วงจรเครื่องชาร์จสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน วงจรชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจาก USB

มันง่ายมาก ที่ชาร์จสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเช่นเดียวกับแบตเตอรี่ลิเธียมโพลีเมอร์ที่สร้างขึ้นจาก LM317 ที่รู้จักกันดี

กระบวนการชาร์จแสดงอยู่ในกราฟด้านล่าง ในช่วงแรกของกระบวนการชาร์จ กระแสไฟชาร์จจะคงที่ เมื่อถึงระดับแรงดันไฟฟ้าเป้าหมาย (Umax) บนแบตเตอรี่ เครื่องชาร์จจะสลับไปที่โหมดที่แรงดันไฟฟ้าคงที่และกระแสไฟฟ้ามีแนวโน้มเป็นศูนย์

แรงดันไฟขาออกของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนและลิเธียมโพลีเมอร์โดยทั่วไปคือ 4.2V (4.1V สำหรับบางประเภท) โดยปกติแล้วแรงดันไฟขาออกจะไม่ตรงกับแรงดันไฟฟ้าที่กำหนดซึ่งก็คือ 3.7V (บางครั้งอาจเป็น 3.6V)

ไม่แนะนำให้ชาร์จแบตเตอรี่ประเภทนี้จนเต็ม 4.2V เนื่องจากจะทำให้อายุการใช้งานแบตเตอรี่สั้นลง หากคุณลดแรงดันเอาต์พุตเป็น 4.1V ความจุจะลดลง 10% แต่ในขณะเดียวกันอายุการใช้งาน (จำนวนรอบ) จะเพิ่มขึ้นเกือบสองเท่า เมื่อใช้แบตเตอรี่ แรงดันไฟฟ้าต้องไม่ต่ำกว่า 3.4...3.3V

คำอธิบายของเครื่องชาร์จ

ดังที่ได้กล่าวไปแล้ว การชาร์จจะขึ้นอยู่กับโคลง LM317 Li-Ion และ Li-Pol ค่อนข้างต้องการความแม่นยำของแรงดันไฟฟ้าในการชาร์จ หากคุณต้องการชาร์จแรงดันไฟฟ้าเต็ม (ปกติคือ 4.2V) คุณต้องตั้งค่าแรงดันไฟฟ้านี้ให้มีความแม่นยำบวก/ลบ 1% หลังจากชาร์จถึงความจุ 90% (4.1V) ความแม่นยำอาจลดลงเล็กน้อย (ประมาณ 3%)

วงจรที่ใช้ LM317 ให้ความเสถียรของแรงดันไฟฟ้าที่ค่อนข้างแม่นยำ แรงดันไฟฟ้าเป้าหมายถูกกำหนดโดย R2 การรักษาเสถียรภาพกระแสไม่สำคัญเท่ากับการรักษาเสถียรภาพแรงดันไฟฟ้า ดังนั้นจึงเพียงพอที่จะทำให้เสถียรโดยใช้ตัวต้านทานแบบแบ่ง Rx และทรานซิสเตอร์ NPN (VT1)

หากแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมตัวต้านทาน Rx ถึงประมาณ 0.95V แสดงว่าทรานซิสเตอร์เริ่มเปิด ซึ่งจะช่วยลดแรงดันไฟฟ้าที่หน้าสัมผัส "ทั่วไป" ของโคลง Lm317 และทำให้กระแสคงที่

กระแสไฟชาร์จที่จำเป็นสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (Li-Ion) และแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ (Li-Pol) เฉพาะเจาะจงถูกเลือกโดยการเปลี่ยนความต้านทาน Rx ความต้านทาน Rx โดยประมาณสอดคล้องกับอัตราส่วนต่อไปนี้: 0.95/Imax ค่าตัวต้านทาน Rx ที่ระบุในแผนภาพสอดคล้องกับกระแส 200 mA

แรงดันไฟฟ้าอินพุตของเครื่องชาร์จต้องอยู่ระหว่าง 9 ถึง 24 โวลต์ เกินระดับนี้จะเพิ่มการสูญเสียพลังงานในวงจร LM317 การลดลงจะทำให้การทำงานที่เหมาะสมหยุดชะงัก (คุณต้องคำนวณแรงดันไฟฟ้าตกคร่อมวงจรแบ่งและแรงดันไฟฟ้าต่ำสุดที่หน้าสัมผัส "ทั่วไป") ทรานซิสเตอร์ VT1 สามารถแทนที่ด้วย BC237, KC507, C945 หรือในประเทศ

ความคืบหน้ากำลังก้าวไปข้างหน้า และแบตเตอรี่ลิเธียมกำลังเข้ามาแทนที่แบตเตอรี่ NiCd (นิกเกิล-แคดเมียม) และ NiMh (นิกเกิล-เมทัล ไฮไดรด์) ที่ใช้กันทั่วไปมากขึ้น
ด้วยน้ำหนักที่เทียบเคียงได้ขององค์ประกอบเดียว ลิเธียมจึงมีความจุที่ใหญ่กว่า นอกจากนี้ แรงดันไฟฟ้าขององค์ประกอบยังสูงกว่าสามเท่า - 3.6 V ต่อองค์ประกอบ แทนที่จะเป็น 1.2 V
ราคา แบตเตอรี่ลิเธียมเริ่มเข้าใกล้แบตเตอรี่อัลคาไลน์ทั่วไป น้ำหนักและขนาดมีขนาดเล็กกว่ามาก และนอกจากนี้ ยังสามารถและควรชาร์จอีกด้วย ผู้ผลิตบอกว่าสามารถทนได้ 300-600 รอบ
มีหลายขนาดและการเลือกขนาดให้เหมาะสมก็ไม่ใช่เรื่องยาก
การปลดปล่อยตัวเองออกมาต่ำมากจนต้องนั่งนานหลายปีและยังคงมีประจุอยู่ เช่น อุปกรณ์ยังคงทำงานเมื่อจำเป็น

"C" หมายถึงความจุ

มักพบการกำหนดเช่น "xC" นี่เป็นเพียงการระบุที่สะดวกของประจุหรือกระแสคายประจุของแบตเตอรี่โดยมีส่วนแบ่งความจุ ที่ได้มาจาก คำภาษาอังกฤษ"ความจุ" (ความจุ, ความจุ)
เมื่อพูดถึงการชาร์จด้วยกระแส 2C หรือ 0.1C พวกเขามักจะหมายถึงกระแสไฟควรเป็น (2 × ความจุของแบตเตอรี่)/ชม. หรือ (0.1 × ความจุของแบตเตอรี่)/ชม. ตามลำดับ
ตัวอย่างเช่นแบตเตอรี่ที่มีความจุ 720 mAh ซึ่งกระแสไฟชาร์จคือ 0.5 C จะต้องชาร์จด้วยกระแส 0.5 × 720 mAh / h = 360 mA ซึ่งใช้กับการคายประจุด้วย

คุณสามารถสร้างเครื่องชาร์จแบบธรรมดาหรือไม่ธรรมดาได้ด้วยตัวเอง ขึ้นอยู่กับประสบการณ์และความสามารถของคุณ

แผนภาพวงจรของเครื่องชาร์จ LM317 แบบธรรมดา

ข้าว. 5.

วงจรการใช้งานให้ความเสถียรของแรงดันไฟฟ้าที่ค่อนข้างแม่นยำซึ่งกำหนดโดยโพเทนชิออมิเตอร์ R2
การรักษาเสถียรภาพกระแสไม่สำคัญเท่ากับการรักษาแรงดันไฟฟ้า ดังนั้นจึงเพียงพอที่จะทำให้กระแสคงที่โดยใช้ตัวต้านทานแบบแบ่ง Rx และทรานซิสเตอร์ NPN (VT1)

กระแสไฟชาร์จที่จำเป็นสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน (Li-Ion) และแบตเตอรี่ลิเธียมโพลิเมอร์ (Li-Pol) เฉพาะเจาะจงถูกเลือกโดยการเปลี่ยนความต้านทาน Rx
ความต้านทาน Rx โดยประมาณสอดคล้องกับอัตราส่วนต่อไปนี้: 0.95/Imax
ค่าของตัวต้านทาน Rx ที่ระบุในแผนภาพสอดคล้องกับกระแส 200 mA ซึ่งเป็นค่าโดยประมาณและขึ้นอยู่กับทรานซิสเตอร์ด้วย

จำเป็นต้องจัดเตรียมหม้อน้ำโดยขึ้นอยู่กับกระแสไฟชาร์จและแรงดันไฟฟ้าขาเข้า
แรงดันไฟฟ้าขาเข้าจะต้องสูงกว่าแรงดันแบตเตอรี่อย่างน้อย 3 โวลต์สำหรับการทำงานปกติของโคลง ซึ่งสำหรับธนาคารหนึ่งคือ 7-9 V

แผนภาพวงจรของเครื่องชาร์จแบบธรรมดาบน LTC4054

ข้าว. 6.

