микросхемы STM для зарядных устройств и мониторинга батарей
25 марта 2013
В современных мобильных электронных устройствах, даже тех, которые спроектированы с учетом минимизации энергопотребления, использование невосстанавливаемых батарей уходит в прошлое. И с экономической точки зрения — уже на непродолжительном интервале времени суммарная стоимость необходимого количества разовых батарей быстро превысит стоимость одного аккумулятора, и с точки зрения удобства пользователя — проще перезарядить аккумулятор, чем искать, где купить новую батарейку. Соответственно, зарядные устройства для аккумуляторов становятся товаром с гарантированным спросом. Неудивительно, что практически все производители интегральных схем для устройств электропитания уделяют внимание и «зарядному» направлению.
Еще лет пять назад обсуждение микросхем для заряда аккумуляторных батарей (Battery Chargers IC) начиналось со сравнения основных типов аккумуляторов — никелевых и литиевых.
Коротко напомним основные особенности литиевых аккумуляторов. Достоинства:
- Высокая удельная электроемкость. Типичные значения 110…160Вт*час*кг, что в 1,5…2,0 раза превышает аналогичный параметр для никелевых батарей. Соответственно, при равных габаритах емкость литиевой батареи выше.
- Низкий саморазряд: примерно 10% в месяц. В никелевых батареях этот параметр равен 20…30%.
Отсутствует «эффект памяти», благодаря чему эта батарея проста в обслуживании: нет необходимости разряжать аккумулятор до минимума перед очередной зарядкой.
Недостатки литиевых батарей:
- Необходимость защиты по току и напряжению. В частности, необходимо исключить возможность короткого замыкания выводов аккумулятора, подачи напряжения обратной полярности, перезаряда.
- Необходимость защиты от перегрева: нагрев батареи выше определенного значения негативно влияет на ее емкость и срок службы.
Существуют две промышленные технологии изготовления литиевых аккумуляторов: литий-ионная (Li-Ion) и литий-полимерная (Li-Pol). Однако, поскольку алгоритмы заряда этих батарей совпадают, то микросхемы заряда не разделяют литий-ионную и литий-полимерную технологии. По этой причине обсуждение достоинств и недостатков Li-Ion- и Li-Pol-аккумуляторов пропустим, сославшись на литературу [1, 2, 3].
Рассмотрим алгоритм заряда литиевых батарей, представленный на рисунке 1.
Рис. 1. Алгоритм заряда литиевых батарей
Первая фаза, так называемый предварительный заряд, используется только в тех случаях, когда батарея сильно разряжена.
Если напряжение батареи ниже 2,8 В, то ее нельзя сразу заряжать максимально возможным током: это крайне отрицательно скажется на сроке службы аккумулятора. Необходимо сначала «подзарядить» батарею малым током примерно до 3,0 В, и только после этого заряд максимальным током становится допустим.
Вторая фаза: зарядное устройство как источник постоянного тока. На этом этапе через батарею протекает максимальный для заданных условий ток. При этом, напряжение аккумулятора постепенно растет до тех пор, пока не достигнет предельного значения, равного 4,2 В. Строго говоря, по завершению второго этапа заряд можно прекратить, но при этом следует иметь в виду, что аккумулятор на данный момент заряжен примерно на 70% своей емкости. Отметим, что во многих зарядных устройствах максимальный ток подается не сразу, а плавно нарастает до максимума в течение нескольких минут — используется механизм «плавного старта» (Soft Start).
Если желательно зарядить батарею до значений емкости, близких к 100%, то переходим к третьей фазе: зарядное устройство как источник постоянного напряжения.
Напомним, что одним из ключевых параметров аккумуляторной батареи является ее емкость (единица измерения — А*час). Так, типичная емкость литий-ионного аккумулятора типоразмера ААА равна 750…1300 мА*ч. Как производная от этого параметра используется характеристика «ток 1С», это величина тока, численно равная номинальной емкости (в приведенном примере — 750…1300 мА). Значение «тока 1С» имеет смысл только как определение величины максимального тока при заряде батареи и величины тока, при которой заряд считается законченным. Принято считать, что величина максимального тока не должна превышать величины 1*1С, а заряд батареи можно считать завершенным при снижении тока до величины 0,05…0,10*1С.
Перейдем к рассмотрению линейки микросхем заряда компании STMicroelectronics.
Микросхемы STBC08 и STC4054
Эти микросхемы представляют собой достаточно простые изделия для заряда литиевых аккумуляторов. Микросхемы выполнены в миниатюрных корпусах типа DFN6 и TSOT23-5L, соответственно. Это позволяет использовать данные компоненты в мобильных устройствах с достаточно жесткими требованиями по массогабаритным характеристикам (например, сотовые телефоны, МР3-плейеры).
Рис. 2. Схемы включения микросхем STBC08 и STC4054
Несмотря на ограничения, которые накладывает минимальное количество внешних выводов в корпусах, микросхемы обладают достаточно широкими функциональными возможностями:
- Нет необходимости в применении внешнего MOSFET-транзистора, блокировочного диода и токового резистора. Как следует из рисунка 2, внешняя обвязка ограничивается фильтрующим конденсатором на входе, программирующим резистором и двумя (для STC4054- одним) индикаторными светодиодами.
- Максимальное значение тока заряда программируется номиналом внешнего резистора и может достигать значения 800мА. Факт окончания заряда определяется в тот момент, когда в режиме постоянного напряжения значение зарядного тока снизится до величины 0,1*IBAT, то есть, также задается номиналом внешнего резистора.
IBAT = (VPROG/RPROG)*1000;
где IBAT — ток заряда в Амперах, RPROG — сопротивление резистора в Омах, VPROG — напряжение на выходе PROG, равное 1,0 Вольта.
- В режиме постоянного напряжения на выходе формируется стабильное напряжение 4,2В с точностью не хуже 1%.
