется литий-ионный аккумулятор для увеличения времени работы, портативности и удобной зарядки.

Для максимального использования важно эффективно заряжать литий-ионные аккумуляторы.

Как заряжать литий-ионные батареи

Во-первых, давайте проанализируем процесс зарядки литий-ионного аккумулятора. Процесс зарядки можно разделить на четыре различных этапа: постоянный заряд, предварительная зарядка, заряд постоянным током и заряд постоянным напряжением. На рисунке 1 показана кривая зарядки типичного литий-ионного аккумулятора.

Рисунок 1: Кривая заряда литий-ионной батареи

Это кажется простым, но есть много параметров, которые следует учитывать при выборе решения для зарядки аккумулятора. На рис. 2 показаны четыре основных момента при выборе решения.

Рисунок 2: Конструкция зарядного устройства - основные соображения

Эти соображения более подробно описаны ниже:

Топология

Разработчики системы зарядного устройства должны выбрать топологию на основе диапазона входного напряжения, конфигурации батарей, зарядных токов и других приоритетов на уровне системы (см. Рисунок 3) .

Рисунок 3: Топология зарядного устройства

Например, большинство портативных устройств заряжаются от порта USB. Есть два основных типа USB:

  • USB Type-A: обычно 5 В при максимальном 1,5 А, этот тип USB может поддерживать быструю зарядку (среди других стандартов) до 12 В
  • USB Type-C: 5 В, максимум 3 А. Если поддерживается USB-PD, его можно увеличить до 20 В при 5 А

Если устройство заряжается через порт USB, оно всегда должно поддерживать работу 5 В.Например, для последовательно соединенных батарей (максимальное напряжение VBATT ≥ 8,4 В) используйте топологию повышающего или понижающего напряжения. Если устройство не заряжается от USB-порта, рекомендуется использовать понижающую топологию, поскольку входное напряжение всегда превышает напряжение аккумулятора.

Управляющие контуры

Основная проблема для ИС управления батареями состоит в том, что они имеют несколько контуров управления. Они не только должны управлять входным напряжением и током, они также должны управлять мощностью системы, током и напряжением зарядки аккумулятора, температурой аккумулятора и другими параметрами (см. Рисунок 4) .Например, системе часто приходится регулировать ток зарядки аккумулятора в соответствии с температурой аккумулятора.

Рисунок 4: Различные контуры управления в зарядном устройстве IC

Управление трактом питания

Контур управления траекторией питания динамически регулирует ток заряда батареи в зависимости от мощности входного источника тока и требований к току нагрузки системы. Это гарантирует, что система получит необходимый ток при использовании избыточного заряда для зарядки аккумулятора.

Рисунок 5: Архитектура системы зарядного устройства батареи

В зависимости от характеристик зарядного устройства существует три типичных архитектуры.

Первая архитектура подключает батарею напрямую к системному источнику питания и требует, чтобы напряжение батареи достигло минимального напряжения системы для работы.

Второй - сквозной подход, в котором используются внешние переключатели для управления зарядкой аккумулятора и системными путями.

Третья архитектура - это управление трактом питания NVDC, который представляет собой общий подход, имеющий следующие преимущества по сравнению с двумя предыдущими архитектурами:

  • Система может запускаться мгновенно даже при низком напряжении батареи
  • Напряжение системы точно соответствует напряжению батареи, чтобы снизить напряжение компонентов системы
  • Когда входная мощность ограничена, аккумулятор может дополнять систему
  • Система может быть отключена от аккумулятора для поддержки режима транспортировки

На рисунке 6 показана кривая зарядки зарядного устройства NVDC.

Рисунок 6: Кривая зарядки Li-Ion с функциями NVDC

Когда напряжение батареи относительно низкое, напряжение системы регулируется в самой низкой рабочей точке (VSYS_REG_MIN на рисунке 6). Когда напряжение батареи приближается к VSYS_REG_MIN, напряжение батареи и системы близко отслеживает друг друга. Поэтому, независимо от состояния аккумулятора, напряжение в системе всегда поддерживается в узком диапазоне. На рисунке 7 показаны графики реального масштаба.