คุณสามารถถอดตัวควบคุมการชาร์จ LTC4054 ออกจากโทรศัพท์มือถือรุ่นเก่าได้ เช่น Samsung (C100, C110, X100, E700, E800, E820, P100, P510)

ข้าว. 7. ชิป 5 ขาขนาดเล็กนี้มีชื่อว่า "LTH7" หรือ "LTADY"

ฉันจะไม่ลงรายละเอียดที่เล็กที่สุดในการทำงานกับไมโครวงจร ทุกอย่างอยู่ในแผ่นข้อมูล ฉันจะอธิบายเฉพาะคุณสมบัติที่จำเป็นที่สุดเท่านั้น
ชาร์จกระแสได้สูงสุด 800 mA
แรงดันไฟฟ้าที่เหมาะสมที่สุดคือตั้งแต่ 4.3 ถึง 6 โวลต์
ข้อบ่งชี้การชาร์จ
ป้องกันการลัดวงจรเอาต์พุต
การป้องกันความร้อนสูงเกินไป (ลดกระแสประจุที่อุณหภูมิสูงกว่า 120°)
ไม่ชาร์จแบตเตอรี่เมื่อแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่า 2.9 V

กระแสไฟชาร์จถูกกำหนดโดยตัวต้านทานระหว่างเทอร์มินัลที่ห้าของไมโครวงจรและกราวด์ตามสูตร

ผม=1,000/อาร์,
โดยที่ I คือกระแสประจุในหน่วยแอมแปร์ R คือความต้านทานของตัวต้านทานในหน่วยโอห์ม

ไฟแสดงสถานะแบตเตอรี่ลิเธียมต่ำ

ที่นี่ วงจรง่ายๆซึ่งจะสว่างขึ้น LED เมื่อแบตเตอรี่เหลือน้อยและแรงดันตกค้างใกล้ถึงจุดวิกฤติ

ข้าว. 8.

ทรานซิสเตอร์พลังงานต่ำใด ๆ แรงดันไฟฟ้าติดไฟ LED ถูกเลือกโดยตัวหารจากตัวต้านทาน R2 และ R3 ควรต่อวงจรหลังชุดป้องกันเพื่อไม่ให้ไฟ LED ระบายแบตเตอรี่จนหมด

ความแตกต่างของความทนทาน

ผู้ผลิตมักจะอ้างว่าชาร์จได้ 300 รอบ แต่ถ้าคุณชาร์จลิเธียมน้อยกว่า 0.1 โวลต์เป็น 4.10 V จำนวนรอบจะเพิ่มขึ้นเป็น 600 รอบหรือมากกว่านั้น

การดำเนินการและข้อควรระวัง

พูดได้อย่างปลอดภัยว่าแบตเตอรี่ลิเธียมโพลีเมอร์เป็นแบตเตอรี่ที่ "บอบบาง" ที่สุดที่มีอยู่ กล่าวคือ จำเป็นต้องปฏิบัติตามกฎง่ายๆ แต่บังคับหลายข้อ การไม่ปฏิบัติตามซึ่งอาจนำไปสู่ปัญหาได้
1. ไม่อนุญาตให้ชาร์จแรงดันไฟฟ้าเกิน 4.20 โวลต์ต่อขวด
2. อย่าลัดวงจรแบตเตอรี่
3. ไม่อนุญาตให้คายประจุด้วยกระแสไฟฟ้าเกินความจุโหลดหรือทำให้แบตเตอรี่มีอุณหภูมิสูงกว่า 60°C 4. การปล่อยประจุไฟฟ้าต่ำกว่าแรงดันไฟฟ้า 3.00 โวลต์ต่อขวดเป็นอันตราย
5. การทำความร้อนแบตเตอรี่ให้สูงกว่า 60°C เป็นอันตราย 6. การลดแรงดันแบตเตอรี่เป็นอันตราย
7. การเก็บรักษาในสภาพที่ระบายออกแล้วเป็นอันตราย

การไม่ปฏิบัติตามสามประเด็นแรกจะทำให้เกิดเพลิงไหม้ ส่วนที่เหลือ - สูญเสียความสามารถทั้งหมดหรือบางส่วน

จากประสบการณ์การใช้งานหลายปีฉันสามารถพูดได้ว่าความจุของแบตเตอรี่เปลี่ยนแปลงเล็กน้อย แต่ความต้านทานภายในเพิ่มขึ้นและแบตเตอรี่เริ่มทำงานน้อยลงเมื่อใช้กระแสไฟสูง - ดูเหมือนว่าความจุจะลดลง
ด้วยเหตุนี้ ฉันจึงมักจะติดตั้งคอนเทนเนอร์ที่ใหญ่กว่าตามขนาดของอุปกรณ์ที่อนุญาต และแม้แต่กระป๋องเก่าที่มีอายุสิบปีก็ใช้งานได้ค่อนข้างดี

สำหรับกระแสที่ไม่สูงมากแบตเตอรี่โทรศัพท์มือถือเก่าก็เหมาะสม

คุณสามารถรับแบตเตอรี่ 18650 ที่ทำงานได้อย่างสมบูรณ์แบบจากแบตเตอรี่แล็ปท็อปเก่า

ฉันจะใช้แบตเตอรี่ลิเธียมได้ที่ไหน

ฉันเปลี่ยนไขควงและไขควงไฟฟ้าเป็นลิเธียมเมื่อนานมาแล้ว ฉันไม่ได้ใช้เครื่องมือเหล่านี้เป็นประจำ ตอนนี้แม้จะไม่ได้ใช้งานมาหนึ่งปี แต่ก็ยังทำงานได้โดยไม่ต้องชาร์จใหม่!

ฉันใส่แบตเตอรี่ขนาดเล็กลงในของเล่นเด็ก นาฬิกา ฯลฯ ที่ติดตั้งเซลล์ "กระดุม" 2-3 เซลล์จากโรงงาน ในกรณีที่จำเป็นต้องใช้ไฟ 3V จริงๆ ฉันจะเพิ่มไดโอดหนึ่งตัวเป็นอนุกรมและมันก็ใช้งานได้ดี

ฉันใส่มันไว้ในไฟฉาย LED

แทนที่จะเป็น Krona 9V ที่มีราคาแพงและความจุต่ำ ฉันติดตั้ง 2 กระป๋องในเครื่องทดสอบและลืมปัญหาและค่าใช้จ่ายเพิ่มเติมทั้งหมด

โดยทั่วไปแล้ว ฉันจะวางไว้ทุกที่ที่ทำได้ แทนที่จะวางแบตเตอรี่

ฉันจะซื้อลิเธียมและสาธารณูปโภคที่เกี่ยวข้องได้ที่ไหน

สำหรับขาย. ในลิงค์เดียวกัน คุณจะพบโมดูลการชาร์จและสิ่งที่เป็นประโยชน์อื่นๆ สำหรับ DIYers

คนจีนมักโกหกเรื่องความสามารถและน้อยกว่าที่เขียนไว้

ซันโย 18650 ซื่อสัตย์

ฉันทำที่ชาร์จกล้องดิจิตอลของแท้หายระหว่างการเดินทางเพื่อทำธุรกิจ ซื้อ "กบ" ชนิดใหม่ คางคกบดขยี้ฉันเพราะฉันเป็นนักวิทยุสมัครเล่นดังนั้นฉันจึงสามารถประสานการชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมด้วยมือของฉันเองได้และนอกจากนั้นยังทำได้ง่ายมาก เครื่องชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมใด ๆ นั้นเป็นแหล่งกำเนิดอย่างแน่นอน แรงดันไฟฟ้ากระแสตรงที่ 5 โวลต์ ให้กระแสไฟชาร์จเท่ากับความจุแบตเตอรี่ 0.5-1.0 เช่นถ้าความจุของแบตเตอรี่ 1,000 มิลลิแอมป์เครื่องชาร์จจะต้องผลิตกระแสไฟฟ้าอย่างน้อย 500 mA

หากคุณไม่เชื่อฉันลองดูแล้วเราจะช่วยคุณ

กระบวนการชาร์จจะแสดงอยู่ในกราฟ ในช่วงเวลาเริ่มต้น กำลังชาร์จปัจจุบันจะคงที่ เมื่อถึงระดับแรงดันไฟฟ้า Umax บนแบตเตอรี่ เครื่องชาร์จจะสลับไปที่โหมดที่แรงดันไฟฟ้าคงที่ และกระแสเชิงเส้นกำกับมีแนวโน้มที่จะเป็นศูนย์

แผนภาพกระบวนการชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียม

แรงดันขาออกของแบตเตอรี่ลิเธียมโดยทั่วไปคือ 4.2V และแรงดันไฟฟ้าระบุคือประมาณ 3.7V ไม่แนะนำให้ชาร์จแบตเตอรี่จนเต็ม 4.2V เนื่องจากจะทำให้อายุการใช้งานสั้นลง หากคุณลดแรงดันเอาต์พุตเป็น 4.1V ความจุจะลดลงเกือบ 10% แต่ในขณะเดียวกันจำนวนรอบการคายประจุจะเพิ่มขึ้นเกือบสองเท่า เมื่อใช้แบตเตอรี่เหล่านี้ ไม่ควรอย่างยิ่งที่จะปรับแรงดันไฟฟ้าให้ต่ำกว่าระดับ 3.4...3.3V

การชาร์จวงจรแบตเตอรี่ลิเธียมบน LM317

อย่างที่คุณเห็นโครงร่างนี้ค่อนข้างง่าย สร้างขึ้นบนความคงตัว LM317 และ TL431 ส่วนประกอบวิทยุอีกชนิดหนึ่งประกอบด้วยไดโอด ตัวต้านทาน และตัวเก็บประจุ อุปกรณ์นี้แทบไม่ต้องปรับใดๆ เพียงใช้ความต้านทานของทริมเมอร์ R8 เพื่อตั้งค่าแรงดันไฟฟ้าที่เอาท์พุตของอุปกรณ์ให้เป็นค่าปกติที่ 4.2 โวลต์โดยไม่ต้องเชื่อมต่อแบตเตอรี่ เราตั้งค่ากระแสการชาร์จด้วยความต้านทาน R4 และ R6 เพื่อระบุการทำงานของโครงสร้าง มีไฟ LED “ชาร์จ” ซึ่งจะสว่างขึ้นเมื่อแบตเตอรี่หมดเชื่อมต่ออยู่ และดับลงขณะชาร์จ

มาเริ่มประกอบโครงสร้างสำหรับชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมกัน เราพบกรณีที่เหมาะสม โดยสามารถรองรับแหล่งจ่ายไฟหม้อแปลงไฟฟ้าห้าโวลต์แบบธรรมดาได้ และวงจรที่กล่าวถึงข้างต้น

ในการเชื่อมต่อกับแบตเตอรี่แบบชาร์จไฟได้ ฉันตัดแถบทองเหลืองสองเส้นออกแล้วติดเข้ากับเต้ารับ น็อตปรับระยะห่างระหว่างหน้าสัมผัสที่เชื่อมต่อกับแบตเตอรี่ที่กำลังชาร์จ

ฉันทำบางอย่างเช่นที่หนีบผ้า คุณยังสามารถติดตั้งสวิตช์เพื่อเปลี่ยนขั้วบนช่องเสียบอุปกรณ์ชาร์จได้ ในบางกรณีอาจช่วยได้มาก ฉันเสนอให้สร้างแผงวงจรพิมพ์โดยใช้วิธี LUT เราสามารถรับภาพวาดในรูปแบบ Sprint Layout ได้จากลิงค์ด้านบน

แม้จะมีคุณสมบัติเชิงบวกจำนวนมาก แต่แบตเตอรี่ลิเธียมก็มีข้อเสียที่สำคัญเช่นกัน เช่น ความไวสูงต่อแรงดันประจุที่มากเกินไป ซึ่งอาจนำไปสู่ความร้อนและการก่อตัวของก๊าซที่รุนแรง และเนื่องจากแบตเตอรี่มีการออกแบบที่ปิดสนิท การปล่อยก๊าซมากเกินไปอาจทำให้เกิดอาการบวมหรือระเบิดได้ นอกจากนี้แบตเตอรี่ลิเธียมยังไม่ยอมให้มีการชาร์จไฟมากเกินไป

ด้วยการใช้ไมโครวงจรพิเศษในเครื่องชาร์จยี่ห้อที่ควบคุมแรงดันไฟฟ้าผู้ใช้จำนวนมากจึงไม่คุ้นเคยกับปัญหานี้ แต่ไม่ได้หมายความว่าไม่มีอยู่จริง ดังนั้นในการชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมเราจำเป็นต้องมีอุปกรณ์ดังกล่าวและวงจรที่กล่าวถึงข้างต้นเป็นเพียงต้นแบบเท่านั้น

การชาร์จวงจรสากลของแบตเตอรี่ลิเธียม

อุปกรณ์นี้ให้คุณชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมด้วยแรงดันไฟฟ้า 3.6V หรือ 3.7V ในระยะแรกการชาร์จจะดำเนินการด้วยกระแสคงที่ 245 mA หรือ 490 mA (ตั้งค่าด้วยตนเอง) เมื่อแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่เพิ่มขึ้นเป็นระดับ 4.1 V หรือ 4.2 V การชาร์จจะดำเนินต่อไปในขณะที่ยังคงรักษาแรงดันไฟฟ้าให้คงที่ และค่ากระแสการชาร์จที่ลดลง ทันทีที่กระแสการชาร์จลดลงถึงค่าเกณฑ์ (ตั้งค่าด้วยตนเองจาก 20mA ถึง 350mA) การชาร์จแบตเตอรี่จะหยุดโดยอัตโนมัติ

โคลง LM317 จะรักษาแรงดันไฟฟ้าข้ามความต้านทาน R9 ไว้ที่ระดับประมาณ 1.25V ดังนั้นจึงรักษาค่าคงที่ของกระแสที่ไหลผ่านและผ่านการชาร์จแบตเตอรี่ แรงดันไฟขาออกถูกจำกัดโดยตัวควบคุม TL431 ที่เชื่อมต่อกับอินพุตควบคุมของ LM317 ค่าแรงดันไฟฟ้าจำกัดถูกเลือกโดยใช้ตัวแบ่งข้ามความต้านทาน R12…R14 ความต้านทาน R11 จำกัดกระแสจ่ายไว้ที่ TL431

บน เครื่องขยายเสียงในการดำเนินงาน DA2.2 LM358, ตัวต้านทาน R5...R8 และทรานซิสเตอร์แบบไบโพลาร์ VT2 มีการสร้างตัวแปลงแรงดันไฟฟ้าในปัจจุบัน แรงดันไฟฟ้าที่เอาต์พุตเป็นสัดส่วนกับกระแสที่ไหลผ่านความต้านทาน R9 และคำนวณโดยสูตร:

ด้วยค่าที่แสดงในแผนภาพ ค่าสัมประสิทธิ์การแปลงกระแสเป็นแรงดันคือ 10 เช่น ด้วยกระแสผ่านความต้านทาน R9 245 mA แรงดันตกคร่อม R5 คือ 2.45 V

จาก R5 แรงดันไฟฟ้าไปที่อินพุตที่ไม่กลับด้านของ op-amp DA2.1 อินพุตแบบกลับหัวของเครื่องเปรียบเทียบจะรับแรงดันไฟฟ้าจากตัวแบ่งที่ปรับได้ข้ามความต้านทาน R2…R4 แรงดันไฟฟ้าของตัวแบ่งจะเสถียรโดย LM78L05 เกณฑ์การสลับของตัวเปรียบเทียบถูกกำหนดโดยค่าระบุของความต้านทานตัวแปร R3

การตั้งค่าวงจรการชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียม

แทนที่จะใช้สวิตช์สลับ SB1 ให้วางจัมเปอร์แล้วจ่ายแรงดันไฟฟ้าให้กับวงจร โดยเลือกความต้านทาน R12...R14 เพื่อสร้างแรงดันเอาต์พุต 4.1V และ 4.2V สำหรับสถานะเปิดและปิดของสวิตช์สลับ SA2

การใช้สวิตช์สลับ SA1 เราตั้งค่าของกระแสไฟชาร์จ (245mA หรือ 490mA) ใช้สวิตช์สลับ SA2 เลือกค่าแรงดันไฟฟ้าสูงสุด สำหรับแบตเตอรี่ 3.6V เลือก 4.1V สำหรับแบตเตอรี่ 3.7V เลือก 4.2V เมื่อใช้มอเตอร์ต้านทานแบบแปรผัน R3 เราตั้งค่าปัจจุบันที่ควรชาร์จแบตเตอรี่ให้เสร็จสิ้น (ประมาณ 0.07...0.1 C) เชื่อมต่อแบตเตอรี่แล้วกดสวิตช์สลับ SB1 กระบวนการชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมควรเริ่มต้นขึ้นและไฟแสดงสถานะบน LED VD2 จะสว่างขึ้น เมื่อกระแสไฟชาร์จลดลงต่ำกว่าเกณฑ์ ระดับสูงที่เอาต์พุต DA2.1 จะเปลี่ยนเป็นต่ำ ทรานซิสเตอร์สนามผล VT1 ปิดและคอยล์รีเลย์ K1 ปิดอยู่ ทำให้แบตเตอรี่แตกออกจากเครื่องชาร์จด้วยหน้าสัมผัสด้านหน้า K1