- Заряд сильно разряженных батарей автоматически начинается с режима предварительной зарядки. До тех пор, пока напряжение на выходе аккумулятора не достигнет величины 2,9В, заряд осуществляется слабым током величиной 0,1*I
- Реализован режим автоматической капельной подзарядки- при снижении напряжения батареи до 4,05В цикл заряда будет перезапущен. Это позволяет обеспечить постоянный заряд батареи на уровне не ниже 80% от его номинальной емкости.
- Защита от перенапряжения и перегрева. Если значение входного напряжения превышает определенный предел (в частности, 7,2В) или если температура корпуса превысит величину 120°С, то зарядное устройство отключается, защищая себя и аккумулятор. Разумеется, реализована также защита от низкого входного напряжения- если входное напряжение опустилось ниже определенного уровня (U
- Возможность подключения светодиодов индикации позволяет пользователю иметь представление о текущем состоянии процесса зарядки батареи.
Микросхемы заряда батареи L6924D и L6924U
Данные микросхемы представляют собой устройства с более широкими возможностями по сравнению с STBC08 и STC4054.
На рисунке 3 представлены типовые схемы включения микросхем L6924D и L6924U.
Рис. 3. Схемы подключения микросхем L6924D и L6924U
Рассмотрим те функциональные особенности микросхем L6924, которые касаются задания параметров процесса заряда батареи:
1. В обеих модификациях есть возможность задать максимальную продолжительность заряда батареи начиная с момента перехода в режим стабилизации постоянного тока (также используется термин «режим быстрой зарядки» — Fast charge phase). При переходе в этот режим запускается сторожевой таймер, запрограммированный на определенную длительность TPRG номиналом конденсатора, подключенного к выводу TPRG. Если до срабатывания данного таймера заряд батареи не будет прекращен по штатному алгоритму (снижение тока, протекающего через батарею, ниже значения IEND), то после срабатывания таймера зарядка будет прервана принудительно.
При помощи этого же конденсатора задается максимальная продолжительность режима предварительной зарядки: она равна 1/8 от продолжительности TPRG. Также, если за это время не произошел переход в режим быстрой зарядки, происходит выключение схемы.
2. Режим предварительной зарядки. Если для устройства STBC08 ток в этом режиме задавался как величина, равная 10% от IBAT, а напряжение переключения в режим постоянного тока было фиксированным, то в модификации L6924U этот алгоритм сохранился без изменений, но в микросхеме L6924D оба этих параметра задаются с использованием внешних резисторов, подключаемых ко входам IPRE и VPRE.
3. Признак завершения зарядки на третьей фазе (режим стабилизации постоянного напряжения) в устройствах STBC08 и STC4054 задавался как величина, равная 10% от IBAT. В микросхемах L6924 этот параметр программируется номиналом внешнего резистора, подключаемого к выводу IEND.
Кроме того, для микросхемы L6924D существует возможность снизить значение напряжения на выводе VOUT с общепринятого значения 4,2 В до значения 4,1 В.
4. Значение максимального зарядного тока IPRG в данных микросхемах задается традиционным образом — посредством номинала внешнего резистора.
Как видим, в простых «зарядках» STBC08 и STC4054 при помощи внешнего резистора задавался только один параметр — зарядный ток. Все остальные параметры были либо жестко зафиксированы, либо являлись функцией от IBAT. В микросхемах L6924 есть возможность тонкой подстройки еще нескольких параметров и, кроме того, осуществляется «страховка» максимальной продолжительности процесса зарядка батареи.
Для обеих модификаций L6924 предусмотрено два режима работы, если входное напряжение формируется сетевым AC/DC-адаптером. Первый — стандартный режим линейного понижающего регулятора выходного напряжения. Второй — режим квазиимпульсного регулятора.
В первом случае в нагрузку может быть отдан ток, величина которого чуть меньше, чем величина входного тока, отбираемого от адаптера. В режиме стабилизации постоянного тока (вторая фаза — Fast charge phase) разница между входным напряжением и напряжением на «плюсе» батареи рассеивается как тепловая энергия, вследствие чего рассеиваемая мощность на этой фазе заряда максимальна. При работе в режиме импульсного регулятора в нагрузку может быть отдан ток, значение которого выше, чем значение входного тока. При этом «в тепло» уходит существенно меньшая энергия. Это, во-первых, снижает температуру внутри корпуса, а во-вторых — повышает эффективность устройства. Но при этом следует иметь в виду, что точность стабилизации тока в линейном режиме равно приблизительно 1%, а в импульсном — около 7%.
Работа микросхем L6924 в линейном и квазиимпульсном режимах иллюстрируется рисунком 4.
Рис. 4. Линейный и квазиимпульсный режим заряда в микросхемах L6924D и L6924U
Микросхема L6924U, кроме того, может работать не от сетевого адаптера, а от USB-порта.
В этом случае микросхема L6924U реализует некоторые технические решения [4], которые позволяют дополнительно снизить рассеиваемую мощность за счет увеличения продолжительности зарядки.
Микросхемы L6924D и L6924U имеют дополнительный вход принудительного прерывания заряда (то есть отключения нагрузки) SHDN.
В простых микросхемах заряда температурная защита заключается в прекращении заряда при повышении температуры внутри корпуса микросхемы до 120°С. Это, конечно, лучше, чем полное отсутствие защиты, но величина 120°С на корпусе с температурой самой батареи связана более чем условно. В изделиях L6924 предусмотрена возможность подключения термистора, непосредственно связанного с температурой аккумулятора (резистор RT1 на рисунке 3). При этом появляется возможность задать температурный диапазон, в котором заряд батареи станет возможным. С одной стороны, литиевые батареи не рекомендуется заряжать при минусовой температуре, а с другой — также крайне нежелательно, если батарея при зарядке нагревается более чем до 50°С.
Применение термистора дает возможность производить зарядку батареи только при благоприятных температурных условиях.
Естественно, дополнительный функционал микросхем L6924D и L6924U не только расширяет возможности проектируемого устройства, но и приводит к увеличению площади на плате, занимаемой как самим корпусом микросхемы, так и внешними элементами обвязки.