Рисунок 7: Типичная кривая зарядки (рабочие условия: V IN = 16 В, V BATT , линейное изменение с 0 В, ICHG = 1.84A, I SYS = 1A)

Обратный ход

Операции зарядного устройства, описанные выше, использовали входной источник для зарядки аккумулятора или питания системы. Также возможно обеспечить работу в обратном направлении, например, функцию USB On-the-Go (OTG). Зарядное устройство с функцией USB OTG позволяет внутренней батарее устройства обеспечивать питание устройств через входной порт устройства.

MP2731 ИС для зарядки аккумулятора

Если вашему приложению требуется управление трактом питания NVDC и функция OTG, микросхема зарядного устройства MP2731 может идеально удовлетворить ваши потребности (см. Рисунок 8) .

Рисунок 8: Схема и основные характеристики MP2731

MP2731 - это полностью интегрированное зарядное устройство, которое поддерживает эти режимы и обеспечивает высокую эффективность, а также впечатляющие тепловые характеристики .

Рисунок 9: Высокая эффективность и тепловые характеристики

Поскольку литий-ионные батареи продолжают использоваться в современных приборах и системах, жизненно важно постоянно оценивать, как сделать их более эффективными и рентабельными. Имея на выбор множество архитектур и зарядных устройств, MPS может оптимизировать процесс с помощью таких продуктов, как MP2731.

_________________________

Вам это показалось интересным? Получайте ценные ресурсы прямо на свой почтовый ящик - рассылайте их раз в месяц!

Получить техническую поддержку

Уважайте свой регулятор: безопасная зарядка литиевых батарей Powersport

Автор Эван Грист. Опубликовано в Tech-n-Tips

По мере того, как цены падают, а качество улучшается, литий-ионные аккумуляторы быстро завоевывают рынок автомобилей для мотоспорта.Водители стремятся перейти на литий-ионные из-за их компактных размеров, малого веса, долговечности и экстремальной выходной мощности. Водители не знают, что требования к зарядке этих аккумуляторов отличаются от требований к зарядке старых свинцово-кислотных аккумуляторов или аккумуляторов AGM, что может серьезно повлиять на их безопасность, срок службы и производительность.

Конкретные требования к зарядке этих аккумуляторов часто четко не указываются производителем, и большое количество дезинформации, распространяемой в Интернете, также не помогает. Использование того же регулятора напряжения, который отлично работал с вашей старой батареей, потенциально может привести к опасному выходу из строя литий-ионной батареи, включая расширение корпуса, взрывы или возгорание.Давайте разберемся, как безопасно заряжать литиевую батарею на приключенческом велосипеде!

Большинство литий-ионных аккумуляторов PowerSports относятся к типу LiFePO4 или литий-железо-фосфат , который идеально подходит для этих приложений. По своей природе они имеют постоянную скорость разряда и могут поддерживать свое напряжение под нагрузкой, обеспечивая полную мощность до почти полной разрядки. Они производятся из нескольких отдельных ячеек, соединенных вместе, и эти ячейки имеют довольно узкий идеальный диапазон напряжений.

Напряжение ниже идеального они не могут эффективно заряжаться, а при превышении этого напряжения в лучшем случае они подвержены низкой надежности и в худшем случае физическим повреждениям. За это отвечает регулятор напряжения вашего велосипеда, и это называется «средним выходным напряжением». Литиевые батареи обычно имеют некоторую базовую встроенную схему для балансировки ячеек, сохраняя их выходную мощность равномерно согласованной для наилучшей производительности. Вот почему также неплохо иметь зарядное устройство для литиевых аккумуляторов или зарядное устройство конкретного производителя для домашнего обслуживания, поскольку система зарядки PowerSports не может обеспечить эту функцию.

