Каким током заряжать аккумулятор автомобиля: общие принципы и схема зарядки автомобильной АКБ » Авто центр ру

Каждый автовладелец, которому время от времени приходится заряжать машинную АКБ, должен знать, каким током заряжать аккумулятор. Неопытные автомобилисты думают, что для выполнения подзарядки батареи ее надо просто подключить к зарядному прибору и включить в сеть, но это не совсем верно. Данный процесс требует соблюдения определенных правил, о которых мы расскажем ниже.

[ Скрыть]

Общие принципы заряда АКБ

Какой надо применять ток зарядки автомобильного аккумулятора 60а? Прежде чем приступить к процедуре заряда нужно ознакомиться с техническими характеристиками используемого аккумулятора. Также надо изучить характеристики и зарядного прибора. Вне зависимости от особенностей используемой АКБ, желательно, чтобы ток заряда либо напряжение были постоянными. В том случае, если вы не знаете, как самостоятельно ограничить сигнал, в электроцепь подключения можно добавить выпрямительный элемент, использующееся для настройки величины напряжения.

При покупке либо взятии в аренду зарядного прибора нужно также тщательно изучить все технические особенности и характеристики девайса. Это важно потому, что ЗУ может иметь определенные возможности. Например, если зарядный прибор будет применяться для работы с 12-вольтной батареей, то большинство устройств при необходимости могут увеличить напряжение до 16 вольт. Обычно это делается для восстановления работоспособности не обслуживаемых АКБ.

Способы восстановления заряда своими руками

Как произвести заряд АКБ малым зарядным асимметричным током в соответствии со схемой? На практике существует два метода для выполнения этой задачи — либо использовать постоянный ток, либо постоянное значение напряжения. В этом случае особых отличи в данных методах нет — каждый из способов считается полноценным и эффективным. Естественно, если при их выполнении будут соблюдаться все необходимые моменты и нюансы.

Метод 1 — при постоянстве тока

Сначала предлагаем ознакомиться с первым способом возобновления работоспособности батареи путем использования постоянной силы тока. Отличительной особенностью данного способа считается то, что владельцу транспортного средства нужно периодически контролировать величину параметра на зарядном девайса. А если возникнет необходимость, то ток нужно будет отрегулировать. Обычно процесс диагностики и проверки осуществляется один раз в 1-2 часа, но желательно, чтобы не реже (автор видео — канал Нижегородский аккумуляторщик).

Какой же ток лучше использовать для реализации этого метода? Сам процесс выполняется с учетом постоянного значения — величина должна составить около 0.1% от всей емкости аккумулятора автомобиля. При таком токе батарея будет разряжаться в течение 20 часов. То есть если емкость АКБ будет 75 Ач, то величина тока для восстановления заряда батареи должна быть около 7.5 ампер. Как ограничить эту величину — на большинстве современных зарядных приборов имеется специальный регулятор, ограничить значение параметра можно с его помощью.

Также нужно отдельно сказать о не обслуживаемых аккумуляторах. При возобновлении работоспособности такого устройства нужно повышать значение напряжения при зарядке до 15 вольт, одновременно уменьшая величину тока на 50%. То есть если емкость используемого девайса равно 60 Ач, то величина тока должна быть выставлена на уровне 3 ампер. О том, что автомобильный аккумулятор полностью заряжен, можно узнать по тому, что на протяжении 1-2 часов при зарядке все рабочие значения остаются неизменными. Если же сам девайс не обслуживаемый, то процедуру восстановления можно завершать тогда, когда напряжение на устройстве будет равно 16.4 вольтам.

Второй способ — при постоянстве напряжения

Еще один метод — при постоянстве напряжения, не более сложный в реализации и не менее эффективный.

Процедура зарядки должна производиться в течение не менее чем 24 часа:

1. Устройство демонтируется с автомобиля, для этого отключаются все клеммы и отсоединяются фиксаторы.
2. Батарея извлекается, к ее клеммам подключаются щупы зарядного прибора.
3. Затем, вам надо будет подождать, как сказано выше, около суток. После этого следует проверить параметры на дисплее ЗУ (автор видео — канал Аккумуляторщик).

