Štiti automobilske akumulatore od prepunjavanja. Krugovi za zaštitu Li-ion baterija od prekomjernog pražnjenja (kontrolori pražnjenja) Zaštitni krug za litijumske baterije

Trebao sam zaštititi bateriju od dubokog pražnjenja. A glavni zahtjev za zaštitni krug je da nakon što se baterija isprazni, isključuje opterećenje i ne može ga sam uključiti nakon što baterija izgradi mali napon na terminalima, bez opterećenja.

Krug je baziran na 555. tajmeru, spojenom kao generator jednog impulsa, koji će nakon dostizanja minimalnog praga napona zatvoriti kapiju tranzistora VT1 i isključiti opterećenje. Kolo će moći uključiti opterećenje tek nakon isključivanja i ponovnog uključivanja napajanja.

Naknada (nema potrebe za ogledalom):

SMD ploča (potrebno je zrcaljenje):

Svi SMD otpornici su 0805. MOSFET paket je D2PAK, ali je moguć i DPAK.

Prilikom sastavljanja obratite pažnju na činjenicu da se ispod čipa nalazi kratkospojnik (na ploči s DIP komponentama) i glavna stvar je da ne zaboravite na to!

Krug je konfiguriran na sljedeći način: otpornik R5 se postavlja u gornji položaj prema krugu, zatim ga spajamo na izvor napajanja s postavljenim naponom na kojem bi trebao isključiti opterećenje. Ako vjerujete Wikipediji, tada napon potpuno ispražnjene 12-voltne baterije odgovara 10,5 volti, to će biti naš napon isključivanja opterećenja. Zatim rotirajte regulator R5 dok se opterećenje ne isključi. Umjesto tranzistora IRFZ44, možete koristiti gotovo svaki moćni niskonaponski MOSFET, samo trebate uzeti u obzir da mora biti dizajniran za struju 2 puta veću od maksimalne struje opterećenja, a napon na vratima mora biti unutar napajanja voltaža.

Po želji, rezistor se može zamijeniti konstantnim otpornikom nominalne vrijednosti od 240 kOhm, au ovom slučaju otpornik R4 mora se zamijeniti sa 680 kOhm. Pod uslovom da je prag TL431 2,5 volti.

Trenutna potrošnja ploče je oko 6-7 mA.

Zaštita litijum-jonskih baterija (Li-ion). Mislim da mnogi od vas znaju da je, na primjer, baterija iznutra mobilni telefon Postoji i zaštitno kolo (kontrolor zaštite), koji osigurava da se baterija (ćelija, banka, itd...) ne prepuni iznad napona od 4,2 V, ili isprazni ispod 2...3 V. Takođe, zaštita strujno kolo štedi od kratkih spojeva isključujući samu teglu od potrošača u trenutku kratkog spoja. Kada baterija dođe do kraja svog radnog vijeka, možete ukloniti zaštitnu kontrolnu ploču s nje i baciti samu bateriju. Zaštitna ploča može biti korisna za popravku druge baterije, za zaštitu konzerve (koja nema zaštitni krug), ili možete jednostavno spojiti ploču na napajanje i eksperimentirati s njom.

Imao sam mnogo zaštitnih ploča za baterije koje su postale neupotrebljive. Ali pretraga na Internetu za oznakama mikrokola nije dala ništa, kao da su mikrokola klasifikovana. Na internetu je postojala dokumentacija samo za sklopove tranzistora sa efektom polja, koji su uključeni u zaštitne ploče. Pogledajmo dizajn tipičnog zaštitnog kruga litijum-jonske baterije. Ispod je zaštitna upravljačka ploča sastavljena na čipu kontrolera označenom sa VC87 i sklopom tranzistora 8814 ():

Na fotografiji vidimo: 1 - zaštitni kontroler (srce cijelog kola), 2 - sklop dva tranzistora sa efektom polja (pisat ću o njima u nastavku), 3 - otpornik koji postavlja struju rada zaštite (na primjer tokom kratki spoj), 4 - kondenzator napajanja, 5 - otpornik (za napajanje čipa kontrolera), 6 - termistor (nalazi se na nekim pločama za kontrolu temperature baterije).

Evo još jedne verzije kontrolera (na ovoj ploči nema termistora), sastavljena je na čipu s oznakom G2JH i na tranzistorskom sklopu 8205A ():

Potrebna su dva tranzistora sa efektom polja kako biste mogli odvojeno kontrolirati zaštitu od punjenja (Charge) i zaštite od pražnjenja (Discharge) baterije. Gotovo uvijek su postojali listovi sa podacima za tranzistore, ali nijedan za čipove kontrolera!! I neki dan sam iznenada naišao na zanimljivu tablicu podataka za neku vrstu kontrolera zaštite litijum-jonske baterije ().

A onda se, niotkuda, pojavilo čudo - nakon što sam uporedio kolo iz datasheet-a sa mojim zaštitnim pločama, shvatio sam: kola se poklapaju, to su jedna te ista stvar, klon čipovi! Nakon čitanja datasheet-a možete koristiti slične kontrolere u svojim domaćim proizvodima, a promjenom vrijednosti otpornika možete povećati dozvoljenu struju koju kontroler može isporučiti prije nego što se zaštita aktivira.

Samo u njemu postoji tako mali nedostatak, ovaj sklop ne može prepoznati stepen pražnjenja baterije, što omogućava povezivanje čak i mrtvih baterija (kratkog spoja, raspadanja itd.), sve dok postoji dovoljan napon da zatvori kontakte releja. A to može dovesti do strašnih posljedica, a požar nije najgora stvar!

Nedavno sam smislio pametno kolo za zaštitu od obrnutog polariteta koji bi mogao odrediti može li se ova baterija puniti ili ne i zadržati prethodni parametar za određivanje da li su terminali ispravno povezani na bateriju

Zapravo, sve je jednostavno, krug jednostavno određuje koji je napon na bateriji, odnosno stupanj napunjenosti, a ako zadovolji potrebne granice, zatvara kontakte releja i pokreće struju punjenja!

Iz dijagrama je jasno da se radi o običnom komparatoru op-amp koji uspoređuje referentni napon prikupljen na krugu R7-VD3 sa naponom baterije. A ako napon na neinv.(+) ulazu poraste nešto više nego na inv.(-), tranzistor VT1 uključuje relej.
Sve je postavljeno vrlo jednostavno. Napon od 10,5-11V se dovodi na + terminal baterije (napon ispražnjene, radne baterije) povoljno, a pomoću konstrukcijskog otpornika R4 (u smjeru povećanja otpora) postavljamo trenutak kada prekidač K1 klikne . Tu se podešavanje završava :) Inače, zgodno je koristiti za postavljanje

Ovaj krug je sastavljen na op-pojačalu s dobrim razlogom, budući da se drugi uređaj može sastaviti na drugom op-pojačalu; nisam ga smislio, ali već ima razvoja. Na primjer, na drugom op-ampu možete napraviti uređaj koji će pokazati da je sve ispravno povezano
Ali ako nemate priliku čekati, i ne želite jednostavno trošiti op-amp, onda vam mogu ponuditi malo jednostavnije kolo i sa istim principom rada

Mnogi ljudi ne znaju, ali TL431 je običan komparator, a za upoređivanje napona već postoji 2.5V ION unutar njega. Stoga, umjesto gomile žica oko op-pojačala, možete koristiti TL431 sa jednim jediničnim otpornikom, napon na kojem bi trebao biti nešto veći od 2.5V da bi se relej uključio :)

Ovaj krug ima još jednu prednost: može se uspješno koristiti za 6V baterije. Da biste to učinili, trebate zamijeniti relej sa 5V i dva otpornika R1 i R3 za oko pola.

Metoda podešavanja je ista kao u prethodnom dijagramu, samo se napon mora dovesti do + terminala baterije za 6V u području od 5-5,5V

To je to, sa takvom zaštitom ne morate se bojati da će vam baterija, pa ako je u "torbi", jednostavno eksplodirati. Pa sretno s ponavljanjem šablona.

Sretno s ponavljanjem i veselim se vašim pitanjima u komentarima.

Za sigurno, kvalitetno i pouzdano punjenje svih vrsta baterija, preporučujem

Kako ne biste propustili najnovija ažuriranja u radionici, pretplatite se na ažuriranja u U kontaktu sa ili Odnoklassniki, također se možete pretplatiti na ažuriranja putem e-pošte u koloni s desne strane

Ne želite da ulazite u rutinu radio elektronike? Preporučujem da obratite pažnju na prijedloge naših kineskih prijatelja. Za vrlo razumnu cijenu možete kupiti dosta kvalitetne punjače

Jednostavan punjač sa LED indikatorom punjenja, zelena baterija se puni, crvena baterija se puni.

Postoji zaštita od kratkog spoja i zaštita od obrnutog polariteta. Savršeno za punjenje Moto baterija kapaciteta do 20A/h; baterija od 9A/h će se napuniti za 7 sati, 20A/h za 16 sati. Cijena za ovaj punjač je samo 403 rublja, besplatna dostava

Ovaj tip punjača je sposoban za automatsko punjenje gotovo svih 12V baterija za automobile i motocikle do 80A/H. Ima jedinstven način punjenja u tri faze: 1. Punjenje DC, 2. Konstantno punjenje naponom, 3. Pad punjenja do 100%.
Na prednjoj ploči nalaze se dva indikatora, prvi pokazuje napon i postotak punjenja, drugi pokazuje struju punjenja.
Prilično kvalitetan uređaj za kućne potrebe, cijena je taman 781,96 RUR, besplatna dostava. U vrijeme pisanja ovih redova broj narudžbi 1392, razred 4.8 od 5. Eurofork

Punjač za širok izbor 12-24V tipova baterija sa strujom do 10A i vršnom strujom 12A. Mogućnost punjenja helijumskih baterija i SA\SA. Tehnologija punjenja je ista kao i prethodna u tri faze. Punjač se može puniti i automatski i ručno. Panel ima LCD indikator koji pokazuje napon, struju punjenja i procenat punjenja.

Dobar uređaj ako trebate puniti sve moguće vrste baterija bilo kojeg kapaciteta, do 150Ah

Cijena za ovo čudo 1.625 rubalja, dostava je besplatna. U trenutku pisanja ovih redova, broj 23 narudžbe, razred 4.7 od 5. Prilikom naručivanja ne zaboravite naznačiti Eurofork

Ako je neki proizvod postao nedostupan, napišite u komentaru na dnu stranice.

Moduli za punjenje Li-ion baterija bazirani na TP4056 kontroleru su mnogo puta opisani na mySKU. Postoji mnogo namjena - od prepravljanja igračaka do kućnih zanata. Popularni modul TP4056 sa ugrađenom zaštitom na bazi DW01A je odličan u svemu, samo je donji prag zaštite napona 2,5 ± 0,1 V, tj. 2.4V u najgorem slučaju. Ovo je pogodno za većinu modernih baterija, jer... imaju prag od 2,5 V. Šta ako imate vrećicu baterija sa nižim pragom od 2,75 V? Možete ih pljunuti i koristiti sa takvim modulom. To jednostavno povećava rizik od kvara baterije nakon pražnjenja. Ili možete koristiti dodatnu zaštitnu ploču, čiji donji prag napona odgovara baterijama. Ovo je upravo vrsta ploče o kojoj ću danas govoriti.

Razumijem da većinu ljudi ova tema ne zanima, ali neka to bude istorije radi, jer... ponekad se postavlja pitanje.

Ako koristite baterije sa ugrađenom zaštitom, onda vam ova ploča nije potrebna, možete sigurno koristiti "narodni" modul baziran na TP4056 bez zaštite. Ako koristite baterije bez zaštite s minimalnim naponom od 2,5 V, tada možete sigurno koristiti "narodni" modul baziran na TP4056 sa zaštitom.

Nisam našao u prodaji nijedan modul baziran na TP4056 sa pragom od 2,75 V. Počeo sam tražiti individualne module zaštite - veliki je izbor, ima vrlo jeftinih, ali većina ih je napravljena na istom DW01A kontroleru. Modul iz recenzije je najjeftiniji koji sam mogao pronaći. 275 rubalja za 5 komada.

Modul je malen, 39,5 x 4,5 x 2 mm.

Kontaktne pločice su standardne za zaštitu jedne ćelije: B+, B- za povezivanje baterije i P+, P- za povezivanje punjača i opterećenja.

Zvanične specifikacije:

Modul je napravljen na bazi kontrolera. Verzija BM112-LFEA. Tehničke specifikacije odgovara. Tranzistor je dvostruki N-kanalni MOSFET tranzistor.

Dijagram povezivanja je jednostavan:

Za aktiviranje zaštitnog modula dovoljno je napajati P+, P-. Naravno, nije potrebno spajati TP4056; baterija sa zaštitnim modulom može mirno živjeti svoj život (kao obična baterija sa zaštitom).

Praksa test

Ovo nije laboratorijski test, greške mogu biti velike, ali velika slikaće demonstrirati.

Koristit ću pretvarač kao regulirano napajanje, EBD-USB tester i TrustFire borbenu bateriju za testiranje zaštite od kratkog spoja.

Minimalni napon:

Smanjujem napon pomoću potenciometra. Zaštita se aktivira pri naponu od 2,7 V. Ovo nije deklariranih 2,88 V, ali s obzirom na moguću grešku, 2,75 V je pogodno za baterije sa nižim naponskim pragom.

Maksimum radna snaga trenutni:

Maksimalna radna struja je 3,6 A. Ako se prekorači, aktivira se zaštita. Vrijeme odziva ovisi o zagrijavanju tranzistora. Ako je vruće, aktivira se odmah pri postavljanju 3,7 A. Ako je hladno, onda nakon 30 sekundi. Pri struji od 4 A, zaštita se u svakom slučaju aktivira gotovo odmah. One. Nema deklariranih 4 A, ali je i 3,6 A dobro.

Temperatura modula:

Nakon 5 minuta rada na maksimalnoj struji, tranzistor se zagrijava do 60 ºC, tj. Bolje je da modul ne bude blizu baterije (bez zaptivke) tokom instalacije.

Zaštita se resetuje nakon nekog vremena, ili možete primijeniti napon iz memorije da biste prisilno resetirali.

Postoji zaštita od kratkog spoja... jednokratna upotreba :). Spojio sam svoj borbeni TrustFire na zaštitni modul i zatvorio P+, P- kontakte preko multimetra. Na multimetru je treperila struja od 14 A i odmah se dogodio "zik". Pregorio je tranzistor na zaštitnoj ploči. Istovremeno, zaštitna ploča više nije propuštala struju do potrošača, ali u suštini više nije radila.

Prije svega, u kućište sam ugradio jedan modul za ugradnju 18650 baterija (USB konektor je tu samo radi pogodnosti, bez konvertera). Djeca i ja ga obično koristimo za rukotvorine pomoću mini bušilice.

Zaključak

Zaštitni moduli su odlični. Deklarisane karakteristike gotovo odgovaraju stvarnim. Jedino razočaranje je cijena, ali nisam našao jeftiniji za baterije sa pragom od 2,75 V. Planiram kupiti +77 Dodaj u favorite Svidjela mi se recenzija +49 +103

Napredak ide naprijed, a litijumske baterije sve više zamjenjuju tradicionalno korištene NiCd (nikl-kadmijum) i NiMh (nikl-metal hidridne) baterije.
Uz uporedivu težinu jednog elementa, litijum ima veći kapacitet, osim toga, napon elementa je tri puta veći - 3,6 V po elementu, umjesto 1,2 V.
Cijena litijumskih baterija se počela približavati cijenama konvencionalnih alkalnih baterija, njihova težina i veličina su mnogo manje, a osim toga, mogu se i trebaju se puniti. Proizvođač kaže da mogu izdržati 300-600 ciklusa.
Postoje različite veličine i nije teško odabrati pravu.
Samopražnjenje je toliko nisko da godinama sjede i ostaju napunjeni, tj. Uređaj ostaje u funkciji kada je to potrebno.

"C" označava kapacitet

Često se nalazi oznaka poput "xC". Ovo je jednostavno zgodna oznaka struje punjenja ili pražnjenja baterije s udjelima njenog kapaciteta. Izvedeno iz engleska riječ"Kapacitet" (kapacitet, kapacitet).
Kada govore o punjenju strujom od 2C, odnosno 0,1C, obično misle da bi struja trebala biti (2 × kapacitet baterije)/h ili (0,1 × kapacitet baterije)/h, respektivno.
Na primjer, baterija kapaciteta 720 mAh, za koju je struja punjenja 0,5 C, mora se puniti strujom od 0,5 × 720 mAh / h = 360 mA, to vrijedi i za pražnjenje.

Možete sami napraviti jednostavan ili ne baš jednostavan punjač, ovisno o svom iskustvu i mogućnostima.

Šema strujnog kruga jednostavnog punjača LM317

Rice. 5.

Aplikacioni krug pruža prilično preciznu stabilizaciju napona, koja se postavlja potenciometrom R2.
Stabilizacija struje nije toliko kritična kao stabilizacija napona, pa je dovoljno stabilizirati struju pomoću šant otpornika Rx i NPN tranzistora (VT1).

Potrebna struja punjenja za određenu litijum-jonsku (Li-Ion) i litijum-polimersku (Li-Pol) bateriju se bira promjenom Rx otpora.
Otpor Rx približno odgovara sljedećem omjeru: 0,95/Imax.
Vrijednost otpornika Rx prikazana na dijagramu odgovara struji od 200 mA, ovo je približna vrijednost, također ovisi o tranzistoru.

Potrebno je obezbediti radijator u zavisnosti od struje punjenja i ulaznog napona.
Ulazni napon mora biti najmanje 3 Volta veći od napona baterije za normalan rad stabilizatora, što za jednu konzervu iznosi 7-9 V.

Šema strujnog kruga jednostavnog punjača na LTC4054

Rice. 6.

Možete ukloniti LTC4054 kontroler punjenja sa starog mobilnog telefona, na primjer, Samsung (C100, C110, X100, E700, E800, E820, P100, P510).

Rice. 7. Ovaj mali čip sa 5 nogu je označen sa "LTH7" ili "LTADY"

Neću ulaziti u najsitnije detalje rada s mikrokolo; sve je u datasheet-u. Opisaću samo najpotrebnije karakteristike.
Struja punjenja do 800 mA.
Optimalni napon napajanja je od 4,3 do 6 volti.
Indikacija punjenja.
Izlazna zaštita od kratkog spoja.
Zaštita od pregrijavanja (smanjenje struje punjenja na temperaturama iznad 120°).
Ne puni bateriju kada je njen napon ispod 2,9 V.

Struja punjenja se postavlja otpornikom između petog terminala mikrokola i mase prema formuli

I=1000/R,
gdje je I struja punjenja u Amperima, R je otpor otpornika u Ohmima.

Indikator slabe litijumske baterije

Evo jednostavno kolo, koji svijetli LED kada je baterija prazna i njen preostali napon je blizu kritičnog.

Rice. 8.

Bilo koji tranzistori male snage. Napon paljenja LED dioda se bira djeliteljem od otpornika R2 i R3. Bolje je spojiti krug nakon zaštitne jedinice tako da LED ne isprazni bateriju u potpunosti.

Nijansa trajnosti

Proizvođač obično tvrdi 300 ciklusa, ali ako litij napunite samo 0,1 Volt manje, na 4,10 V, tada se broj ciklusa povećava na 600 ili čak više.

Rad i mjere opreza

Sa sigurnošću se može reći da su litijum-polimerske baterije „najosjetljivije“ baterije koje postoje, odnosno zahtijevaju obavezno poštivanje nekoliko jednostavnih, ali obaveznih pravila, nepoštovanje kojih može uzrokovati probleme.
1. Punjenje do napona većeg od 4,20 volti po tegli nije dozvoljeno.
2. Nemojte kratko spojiti bateriju.
3. Pražnjenje strujama koje prelaze kapacitet opterećenja ili zagrijavanje baterije iznad 60°C nije dozvoljeno. 4. Pražnjenje ispod napona od 3,00 volti po tegli je štetno.
5. Zagrijavanje baterije iznad 60°C je štetno. 6. Smanjenje pritiska baterije je štetno.
7. Skladištenje u ispražnjenom stanju je štetno.

Nepoštivanje prve tri tačke dovodi do požara, ostatak - do potpunog ili djelomičnog gubitka kapaciteta.

Iz iskustva dugogodišnjeg korištenja mogu reći da se kapacitet baterija malo mijenja, ali se unutarnji otpor povećava i baterija počinje raditi kraće pri velikoj potrošnji struje - čini se da je kapacitet pao.
Iz tog razloga najčešće ugrađujem veći kontejner, kako to dimenzije uređaja dopuštaju, a i stare limenke stare deset godina sasvim dobro rade.

Za ne baš velike struje, prikladne su stare baterije za mobitele.

Možete dobiti puno savršeno ispravnih baterija 18650 iz stare baterije za laptop.

Gdje da koristim litijumske baterije?

Pretvorio sam svoj šrafciger i električni odvijač na litijum davno. Ove alate ne koristim redovno. Sada, čak i nakon godinu dana nekorištenja, rade bez punjenja!

Baterije sam stavljao u dječje igračke, satove i sl., gdje su fabrički ugrađene 2-3 "dugmaste" ćelije. Tamo gdje je potrebno točno 3V, dodam jednu diodu u seriju i radi kako treba.

Stavio sam ih u LED lampe.

Umjesto skupe Krone 9V malog kapaciteta, u tester sam ugradio 2 limenke i zaboravio sve probleme i dodatne troškove.

Uglavnom, stavljam ga gdje god mogu, umjesto baterija.