ฉันจัดเตรียมภาพวาดของแผงวงจรพิมพ์สำหรับเครื่องชาร์จและแนะนำให้ทำด้วยตัวเอง

เพื่อให้สามารถชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมจากโทรศัพท์มือถือและสมาร์ทโฟนได้จึงมีการสร้างอะแดปเตอร์สากล:

ต้องใช้แบตเตอรี่ประเภทนี้ทั้งหมดตามคำแนะนำบางประการ กฎเหล่านี้สามารถแบ่งออกเป็นสองกลุ่ม: ขึ้นอยู่กับผู้ใช้และขึ้นอยู่กับผู้ใช้

กลุ่มแรกประกอบด้วยกฎพื้นฐานสำหรับการชาร์จและการคายประจุแบตเตอรี่ซึ่งควบคุมโดยตัวควบคุมเครื่องชาร์จพิเศษ:

แบตเตอรี่ลิเธียมจะต้องอยู่ในสภาพที่ แรงดันไฟฟ้าไม่ควรเกิน 4.2 โวลต์และไม่ต่ำกว่า 2.7โวลต์ ขีดจำกัดเหล่านี้เป็นระดับค่าธรรมเนียมสูงสุดและต่ำสุด ระดับต่ำสุด 2.7 โวลต์เกี่ยวข้องกับแบตเตอรี่ที่มีอิเล็กโทรดโค้ก แต่แบตเตอรี่ลิเธียมสมัยใหม่ทำด้วยอิเล็กโทรดกราไฟท์ สำหรับพวกเขา ขีดจำกัดขั้นต่ำคือ 3 โวลต์
ปริมาณพลังงานที่จ่ายโดยแบตเตอรี่เมื่อการชาร์จเปลี่ยนจาก 100% เป็น 0% คือ ความจุของแบตเตอรี่- ผู้ผลิตหลายรายจำกัดแรงดันไฟฟ้าสูงสุดไว้ที่ 4.1 โวลต์ ในขณะที่แบตเตอรี่ลิเธียมจะมีอายุการใช้งานนานกว่ามาก แต่จะสูญเสียความจุประมาณ 10% บางครั้งขีด จำกัด ล่างอาจสูงถึง 3.0 และ 3.3 โวลต์ แต่ก็มีระดับความจุลดลงด้วย
อายุการใช้งานที่ยาวนานที่สุดของแบตเตอรี่อยู่ที่การชาร์จ 45% และอายุการใช้งานจะลดลงเมื่อเพิ่มหรือลดลง หากประจุอยู่ในช่วงข้างต้น การเปลี่ยนแปลงอายุการใช้งานไม่มีนัยสำคัญ
หากแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่เกินขีดจำกัดที่ระบุไว้ข้างต้น แม้จะเป็นเพียงช่วงเวลาสั้นๆ อายุการใช้งานก็จะลดลงอย่างรวดเร็ว
ตัวควบคุมเครื่องชาร์จแบตเตอรี่จะไม่อนุญาตให้แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่สูงเกิน 4.2 โวลต์ในระหว่างการชาร์จ แต่อาจจำกัดระดับต่ำสุดในรูปแบบต่างๆ เมื่อคายประจุ

กลุ่มที่สองของกฎที่ขึ้นอยู่กับผู้ใช้ประกอบด้วยกฎต่อไปนี้:

พยายามอย่าคายประจุแบตเตอรี่จนถึงระดับการชาร์จขั้นต่ำ และโดยเฉพาะอย่างยิ่งในสถานะที่อุปกรณ์ปิดตัวเอง แต่หากเกิดเหตุการณ์นี้ ขอแนะนำให้ชาร์จแบตเตอรี่โดยเร็วที่สุด
อย่ากลัวการชาร์จซ้ำบ่อยครั้ง รวมถึงการชาร์จบางส่วนด้วย แบตเตอรี่ลิเธียมไม่สนใจเลย
ความจุของแบตเตอรี่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ดังนั้นที่ระดับการชาร์จ 100% ที่อุณหภูมิห้อง เมื่อออกไปในที่เย็น ระดับประจุแบตเตอรี่จะลดลงเหลือ 80% ซึ่งโดยหลักการแล้วไม่เป็นอันตรายหรือวิกฤติ แต่อาจเป็นอีกทางหนึ่งได้: หากวางแบตเตอรี่ที่ชาร์จแล้ว 100% ลงบนแบตเตอรี่ ระดับการชาร์จจะเพิ่มขึ้นเป็น 110% ซึ่งเป็นอันตรายต่อแบตเตอรี่มากและอาจทำให้อายุการใช้งานสั้นลงอย่างรวดเร็ว
สภาพที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการเก็บแบตเตอรี่ในระยะยาวคือต้องอยู่นอกตัวเครื่องโดยมีค่าใช้จ่ายประมาณ 50%
หากหลังจากซื้อแบตเตอรี่ความจุสูง หลังจากใช้งานไปสองสามวัน หากอุปกรณ์ที่มีแบตเตอรี่เริ่มผิดพลาดและค้างหรือการชาร์จแบตเตอรี่ปิดลง เป็นไปได้มากว่าเครื่องชาร์จของคุณซึ่งทำงานได้อย่างสมบูรณ์กับแบตเตอรี่เก่าจะไม่สามารถจ่ายกระแสไฟชาร์จที่จำเป็นสำหรับความจุขนาดใหญ่ได้

เครื่องชาร์จโทรศัพท์ดั้งเดิมที่ได้รับการคัดสรรประกอบด้วยแนวคิดและพัฒนาวิทยุสมัครเล่นที่เรียบง่ายและน่าสนใจเท่านั้น

การออกแบบวิทยุสมัครเล่นนี้ออกแบบมาเพื่อชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมจากโทรศัพท์มือถือและประเภท 18650 และที่สำคัญที่สุดคือทำให้มั่นใจได้ว่าแบตเตอรี่ได้รับการชาร์จอย่างเหมาะสม อุปกรณ์ก็มี ตัวบ่งชี้ที่นำค่าใช้จ่าย. สีแดงแสดงว่าแบตเตอรี่กำลังชาร์จ สีเขียวแสดงว่าแบตเตอรี่ชาร์จเต็มแล้ว การชาร์จอัจฉริยะได้มาจากการใช้ตัวควบคุมการชาร์จแบบพิเศษบนชิป BQ2057CSN

แบตเตอรี่ลิเธียมสมัยใหม่ไม่ใช้ลิเธียมบริสุทธิ์ ดังนั้นแบตเตอรี่ลิเธียมสามประเภทหลักจึงแพร่หลาย: ลิเธียมไอออน (Li-ion)อูโนม. - 3.6V; ลิเธียมโพลีเมอร์(Li-Po, Li-polymer หรือ "lipo") อูโนม. - 3.7V; ลิเธียมเหล็กฟอสเฟต(Li-Fe หรือ LFP) ยูนิม - 3.3V.

ข้อบกพร่อง

ฉันจะเน้นข้อเสียเปรียบหลักของแบตเตอรี่ Li-ion อันตรายจากไฟไหม้เนื่องจากแรงดันไฟฟ้าเกินหรือความร้อนสูงเกินไป แต่แบตเตอรี่ลิเธียมเหล็กฟอสเฟตไม่มีข้อเสียเปรียบใหญ่เช่นนี้ - กันไฟได้อย่างสมบูรณ์
แบตเตอรี่ลิเธียมเป็นอย่างมาก ไวต่อความเย็นและสูญเสียความจุอย่างรวดเร็วและหยุดชาร์จ
ต้องใช้ตัวควบคุมการชาร์จ
ที่ ปล่อยลึกแบตเตอรี่ลิเธียมจะสูญเสียคุณสมบัติดั้งเดิมไป
หากแบตเตอรี่ไม่ "ทำงาน" เป็นเวลานานแรงดันไฟฟ้าจะลดลงถึงระดับเกณฑ์ก่อนจากนั้นการคายประจุลึกจะเริ่มขึ้นทันทีที่แรงดันไฟฟ้าลดลงเหลือ 2.5V ซึ่งจะนำไปสู่ความล้มเหลว ดังนั้นในบางครั้งเราจะชาร์จแบตเตอรี่แล็ปท็อปอีกครั้ง โทรศัพท์มือถือ,เครื่องเล่นเอ็มพี3.