Как понять о том, что АКБ заряжена:

• в том случае, если параметр напряжения равен 14.4 вольтам, то за последующие сутки может быть возобновлено примерно 75-85% заряда батареи, но в данном случае многое зависит от особенностей аккумулятора;
• если параметр напряжения варьируется в районе 15 вольт, это свидетельствует о том, что батарея восполнена примерно на 85-90%;
• когда параметр напряжения будет равен около 16 В, то можно сделать вывод, что батарея заряжена приблизительно на 95-97%, то есть ее дальнейшая эксплуатация, в принципе, уже допускается;
• если вы хотите, чтобы девайс подзарядился до максимума, то для выполнения этой задачи понадобится не более суток, о заряде может сообщить напряжение в 16. 3 В.

Если вы являетесь владельцем более современного прибора для зарядки, то на его корпусе могут располагаться специальные индикаторы — лампочки — с помощью которых можно определить завершение процесса. Когда батарея будет готова к эксплуатации, индикатор будет гореть зеленым цветом. Если же его цвет красный — то процедура либо не завершена, либо в процессе выполнения появились неполадки, требуется более детальная диагностика. Многие специалисты-аккумуляторщики утверждают, что не обслуживаемые АКБ необходимо подзаряжать приблизительно до 95%, этот вариант считается наиболее актуальным. В таком случае батарея сможет полностью отработать всей срок службы, но при этом необходимо следить, чтобы параметр напряжения был не меньше 14.4 вольт.

Фотогалерея «Неисправности АКБ»

Заключение

В подзарядке нуждается любой современный аккумулятор, вне зависимости от того, какова его стоимость и каким производителем он был выпущен. Своевременное выполнение этой задачи позволит значительно увеличить ресурс эксплуатации используемого девайса. Особенно актуально выполнять такую процедуру перед наступлением холодов, а также после зимы. Не забывайте о том, что при выполнении подзарядки обслуживаемого аккумулятора необходимо обязательно открутить пробки на его банках.

В том случае, если вы не сделаете этого, то в банках может образоваться высокое давление, а это, в свою очередь, может привести к взрыву. Непосредственно пробки полностью извлекать не стоит, можно их немного ослабить.

Если вы слишком часто сталкиваетесь с проблемой разряда, то нужно произвести диагностику девайса. В первую очередь, необходимо проверить корпус на наличие повреждений, работоспособность клемм. В устройстве с поврежденным корпусом может быть утечка электролита, что приведет к его постоянному разряду. Также необходимо проверять и уровень раствора электролита — в идеале жидкость должна покрывать все банки, если это не так, то в систему нужно долить дистиллированной воды. Все это нужно проверять перед тем, как начать подзарядку.

Видео «Как увеличить плотность рабочей жидкости?»

Как своими руками повысить плотность электролита в банках устройства и что для этого потребуется — ответы ищите в ролике ниже (автор — Denis Legostaev).

Реле развязки аккумуляторов | ЭлектроФорс

Реле развязки используется, если необходимо зарядить несколько аккумуляторов от одного источника зарядки. На катерах такая ситуация возникает, когда установлены аккумуляторы электромотора (подруливающего устройства), сервисная и стартовая батареи. От береговой сети аккумуляторы заряжают  AC-DC зарядным с двумя или тремя выходами, а к генератору двигателя подключают с помощью DC-DC зарядного устройства или развязывающего реле

Содержание статьи

Как работает развязывающее реле

1.Реле разомкнуто – аккумуляторы изолированы. После запуска двигателя или включения зарядного устройства напряжение медленно возрастает 2.Напряжение достигло 13,5 Вольт. Реле срабатывает и подключает второй аккумулятор. Оба аккумулятора заряжаются одновременно. 3.Двигатель остановлен или зарядное устройство выключено. Напряжение быстро падает 4.Напряжение опустилось ниже уровня отключения, реле размыкается и изолирует аккумуляторы

Развязывающие реле — это автоматический переключатель, который срабатывает, когда напряжение на одном из аккумуляторов поднимается до 13,2 —  13,7 Вольт. Рост напряжения говорит о том, что аккумулятор подключен к генератору или зарядному устройству и частично или полностью заряжен. Реле замыкается, ток течет во второй аккумулятор и заряжает его. Как только напряжение падает до 12,4 — 13,1 Вольт, реле разъединяет аккумуляторы и предотвращает их разрядку