Чтобы элементы LiFePO4 заряжались наиболее эффективно и прослужили как можно дольше, напряжение батареи должно быть как можно более стабильным. По своей природе система зарядки PowerSports будет иметь некоторые колебания в напряжении батареи, но очень важно использовать правильный регулятор напряжения для управления этим фактором, называемым пульсациями зарядного напряжения.

Среднее выходное напряжение

Нормальный выход регулятора

Среднее выходное напряжение является ключевым фактором безопасной и надежной зарядки литиевых батарей.Наиболее распространенные регуляторы напряжения Powersports были разработаны для использования со свинцово-кислотными и AGM-аккумуляторами, которые имеют идеальное напряжение зарядки 14,6 В. Эти типы аккумуляторов очень устойчивы к даже более высоким напряжениям и не будут иметь никаких проблем до тех пор, пока их не будут постоянно использовать выше 15 В. Напротив, литиевые батареи имеют максимальное значение напряжения , равное 14,6 В, при превышении которого может начаться повреждение. Из-за этого стабилизатор для литиевой батареи должен иметь гораздо более низкое напряжение зарядки для защиты батареи.

Выход регулятора MOSFET

Использование стандартного регулятора напряжения с литиевой батареей - рискованное предложение, поскольку типичное напряжение зарядки уже находится в максимальном диапазоне, а любые отклонения в компонентах и ​​конструкции могут привести к еще большему увеличению. Опять же, неплохо для свинцово-кислотных или AGM-аккумуляторов, но зачем рисковать с новыми блестящими литий-ионными аккумуляторами !? Например, стабилизатор литиевого аккумулятора RMSTATOR имеет характеристики зарядного напряжения, идеально подходящие для защиты аккумулятора, обеспечиваемые и стабилизированные за счет использования компонентов и конструкции премиум-класса.

Пульсация напряжения зарядки

Другой важной частью зарядки литиевой батареи является «пульсация напряжения» или изменение выходного напряжения от регулятора PowerSports. Пульсации напряжения на выходе системы зарядки вашего велосипеда неизбежны при работе этих регуляторов напряжения, однако очень важно свести их к минимуму для эффективной зарядки и надежности литиевых аккумуляторных элементов.

Нормальная пульсация напряжения регулятора

Чрезмерная пульсация зарядного напряжения может привести к разбалансировке отдельных литиевых элементов и их неэффективности, что повлияет на срок их службы.Использование электронных компонентов премиум-класса может иметь большое значение, поэтому часто дешевые регуляторы напряжения намного хуже в этом отношении. Регуляторы OEM могут решить эту проблему с качеством компонентов, но не рассчитаны на пульсации зарядного напряжения. Компоненты и конструкция низкого качества могут привести к появлению шума на выходе, который невозможно обнаружить с помощью обычного мультиметра.

MOSFET Voltage Ripple

Лучший способ уменьшить пульсации зарядного напряжения для литиевых батарей - это стабилизатор напряжения типа MOSFET , в котором используются быстрые и эффективные транзисторы для выполнения функций регулирования напряжения. RMSTATOR Знаменитая схема регулирования MOSFET используется исключительно в наших регуляторах с литиевыми батареями. RMSTATOR Регулятор предназначен для универсальной установки. Его легко установить, и он подходит к оригинальному месту установки регулятора для многих приключенческих велосипедов. (Для получения дополнительной информации о регуляторах MOSFET см. Мою статью «MADNESS MOSFET» в ADVMoto , январь / февраль 2017, № 96).


___________________
Эван Грист - инженер-электрик в компании RMSTATOR, расположенной в Форт-Коллинзе, штат Колорадо, которая занимается покупкой, продажей, торговлей, ремонтом и ездой на мотоциклах более 16 лет.Эван специализируется на электронике для силовых видов спорта, в частности, на компонентах системы зарядки и зажигания. Он любит ездить по улицам, грязи и приключениям, часто катаясь по всем трем в горах Северного Колорадо на своем KTM 950 Adventure. RMStator.com

Программирование контроллера заряда Victron SmartSolar Руководство

Маркетинг 18 июля 2018 г.