กระบวนการชาร์จและการคายประจุของแบตเตอรี่ใดๆ เกิดขึ้นในรูปแบบของปฏิกิริยาเคมี อย่างไรก็ตาม การชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนถือเป็นข้อยกเว้นของกฎนี้ การวิจัยทางวิทยาศาสตร์แสดงให้เห็นว่าพลังงานของแบตเตอรี่ดังกล่าวเป็นการเคลื่อนที่ของไอออนที่วุ่นวาย คำกล่าวของผู้เชี่ยวชาญสมควรได้รับความสนใจ หากวิทยาศาสตร์ต้องชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอย่างถูกต้อง อุปกรณ์เหล่านี้ก็ควรมีอายุการใช้งานตลอดไป

นักวิทยาศาสตร์เห็นหลักฐานของการสูญเสียความจุของแบตเตอรี่ที่เป็นประโยชน์ ซึ่งได้รับการยืนยันในทางปฏิบัติในไอออนที่ถูกบล็อกโดยสิ่งที่เรียกว่ากับดัก

ดังนั้น เช่นเดียวกับระบบอื่นๆ ที่คล้ายคลึงกัน อุปกรณ์ลิเธียมไอออนจึงไม่ได้รับผลกระทบจากข้อบกพร่องระหว่างการใช้งานจริง

เครื่องชาร์จสำหรับการออกแบบ Li-ion มีความคล้ายคลึงกับอุปกรณ์ที่ออกแบบมาสำหรับระบบกรดตะกั่ว

แต่ความแตกต่างที่สำคัญระหว่างเครื่องชาร์จดังกล่าวจะเห็นได้จากการจัดหาแรงดันไฟฟ้าที่เพิ่มขึ้นให้กับเซลล์ นอกจากนี้ ยังมีค่าความคลาดเคลื่อนของกระแสไฟที่เข้มงวดยิ่งขึ้น รวมถึงการกำจัดการชาร์จแบบเป็นช่วงหรือแบบลอยตัวเมื่อแบตเตอรี่ชาร์จเต็มแล้ว

อุปกรณ์พลังงานที่ค่อนข้างทรงพลังซึ่งสามารถใช้เป็นอุปกรณ์กักเก็บพลังงานสำหรับการออกแบบแหล่งพลังงานทางเลือก
แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนผสมโคบอลต์มีวงจรป้องกันภายใน แต่ไม่ค่อยช่วยป้องกันไม่ให้แบตเตอรี่ระเบิดเมื่อชาร์จไฟเกิน

นอกจากนี้ยังมีการพัฒนาแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนซึ่งมีเปอร์เซ็นต์ของลิเธียมเพิ่มขึ้น สำหรับพวกเขา แรงดันไฟฟ้าชาร์จสามารถเข้าถึง 4.30V/I และสูงกว่า

คือการเพิ่มแรงดันไฟฟ้าจะทำให้ความจุเพิ่มขึ้น แต่ถ้าแรงดันไฟฟ้าเกินข้อกำหนดก็อาจทำให้โครงสร้างแบตเตอรี่เสียหายได้

ดังนั้นแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนส่วนใหญ่จึงมีวงจรป้องกันซึ่งมีวัตถุประสงค์เพื่อรักษามาตรฐานที่กำหนดไว้

ค่าธรรมเนียมเต็มหรือบางส่วน

อย่างไรก็ตาม จากการปฏิบัติแสดงให้เห็นว่า: แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่มีกำลังแรงส่วนใหญ่สามารถรับระดับแรงดันไฟฟ้าที่สูงกว่าได้ โดยมีเงื่อนไขว่าจะต้องจ่ายไฟในช่วงเวลาสั้นๆ

ด้วยตัวเลือกนี้ ประสิทธิภาพการชาร์จจะอยู่ที่ประมาณ 99% และเซลล์จะยังคงเย็นตลอดระยะเวลาการชาร์จ จริงอยู่ แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนบางรุ่นยังคงมีความร้อนสูงถึง 4-5C เมื่อชาร์จจนเต็ม

อาจเนื่องมาจากการป้องกันหรือเนื่องจากความต้านทานภายในสูง สำหรับแบตเตอรี่ดังกล่าว ควรหยุดการชาร์จเมื่ออุณหภูมิสูงกว่า 10°C ด้วยอัตราการชาร์จปานกลาง

กำลังชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในเครื่องชาร์จ ไฟแสดงสถานะแสดงว่าแบตเตอรี่ชาร์จเต็มแล้ว กระบวนการเพิ่มเติมอาจทำให้แบตเตอรี่เสียหายได้

การชาร์จเต็มของระบบผสมโคบอลต์จะเกิดขึ้นที่แรงดันไฟฟ้าที่เกณฑ์ ในกรณีนี้กระแสจะลดลงมากถึง 3-5% ของค่าที่ระบุ

แบตเตอรี่จะแสดงการชาร์จจนเต็มแม้ว่าจะถึงระดับความจุที่กำหนดซึ่งยังคงไม่เปลี่ยนแปลงเป็นเวลานาน สาเหตุนี้อาจเกิดจากการคายประจุแบตเตอรี่เพิ่มขึ้น

เพิ่มกระแสประจุและความอิ่มตัวของประจุ

ควรสังเกตว่าการเพิ่มกระแสประจุไม่ได้เร่งการบรรลุสถานะประจุเต็ม ลิเธียมจะเข้าถึงแรงดันไฟฟ้าสูงสุดได้เร็วขึ้น แต่การชาร์จจนกว่าความจุจะอิ่มตัวโดยสมบูรณ์จะใช้เวลานานกว่า อย่างไรก็ตาม การชาร์จแบตเตอรี่ด้วยกระแสไฟสูงอย่างรวดเร็วจะทำให้ความจุของแบตเตอรี่เพิ่มขึ้นเป็นประมาณ 70%

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนไม่จำเป็นต้องชาร์จจนเต็ม เช่นเดียวกับในกรณีของอุปกรณ์ตะกั่วกรด ยิ่งไปกว่านั้น ตัวเลือกการชาร์จนี้ไม่เป็นที่พึงปรารถนาสำหรับ Li-ion ที่จริงแล้ว เป็นการดีกว่าที่จะไม่ชาร์จแบตเตอรี่จนเต็ม เนื่องจากไฟฟ้าแรงสูงจะ "เน้น" แบตเตอรี่

การเลือกเกณฑ์แรงดันไฟฟ้าที่ต่ำกว่าหรือการนำประจุความอิ่มตัวออกทั้งหมดจะช่วยยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน จริงอยู่ วิธีการนี้มาพร้อมกับการลดเวลาการปล่อยพลังงานแบตเตอรี่

ควรสังเกตที่นี่: ตามกฎแล้วเครื่องชาร์จในครัวเรือนทำงานที่กำลังไฟสูงสุดและไม่รองรับการปรับกระแสการชาร์จ (แรงดันไฟฟ้า)

ผู้ผลิตเครื่องชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสำหรับผู้บริโภคถือว่าอายุการใช้งานแบตเตอรี่ที่ยาวนานมีความสำคัญน้อยกว่าต้นทุนของความซับซ้อนของวงจร

เครื่องชาร์จแบตเตอรี่ Li-ion

ที่ชาร์จในครัวเรือนราคาถูกบางรุ่นมักใช้วิธีง่ายๆ ชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนภายในหนึ่งชั่วโมงหรือน้อยกว่า โดยไม่ต้องชาร์จจนเต็ม

ไฟแสดงสถานะพร้อมบนอุปกรณ์ดังกล่าวจะสว่างขึ้นเมื่อแบตเตอรี่ถึงเกณฑ์แรงดันไฟฟ้าในระยะแรก สถานะการชาร์จอยู่ที่ประมาณ 85% ซึ่งมักสร้างความพึงพอใจให้กับผู้ใช้จำนวนมาก

เครื่องชาร์จที่ผลิตในประเทศนี้มีไว้สำหรับใช้งานกับแบตเตอรี่หลากหลายชนิด รวมถึงแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน ตัวเครื่องมีระบบปรับแรงดันและกระแสที่ดีอยู่แล้ว

เครื่องชาร์จระดับมืออาชีพ (ราคาแพง) มีความโดดเด่นด้วยความจริงที่ว่าพวกเขาตั้งค่าเกณฑ์แรงดันไฟฟ้าในการชาร์จให้ต่ำลง ซึ่งจะช่วยยืดอายุการใช้งานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน

ตารางแสดงกำลังที่คำนวณได้เมื่อทำการชาร์จด้วยอุปกรณ์ดังกล่าวที่เกณฑ์แรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกัน โดยมีและไม่มีประจุอิ่มตัว:

แรงดันประจุ V/ต่อเซลล์	ความจุที่จุดตัดไฟฟ้าแรงสูง, %	เวลาในการชาร์จ, นาที	ความจุที่ความอิ่มตัวเต็ม %
3.80	60	120	65
3.90	70	135	75
4.00	75	150	80
4.10	80	165	90
4.20	85	180	100

ทันทีที่แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเริ่มชาร์จ จะมีแรงดันไฟฟ้าเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็ว พฤติกรรมนี้เปรียบได้กับการยกน้ำหนักด้วยหนังยางเมื่อเกิดความล่าช้า

ความจุจะเพิ่มขึ้นในที่สุดเมื่อแบตเตอรี่ชาร์จเต็มแล้ว คุณลักษณะการชาร์จนี้เป็นเรื่องปกติสำหรับแบตเตอรี่ทั้งหมด

ยิ่งกระแสไฟชาร์จสูงเท่าไร แถบยางก็จะยิ่งสว่างมากขึ้นเท่านั้น อุณหภูมิต่ำหรือการมีเซลล์ที่มีความต้านทานภายในสูงจะช่วยเพิ่มผลกระทบเท่านั้น

โครงสร้างของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในรูปแบบที่ง่ายที่สุด: 1- บัสบาร์ลบทำจากทองแดง; 2 - ยางบวกทำจากอลูมิเนียม 3 - แอโนดโคบอลต์ออกไซด์; 4- แคโทดกราไฟท์; 5 - อิเล็กโทรไลต์

การประเมินสถานะการชาร์จโดยการอ่านแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ที่ชาร์จแล้วนั้นไม่สามารถทำได้ การวัดแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิด (ไม่ได้ใช้งาน) หลังจากแบตเตอรี่ใช้งานเป็นเวลาหลายชั่วโมงเป็นตัวบ่งชี้การประเมินที่ดีที่สุด

เช่นเดียวกับแบตเตอรี่อื่นๆ อุณหภูมิส่งผลต่อความเร็วรอบเดินเบาในลักษณะเดียวกับที่ส่งผลต่อวัสดุแอคทีฟของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน แล็ปท็อปและอุปกรณ์อื่นๆ ประมาณโดยการนับคูลอมบ์

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออน: เกณฑ์ความอิ่มตัว

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนไม่สามารถดูดซับประจุส่วนเกินได้ ดังนั้นเมื่อแบตเตอรี่เต็มแล้วจะต้องถอดกระแสไฟชาร์จออกทันที

ประจุกระแสคงที่สามารถนำไปสู่การทำให้เป็นโลหะขององค์ประกอบลิเธียมซึ่งฝ่าฝืนหลักการรับรองการทำงานที่ปลอดภัยของแบตเตอรี่ดังกล่าว

เพื่อลดการก่อตัวของข้อบกพร่อง คุณควรถอดแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนออกโดยเร็วที่สุดเมื่อถึงระดับสูงสุด

แบตเตอรี่นี้จะไม่ชาร์จมากเท่าที่ควรอีกต่อไป เนื่องจากการชาร์จที่ไม่เหมาะสม ทำให้สูญเสียคุณสมบัติหลักในฐานะอุปกรณ์กักเก็บพลังงาน

ทันทีที่การชาร์จหยุดลง แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจะเริ่มลดลง ผลของการลดความเครียดทางร่างกายจะปรากฏขึ้น

ความตึงเครียดอยู่พักหนึ่ง ไม่ได้ใช้งานจะกระจายระหว่างเซลล์ที่มีประจุไม่เท่ากันด้วยแรงดันไฟฟ้า 3.70 V และ 3.90 V.

ที่นี่ กระบวนการนี้ยังดึงดูดความสนใจเมื่อแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนซึ่งได้รับประจุอิ่มตัวจนเต็มแล้ว เริ่มชาร์จประจุที่อยู่ใกล้เคียง (หากมีรวมอยู่ในวงจร) ซึ่งไม่ได้รับประจุอิ่มตัว

เมื่อจำเป็นต้องเก็บแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนไว้บนเครื่องชาร์จอย่างต่อเนื่องเพื่อให้มั่นใจว่าพร้อมใช้งาน คุณควรใช้เครื่องชาร์จที่มีฟังก์ชันการชาร์จชดเชยระยะสั้น

แฟลชชาร์จจะเปิดขึ้นเมื่อแรงดันไฟฟ้าวงจรเปิดลดลงถึง 4.05 V/I และปิดเมื่อแรงดันไฟฟ้าถึง 4.20 V/I

เครื่องชาร์จที่ออกแบบมาสำหรับการใช้งานขณะร้อนหรือสแตนด์บายมักจะให้แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ต่ำถึง 4.00V/I และจะชาร์จแบตเตอรี่ Li-Ion ที่ 4.05V/I เท่านั้น แทนที่จะชาร์จให้เต็มระดับ 4.20V/I

เทคนิคนี้จะช่วยลดแรงดันไฟฟ้าทางกายภาพ ซึ่งโดยธรรมชาติแล้วจะเกี่ยวข้องกับแรงดันไฟฟ้าทางเทคนิค และช่วยยืดอายุการใช้งานแบตเตอรี่

การชาร์จแบตเตอรี่ที่ไม่มีโคบอลต์

แบตเตอรี่แบบดั้งเดิมมีแรงดันไฟฟ้าเซลล์ระบุที่ 3.60 โวลต์ อย่างไรก็ตาม สำหรับอุปกรณ์ที่ไม่มีโคบอลต์ อัตราจะแตกต่างออกไป

ดังนั้นแบตเตอรี่ลิเธียมฟอสเฟตจึงมีค่าระบุอยู่ที่ 3.20 โวลต์ ( แรงดันไฟฟ้าในการชาร์จ 3.65V) และแบตเตอรี่ลิเธียมไททาเนตใหม่ (ผลิตในรัสเซีย) มีแรงดันไฟฟ้าเซลล์ปกติที่ 2.40V (แรงดันเครื่องชาร์จ 2.85)

แบตเตอรี่ลิเธียมฟอสเฟตเป็นอุปกรณ์กักเก็บพลังงานที่ไม่มีโคบอลต์อยู่ในโครงสร้าง ข้อเท็จจริงนี้ค่อนข้างเปลี่ยนแปลงเงื่อนไขการชาร์จสำหรับแบตเตอรี่ดังกล่าว

ที่ชาร์จแบบเดิมไม่เหมาะกับแบตเตอรี่ประเภทนี้ เนื่องจากมีการใช้งานแบตเตอรี่มากเกินไปและอาจเสี่ยงต่อการระเบิด ในทางกลับกัน ระบบการชาร์จสำหรับแบตเตอรี่ปลอดโคบอลต์จะไม่สามารถชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนแบบเดิมขนาด 3.60V ได้เพียงพอ

ประจุแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเกิน

แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทำงานอย่างปลอดภัยภายในแรงดันไฟฟ้าที่ใช้งานที่ระบุ อย่างไรก็ตาม ประสิทธิภาพของแบตเตอรี่จะไม่เสถียรหากชาร์จเกินขีดจำกัดการใช้งาน

การชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในระยะยาวที่มีแรงดันไฟฟ้าสูงกว่า 4.30V ซึ่งออกแบบมาสำหรับระดับการทำงานที่ 4.20V นั้นเต็มไปด้วยการเคลือบโลหะลิเธียมของขั้วบวก

ในทางกลับกัน วัสดุแคโทดจะได้คุณสมบัติของตัวออกซิไดซ์ สูญเสียความเสถียร และปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ออกมา

ความดันของเซลล์แบตเตอรี่เพิ่มขึ้น และหากการชาร์จยังคงดำเนินต่อไป อุปกรณ์ป้องกันภายในจะทำงานที่ความดันระหว่าง 1,000 kPa ถึง 3180 kPa

หากความดันเพิ่มขึ้นต่อไปหลังจากนี้ เมมเบรนป้องกันจะเปิดที่ระดับความดัน 3.450 kPa ในสถานะนี้ เซลล์แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจวนจะระเบิดและในที่สุดก็เป็นเช่นนั้น

โครงสร้าง: 1 - ฝาครอบด้านบน; 2 - ฉนวนบน; 3 - กระป๋องเหล็ก; 4 - ฉนวนล่าง; 5 — แท็บขั้วบวก; 6 - แคโทด; 7 - ตัวคั่น; 8 - ขั้วบวก; 9 - แท็บแคโทด; 10 - ช่องระบายอากาศ; 11 - พีทีซี; 12 — ปะเก็น

การกระตุ้นการป้องกันภายในแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนสัมพันธ์กับอุณหภูมิที่เพิ่มขึ้นของเนื้อหาภายใน ชาร์จเต็มแล้ว แบตเตอรี่สะสมมีอุณหภูมิภายในสูงกว่าอุณหภูมิภายในที่ชาร์จบางส่วน