Микросхемы заряда аккумулятора STBC21 и STw4102
Это — дальнейшее усовершенствование микросхемы L6924. С одной стороны, реализован приблизительно тот же функциональный пакет:
- Линейный и квазиимпульсный режим.
- Термистор, связанный с батареей, как ключевой элемент температурной защиты.
- Возможность задания количественных параметров для всех трех фаз процесса зарядки.
Некоторые дополнительные возможности, отсутствовавшие в L6924:
- Защита от неправильной полярности.
- Защита от короткого замыкания.
- Существенным отличием от L6924 является наличие цифрового интерфейса I2C для задания значений параметров и других настроек. Как следствие, становятся возможными более точные настройки процесса заряда. Рекомендуемая схема включения STBC21 приведена на рисунке 5. Очевидно, что в данном случае вопрос об экономии площади платы и о жестких массогабаритных характеристиках не стоит. Но также очевидно, что применение данной микросхемы в малогабаритных диктофонах, плейерах и мобильных телефонах простых моделей не предполагается. Скорее, это аккумуляторы для ноутбуков и подобных устройств, где замена батареи- процедура нечастая, но и недешевая.
Рис. 5. Рекомендуемая схема включения STBC21
Микросхемы STBC21 и STw4102 не принадлежат к одному семейству. Несмотря на то, что их основные функциональные возможности схожи, в мелких деталях существует значительное количество различий.
Микросхема STw4102, например, предоставляет более широкие возможности в «тонких» настройках практически всех возможных параметров, кроме того, реализованы дополнительные функции мониторинга батареи, имеется возможность использования внешнего MOSFET-транзистора. Однако целевая область применения обеих микросхем примерно одна и та же.
Микросхемы контроля/индикации
Основу линейки «батарейных микросхем» любого производителя составляют именно микросхемы заряда аккумуляторных батарей (Battery Chargers IC), которые и были рассмотрены выше. Но многие производители дополняют номенклатуру «сопутствующими» микросхемами, к которым можно отнести микросхемы контроля состояния батареи (Battery Status Monitor) и микросхемы индикации уровня заряда батареи (Battery Gas Gauge). В номенклатуре STMicroelectronics обе эти роли выполняют STC3100 и STC3105. Схема включения STC3105 представлена на рисунке 6.
Рис. 6. Схема включения STC3105
С функциональной точки зрения микросхема осуществляет периодические измерения значений напряжения на выходе микросхемы и тока, протекающего через нее. Полученные и обработанные данные передаются на микроконтроллер по каналу I2C. Данные микросхемы, с одной стороны, могут оказаться эффективным дополнением для простых микросхем заряда в приложениях, где не имеет смысла усложнять саму процедуру заряда, но может оказаться полезным расширить функции контроля над процессом. С другой стороны, интерфейс I2C предполагает наличие микроконтроллера, который должен получить данные и, в результате, принять какое-то решение на их основе. Но в этом случае напрашивается решение о применение интеллектуальных микросхем STBC21 и STw4102, в которых уже реализованы некоторые функции мониторинга.
CC/CV-контроллеры
Помимо функционально законченных микросхем заряда аккумуляторных батарей, компания STMicroelectronics предлагает семейство микросхем CC/CV-контроллеров, в частности — микросхем серии TSM101x.
Данные микросхемы включают в себя опорный источник напряжения и два операционных усилителя, как правило, с объединенным выходом. На рисунке 7 представлен фрагмент схемы сетевого зарядного устройства для литиевой батареи с использованием контроллера TSM1012. На первом операционном усилителе (CV — Constant Voltage) реализован контур стабилизированного постоянного напряжения, на втором (CC — Constant Current) — контур стабилизированного постоянного тока. Остальные компоненты представляют собой типовую обвязку импульсного источника питания и задающие цепи.
Рис. 7. Сетевое зарядное устройство на CC/CV-контроллере TSM1012
Напомним, что цикл заряда литиевого аккумулятора состоит из двух фаз, в которых устройство выступает в качестве источника постоянного тока и одной фазы, в которой устройство выступает в качестве источника постоянного напряжения. Безусловно, проектирование зарядного устройства на базе универсальных «кирпичиков» — более хлопотное и трудоемкое занятие, нежели использование специализированных схем.
Однако, в этом случае становится возможным создание устройств, в которых некоторые параметры оказываются на существенно ином качественном уровне. Так, например, в работе [5] приводится ряд решений, позволяющих существенно снизить энергопотребление сетевого зарядного устройства в режиме холостого хода. Приводятся расчеты, согласно которым, типовое решение обеспечивает значение полной потребляемой мощности, равное 440 мВт. Первоначальная оптимизация схемы с применением контроллера TMS1011 дает величину 140 мВт, а дальнейшая оптимизация схемы на контроллере TMS1012 обеспечивает дальнейшее снижение мощности до величины 104 мВт. Безусловно, в большинстве случаев можно обойтись и типовыми решениями, которые дают не рекордные, но вполне приемлемые показатели. Однако, стоит иметь в виду и тот факт, что в линейке продукции есть компоненты, позволяющие, при необходимости, разработать устройство с «элитарными» значениями отдельных параметров.
DC/DC-преобразователи
для солнечных батарей
Для большинства мобильных устройств с питанием от аккумуляторных батарей зарядное устройство выполняется в виде автономного устройства для бытовой сети переменного тока.
То есть в любом случае для формирования входного постоянного напряжения для микросхемы заряда батареи требуется AC/DC-преобразователь. Компания STMicroelectronics предлагает широкий спектр подобных преобразователей, а также проверенную технологию проектирования сетевых адаптеров. Однако сетевые зарядные устройства — хотя и самое распространенное, но не единственно возможное решение. В качестве источника энергии может быть использована солнечная энергия, накапливаемая в солнечных батареях. В номенклатуре компании STMicroelectronics присутствуют микросхемы DC/DC-преобразователей для солнечных батарей, использующих алгоритм MPPT (Maximum Power Point Tracking — слежение за точкой максимальной мощности). Не вдаваясь в специфические детали, отметим, что на сегодня технология MPPT является наиболее передовой и эффективной технологией для контроллеров заряда солнечной батареи. Вычисление максимальной точки эффективности заряда от солнечного модуля позволяет повысить эффективность генерации солнечной энергии до 25…30% по сравнению с контроллерами других типов [6].