Изоляторы АКБ и реле развязки

Изоляторы(делители) аккумуляторов и развязывающие реле предназначены для защиты аккумулятора от разряда непреднамеренной нагрузкой. Оба типа устройств распределяют ток от источника зарядки ко всем аккумуляторным батареям, а во время разряда изолируют их друг от друга. Таким образом каждая группа аккумуляторов остается соединенной только с собственной нагрузкой

Изоляторы изготавливают из двух или более диодов, которые действуют как обратные клапаны. Диоды пропускают ток от источника зарядки к аккумуляторам, но не дают току течь между ними или обратно к источнику. За простоту конструкции приходится платить. На диодах падает около 0,6-0,8 вольт, поэтому напряжение на аккумуляторах оказывается ниже, чем на выходных клеммах генератора или зарядного устройства. Если потери не компенсировать, аккумуляторы никогда не зарядятся до 100%

Изоляторы аккумуляторов и развязывающее реле. Изолятор делит ток между аккумуляторами. Падение напряжения на диодах 0,6-0,8 Вольт. Реле пропускает ток от одного аккумулятора к другому

И реле, и диодные изоляторы — это устройства развязки, которые решают одну и туже задачу. Однако применять их лучше в разных ситуациях. Изоляторы подойдут, если источник зарядки измеряет напряжение на аккумуляторах и способен компенсировать падение на диодах, повысив выходное напряжение.

Модернизировать электрическую систему проще с помощью развязывающего реле. Зарядное устройство и генератор, продолжат работать с несколькими аккумуляторными батареями так же как они до этого работали с одной. Реле развязки — это единственный выбор для некоторых подвесных лодочных моторов и комбинированных инверторов. Моторы и инверторы соединяются с аккумулятором единственным кабелем, ток по которому течет в разных направлениях во время зарядки аккумуляторов и во время запуска двигателя (работы инвертора). Диодный изолятор не допустит этого.

Реле вместо зарядного устройства

Перед установкой нового оборудования электрическую систему часто приходится совершенствовать. Если вновь устанавливаемые устройства энергоемкие, для них желательно предусмотреть собственную аккумуляторную батарею. Но что делать, если после модернизации число аккумуляторных групп стало больше, чем количество выходов на зарядном устройстве?

Простое решение – приобрести новое зарядное с двумя или тремя выходами. Экономичное – использовать реле развязки аккумуляторов.

Типичная электрическая система на катере или небольшой яхте состоит из двух аккумуляторных батарей, зарядного устройства с одним выходом и генератора двигателя. Владелец хочет заряжать обе группы аккумуляторов на берегу и поддерживать в заряженном состоянии на воде. Реле развязки легко решает эту задачу.

Комбинированный инвертор-зарядное устройство подключен к тяговым аккумуляторам. Поскольку комби модели имеют как правило один выход, остальные группы аккумуляторов соединяются с сервисной с помощью реле

Когда включают зарядное устройство, соединенное с аккумулятором 2, реле срабатывает и подключает аккумулятор 1. То же самое происходит во время работы двигателя – напряжение на аккумуляторе 1 возрастает, реле замыкается и подключает аккумулятор 2. Если со временем появляется третья группа аккумуляторов, то ее подключают с помощью еще одного реле

Защита электроники

Пуск двигателя вызывает в цепи стартового АКБ падение напряжения. Если двигатель запускают, когда аккумуляторы объединены, скачек напряжения может ощущаться и в цепи сервисного аккумулятора. Резкие переходные процессы могут не только сбросить настройки GPS и навигационного оборудование, но и вывести чувствительную электронику из строя. Поэтому важно, чтобы в этот момент аккумуляторы были изолированы.

Схема подключения реле развязки. Для защиты дорогой электроники от скачков напряжения, возникающих при запуске двигателя, реле соединяют с соленоидом стартера. Как только на нем появляется напряжение, реле разъединяет аккумуляторы

Некоторые модели реле обладают такой возможностью. Когда ключ зажигания повернут, напряжение с замка зажигания поступает на соленоид стартера и на разъем реле «Блокировка при запуске». Реле открывается и разъединяет аккумуляторы перед запуском двигателя. Вновь оно соединит аккумуляторы только после того как стартер перестанет работать. Этот же разъем реле можно использовать для дистанционного управления устройством.