ดังนั้นแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนจึงดูปลอดภัยกว่าเมื่อชาร์จที่ระดับต่ำ นั่นคือเหตุผลที่เจ้าหน้าที่ของบางประเทศกำหนดให้ใช้แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนในเครื่องบินที่มีพลังงานอิ่มตัวไม่เกิน 30% ของความจุเต็ม

เกณฑ์อุณหภูมิภายในแบตเตอรี่เมื่อโหลดเต็มคือ:

• 130-150°C (สำหรับลิเธียมโคบอลต์);
• 170-180°C (สำหรับนิกเกิล-แมงกานีส-โคบอลต์);
• 230-250°C (สำหรับลิเธียมแมงกานีส)

ควรสังเกตว่า: แบตเตอรี่ลิเธียมฟอสเฟตมีเสถียรภาพด้านอุณหภูมิได้ดีกว่าแบตเตอรี่ลิเธียมแมงกานีส แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนไม่ใช่แบตเตอรี่ชนิดเดียวที่ก่อให้เกิดอันตรายในสภาวะที่มีพลังงานเกินพิกัด

ตัวอย่างเช่นแบตเตอรี่ตะกั่ว - นิกเกิลก็มีแนวโน้มที่จะละลายด้วยไฟที่ตามมาหากดำเนินการอิ่มตัวของพลังงานโดยละเมิดระบอบการปกครองของหนังสือเดินทาง

ดังนั้นการใช้เครื่องชาร์จที่เข้ากันได้กับแบตเตอรี่อย่างสมบูรณ์แบบจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทั้งหมด

ข้อสรุปบางประการจากการวิเคราะห์

การชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนมีขั้นตอนที่ง่ายกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับระบบนิกเกิล วงจรการชาร์จเป็นแบบตรงไปตรงมา โดยมีขีดจำกัดแรงดันและกระแส

วงจรนี้ง่ายกว่าวงจรที่วิเคราะห์ลายเซ็นแรงดันไฟฟ้าที่ซับซ้อนซึ่งเปลี่ยนแปลงไปตามการใช้แบตเตอรี่มาก

กระบวนการอิ่มตัวของพลังงานของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนทำให้เกิดการหยุดชะงัก แบตเตอรี่เหล่านี้ไม่จำเป็นต้องทำให้อิ่มตัวเต็มที่ เช่นเดียวกับในกรณีของแบตเตอรี่ตะกั่วกรด

วงจรควบคุมสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนพลังงานต่ำ วิธีแก้ปัญหาง่ายๆ และรายละเอียดขั้นต่ำ แต่วงจรไม่ได้ให้สภาวะวงจรที่ช่วยรักษาอายุการใช้งานที่ยาวนาน

คุณสมบัติของแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนรับประกันความได้เปรียบในการใช้งานแหล่งพลังงานหมุนเวียน (แผงโซลาร์เซลล์และกังหันลม) ตามกฎแล้ว เครื่องกำเนิดลมแทบจะไม่สามารถชาร์จแบตเตอรี่จนเต็มได้

สำหรับลิเธียมไอออน การขาดข้อกำหนดการชาร์จในสภาวะคงที่ทำให้การออกแบบตัวควบคุมการชาร์จง่ายขึ้น แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนไม่จำเป็นต้องใช้ตัวควบคุมในการปรับแรงดันและกระแสให้เท่ากัน เช่นเดียวกับที่แบตเตอรี่ตะกั่วกรดกำหนด

เครื่องชาร์จลิเธียมไอออนในครัวเรือนและอุตสาหกรรมส่วนใหญ่ทุกเครื่องจะชาร์จแบตเตอรี่จนเต็ม อย่างไรก็ตาม อุปกรณ์ชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนที่มีอยู่โดยทั่วไปไม่มีการควบคุมแรงดันไฟฟ้าเมื่อสิ้นสุดรอบ

ฉันชอบวงจรขนาดเล็กสำหรับเครื่องชาร์จแบบธรรมดา ฉันซื้อพวกมันจากร้านค้าออฟไลน์ในพื้นที่ของเรา แต่โชคดีที่พวกมันวิ่งออกไปที่นั่น และใช้เวลานานในการขนย้ายจากที่ไหนสักแห่ง เมื่อพิจารณาจากสถานการณ์นี้ ฉันจึงตัดสินใจสั่งซื้อจำนวนมาก เนื่องจากไมโครวงจรค่อนข้างดี และฉันชอบวิธีการทำงานของพวกมัน
คำอธิบายและการเปรียบเทียบภายใต้การตัด

ไม่ใช่เรื่องไร้ประโยชน์ที่ฉันเขียนเกี่ยวกับการเปรียบเทียบในชื่อเนื่องจากในระหว่างการเดินทางสุนัขอาจโตขึ้นได้ ไมโครโฟน ปรากฏในร้านฉันซื้อหลายชิ้นและตัดสินใจเปรียบเทียบ
รีวิวจะไม่ค่อยมีข้อความแต่รูปถ่ายค่อนข้างเยอะ

แต่ฉันจะเริ่มต้นเช่นเคยว่ามันมาหาฉันได้อย่างไร
มันมาพร้อมกับชิ้นส่วนอื่นๆ มากมาย มิครูฮิเองก็ถูกบรรจุในถุงพร้อมสลักและสติกเกอร์พร้อมชื่อ

วงจรไมโครนี้เป็นวงจรไมโครเครื่องชาร์จสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมที่มีแรงดันไฟฟ้าปลายการชาร์จ 4.2 โวลต์
สามารถชาร์จแบตเตอรี่ด้วยกระแสสูงสุด 800mA
ค่าปัจจุบันถูกกำหนดโดยการเปลี่ยนค่าของตัวต้านทานภายนอก
นอกจากนี้ยังรองรับฟังก์ชั่นการชาร์จด้วยกระแสไฟต่ำหากแบตเตอรี่หมดมาก (แรงดันไฟฟ้าต่ำกว่า 2.9 โวลต์)
เมื่อชาร์จด้วยแรงดันไฟฟ้า 4.2 โวลต์และกระแสไฟชาร์จลดลงต่ำกว่า 1/10 ของค่าที่ตั้งไว้ ไมโครเซอร์กิตจะปิดการชาร์จ หากแรงดันไฟฟ้าลดลงเหลือ 4.05 โวลต์ จะเข้าสู่โหมดการชาร์จอีกครั้ง
นอกจากนี้ยังมีเอาต์พุตสำหรับเชื่อมต่อไฟ LED แสดงสถานะ
ข้อมูลเพิ่มเติมสามารถพบได้ในไมโครวงจรนี้มีราคาถูกกว่ามาก
ยิ่งกว่านั้นที่นี่ราคาถูกกว่า ส่วน Ali ก็เป็นอีกทางหนึ่ง
ที่จริงแล้วเพื่อการเปรียบเทียบฉันซื้ออะนาล็อก

แต่ลองจินตนาการถึงความประหลาดใจของฉันเมื่อไมโครวงจร LTC และ STC ปรากฏว่าเหมือนกันโดยสิ้นเชิง โดยทั้งคู่มีป้ายกำกับว่า LTC4054

บางทีมันอาจจะน่าสนใจกว่านี้ก็ได้
ตามที่ทุกคนเข้าใจ การตรวจสอบไมโครวงจรไม่ใช่เรื่องง่ายนัก แต่ยังต้องมีสายรัดจากส่วนประกอบวิทยุอื่นๆ โดยเฉพาะบอร์ด ฯลฯ
และทันใดนั้นเพื่อนก็ขอให้ฉันซ่อม (แม้ว่าในบริบทนี้มีแนวโน้มที่จะสร้างใหม่มากกว่า) ที่ชาร์จสำหรับแบตเตอรี่ 18650
อันเดิมไหม้และกระแสไฟชาร์จต่ำเกินไป

โดยทั่วไปแล้ว สำหรับการทดสอบ เราจะต้องรวบรวมสิ่งที่เราจะทดสอบก่อน

ฉันวาดกระดานจากแผ่นข้อมูลแม้ว่าจะไม่มีไดอะแกรม แต่ฉันจะให้ไดอะแกรมที่นี่เพื่อความสะดวก

จริงๆแล้ว แผงวงจรพิมพ์- ไม่มีไดโอด VD1 และ VD2 บนบอร์ด พวกมันถูกเพิ่มเข้ามาหลังจากทุกอย่าง

ทั้งหมดนี้ถูกพิมพ์ออกมาและถ่ายโอนไปยังแผ่นข้อความ
เพื่อประหยัดเงิน ฉันจึงสร้างบอร์ดอีกอันโดยใช้เรื่องที่สนใจ จะมีการทบทวนโดยมีส่วนร่วมในภายหลัง

ที่จริงแล้วแผงวงจรพิมพ์ถูกสร้างขึ้นและเลือกชิ้นส่วนที่จำเป็นแล้ว

และฉันจะสร้างที่ชาร์จขึ้นมาใหม่ซึ่งผู้อ่านน่าจะรู้จักเป็นอย่างดี

มีมากมายในตัวเขา วงจรที่ซับซ้อนประกอบด้วยขั้วต่อ, LED, ตัวต้านทาน และสายไฟที่ได้รับการฝึกมาเป็นพิเศษซึ่งช่วยให้คุณปรับประจุแบตเตอรี่ให้เท่ากัน
ล้อเล่นที่ชาร์จอยู่ในบล็อกที่เสียบเข้ากับเต้ารับ แต่ที่นี่มีแบตเตอรี่ 2 ก้อนเชื่อมต่อแบบขนานและมีไฟ LED เชื่อมต่อกับแบตเตอรี่ตลอดเวลา
เราจะกลับไปใช้ที่ชาร์จเดิมของเราในภายหลัง

ฉันบัดกรีผ้าพันคอเลือกบอร์ดดั้งเดิมที่มีหน้าสัมผัสบัดกรีหน้าสัมผัสด้วยสปริงพวกมันจะยังคงมีประโยชน์

ฉันเจาะรูใหม่สองสามรูตรงกลางจะมีไฟ LED แสดงว่าอุปกรณ์เปิดอยู่ด้านข้าง - กระบวนการชาร์จ

ฉันบัดกรีหน้าสัมผัสด้วยสปริงและไฟ LED เข้ากับบอร์ดใหม่
สะดวกในการใส่ LED เข้าไปในบอร์ดก่อนจากนั้นจึงติดตั้งบอร์ดอย่างระมัดระวังในตำแหน่งเดิมและหลังจากนั้นจึงบัดกรีแล้วพวกมันก็จะยืนอย่างเท่าเทียมกันและเท่าเทียมกัน

มีการติดตั้งบอร์ดเข้าที่แล้ว สายไฟถูกบัดกรี
แผงวงจรพิมพ์เองได้รับการพัฒนาสำหรับตัวเลือกแหล่งจ่ายไฟสามแบบ
2 ตัวเลือกพร้อมขั้วต่อ MiniUSB แต่ในตัวเลือกการติดตั้งที่ด้านต่างๆ ของบอร์ดและใต้สายเคเบิล
ในกรณีนี้ ตอนแรกฉันไม่รู้ว่าต้องใช้สายเคเบิลนานแค่ไหน ฉันจึงบัดกรีสายสั้น
ฉันยังบัดกรีสายไฟไปที่หน้าสัมผัสด้านบวกของแบตเตอรี่ด้วย
ตอนนี้พวกเขาต้องใช้สายไฟแยกกัน หนึ่งเส้นสำหรับแบตเตอรี่แต่ละก้อน

นี่คือลักษณะที่ปรากฏจากด้านบน

ทีนี้มาดูการทดสอบกันดีกว่า

ทางด้านซ้ายของบอร์ด ฉันติดตั้ง mikruha ที่ซื้อจาก Ali ทางด้านขวาฉันซื้อแบบออฟไลน์
ดังนั้นพวกเขาจะวางกระจกไว้ด้านบน

ก่อนอื่น มิครูหะกับอาลี
ชาร์จปัจจุบัน

ตอนนี้ซื้อแบบออฟไลน์แล้ว

กระแสไฟฟ้าลัดวงจร.
ในทำนองเดียวกันก่อนอื่นกับอาลี

ตอนนี้จากออฟไลน์

มีตัวตนที่สมบูรณ์ของไมโครวงจรซึ่งเป็นข่าวดี :)

สังเกตว่าที่ 4.8 โวลต์กระแสประจุคือ 600 mA ที่ 5 โวลต์จะลดลงเหลือ 500 แต่สิ่งนี้ถูกตรวจสอบหลังจากการอุ่นเครื่องบางทีนี่อาจเป็นวิธีการทำงานของการป้องกันความร้อนสูงเกินไป ฉันยังไม่ได้คิดออก แต่ วงจรไมโครมีพฤติกรรมใกล้เคียงกัน

ทีนี้มาเล็กน้อยเกี่ยวกับกระบวนการชาร์จและการสรุปการทำงานซ้ำ (ใช่ แม้สิ่งนี้จะเกิดขึ้นก็ตาม)
ตั้งแต่แรกเริ่มฉันคิดว่าจะตั้งค่า LED เพื่อแสดงสถานะเปิด
ทุกอย่างดูเรียบง่ายและชัดเจน
แต่เช่นเคยฉันต้องการมากกว่านี้
ฉันตัดสินใจว่ามันจะดีกว่าถ้าดับในระหว่างกระบวนการชาร์จ
ฉันบัดกรีไดโอดสองสามตัว (vd1 และ vd2 บนแผนภาพ) แต่มีคนเกียจคร้านเล็กน้อย LED ที่ระบุโหมดการชาร์จจะส่องสว่างแม้ว่าจะไม่มีแบตเตอรี่ก็ตาม
หรือค่อนข้างจะไม่ส่องแสง แต่กะพริบเร็วฉันเพิ่มตัวเก็บประจุ 47 µF ขนานกับขั้วแบตเตอรี่หลังจากนั้นก็เริ่มกะพริบสั้น ๆ แทบจะมองไม่เห็น
นี่คือฮิสเทรีซิสของการเปิดการชาร์จใหม่หากแรงดันไฟฟ้าลดลงต่ำกว่า 4.05 โวลต์
โดยทั่วไปหลังจากการปรับเปลี่ยนนี้ ทุกอย่างเรียบร้อยดี
แบตเตอรี่กำลังชาร์จ ไฟสีแดงติด ไฟสีเขียวไม่ติด และไฟ LED จะไม่สว่างขึ้นหากไม่มีแบตเตอรี่

แบตเตอรี่ชาร์จเต็มแล้ว

เมื่อปิดสวิตช์ Microcircuit จะไม่ส่งแรงดันไฟฟ้าไปยังขั้วต่อสายไฟและไม่กลัวที่จะลัดวงจรขั้วต่อนี้ ดังนั้นจึงไม่คายประจุแบตเตอรี่ไปที่ LED

ไม่ได้โดยไม่ต้องวัดอุณหภูมิ
ฉันได้อุณหภูมิเพียง 62 องศาหลังจากการชาร์จ 15 นาที

นี่คือลักษณะของอุปกรณ์ที่เสร็จสมบูรณ์แล้ว
การเปลี่ยนแปลงภายนอกมีเพียงเล็กน้อย ไม่เหมือนการเปลี่ยนแปลงภายใน เพื่อนคนหนึ่งมีแหล่งจ่ายไฟ 5/โวลท์ 2 แอมแปร์ และมันก็ค่อนข้างดี
อุปกรณ์ให้กระแสไฟชาร์จ 600 mA ต่อช่องสัญญาณ โดยแต่ละช่องแยกกัน

นี่คือลักษณะของที่ชาร์จดั้งเดิม เพื่อนคนหนึ่งอยากขอให้ฉันเพิ่มกระแสการชาร์จในนั้น มันทนไม่ไหวแม้แต่ตัวมันเอง จะเลี้ยงที่ไหนอีกล่ะ ตะกรัน

สรุป.
ในความคิดของฉัน สำหรับชิปที่มีราคา 7 เซ็นต์ถือว่าดีมาก
ไมโครวงจรทำงานได้อย่างสมบูรณ์และไม่แตกต่างจากที่ซื้อออฟไลน์
ฉันดีใจมากที่ตอนนี้ฉันมีมิครูคเข้ามาแล้ว และไม่ต้องรอให้เข้าร้านเลย (เพิ่งหมดสต๊อกอีกแล้ว)

ข้อเสีย - นี่ไม่ใช่อุปกรณ์สำเร็จรูป ดังนั้นคุณจะต้องกัด บัดกรี ฯลฯ แต่มีข้อดี: คุณสามารถสร้างบอร์ดสำหรับแอปพลิเคชันเฉพาะแทนที่จะใช้สิ่งที่คุณมี

ท้ายที่สุดแล้วการได้ผลิตภัณฑ์ที่ใช้งานได้ด้วยตัวเองนั้นถูกกว่าบอร์ดสำเร็จรูปและแม้จะอยู่ภายใต้เงื่อนไขเฉพาะของคุณก็ตาม
ฉันเกือบลืม เอกสารข้อมูล ไดอะแกรม และการติดตาม -