В настоящий момент STMicroelectronics выпускает две микросхемы — SPV1020 и SPV1040. Первая работает с цепочкой последовательно соединенных солнечных батарей с выходным напряжением в диапазоне 6,5…40 В. Вторая — как правило, с одной, батареей напряжением до 5,5 В. Компания STMicroelectronics также выпустила демонстрационную плату STEVAL-ISV012V1, включающую в себя MPPT DC/DC-преобразователь SPV1040 и микросхему заряда L6924D. На рисунке 8 показана демонстрационная плата.
Рис. 8. Демонстрационная плата зарядного устройства на солнечной батарее STEVAL-ISV012V1
В материале [7] указывается, что суммарная эффективность подобной связки составляет примерно 85% (для SPV1040 — 94%, для L6924D — 90%).
Заключение
Номенклатуру микросхем для заряда аккумуляторных батарей, которые предлагает компания STMicroelectronics, нельзя назвать очень широкой: линейка включает в себя восемь изделий и примерно столько же микросхем в смежных нишах.
Но реальные функциональные возможности существующих изделий STMicroelectronics покрывают основные потребности рынка в зарядных микросхемах от достаточно простых изделий до высокотехнологичных решений. Возможности интеграции микросхем заряда с такими современными технологиями, как солнечные батареи, также представляются очень перспективным направлением.
Литература
1. Чигарев М. Микросхемы управления зарядом аккумуляторов компании ON Semiconductor//Новости Электроники, № 3, 2010.
2. Никитин А. Интегральные схемы управления зарядом аккумуляторов производства Maxim//Новости электроники, № 15, 2009.
3. Хрусталев Д.А. Аккумуляторы. — М.: Изумруд, 2003.
4. L6924U. USB compatible battery charger system with integrated power switch for Li-Ion/Li-Polymer//Материал компании STMicroelectronics. Размещение в Интернете: Ссылка
5.
Camiolo Jean, Scuderi Giuseppe. Reducing the Total No-Load Power Consumption of Battery Chargers and Adapter Applications Polymer//Материал компании STMicroelectronics. Размещение в Интернете: Ссылка
6. Maximum power point tracker. Статья в Википедии. Страница в Интернете: http://en.wikipedia.org/wiki/Maximum_power_point_tracker
7. STEVAL-ISV012V1: lithium-ion solar battery charger//Материал компании STMicroelectronics. Размещение в Интернете: Ссылка.
Получение технической информации, заказ образцов, поставка — e-mail: [email protected]
•••
Микросхема для контроля заряда аккумулятора. Полный обзор платы заряда li-ion аккумуляторов — электроника — обзоры
→ Спасибо за подсказку, всё припаял, всё работает. Остался последний вопросик у меня. Я буду ставить этот индикатор разряда на обычную газовую зажигалку для кухни. И у меня вот такой вопрос. Там совершенно простая схема, питание с аккумулятора 18650 подается на высоковольтный трансформатор, на выходе получается дуга, которой и будет собственно поджигаться газ.
Всё, как у всех, кто делал такие зажигалки. А вопрос у меня такой. В момент образования высоковольтной дуги, ток, потребляемый этим трансформатором составляет примерно 3А. Я хочу в разрыв положительного провода питания поставить кнопку без фиксатора, для замыкания питания. Надо ли мне в этом случае ставить кнопку, расчитанную на 3А или с учетом того, что напряжение с аккумулятора всего 4 вольта, можно обойтись кнопкой меньшей мощности? На 0,5 или на 1А. Замыкания контакта питания будут кратковременные, не дольше 3 сек. Спасибо. Буду признателен за подсказку.
Покупался лот из десяти штук, для переделки питания кое-каких устройств на li-ion аккумуляторы (сейчас в них используется 3АА аккумулятора ), но в обзоре я покажу другой вариант применения этой платы, который, хоть и не задействует все её возможности. Просто из этих десяти штук нужны только будут только шесть, а покупать поштучно 6 с защитой и пару без защиты получается менее выгодно.
Основанная на TP4056 плата заряда с защитой для Li-Ion аккумуляторов c током до 1A предназначена для полноценной зарядки и защиты аккумуляторов (к примеру, популярных 18650 ) с возможностью подключения нагрузки.
Т.е. данную плату можно легко встроить в различные устройства, такие как фонарики, светильники, радиоприемники и т.д.,с питанием от встроенного литиевого аккумулятора, и заряжать его не вынимая из устройства любой USB-зарядкой через microUSB разъем. Ещё эта плата отлично подойдет для ремонта сгоревших зарядок Li-Ion аккумуляторов.
И так, кучка плат, каждая в индивидуальном пакетике (тут уже конечно меньше чем покупалось )
Выглядит платка вот так:
Можно рассмотреть поближе установленные элементы
Слева microUSB вход питания, питание также продублировано площадками + и — под пайку.
В центре контроллер заряда, Tpower TP4056, над ним пара светодиодов, отображающих либо процесс заряда (красный) либо окончание заряда (синий), под ним резистор R3, изменяя номинал которого можно изменить ток заряда аккумулятора. TP4056 заряжает аккмуляторы по алгоритму CC/CV и автоматически завершает процесс зарядки, если ток заряда снижается до 1/10 от установленного.
Табличка номиналов сопротивления и зарядного тока, согласно спецификации контроллера.
- R (кОм) — I (mA)
- 1.2 — 1000
- 1.33 — 900
- 1.5 — 780
- 1.66 — 690
- 2 — 580
- 3 — 400
- 4 — 300
- 5 — 250
- 10 — 130
правее стоит микросхема защиты аккумулятора (DW01A), с необходимой обвязкой (электронный ключ FS8205A 25мОм с током до 4А), и на правом краю есть площадки B+ и B- (будьте внимательны, возможна плата не защищена от переполюсовки ) для подключения аккумулятора и OUT+ OUT- для подключения нагрузки.
С обратной стороны платы нет ничего, так что её можно, например, приклеить.
А теперь вариант применения платы заряда и защиты li-ion аккумуляторов.
Ныне почти во всех видеокамерах любительского формата в качестве источников питания используются li-ion аккумуляторы напряжением 3,7В, т.
е. 1S. Вот один из дополнительно купленных аккумуляторов для моей видеокамеры
У меня их несколько, производства (или маркировки ) DSTE модель VW-VBK360 емкостью по 4500мАч (не считая оригинального, на 1790мАч )
Зачем мне столько? Да, конечно, моя камера заряжается от БП с номиналами 5В 2А, и купив отдельно штекер USB и подходящий разъем, я теперь могу её заряжать и от повербанков (и это одна из причин зачем мне, и не только мне, их столько ), да вот только снимать на камеру, к которой ещё и тянется провод — неудобно. Значит надо как-то заряжать аккумуляторы вне камеры.
Я уже показывал в вот такую зарядку
Да-да, это она, с поворачивающейся вилкой американского стандарта
Вот так она легко разделяется
И вот так, в неё вживляется плата заряда и защиты литиевых аккумуляторов
И конечно же, я вывел пару светодиодов, красный — процесс заряда, зеленый — окончание заряда аккумулятора
Вторая плата была установлена аналогично, в зарядку от видеокамеры Sony.
Да, конечно, новые модели видеокамер Sony заряжаются от USB, у них даже есть не отсоединяющийся USB-хвостик (глупое на мой взгляд решение ). Но опять же, в полевых условиях, снимать на камеру, к которой тянется кабель от повербанка менее удобно чем без него. Да и кабель должен быть достаточно длинным, а чем длиннее кабель, тем больше его сопротивление и тем больше на нем потери, а уменьшать сопротивление кабеля увеличивая толщину жил, кабель становится более толстым и менее гибким, что не добавляет удобства.
Так что из таких плат для заряда и защиты li-ion аккумуляторов до1А на TP4056 легко можно сделать простое зарядное устройство для аккумулятора своими руками, переделать зарядное устройство на питание от USB, например для зарядки аккумуляторов от повербанка, сделать ремонт зарядного устройства при необходимости.
Все написанное в этом обзоре можно увидеть в видеоверсии:
Литиевые аккумуляторы, чаще всего, используются в виде последовательного соединённых отдельных секций.
Это необходимо, чтобы получить необходимое выходное напряжение. Количество составляющих аккумулятор секций, колеблется в очень широких пределах – от нескольких единиц, до нескольких десятков. Есть два основных способа зарядки таких аккумуляторов.
Последовательный способ, когда зарядка осуществляется от одного источника питания, с напряжением, равным полному напряжению аккумулятора. Параллельный способ, когда осуществляется независимая зарядка каждой секции от специального зарядного устройства.
Состоящего из большого количества гальванически не связанных друг с другом источников напряжения, и индивидуальных, для каждой секции, устройств контроля.
Наибольшее распространение, ввиду большей простоты, получил последовательный способ зарядки. Балансир, о котором идёт речь в статье, не используется в параллельных системах зарядки, поэтому параллельные системы зарядки в рамках данной статьи рассматриваться не будут.
При последовательном способе зарядки, одно из главных требований, которое необходимо обеспечить, следующее – напряжение ни на одной секции заряжаемого литиевого аккумулятора, при зарядке, не должно превысить определённой величины (величина этого порога зависит от типа литиевого элемента).
Обеспечить выполнение этого требования, при последовательной зарядке, не приняв специальных мер, невозможно…Причина очевидна – отдельные секции аккумулятора не идентичны, поэтому достижение максимально допустимого напряжения на каждой из секций при зарядке, происходит в разное время. Требуется Плата контроля балансира .
Также можно заказать разные платы балансира для сигвея, гироскутер, электро самокат, велосипед, самолеты, солнечные батареи т.п.
bms контроллер 3х18650,
bms контроллер для шуруповерта,
контроллеры заряда-разряда (bms) для li-ion акб,
контроллер заряда разряда li-ion аккумулятора,
контроллер заряда разряда литиевых аккумуляторов,
контроллер заряда-разряда (pcm) для li-ion батареи,
контроллер заряда li-ion своими руками,
контроллер заряда и разряда для литиевых аккумуляторов с функцией балансировки,
балансир для зарядки li ion купить,
балансир для литиевых аккумуляторов купить,
плата балансировки,
bms балансировка,
bms контроллер 4х18650.
плата контроллера заряда li-ion аккумулятора
плата контроллера заряда li-ion аккумулятора 18650
плата контроллера заряда li-ion аккумулятора с балансиром плата контроллера заряда li-ion аккумулятора шуруповерта
плата контроллера заряда li-ion аккумулятора купить
Это устройство ранее уже было кратко описано, попробую написать подробнее и применить на практике.
Прислали хорошо замотав пупыркой
Платы ещё не были разделены, но разделяются хорошо
Размер платы 27х17х4мм
Подключение к зарядке через стандартный разъём microUSB или через дублирующие контакты + и —
Аккумулятор подключается к контактам B+ и B-
Нагрузка подключается к контактам OUT+ и OUT-
Все чипы хорошо известны и проверены
Реальная схема устройства
Отсутствует ограничивающий резистор на входе TP4056 — видимо кабель подключения выполняет эту функцию.
Реальный ток заряда 0,93А.
Зарядка отключается при напряжении на аккумуляторе 4,19В
Потребляемый ток от аккумулятора всего 3мкА, что значительно меньше саморазряда любого аккумулятора.
Описание некоторых элементов
TP4056 — чип контроллера заряда лития на 1А
Подробно описывал тут
DW01A — чип защиты лития
FS8205A — электронный ключ 25мОм 4А
R3 (1,2кОм) — установка тока зарядки аккумулятора
Изменяя его номинал, можно уменьшить зарядный ток
R5 C2 — фильтр цепи питания DW01A. Через него также осуществляется контроль напряжения на аккумуляторе.
R6 — нужен для защиты от переполюсовки зарядки. Через него также измеряется падение напряжения на ключах для нормальной работы защиты.
Красный светодиод — индикация процесса заряда аккумулятора
Синий светодиод — индикация окончания заряда аккумулятора
Переполюсовку аккумулятора плата выдерживает лишь кратковременно — быстро перегревается ключ FS8205A. Сами по себе FS8205A и DW01A переполюсовки аккумулятора не боятся из-за наличия токоограничивающих резисторов, но из-за подключения TP4056 ток переполюсовки начинает течь через него.
При напряжении аккумулятора 4,0V, измеренное полное сопротивление ключа 0,052 Ом
При напряжении аккумулятора 3,0V, измеренное полное сопротивление ключа 0,055 Ом
Защита от токовой перегрузки — двухступенчатая и срабатывает, если:
— ток нагрузки превышает 27А в течение 3мкс
— ток нагрузки превышает 3А в течение 10мс
Информация рассчитана по формулам из спецификации, реально это не проверить.
Длительный максимальный ток отдачи получился около 2,5А, при этом ключ заметно нагревается, т.к. на нём теряется 0,32Вт.
Защита от переразряда аккумулятора срабатывает при напряжении 2,39В — маловато будет, не всякий аккумулятор можно безопасно разряжать до такого низкого напряжения.
Попробовал приспособить эту платку в старую маленькую простейшую детскую радиоуправляемую машинку вместе со старыми аккумуляторами 18500 из ноутбука в сборке 1S2P
Машинка питалась от 3-х батареек АА, т.к. аккумуляторы 18500 значительно толще их, крышку батарейного отсека пришлось снять, перегородки выкусить, а аккумуляторы приклеить.
По толщине они получились заподлицо с днищем.
Платку приклеил герметиком к крыше, под разъём сделал вырез.
Теперь аккумуляторы можно заряжать так
Красный индикатор зарядки хорошо просвечивает через красную крышу.
Синий индикатор окончания зарядки через крышу почти не виден — его видно только со стороны разъёма подключения.
Машинка снизу выглядит как с газовыми баллонами:)
На этих баллонах машинка катается минут 25. Не слишком много, ну да ладно, наиграться хватает. Заряжается машинка около часа.
Вывод: маленькое и очень полезное для творчества устройство — можно брать. Буду заказывать ещё.
Планирую купить +226 Добавить в избранное Обзор понравился +103 +259
Цен указана за 2 штуки.
Понадобилось мне запитывать от литиевого АКБ 18650 одно устройство, которое работает от 3 — 4 вольт. Для воплощение этой идеи понадобилась схема которая умеет:
1 — защищать АКБ от переразряда
2 — заряжать литиевые АКБ
На Алиэкспрессе была найдена маленькая платка, которое всё это делала и стоила совсем не дорого.
Не долго думая сразу купил лот из двух таких плат за $3.88. Конечно, если купить их 10 штук, то можно найти и по 1 доллару. Но мне 10 штук не надо.
Спустя 2 недели платы были у меня в руках.
Кому интересно, то процесс распаковки и беглый обзор можно посмотреть тут:
Схема заряда выполнена на специализированном контроллере TP4056
Описание которого:
Со второй ноги на «землю» идёт сопротивление 1.2 кОм (на плате обозначено R3), меняя номинал этого сопротивления можно менять ток заряда аккумулятора.
Изначально стоит 1.2 кОм, значит ток заряда равен 1 Амперу.
К этой плате можно подключать и различные другие преобразователи. например, если подключить такой DC/DC преобразователь
То получим нечто вроде повербанка. Так как на выходе у нас будет +5в.
А если подключить универсальный, повышающий DC/DC преобразователь на LM2577S
То получим на выходе от 4 до 26 вольт. Что очень даже хорошо, и перекроет все наши потребности.
В общем, имея литиевый АКБ, даже от старого телефона и такую плату, мы получаем универсальный комплект для очень многих задач по питанию наших устройств.
Подробно можно посмотреть в видео-обзоре:
Планирую купить +138 Добавить в избранное Обзор понравился +56 +153
Управление батареями | Микрочип Технология
Имя *Фамилия *
Компания *
Должность/ Должность * — Нет — АкадемическийИнженерный МенеджментМаркетингЗакупкиПродажиДругое
Телефон
Электронная почта *
Страна * Select your countryAfghanistan AFAland Islands AXAlbania ALAlgeria DZAmerican Samoa ASAndorra ADAngola AOAnguilla AIAntarctica AQAntigua and Barbuda AGArgentina ARArmenia AMAruba AWAustralia AUAustria ATAzerbaijan AZBahamas BSBahrain BHBangladesh BDBarbados BBBelarus BYBelgium BEBelize BZBenin BJBermuda BMBhutan BTBolivia BOBosnia and Herzegovina BABotswana BWBouvet Island BVBrazil BRBritish Virgin Islands VGBritish Indian Ocean Territory IOBrunei Darussalam BNBulgaria BGBurkina Faso BFBurundi BICambodia KHCameroon CMCanada CACape Verde CVCayman Islands KYCentral African Republic CFChad TDChile CLChina CNHong Kong, SAR China HKMacao, SAR China MOChristmas Island CXCocos (Keeling) Islands CCColombia COComoros KMCongo (Brazzaville) CGCongo, (Kinshasa) CDCook Islands CKCostate RCKôd Кот-д’Ивуар CICХорватия HRCКуба CUCКипр CYЧехия CZДания DKДжибути DJДоминика DMДоминиканская Республика DOЭквадор ECEЕгипет EGЭль-Сальвадор SVEquatorial Guinea GQEritrea EREstonia EEEthiopia ETFalkland Islands (Malvinas) FKFaroe Islands FOFiji FJFinland FIFrance FRFrench Guiana GFFrench Polynesia PFFrench Southern Territories TFGabon GAGambia GMGeorgia GEGermany DEGhana GHGibraltar GIGreece GRGreenland GLGrenada GDGuadeloupe GPGuam GUGuatemala GTGuernsey GGGuinea GNGuinea-Bissau GWGuyana GYHaiti HTHeard and Mcdonald Islands HMHoly See (Vatican City State) VAHonduras HNHungary HUIceland ISIndia INIndonesia IDIran, Islamic Republic of IRIraq IQIreland IEIsle of Man IMIsrael ILItaly ITJamaica JMJapan JPJersey JEJordan JOKazakhstan KZKenya KEKiribati KIKorea (North) KPKorea (South) KRKuwait KWKyrgyzstan KGLao PDR LALatvia LVLebanon LBLesotho LSLiberia LRLibya LYLiechtenstein LILithuania LTLuxembourg LUMacedonia, Republic of MKMadagascar MGMalawi MWMMalaysia MYMaldives MVMali MLMalta MTMarshall Islands MHMartinique MQMauritania MRMauritius MUMayotte YTMexi co MXMicronesia, Federated States of FMMoldova MDMonaco MCMongolia MNMontenegro MEMontserrat MSMorocco MAMozambique MZMyanmar MMNamibia NANauru NRNepal NPNetherlands NLNetherlands Antilles ANNew Caledonia NCNew Zealand NZNicaragua NINiger NENigeria NGNiue NUNorfolk Island NFNorthern Mariana Islands MPNorway NOOman OMPakistan PKPalau PWPalestinian Territory PSPanama PAPapua New Guinea PGParaguay PYPeru PEPhilippines PHPitcairn PNPoland PLPortugal PTPuerto Rico PRQatar QARéunion REРумыния ROРоссийская Федерация RURwanda RWСен-Бартелеми BLСент-Хелена SHСент-Китс и Невис KNSint Lucia LCСен-Мартен (французская часть) MFСен-Пьер и Микелон PMСент-Винсент и Гренадины VCSамоа WSSСан-Марино СМСао Том и Принсипи STSАудовская Аравия SASенегал SNSapoviaLSSolovenniaGSSoorechelles SCS SIСоломоновы острова SBSомалия SOЮжная Африка ZAЮжная Джорджия и Южные Сандвичевы острова GSЮжный Судан SSSИспания ESSri Lanka LKSudan SDSuriname SRSvalbard and Jan Mayen Islands SJSwaziland SZSweden SESwitzerland CHSyrian Arab Republic (Syria) SYTaiwan, Republic of China TWTajikistan TJTanzania, United Republic of TZThailand THTimor-Leste TLTogo TGTokelau TKTonga TOTrinidad and Tobago TTTunisia TNTurkey TRTurkmenistan TMTurks and Caicos Islands TCTuvalu TVUganda UGUkraine UAUnited Арабские Эмираты AEВеликобритания GBСоединенные Штаты Америки USUS Малые отдаленные острова UMUРугвай UYУзбекистан UZВануату VUВенесуэла (Боливарианская Республика) VEВьетнам VNВиргинские острова, США VIОстрова Уоллис и Футуна WFЗападная Сахара EHYemen YEЗамбия ZMЗимбабве ZW
Штат/провинция (для США или Канады) Select your stateAlabama ALAlaska AKArizona AZArkansas ARCalifornia CAColorado COConnecticut CTDelaware DEFlorida FLGeorgia GAHawaii HIIdaho IDIllinois ILIndiana INIowa IAKansas KSKentucky KYLouisiana LAMaine MEMaryland MDMassachusetts MAMichigan MIMinnesota MNMississippi MSMissouri MOMontana MTNebraska NENevada NVNew Hampshire NHNew Jersey NJNew Mexico NMNew York NYNorth Carolina NCNorth Dakota NDOhio OHOklahoma OKOregon ORPennsylvania PARhode Island RISouth Carolina SCSouth Dakota SDTennessee TNTexas TXUtah UTVermont VTVirginia VAWashington WAWest Virginia WVWisconsin WIWyoming WYAmerican Samoa ASDistrict of Columbia DCGuam GUMarshall Islands MHMicronesia, Federated States of FMNorthern Mariana Islands MPPalau PWPuerto Rico PRVirgin Islands VIAlberta ABBritish Columbia BCManitoba MBNew Brunswick NBNewfoundland and Labrador NLNorthwest Territories NTNova Scotia NSNubavut NUOntario ONPrince Edward Остров PEQuebec QCS аскачеван СКЮкон ЮТ
Тип запроса/необходима помощь *—Нет—Помощь в дизайне/редизайнеПомощь в выборе продуктаПомощь в поиске программного обеспеченияТехническая поддержкаПомощь в поиске партнера по дизайнуЗапрос документацииОбщая поддержка продажПомощь в поиске продуктов для следующего проектаДругое
Расскажите нам больше *
ИС контроллера заряда аккумулятора, ИС контроллера заряда литий-ионного аккумулятора
Показать только в наличии
Вы можете сравнивать не более 5 товаров.
Микрочип Текнолоджи Инк.
Одноэлементный, зарядное устройство 6,5 В OVP LiFePO4, регулирование 3,6 В, 10 DFN 3×3 мм TUB
Производитель Номер по каталогу: MCP73123-22SI/MF
Номер по каталогу RS: 70047267
В наличии: 163
+1 $5,11426 / шт.
+10 $3,7309 / шт.
+25 $3,57719 / шт.
+100 $3,39554 / шт.
0 сейчас в корзине
Ошибка при обновлении корзины
Вы можете сравнивать не более 5 предметов.
Микрочип Технология Инк.
1A вход USB/DC с автоматическим переключением Li-Ion зарядное устройство PG выход
Производитель Деталь №: MCP73837-FCI/UN
RS Stk #: 70046844
В наличии: 25
+1 3,03223 доллара США / шт.
+2 2,99031 долл. США / шт.
+5 2,87852 доллара США / шт.
+10 2,72481 долл. США / шт.
0 сейчас в корзине
Ошибка при обновлении корзины
Вы можете сравнивать не более 5 товаров.
Микрочип Технология Инк.
1A Li-Ion/Li-Poly Контроллер управления зарядом, выход PG10 DFN 3x3x0,9 мм TUBE
Производитель Номер по каталогу: MCP73833-NVI/MF
Номер по каталогу RS: 70453309
В наличии: 3
+1 $3,01825 / шт.
+10 2,69687 долларов США / шт.
+25 2,26369 долларов США / шт.
+100 2,19382 доллара США / шт.
0 сейчас в корзине
Ошибка при обновлении корзины
Вы можете сравнивать не более 5 товаров.
Микрочип Технология Инк.
SOT23 ПРОСТОЙ НЕДОРОГОЙ ИНТЕГРИРОВАННЫЙ КОНТРОЛЛЕР ЗАРЯДА LI-ION/LI-POLY MGNT, 4,2 В VRE
Производитель Номер по каталогу: MCP73812T-420I/OT
Номер по каталогу RS: 70046437
В наличии: 0
Минимальное количество: 3210
Мульти: 642
+3210 1,81654 доллара США / шт.
+6420
$1,7886
/ шт.
0 сейчас в корзине
Ошибка при обновлении корзины
Вы можете сравнивать не более 5 товаров.
Микрочип Технология Инк.
МАЛЕНЬКИЙ ВСТРОЕННЫЙ КОНТРОЛЛЕР ЗАРЯДА LI-ION/LI-POLY MGNT, 4,2 В VREG
Производитель Деталь №: MCP73831T-2ACI/OT
Номер по каталогу RS: 70046198
В наличии: 0
+1 2,04012 долл. США / шт.
+2 1,9423 доллара США / шт.
+5 $1,88641 / шт.
+10 $1,7886 / шт.
больше
0 сейчас в корзине
Ошибка при обновлении корзины
Вы можете сравнивать не более 5 товаров.
Микрочип Текнолоджи Инк.
Контроллер, Chg Mgnt, 1A Li-Ion/Li-Poly, контакт PG*, MSOP-10
Производитель Деталь №: MCP73833-AMI/UN
RS Stk #: 70046200
В наличии: 0
Минимальное количество: 1251
Мульти: 417
+1251
$3,49335
/ шт.
+2502 $3,42348 / шт.
+3753 $3,32567 / шт.
0 сейчас в корзине
Ошибка при обновлении корзины
Вы можете сравнивать не более 5 товаров.
Микрочип Технология Инк.
Высокоинтегрированное управление зарядкой литий-ионных/литий-полимерных аккумуляторов с одной ячейкой (продолжение)
Производитель Деталь №: MCP73861-I/SL
RS Stk №: 70046406
В наличии: 0
Минимальное количество: 388
Мульти: 194
+388 $5,54744 / шт.
+776 $5,44963 / шт.
+1164 $5,39373 / шт.
0 сейчас в корзине
Ошибка при обновлении корзины
Вы можете сравнивать не более 5 товаров.
Микрочип Технология Инк.
Высокоинтегрированное двухэлементное литий-ионное/литий-полимерное управление зарядкой
Производитель Деталь №: MCP73862-I/SL
RS Stk №: 70046407
В наличии: 0
Минимальное количество: 516
Мульти: 172
+516
6,20419 долларов США
/ шт.
+1032 6,1483 долларов США / шт.
+1548 6,00856 долларов США / шт.
0 сейчас в корзине
Ошибка при обновлении корзины
Вы можете сравнивать не более 5 товаров.
Микрочип Технология Инк.
ВЫСОКОИНТЕГРИРОВАННАЯ ДВОЙНАЯ ЛИТИЙ-ИОННАЯ/ЛИТИЙ-ПОЛИМЕРНАЯ СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ЗАРЯДОМ
Производитель Деталь №: MCP73863-I/SL
RS Stk №: 70046664
В наличии: 0
Минимальное количество: 388
Мульти: 194
+388 7,4059 долларов США / шт.
+776 7,25219 долларов США / шт.
+1164 7,01465 долларов США / шт.
0 сейчас в корзине
Ошибка при обновлении корзины
Вы можете сравнивать не более 5 товаров.
Микрочип Технология Инк.
Microchip MCP73871-2CCI/ML, Контроллер заряда батареи, 1000 мА, 20-контактный QFN
Производитель Номер по каталогу: MCP73871-2CCI/ML
Номер по каталогу RS: 70046833
В наличии: 0
Минимальное количество: 404
Мульти: 202
+404
8,11855 долларов США
/ шт.
+808 7,95086 долларов США / шт.
+1212 $7,75524 / шт.
0 сейчас в корзине
Ошибка при обновлении корзины
Вы можете сравнивать не более 5 товаров.
Микрочип Технология Инк.
Microchip MCP73223-C2SI/MF, контроллер заряда батареи, 1100 мА, 10-контактный DFN
Производитель Номер по каталогу: MCP73223-C2SI/MF
Номер по каталогу RS: 70047271
В наличии: 0
Минимальное количество: 606
Мульти: 202
+606 4,6252 доллара США / шт.
+1212 4,5693 доллара США / шт.
+1818 4,52738 долларов США / шт.
0 сейчас в корзине
Ошибка при обновлении корзины
Вы можете сравнивать не более 5 товаров.
Микрочип Технология Инк.
Microchip MCP73831T-2ATI/OT, Контроллер заряда батареи, 500 мА, 5-контактный SOT-23
Производитель Деталь №: MCP73831T-2ATI/OT
RS Stk №: 70388655
В наличии: 0
При заказе: 5998
+1
$3,14402
/ шт.