Реле и переключатель аккумуляторов

Совместная работа переключателя аккумуляторов и реле развязки. 1.Переключатель в положении ON. Двигатель работает. Реле замкнуто. Все устройства подключены к собственным аккумуляторным батареям. Сервисный аккумулятор заряжается через реле. 2.Переключатель в положении ON. Двигатель заглушен. Реле разомкнуто. Нагрузка подключена к сервисному АКБ. Стартовый аккумулятор изолирован

Автоматическое зарядное реле в сочетании с батарейным переключателем упрощает зарядку двух независимых аккумуляторов. Владелец судна просто поворачивает переключатель в положение ON, когда приходит на катер или яхту, и возвращает в положение OFF, когда сходит на берег. Ему больше не надо беспокоиться о том, какие аккумуляторы заряжаются или разряжаются, реле автоматически соединяет и разъединяет их. Совместно с реле используют переключатели аккумуляторов Blue Sea 6011 или Blue Sea 5511

Реле и DC-DC зарядное

Реле развязки и DC-DC зарядное устройство  выполняют одну и туже задачу – заряжают дополнительный аккумулятор от генератора автомобильного или лодочного двигателя. Однако между этими устройствами существуют важные различия

Сравнение реле развязки и DC-DC зарядного устройства

• Напряжение зарядки    

• Форма зарядного напряжения    

• Ток зарядки    

• Форма зарядного тока    

• Зарядка LiFePO4 аккумулятора    

• Скорость зарядки    

• Двигатель EURO 5/6    

• Напряжение генератора

• Постоянное &nbsp&nbsp

  Значение напряжение определяется регулятором генератора

• Максимальный ток определяется генератором &nbsp&nbsp

  Номинал генератора не должен превышать номинал реле

• Резко уменьшается с ростом напряжения аккумулятора

• Не подходит

• Ниже

• Не подходит

• 9 напряжений на выбор &nbsp&nbsp

  Выходное напряжение может отличаться от напряжения генератора. Например, 12 и 24, 12 и 36 и т.д

• 4 ступенчатый зарядный профиль &nbsp&nbsp

  Напряжение изменяется в зависимости от состояния аккумулятора. Для разряженного аккумулятора оно выше, для заряженного ниже

• Максимальный ток зависит от номинала устройства &nbsp&nbsp

  Устройство подходит для генераторов любой мощности

• Постоянный на первом этапе зарядки &nbsp&nbsp

  На втором этапе ток снижается по мере заряда аккумулятора

• Подходит &nbsp&nbsp

  Есть специальный режим для LiFePO4

• Высокая

• Подходит

 

Реле развязки с ограничением по току

При установке на носу катера подруливающего устройства или лебедки вдоль всего судна к основной аккумуляторной батарее приходится тянуть кабель. Сечение кабеля зависит от его длины и силы тока, и в данном случае составит 50-70 мм2. Если установить вспомогательный аккумулятор на носу, то он снизит затраты на кабель и уменьшит нагрузку на основную аккумуляторную батарею.

Вспомогательный аккумулятор необходимо заряжать. Для этого к нему подключают кабель от источника зарядки. Если вспомогательный аккумулятор не сможет поддерживать требуемое напряжение под нагрузкой, то нагрузка через кабели частично перераспределится на основную аккумуляторную батарею. Кабели от основного к вспомогательному аккумулятору должны быть на нее рассчитаны.

Автоматическое зарядное реле с ограничением по току Sterling Power CVSR. Прямоугольные выступы на корпусе реле — самовосстанавливающиеся полимерные предохранители. Предохранители допускают короткий всплеск тока, но нагреваются и увеличивают сопротивление, если сила тока не снижается. Падение напряжения на предохранителях увеличивается, реле «понимает», что устройство перегружено и размыкает цепь при безопасном токе 6 А. После того как предохранители остынут (через 5 минут), реле возвращается в рабочее состояние.

Для ограничения тока от основного к вспомогательному аккумулятору можно использовать реле. Если сила тока превышает номинал реле, сопротивление токоограничивающей цепи реле возрастет и уменьшит ток. После того как нагрузка спадет реле вернется к нормальному режиму работы. Благодаря реле сечение кабеля от основного к вспомогательному аккумулятору можно уменьшить до 16 или 25 мм2.

Как выбрать реле развязки

1. Выберите номинал реле. Непрерывный длительный ток, на который рассчитано реле развязки должен соответствовать максимальной мощности генератора или зарядного устройства. Например, если устройство зарядки с максимальным током 100 А, подключено к стартовому аккумулятору, то сервисный также может получить ток такой силы. Значит реле должно спокойно выдерживать его. Для этого указанный для реле непрерывный длительный ток должен быть на 10-20% больше, чем максимальный ток устройства зарядки.
2. Оцените стоимость и простоту установки. Если доступ к источнику управляющего напряжения простой, используйте реле срабатывающее от контрольного напряжения. Если контрольное напряжение подключить сложно, выбирайте автоматическое реле зарядки. Их проще устанавливать и настраивать.
3. Решите нужны ли дополнительные функции. Важно ли какая сторона реле активирует устройство, нужно ли регулировать стандартные параметры напряжения срабатывания.
4. Безопасность. Определите, какая максимальная нагрузка может возникнуть на дополнительной аккумуляторной батарее при замкнутом реле. Часть этой нагрузки передастся на стартовый аккумулятор. Размер передаваемой нагрузки изменяется от нескольких до 100 процентов и зависит от того насколько разряжена сервисная батарея. Важно чтобы реле справлялось с высокой нагрузкой без повреждений.
5. Если существует вероятность нагрузок в сотни ампер, например от мощного синусоидального  инвертора, то единственный способ управлять ими – использовать реле с ограничением по току. Реле этого типа просто и безопасно выключается до тех пор, пока всплеск тока не прекратится, затем вновь автоматически активируется и продолжает работу.
6. Если с аккумуляторной батареей соединены солнечные панели, и вы хотите, чтобы при неработающем двигателе реле подключало к ним для зарядки вторую группу АКБ, используйте бистабильное развязывающее реле. Оно больше подходит для этой работы.

• Sterling Power IFR1280

• Напряжение 12 Вольт

• Активируется сигнальным напряжением

• Работает в двух направлениях

• Задержка срабатывания при запуске двигателя &nbsp&nbsp&nbsp&nbsp

  Задержка 30 секунд. Включение реле можно также предотвратить, подав на него сигнальное напряжение со стартера

• IP65

• Sterling Power VSR80

• Напряжение 12/24 Вольта &nbsp&nbsp&nbsp&nbsp

  Устройство автоматически определяет напряжение в системе

• Срабатывает автоматически &nbsp&nbsp&nbsp&nbsp

  Напряжение срабатывания 13,3 Вольта. Регулируется. Может срабатывать от сигнального напряжения

• Работает как двух, так и в одном направлении

• Задержка срабатывания при запуске двигателя

• Принудительное включение внешним сигналом

• IP65

• Sterling Power LR80

• Напряжение 12/24 Вольта. Бистабильное

• Срабатывает автоматически. Не потребляет ток в замкнутом состоянии &nbsp&nbsp&nbsp&nbsp

  Подходит для подключения дополнительного аккумулятора к маломощным источникам тока, таким как солнечные панели и ветрогенератор

• Работает как двух, так и в одном направлении

• Задержка срабатывания при запуске двигателя

• Защита аккумулятора от разряда и перезарядки

• IP68

Установка и подключение реле

Всегда работайте от устройства к аккумуляторам. В первую очередь подключите кабели к реле, затем установите предохранитель, и только после этого подключите кабель к аккумулятору. Такая последовательность безопаснее, чем подключение от аккумуляторов к устройству

На все кабели, идущие непосредственно от аккумуляторов необходимо устанавливать предохранители. Они защищают кабель от возгорания, которое может возникнуть при соприкосновении поврежденного положительного проводника с корпусом автомобиля или катера.  Предохранители ставят как можно ближе к клеммам аккумуляторов так, чтобы большая часть кабеля была защищена.

Номинал предохранителей выбирают на 30-50% больше номинала реле. Например, для устройства, рассчитанного на 100 ампер, потребуется предохранитель на 130-150 ампер. Многие реле рассчитаны на перегрузку в 600% от номинала, однако выдерживает такой ток всего лишь в течении нескольких миллисекунд

Ток зарядки	Минимальное сечение кабеля, мм2	Номинал предохранителя, А
50	10	75-80
70	16	80-90
90	25	125-130
110	35	150
120	50	150-175

Для защиты кабеля от аккумуляторов к реле подходят предохранители ANL, MRBF, MIDI / AMI.

Для сигнальных проводников достаточно предохранителя на 5 ампер.

 

Задайте вопрос,

и получите консультацию по лодочным электромоторам, аккумуляторам или зарядным устройствам для катера или яхты

Схема зарядного устройства с автоматическим отключением

1 месяц назад Фарва Навази

1392 просмотра

Введение

В эту эпоху мы стали больше зависеть от электронных устройств и гаджетов. От сотовых телефонов до наушников, нам кажется невозможным жить без них. Как мы не можем жить без этих гаджетов, эти гаджеты не могут работать без своих батарей. Кроме того, батареи разряжаются и, следовательно, требуют зарядного устройства. Зарядное устройство бывает разных видов в зависимости от потребности устройства. Но иногда мы забываем устройство на зарядке, и энергия тратится впустую. Кроме того, это может повлиять на срок службы батареи. Поэтому должно быть зарядное устройство, которое сразу обрывает зарядку при зарядке. Итак, в этом уроке мы собираемся «Схема зарядного устройства с автоматическим отключением».

Возможно вы видели, что в некоторых устройствах когда мы заряжаем гаджет и он наполняется, он моментально обрывает все входящие сигналы. Это зарядные устройства, которые постоянно проверяют зарядное напряжение аккумулятора и отключают зарядное напряжение, когда аккумулятор полностью заряжен.

Hardware Required

Sr	Components	Qty
1	Transformer (0-16V)	1
2	Diode (1N4007)	5
3	12V Battery	1
4	Zener Diode 12v/1w	1
5	Voltage Regulator IC (LM317 )	1
6	NPN Power Transistor (BD139)	1
7	LED	2
8	Potentiometer 10K	1
9	Electrolysis Capacitor (1000uf)	1
10	Ceramic Capacitor (0. 1uf)	1
11	Resistor (1K, 2K, 10 Ohm, 230 Ohm)	1, 1, 1, 1

Схема

Принцип работы

Схема зарядного устройства с автоматическим отключением включает трансформатор, который снижает напряжение с 230 В до 15 В. Затем с помощью диодов мы построили мостовой выпрямитель, который преобразует мощность переменного тока в постоянный, но в нем есть пульсации, которые убираются конденсаторами в цепи. Этот выход теперь используется как вход для микросхемы регулятора LM317, которая регулирует напряжение постоянного тока. В результате он регулирует напряжение с помощью потенциометра на его регулировочном штифте. Теперь в схеме есть транзистор и стабилитрон.

При полной зарядке аккумулятора на базу транзистора BD139 через стабилитрон подается обратное напряжение, вызывающее его включение за счет проводимости в транзисторе. Когда батарея полностью заряжена, выходное напряжение регулятора напряжения уменьшается. Мы использовали два светодиода разного цвета. Зеленый светодиод указывает на то, что батарея заряжается, а красный светодиод указывает на то, что батарея полностью заряжена.

Применение и использование

• Одним из наиболее распространенных применений 12-вольтовой батареи являются электронные гаджеты и оборудование.

Похожие сообщения:

Цепь зарядного устройства для ионно-литиевых аккумуляторов: распределение нагрузки

В современном мире постоянно сжимающейся электроники существует постоянная потребность в использовании ионно-литиевых аккумуляторов в продуктах. При разработке безопасной и эффективной схемы аккумуляторов необходимо учитывать множество сложностей. Ранее я обсуждал некоторые аспекты безопасности/защиты конструкции литий-ионных аккумуляторов. Я еще не обсуждал схемы зарядных устройств для литий-ионных аккумуляторов. В этой статье будут рассмотрены некоторые передовые методы распределения нагрузки цепей литий-ионных аккумуляторов.

То, что вы найдете, вероятно, почти все в дизайне электроники, идеального решения не существует. Всегда нужно взвешивать все за и против конкретной схемы. Затем вы должны решить, что лучше всего подходит для вашего конкретного дизайна.

 

Примечания к этой статье

Для краткости мой пример схемы не будет функциональным, а предназначен только для отображения общего представления системы. Когда показана LI-ION CELL , предполагается, что в ячейку будут встроены все надлежащие схемы защиты.

 

Что

Не следует делать

При проектировании первой схемы зарядного устройства для ионно-литиевых аккумуляторов первое, что вы, скорее всего, почувствуете, как показано на рисунке ниже:

т лучший метод. Параллельное подключение системной нагрузки к аккумулятору создает множество потенциальных проблем и опасностей.

Многие спецификации зарядных устройств для литий-ионных аккумуляторов фактически поощряют и предлагают именно эту схему.

Рис. 2. В техническом описании зарядной ИС Texas Instruments BQ24210 показана нагрузка, подключенная параллельно аккумулятору.

Хотя эта установка может работать в определенных сценариях, она не является хорошей идеей для большинства проектов. Причина проста: если выход вашего зарядного устройства напрямую подключен к аккумулятору
, и к остальной нагрузке системы, он не сможет определить ток, который проходит через аккумулятор. Эта проблема усугубляется, если ваша система потребляет достаточно большую нагрузку, чтобы начать провисание самой шины напряжения. Это может исказить весь алгоритм зарядки аккумулятора.

Основная проблема связана с заключительной частью алгоритма зарядки. Микросхема определяет ток заряда, чтобы знать, когда прекратить зарядку. Если системная нагрузка потребляет ток, зарядное устройство может никогда не выключиться, что приведет к повреждению аккумулятора.

В оставшейся части этой статьи будут рассмотрены три варианта, которые, хотя и сложнее в реализации, гораздо безопаснее и эффективнее.

 

1. Отключить загрузку системы во время зарядки

Самая простая схема зарядного устройства для ионно-литиевых аккумуляторов — просто отключить выход системы во время зарядки. Это характерно для многих продуктов, с которыми вы сталкиваетесь в повседневной жизни. Это особенно верно для продуктов, которые потребляют много тока во время использования, таких как портативные пылесосы. Самый простой способ реализовать это — просто использовать полевой МОП-транзистор последовательно с батареей, подходящей к нагрузке вашей системы. Входной источник питания управляет затвором MOSFET. Когда вы подключаете источник питания, МОП-транзистор выключается, отключая системную нагрузку.

Рисунок 3: Простое усовершенствование стандартной «параллельной» схемы зарядки.

Поскольку нагрузка системы питается только тогда, когда она не заряжается, остальная часть конструкции системы упрощается. Вам не нужно беспокоиться об управлении ситуациями по-разному в зависимости от того, какой источник питания вы используете в настоящее время.

Pro’s

1. Требуется только один основной компонент.
2. Быстро заряжает аккумулятор, так как зарядное устройство питает только аккумулятор.
3. Вам нужно беспокоиться о цепи только тогда, когда она находится в условиях нагрузки от батареи.

Con’s

1. Не позволяет использовать систему во время зарядки.

 

2. Прием нагрузки во время зарядки

Эта схема зарядного устройства для ионно-литиевых аккумуляторов очень похожа на предыдущую, но с двумя отличиями. Во-первых, вместо того, чтобы просто использовать MOSFET, вы также пропускаете входное питание нагрузки через диод. При последовательном подключении затвора полевого транзистора к входному источнику питания и диода (обычно Шоттки) нагрузка системы получает питание от входного источника питания во время зарядки. Диод необходим для предотвращения обратного питания батареи от источника входного сигнала. Вы можете заменить диод идеальным диодом MOSFET, чтобы уменьшить падение напряжения.

Второе изменение заключается в добавлении дополнительного P MOSFET вплотную к другому. Это предотвращает прямую зарядку аккумулятора входным источником питания через диод в корпусе.

Рис. 4. Добавив диод Шоттки последовательно с входным блоком питания, вы обеспечиваете питание системной нагрузки во время зарядки.

При использовании этого метода важно понимать ограничения источника питания.

Например:

• Стандартный USB 5В является основным входом, который может подавать ~500мА.
• Имеется литий-ионный аккумулятор емкостью 1000 мАч с максимальной скоростью зарядки 0,5C (500 мА) и максимальным разрядом 1C (1A).
• Зарядная ИС заряжается при максимальном токе 300 мА (это происходит на этапе цикла зарядки постоянным током).
• В зависимости от состояния нагрузка может потреблять от 50 мА до 500 мА.

Пока устройство не подключено к сети, нагрузка полностью зависит от питания от батареи, ограничений нет. Он способен полностью потреблять 500 мА. Подключив плату для зарядки, в режиме постоянного тока источник питания USB обеспечивает около 300 мА. Это означает, что для остальной части системы доступно только 200 мА. Внедрение надлежащей конструкции нисходящей системы необходимо для предотвращения повреждения источника питания.

Эта схема почти всегда требует подключения VUSB к системному микроконтроллеру. Таким образом, вы можете учитывать время, когда он заряжается, чтобы гарантировать отсутствие ситуаций перегрузки.

Еще один момент, который следует учитывать при использовании этого метода, заключается в том, что входное напряжение питания, вероятно, будет выше, чем напряжение батареи. Если вы используете повышающий преобразователь после аккумулятора для повышения напряжения одноэлементной литиевой батареи до 5 В и используете зарядное устройство на 5 В, тогда проблем не возникнет. Если вместо этого ваша система просто работает напрямую от номинального напряжения 3,7 В от батареи, вы должны учитывать 5 В, которые система увидит при зарядке.

Pro’s

1. Ненамного сложнее предыдущего метода. Все еще требует только несколько частей.
2. Позволяет использовать систему во время зарядки.

Коннекторы

1. Нагрузка может перегрузить входное зарядное устройство, что приведет к повреждению.
2. Система должна знать, когда она заряжается, что усложняет конструкцию системы.
3. Требует, чтобы система учитывала разницу в напряжении между входным источником питания и аккумулятором.

 

3. Распределение нагрузки с помощью интегральной схемы Power Path

Окончательная схема зарядного устройства для ионно-литиевых аккумуляторов является наиболее совершенной, в ней используются преимущества предшествующего метода и устраняются основные недостатки. Существуют микросхемы для зарядки аккумуляторов производства Texas Instruments, Analog Devices и Maxim, которые имеют то, что они называют «управлением Power Path».

Рис. 5: BQ2403x от Texas Instruments является примером зарядной ИС с Power Path.

Они включают в себя тот же стиль переключателей MOSFET между аккумулятором и системной нагрузкой, что мы рассматривали ранее. Вместо того, чтобы просто отключать питание при зарядке, они используют DPPM (Dynamic Power-Path Management). Это означает, что при зарядке микросхема будет подавать питание на системную нагрузку от настенного источника питания, как в моем примере 2. Если затем системная нагрузка потребляет больше, чем может обеспечить настенный источник питания, она переключается, позволяя аккумуляторной батарее работать. до разницы. Таким образом, ИС тракта питания может обеспечивать одинаковую мощность вне зависимости от того, заряжается он или нет.

Это упрощает конструкцию системы, так как вам не нужно беспокоиться об ограничениях по току между аккумулятором и источником зарядки. Пока батарея способна генерировать такой большой ток, микросхема справится с этим.

У них также есть много полезных функций, таких как мгновенная подача питания на системную нагрузку при зарядке, даже когда батарея глубоко разряжена. Одна вещь, о которой следует знать, это то, что большинство из них имеют встроенный в силиконовый МОП-транзистор. Вы должны быть уверены, что текущий предел для IC достаточно высок для вашего варианта использования. Есть некоторые, которые используют внешние МОП-транзисторы. Это позволяет выбирать мощные МОП-транзисторы.

Pro’s

1. Обеспечивает питание системы во время зарядки.
2. Удаляет ограничение по току входного зарядного устройства.
3. Позволяет системному разработчику не беспокоиться об электропитании, ИС полностью берет на себя это.

Con’s

1. Дороже
2. Выбор деталей меньшего размера

 

Заключение

При проектировании схемы с литий-ионным аккумулятором необходимо учитывать множество факторов. Часто упускается из виду то, как аккумулятор распределяет нагрузку с зарядным устройством. В этой статье обсуждаются различные схемы зарядного устройства литий-ионных аккумуляторов для распределения нагрузки.