Здесь, в Battle Born Batteries, мы предлагаем множество продуктов от Victron.Они производят высококачественную продукцию, и большинство их компонентов можно настроить для работы с нашими литиевыми батареями глубокого разряда. В этом руководстве мы хотели показать всем, как программировать контроллер Victron SmartSolar.

Что вам понадобится для завершения этого программирования -

  • Как минимум одна 12-вольтная литиевая батарея глубокого разряда Battle Born или любая 12-вольтная батарея
  • Малый комплект проводов, один для положительного и отрицательного подключения
  • Victron Smart Solar 100/30 Контроллер заряда от солнечных батарей
  • Приложение Victron Connect для Android или Apple

Шагов:

1.Загрузите приложение VictronConnect на свой телефон.

2. Подключите контроллер заряда SmartSolar к 12-вольтовой батарее.

3. Затем найдите контроллер в приложении для телефона. Вот снимок экрана, показывающий, как он выглядит на телефоне LG G6 Android.

4. После подключения к контроллеру заряда SmartSolar вы можете получить уведомление о необходимости обновления прошивки. Вам понадобится пин-код, пин-код по умолчанию - «000000».”

5. Теперь вы можете выбрать устройство и перейти к следующему экрану, где вас просят обновить прошивку, мой запросил дважды (см. Ниже).

6. Теперь вы увидите главный экран. На синем экране в правом верхнем углу есть значок шестеренки для настроек, когда вы щелкнете по нему, вы попадете на этот экран. Затем щелкните меню батареи.

7. Как только вы перейдете на этот главный экран, выберите меню предустановок батареи и выберите «User Defined.” 8. Наконец, в меню настроек, определяемых пользователем, вам необходимо внести следующие изменения:

  • Напряжение поглощения : 14,6 В (допустимый диапазон от 14,4 до 14,6 В)
  • Время поглощения : Рекомендуемые настройки для наших литиевых батарей - полчаса на 100 Ач батареи LiFePO4 (например, если у вас 2 батареи по 100 Ач, выберите 1 час).
  • Напряжение холостого хода: 13,5 В (13,6 В или ниже допустимо для батарей LiFePO4)
  • Напряжение выравнивания: 14.4 вольта (вам не нужно выравнивать ионно-литиевый аккумулятор, выравнивание будет отключено, но если он когда-либо проработает цикл, батареи будут в порядке при этом напряжении)
  • Температурная компенсация: должен быть отключен на литиевых батареях глубокого цикла, потому что они не нуждаются в компенсации, оставьте это выключенным.
  • Низкотемпературное отключение : Наши батареи Battle Born имеют встроенную защиту от низкотемпературной зарядки, которая контролируется нашей встроенной системой управления батареями.Вы также можете оставить это значение выключенным, некоторые другие бренды не защищают вашу батарею от повреждений при низкотемпературной зарядке, мы это делаем, мы вас покрыли.
♦♦♦♦♦

После выполнения всех этих шагов ваш новый контроллер заряда SmartSolar должен быть полностью настроен! После этого вернитесь на главный экран и щелкните значок дискеты в правом верхнем углу. Это будет первый значок на панели инструментов. Этот значок сохранит ваши настройки, вы можете назвать его как хотите, обычно мы используем «CS1» (пользовательская настройка 1).После сохранения вы можете выйти из устройства и вернуться, чтобы убедиться, что новые правильные настройки сохранены правильно.

Если у вас есть какие-либо вопросы об этом контроллере солнечного зарядного устройства Victron или любом другом контроллере заряда, отправьте нам электронное письмо [электронная почта защищена] или позвоните нам по телефону (855) 292-2831. Мы более чем рады помочь вам здесь, в Battle Born Batteries!

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *