Один полевой МОП-транзистор, предустановка или подстроечный резистор и резистор 470 Ом мощностью 1/4 Вт — это все, что вам нужно для создания простой и безопасной схемы зарядного устройства.

Перед подключением выхода к литий-ионному аккумулятору убедитесь в нескольких вещах.

1) Поскольку в приведенной выше конструкции не предусмотрена регулировка температуры, входной ток должен быть ограничен до уровня, который не вызывает значительного нагрева элемента.

2) Отрегулируйте предустановку, чтобы получить ровно 4,1 В на зарядных клеммах, к которым должен быть подключен аккумулятор. Отличный способ исправить это — подключить прецизионный стабилитрон вместо предустановленного и заменить резистор 470 Ом на резистор 1 кОм.

Для тока обычно достаточно постоянного входного тока около 0,5C, что составляет 50% от значения мАч элемента.

Добавление контроллера тока

Если источник входного сигнала не контролируется током, в этом случае мы можем быстро модернизировать приведенную выше схему с помощью простого каскада управления током BJT, как показано ниже:

Преимущество Li-Ion Battery

Основным преимуществом Li-Ion элементов является их способность быстро и эффективно заряжаться. Однако литий-ионные аккумуляторы имеют плохую репутацию из-за того, что они слишком чувствительны к неблагоприятным воздействиям, таким как высокое напряжение, большой ток и, что наиболее важно, условия перезарядки.

При зарядке в любом из вышеперечисленных условий ячейка может стать слишком горячей, и, если условия сохраняются, это может привести к утечке жидкости из ячейки или даже к взрыву, что в конечном итоге приведет к необратимому повреждению ячейки.

При любых неблагоприятных условиях заряда первое, что происходит с элементом, — это повышение его температуры, и в предлагаемой концепции схемы мы используем эту характеристику устройства для реализации необходимых операций безопасности, когда элементу никогда не разрешается достигать высокой температуры. температуры, сохраняя параметры в соответствии с требуемыми характеристиками ячейки.

2) Использование LM317 в качестве микросхемы контроллера

В этом блоге мы наткнулись на множество схем зарядных устройств с использованием микросхем LM317 и LM338, которые являются наиболее универсальными и наиболее подходящими устройствами для обсуждаемых операций.

Здесь мы также используем микросхему LM317, хотя это устройство используется только для создания необходимого регулируемого напряжения и тока для подключенного литий-ионного элемента.

Фактическая функция обнаружения выполняется парой NPN-транзисторов, расположенных таким образом, что они вступают в физический контакт с заряжаемой ячейкой.

Глядя на приведенную схему, мы получаем три типа защит одновременно:

При подаче питания на установку, IC 317 ограничивает и генерирует выходное напряжение, равное 3,9 В, на подключенную литий-ионную батарею. .

1. Резистор на 640 Ом гарантирует, что это напряжение никогда не превысит предела полного заряда.
2. Два транзистора NPN, подключенные в стандартном режиме Дарлингтона к контакту ADJ микросхемы, контролируют температуру ячейки.
3. Эти транзисторы также работают как ограничитель тока, предотвращая ситуацию перегрузки по току для литий-ионного элемента.

Мы знаем, что если вывод ADJ IC 317 заземлен, ситуация полностью отключает от него выходное напряжение.

Это означает, что проводимость транзисторов вызовет короткое замыкание контакта ADJ на землю, что приведет к отключению выхода на батарею.

Имея в руках описанную выше функцию, пара Дарлингтомов выполняет несколько интересных функций безопасности.

Резистор 0,8, подключенный к его базе и земле, ограничивает максимальный ток примерно до 500 мА. Если ток стремится превысить этот предел, напряжение на резисторе 0,8 Ом становится достаточным для активации транзисторов, которые «заглушают» выходной сигнал IC и препятствует дальнейшему увеличению тока. Это, в свою очередь, помогает уберечь аккумулятор от нежелательного тока.

Использование определения температуры в качестве параметра

Однако основная функция безопасности, выполняемая транзисторами, заключается в обнаружении повышения температуры литий-ионной батареи.

Транзисторы, как и все полупроводниковые устройства, имеют тенденцию проводить ток более пропорционально повышению температуры окружающей среды или их тела.

Как уже говорилось, эти транзисторы должны располагаться в тесном физическом контакте с батареей.

Теперь предположим, что в случае, если температура элемента начнет повышаться, транзисторы отреагируют на это и начнут проводить ток, проводимость мгновенно заставит вывод ADJ микросхемы подвергаться большему воздействию потенциала земли, что приведет к снижению выходного напряжения.

При снижении зарядного напряжения  нагревание подключенной литий-ионной батареи также уменьшится. Результатом является управляемая зарядка элемента, гарантирующая, что элемент никогда не выйдет из строя, и поддерживает безопасный профиль зарядки.

Приведенная выше схема работает по принципу температурной компенсации, но не включает функцию автоматического отключения при перезарядке, поэтому максимальное зарядное напряжение фиксируется на уровне 4,1 В.

Без температурной компенсации

Если вы хотите избежать проблем с контролем температуры, вы можете просто игнорировать пару Дарлингтона BC547 и использовать вместо нее один BC547.

Теперь это будет работать только как источник питания с управлением по току/напряжению для литий-ионного элемента. Вот требуемый измененный дизайн.

Поскольку здесь не используется контроль температуры, убедитесь, что значение Rc правильно рассчитано для скорости 0,5 °C. Для этого можно использовать следующую формулу:

Rc = 0,7 / 50% от значения Ah

Предположим, что значение Ah напечатано как 2800 mAh. Тогда приведенную выше формулу можно решить следующим образом:

Rc = 0,7 / 1400 мА = 0,7 / 1,4 = 0,5 Ом

Мощность будет равна 0,7 x 1,4 = 0,98, или просто 1 ватт.

Аналогично, убедитесь, что предустановка 4k7 настроена точно на 4,1 В на выходных клеммах.

После внесения вышеперечисленных настроек вы можете безопасно заряжать предполагаемый литий-ионный аккумулятор, не беспокоясь о каких-либо неблагоприятных ситуациях.

Так как при напряжении 4,1 В мы не можем считать аккумулятор полностью заряженным.

Чтобы устранить вышеуказанный недостаток, функция автоматического отключения становится более удобной, чем описанная выше концепция.

В этом блоге я обсуждал множество схем автоматического зарядного устройства на операционных усилителях, любая из них может быть применена для предлагаемой конструкции, но, поскольку мы заинтересованы в том, чтобы конструкция была дешевой и простой, можно попробовать альтернативную идею, показанную ниже. .

Использование SCR для отключения

Если вас интересует только автоматическое отключение без контроля температуры, вы можете попробовать описанную ниже конструкцию на основе SCR. SCR используется через ADJ и землю IC для операции фиксации. Затвор настроен на выход таким образом, что, когда потенциал достигает примерно 4,2 В, SCR срабатывает и фиксируется, отключая питание батареи на постоянной основе.

Порог можно отрегулировать следующим образом:

Первоначально установите предустановку 1K на уровень земли (крайний справа), подайте внешний источник напряжения 4,3 В на выходные клеммы.
Теперь медленно изменяйте предустановку, пока не сработает SCR (светодиод загорится).

Устанавливает схему автоматического отключения.

Как настроить описанную выше цепь

Сначала держите центральный ползунок предустановки в соприкосновении с заземляющей шиной цепи.

Теперь, не подключая питание переключателя батареи, проверьте выходное напряжение, которое, естественно, будет показывать полный уровень заряда, установленный резистором 700 Ом.

Затем, очень умело и осторожно регулируйте предустановку до тех пор, пока SCR просто не сработает, отключив выходное напряжение до нуля.

Вот и все, теперь можно считать, что схема настроена.

Подключите разряженную батарею, включите питание и проверьте реакцию, предположительно SCR не сработает, пока не будет достигнут установленный порог, и отключится, как только батарея достигнет установленного порога полного заряда.

3) Схема зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов с использованием микросхемы IC 555

Вторая простая схема объясняет простую, но точную схему автоматического зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов с использованием повсеместно распространенной микросхемы IC 555.

Зарядка литий-ионной батареи может быть критической

Как мы все знаем, литий-ионную батарею необходимо заряжать в контролируемых условиях, если ее зарядка обычными средствами может привести к повреждению или даже взрыву батареи.

Обычно литий-ионные аккумуляторы не любят перезарядки своих элементов. Как только элементы достигают верхнего порога, зарядное напряжение должно быть отключено.

Следующая схема зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов очень эффективно соответствует вышеуказанным условиям, так что подключенному аккумулятору никогда не разрешается превышать предел перезарядки.

Когда IC 555 используется в качестве компаратора, его контакты № 2 и № 6 становятся эффективными измерительными входами для определения нижнего и верхнего пределов порогового напряжения в зависимости от настройки соответствующих предустановок.

Контакт № 2 отслеживает пороговый уровень низкого напряжения и переключает выход на высокий логический уровень, если уровень падает ниже установленного предела.

И наоборот, контакт № 6 контролирует верхний порог напряжения и возвращает выходной сигнал в низкий уровень при обнаружении уровня напряжения выше установленного верхнего предела обнаружения.

Как правило, верхнее отключение и нижнее включение должны быть установлены с помощью соответствующих предустановок, удовлетворяющих стандартным спецификациям микросхемы, а также подключенной батареи.

Предустановка для контакта №2 должна быть установлена ​​таким образом, чтобы нижний предел соответствовал 1/3 от Vcc, и аналогичная предустановка, связанная с контактом №6, должна быть установлена ​​таким образом, чтобы верхний предел отсечки соответствовал 2/3 от Vcc , в соответствии со стандартными правилами IC 555.

Как это работает

Все функционирование предлагаемой схемы зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов с использованием IC 555 происходит, как описано в следующем обсуждении:

Предположим, что к выходу показанной ниже схемы подключена полностью разряженная литий-ионная батарея (около 3,4 В).

Предполагая, что нижний порог установлен где-то выше уровня 3,4 В, контакт № 2 немедленно определяет ситуацию с низким напряжением и устанавливает высокий уровень на выходе № 3.

Высокий уровень на контакте №3 активирует транзистор, который включает входное питание на подключенную батарею.

Аккумулятор постепенно начинает заряжаться.

Как только батарея достигает полного заряда (при 4,2 В), при условии, что верхний порог отсечки на контакте № 6 установлен на уровне около 4,2 В, уровень измеряется на контакте № 6, что немедленно возвращает выходной сигнал к низкому уровню.

Низкий уровень на выходе мгновенно отключает транзистор, что означает, что зарядный вход теперь заблокирован или отключен от батареи.

Включение транзисторного каскада также обеспечивает возможность зарядки литий-ионных аккумуляторов с большим током.

Трансформатор должен быть выбран с напряжением, не превышающим 6 В, и номинальным током 1/5 от номинального тока батареи.

Принципиальная схема

Если вы чувствуете, что приведенная выше конструкция слишком сложна, вы можете попробовать следующую конструкцию, которая выглядит намного проще:

Как настроить цепь

Подсоедините полностью заряженную батарею к показанным точкам и отрегулируйте предустановку таким образом, чтобы реле просто деактивировалось из положения N/C в положение N/O…. сделайте это без подключения зарядки Вход постоянного тока в цепь.

Как только это будет сделано, вы можете считать, что схема настроена и может использоваться для автоматического отключения питания батареи при полной зарядке.

Во время фактической зарядки убедитесь, что входной зарядный ток всегда ниже, чем номинальная мощность аккумулятора в Ач, то есть, если предположить, что аккумуляторная батарея равна 9 Ач00 мАч, вход не должен превышать 500 мА.

Батарея должна быть удалена, как только реле выключится, чтобы предотвратить саморазряд батареи через предустановку 1K.

IC1 = IC555

Все резисторы 1/4 Вт CFR

IC 555 Распиновка

Заключение

излишество.

Объясняется простой, но эффективный и безопасный способ зарядки литий-ионного аккумулятора в этом посте , и эта схема может быть применима ко всем типам батарей, поскольку она прекрасно заботится о двух важнейших параметрах: постоянном токе и автоматическом отключении при полной зарядке. Предполагается, что постоянное напряжение доступно от источника зарядки.

4) Зарядка многих литий-ионных аккумуляторов

В статье описана простая схема, которую можно использовать для быстрой зарядки не менее 25 литий-ионных аккумуляторов, соединенных параллельно, от одного источника напряжения, такого как батарея на 12 В или аккумуляторная батарея. Солнечная панель 12В.

Идея была предложена одним из активных подписчиков этого блога, давайте послушаем:

Совместная зарядка многих литий-ионных аккумуляторов

Можете ли вы помочь мне разработать схему для зарядки 25 литий-ионных аккумуляторов (3,7 В- 800 мА каждый) одновременно. Мой источник питания от батареи 12v-50AH. Также дайте мне знать, сколько ампер 12-вольтовой батареи будет потребляться с этой установкой в ​​​​час … заранее спасибо.

Дизайн

Когда дело доходит до зарядки, литий-ионные элементы требуют более строгих параметров по сравнению со свинцово-кислотными батареями.

Это становится особенно важным, поскольку литий-ионные элементы имеют тенденцию выделять значительное количество тепла в процессе зарядки, и если это выделение тепла выходит из-под контроля, это может привести к серьезному повреждению элемента или даже к возможному взрыву.

Однако у литий-ионных аккумуляторов есть один положительный момент: их можно заряжать при полной скорости 1C, в отличие от свинцово-кислотных аккумуляторов, которые не допускают заряда со скоростью выше C/5.

Вышеупомянутое преимущество позволяет литий-ионным элементам заряжаться в 10 раз быстрее, чем свинцово-кислотным аналогам.

Как обсуждалось выше, поскольку управление теплом становится критическим вопросом, если этот параметр надлежащим образом контролируется, остальные вещи становятся довольно простыми.

Это означает, что мы можем заряжать литий-ионные элементы на полной скорости 1C, не беспокоясь ни о чем, пока у нас есть что-то, что контролирует выделение тепла этими элементами и инициирует необходимые корректирующие меры.

Я попытался реализовать это, подключив отдельную схему измерения тепла, которая контролирует тепло от элементов и регулирует зарядный ток в случае, если тепло начинает отклоняться от безопасного уровня.

Контроль температуры при скорости 1°C имеет решающее значение

На первой схеме ниже показана точная схема датчика температуры с использованием микросхемы LM324. Здесь использовались три его операционных усилителя.

Диод D1 представляет собой 1N4148, который здесь эффективно действует как датчик температуры. Напряжение на этом диоде падает на 2 мВ с каждым градусом повышения температуры.

Это изменение напряжения на D1 побуждает A2 изменить свою выходную логику, что, в свою очередь, инициирует постепенное увеличение выходного напряжения A3 соответственно.

Выход A3 подключен к светодиоду оптопары. В соответствии с настройкой P1 выход A4 имеет тенденцию к увеличению в ответ на тепло от элемента, пока в конечном итоге не загорится подключенный светодиод и не откроется внутренний транзистор оптопары.

Когда это происходит, оптотранзистор подает 12 В на схему LM338 для инициирования необходимых корректирующих действий.

На второй схеме показан простой регулируемый блок питания на микросхеме LM338. Потенциометр 2k2 настроен так, чтобы на подключенных литий-ионных элементах вырабатывалось ровно 4,5 В.

Предыдущая схема IC741 является схемой отключения при перегрузке, которая отслеживает заряд элементов и отключает питание, когда напряжение превышает 4,2 В.

BC547 слева рядом с ICLM338 введен для применения соответствующих корректирующих действий, когда ячейки начинают нагреваться.

В случае, если элементы начинают перегреваться, питание от оптопары датчика температуры попадает на транзистор LM338 (BC547), транзистор проводит и мгновенно отключает выход LM338, пока температура не упадет до нормальных значений, этот процесс продолжается до тех пор, пока элементы не будут полностью заряжены, когда IC 741 активирует и навсегда отключит элементы от источника.

Все 25 ячеек могут быть подключены к этой цепи параллельно, каждая положительная линия должна включать отдельный диод и резистор 5 Ом мощностью 1 Вт для равномерного распределения заряда.

Весь блок элементов должен быть закреплен на общей алюминиевой платформе, чтобы тепло равномерно рассеивалось по алюминиевой пластине.

D1 должны быть соответствующим образом приклеены к этой алюминиевой пластине, чтобы датчик D1 оптимально воспринимал рассеянное тепло.

Автоматическое зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов и схема управления.

Заключение

• Основными критериями, которые необходимо соблюдать для любой батареи, являются: зарядка при подходящей температуре и отключение питания, как только она достигает полного заряда. Это основная вещь, которой вы должны следовать независимо от типа батареи. Вы можете контролировать это вручную или сделать это автоматически, в обоих случаях ваша батарея будет заряжаться безопасно и прослужит дольше.
• Ток зарядки/разрядки влияет на температуру батареи. Если она слишком высока по сравнению с температурой окружающей среды, ваша батарея будет сильно страдать в долгосрочной перспективе.
• Второй важный фактор – никогда не позволять аккумулятору сильно разряжаться. Продолжайте восстанавливать полный уровень заряда или продолжайте пополнять его, когда это возможно. Это гарантирует, что батарея никогда не достигнет нижнего уровня разрядки.
• Если вам сложно контролировать это вручную, вы можете использовать автоматическую схему, как описано на этой странице.

Остались сомнения? Пожалуйста, дайте им возможность написать в поле для комментариев ниже 🙂

Схема литий-ионной батареи проста

К настоящему моменту мы изучили основы и механику обращения с LiIon. Когда дело доходит до разработки вашей схемы на основе литий-ионной батареи, я считаю, что вам также может быть полезна кулинарная книга с прямыми предложениями. Здесь я хотел бы дать вам коллекцию рецептов LiIon, которые хорошо работали для меня на протяжении многих лет.

Я буду говорить о конфигурациях ячеек с одной серией (1sXp) по простой причине – конфигурации с несколькими сериями я не считаю тем, с чем я много работал. Одни только конфигурации с одной серией приведут к довольно обширному описанию, но для тех, кто разбирается в обращении с LiIon, я приглашаю вас поделиться своими советами, хитростями и наблюдениями в разделе комментариев — в прошлый раз мы подняли немало интересных моментов. !

Зарядное устройство для дружественных соседей

Существует множество способов зарядить аккумуляторы, которые вы только что добавили в свое устройство, — в вашем распоряжении широкий выбор микросхем для зарядных устройств и других решений. Я хотел бы сосредоточиться на одном конкретном модуле, о котором я считаю важным, чтобы вы знали больше.

Вы, вероятно, видели повсюду синие платы TP4056 — они дешевы, и вы в одном заказе на Aliexpress, а дюжина плат обойдется всего в несколько долларов. TP4056 — это микросхема зарядного устройства LiIon, способная заряжать ваши аккумуляторы со скоростью до 1 А. Многие платы TP4056 имеют встроенную схему защиты, что означает, что такая плата также может защитить ваш LiIon-аккумулятор от внешнего мира. Эту плату можно рассматривать как модуль; вот уже более полувека площадь печатной платы остается неизменной до такой степени, что вы можете добавить плату TP4056 на свои собственные печатные платы, если вам нужна зарядка и защита LiIon. Я часто так делаю — это намного проще и даже дешевле, чем паять TP4056 и все его вспомогательные компоненты. Вот посадочное место KiCad, если вы тоже хотите это сделать.

Это микросхема линейного зарядного устройства — если вам нужен 1 А на выходе, вам нужен 1 А на входе, а разница входного и выходного напряжения, умноженная на ток, преобразуется в тепло. К счастью, модули TP4056 достаточно хорошо выдерживают высокие температуры, и вы можете добавить радиатор, если хотите. Максимальный зарядный ток устанавливается резистором между землей и одним из контактов, резистор по умолчанию равен 1,2 кОм, что дает ток 1 А; для ячеек малой емкости вы можете заменить его резистором 10 кОм, чтобы установить предел 130 мА, и вы можете найти в Интернете таблицы для промежуточных значений.

В микросхеме TP4056 есть кое-что интересное, о чем большинство людей не знают, если используют модули как есть. Контакт CE микросхемы жестко подключен к VIN 5 В, но если вы поднимете этот контакт, вы можете использовать его для отключения и включения зарядки с помощью входа логического уровня от вашего MCU. Вы можете отслеживать зарядный ток, подключив АЦП вашего микроконтроллера к выводу PROG — тому же выводу, который используется для резистора установки тока. Также имеется контакт термистора, обычно подключаемый к земле, но адаптируемый для широкого спектра термисторов с помощью резистивного делителя, будь то термистор, прикрепленный к ячейке вашего мешочка, или тот, который вы добавили извне в свой держатель 18650.

С TP4056 тоже есть проблемы — это довольно простая микросхема. Эффективность не является обязательным условием при наличии настенного питания, но TP4056 действительно тратит приличную часть энергии в виде тепла. Модуль на основе импульсного зарядного устройства позволяет избежать этого и часто также позволяет заряжать более высокими токами, если это необходимо. Подключение ячейки в обратном порядке убивает микросхему, а также схему защиты — эту ошибку легко сделать, я делал это много, поэтому вам нужны запасные части. Если вы перепутаете контакты ячейки, выбросьте плату — не заряжайте свои ячейки неисправной микросхемой.

Кроме того, учитывая популярность TP4056, копии этой ИС производятся несколькими поставщиками микросхем в Китае, и я заметил, что некоторые из этих копий ИС ломаются легче, чем другие, например, больше не заряжают ваши элементы — опять же , держите запасные. TP4056 также не имеет таймеров зарядки, как другие, более современные ИС — тема, которую мы затронули в разделе комментариев к первой статье.

В целом, эти модули мощные и достаточно универсальные. Их даже безопасно использовать для зарядки элементов питания 4,3 В, так как из-за работы CC/CV элемент просто не будет заряжаться на полную мощность, что продлевает срок службы вашего элемента в качестве побочного эффекта. Если вам нужно выйти за рамки таких модулей, вы можете использовать множество ИС — линейные зарядные устройства меньшего размера, импульсные зарядные устройства, зарядные устройства со встроенными функциями питания и / или регулятора постоянного тока, а также множество ИС, которые делают LiIon зарядка как побочный эффект. Мир микросхем LiIon для зарядных устройств огромен, и в нем гораздо больше, чем в TP4056, но TP4056 — прекрасная отправная точка.

Цепь защиты, которую вы увидите повсюду

Как и в случае с зарядными ИС, существует множество конструкций, и вам следует знать об одной — комбинации DW01 и 8205A. Он настолько распространен, что по крайней мере одно из ваших устройств, купленных в магазине, вероятно, содержит его, и модули TP4056 также поставляются с этим комбо. DW01 — это микросхема, которая отслеживает напряжение вашей ячейки и ток, поступающий от нее и от нее, а 8205A — это два N-FET в одном корпусе, помогающие с фактической частью «подключить-отключить батарею». Дополнительный токоизмерительный резистор отсутствует — вместо этого DW01 отслеживает напряжение на переходе 8205A. Другими словами, те же полевые транзисторы, которые используются для отключения ячейки от внешнего мира в случае отказа, используются в качестве токоизмерительных резисторов. Этот дизайн дешев, распространен и творит чудеса.

DW01 защищает от перегрузки по току, переразряда и перезаряда — первые два случая довольно часто встречаются в хобби-проектах, а последний пригодится, если ваше зарядное устройство когда-нибудь выйдет из строя. Если что-то не так, он прерывает соединение между отрицательным выводом ячейки и GND вашей схемы, другими словами, он выполняет переключение на низком уровне — по простой причине полевые транзисторы, которые прерывают GND, дешевле и имеют меньшее сопротивление. Мы также видели некоторые взломы, сделанные с этим чипом — например, мы рассмотрели исследования хакера, который выяснил, что DW01 можно использовать в качестве переключателя программного питания для вашей схемы — таким образом, чтобы не ставить под угрозу безопасность. Вам нужно только подключить вывод GPIO вашего MCU к DW01, желательно через диод — этот комментарий описывает подход, который мне кажется довольно отказоустойчивым.

Когда вы впервые подключаете литий-ионный аккумулятор к комбинации DW01+8205A, иногда его выход активируется, а иногда нет. Например, если у вас есть держатель для 18650 и подключенная к нему схема защиты, вероятность того, что ваша схема включится, как только вы вставите батарею, составляет 50/50. Решение простое — либо внешнее зарядное подключить, либо закоротить OUT- и B- чем-нибудь металлическим (часто добавляю внешнюю кнопку), но с этим надоело разбираться. Так же, как и TP4056, комбинация DW01+8205A умирает, если вы подключаете батарею в обратном порядке. Кроме того, DW01 имеет внутреннюю разводку для отсечки переразряда 2,5 В, что технически невозможно изменить. Если у вас нет отдельного программно-управляемого отключения, FS312 является совместимой по выводам заменой DW01 с точкой переразряда 3,0 В, что поможет вам продлить срок службы вашей батареи.

Вы можете купить партию готовых модулей схемы защиты или просто использовать схему защиты, размещенную на плате модуля TP4056. Вы также можете накопить приличный запас цепей защиты, вынимая их из одноэлементных батарей всякий раз, когда ячейка вздувается или умирает — будьте осторожны, чтобы не проколоть ячейку, пока вы это делаете, пожалуйста.

Все способы получить 3,3 В

Для литий-ионного элемента 4,2 В полезный диапазон напряжений составляет от 4,1 В до 3,0 В — элемент на 4,2 В быстро падает до 4,1 В, когда вы получаете от него питание, а при 3,0 В или ниже, внутреннее сопротивление элемента обычно растет достаточно быстро, поэтому вы больше не будете получать много полезного тока из своего элемента. Если вы хотите получить 1,8 В или 2,5 В, это не проблема, а если вы хотите получить 5 В, вам понадобится какой-нибудь повышающий регулятор. Тем не менее, большинство наших чипов по-прежнему работают при напряжении 3,3 В — давайте посмотрим, какие у нас есть варианты.

Когда дело доходит до регулирования LiIon с напряжением до 3,3 В, линейные стабилизаторы почти уступают импульсным стабилизаторам с точки зрения эффективности, часто имеют меньший ток покоя (без нагрузки), если вы хотите работать с низким энергопотреблением, и более низкий уровень шума, если вы хочу делать аналоговые вещи. Тем не менее, ваш обычный 1117 не подойдет — это старая и неэффективная конструкция, а 1117-33 начинает шлифовать свои шестерни примерно при 4,1 В. Вместо этого используйте совместимые по выводам замены с низким падением напряжения, такие как AP2111, AP2114 и BL9.110 или AP2112, MIC5219, MCP1700 и ME6211, если вы не против SOT23. Все эти линейные регуляторы удобно обеспечивают 3,3 В с входным напряжением до 3,5 В, а иногда даже 3,4 В, если вы хотите питать что-то вроде ESP32. Трудно отрицать простоту использования линейного стабилизатора — достаточно одной микросхемы и нескольких конденсаторов.

Если вам нужен постоянный ток от 500 мА до 1000 мА или даже больше, вам лучше всего подойдет импульсный стабилизатор. Мой личный фаворит — PAM2306 — этот регулятор используется на Raspberry Pi Zero, он очень дешевый и доступный, и даже имеет две отдельные выходные шины. Учитывая его способность выполнять 100% рабочий цикл, он может выжать много сока из ваших ячеек, что часто желательно для проектов с более высокой мощностью, где время выполнения имеет значение. И эй, если вы получили Pi Zero с мертвым процессором, вы не ошибетесь, отрезав часть печатной платы и припаяв к ней несколько проводов. При проектировании собственной платы используйте рекомендации таблицы данных по параметрам катушки индуктивности, если весь процесс «выбора правильной катушки индуктивности» сбил вас с толку.

Итак, PAM2306 — это регулятор Pi Zero, и он также совместим с LiIon? Да, вы можете питать Pi Zero напрямую от литий-ионной батареи, так как все бортовые схемы работают до 3,3 В на контактах «5 В». Я тщательно тестировал его на своих устройствах, и он работает даже с Pi Zero 2 W. В сочетании с этим питанием и зарядным устройством у вас есть полный пакет «Linux с питанием от батареи» со всей мощью Raspberry Pi. обеспечивает – по цене всего нескольких компонентов. Одна проблема, на которую следует обратить внимание, заключается в том, что порт MicroUSB VBUS будет иметь напряжение батареи — другими словами, вам лучше заполнить порты MicroUSB горячим клеем на случай, если кто-то подключит туда блок питания MicroUSB, и коснитесь контрольных точек данных USB для USB. подключение.

Путь питания, чтобы соединить их всех

Теперь у вас есть зарядка, и у вас есть 3,3 В. Есть одна проблема, о которой я должен вам напомнить — пока вы заряжаете аккумулятор, вы не можете рисовать. ток от него, так как зарядное устройство полагается на измерения тока для управления зарядкой; если вы путаете зарядное устройство с дополнительной нагрузкой, вы рискуете перезарядить аккумулятор. К счастью, поскольку у вас подключено зарядное устройство, у вас должно быть доступно 5 В. Было бы здорово, если бы вы могли питать свои устройства от этого источника 5 В, когда он есть, и использовать аккумулятор, когда его нет! Мы обычно используем диоды для таких решений по питанию, но это приведет к дополнительному падению напряжения и потерям мощности при работе от батареи. К счастью, есть простая трехкомпонентная схема, которая работает намного лучше.

В этой цепи питания P-FET играет роль одного из диодов, а резистор открывает FET, когда зарядное устройство отсутствует. P-FET не имеет падения напряжения, но вместо этого имеет сопротивление в доли Ома, поэтому вы избегаете потерь, когда зарядное устройство не подключено. Как только зарядное устройство подключено, полевой транзистор закрывается, и зарядное устройство питает вашу схему через вместо него диод. Вам нужен P-FET логического уровня — IRLML6401, CJ2305, DMG2301LK или HX2301A подойдут, и есть тысячи других, которые будут работать. Что касается диода, то стандартный Шоттки типа 1N5819(SS14 для SMD) подойдет. Это вездесущая схема, и она заслуживает своего места в наборе инструментов для схем.

Вы можете купить щиты и модули, которые содержат все эти части, а иногда и больше, на одной плате.

Следите за тем, что делают другие форумы. Часто вы будете видеть описанную выше схему зарядное устройство + регулятор + цепь питания, особенно когда речь идет о более дешевых платах с чипами, такими как ESP32. В других случаях вы увидите более сложные решения для управления питанием, такие как чипы Powerbank или PMIC. Иногда они будут работать лучше, чем простая схема, иногда наоборот. Например, некоторые платы TTGO с батарейным питанием используют чипы powerbank и чрезмерно усложняют схему, что приводит к странному поведению и неисправностям.