Regulátor nabíjení a vybíjení pro li-ion baterie. Li-Ion regulátor vybíjení pomocí diskrétních prvků

ZCELA NOVÉ ZAŘÍZENÍ V BALENÍ.
Zařízení umožňuje vizuálně sledovat úroveň nabití a vybití lithiové baterie(napětí), aby se zabránilo kritické úrovni vybití.
Vizuální a zvuková kontrola kompozitních baterií.
Zařízení (detektor baterie, indikátor, tester, ovladač, voltmetr, bzučák) má osm ovládacích vstupů pro 1-8S, 1 nebo 8 Lipo/Li-Ion/LiMn/Li-Fe a umožňuje připojení prvků s balančními kontakty.
Toto zařízení má malé rozměry a hmotnost a je nepostradatelné v leteckém modelářství.

ÚČEL:
Bzučák je alarm baterie, který lze naprogramovat na požadovaný práh odezvy.
Zařízení informuje o nízkém napětí (propadu napětí) na kterékoli ze sériově zapojených baterií v baterii.
Zařízení je vhodné pro kontrolu již použitých baterií.

PROVOZNÍ PRINCIP:
V normálním stavu se dotazuje napětí baterie jako celku a každé banky zvlášť, naměřené hodnoty jsou na displeji zobrazeny jasně červenými čísly. Displej je dobře čitelný za jasných podmínek sluneční světlo.
Když kterýkoli článek baterie dosáhne naprogramované úrovně napětí (nabití/vybití), zařízení vydá silný přerušovaný zvuk (95 dB) ze dvou reproduktorů a na displeji se jasně červeně zobrazí aktuální napětí každého prvku kompozitní baterie.
Prahová úroveň nouzového napětí se nastavuje programově tlačítkem umístěným mezi reproduktory, rozsah řízeného napětí je 2,7V - 3,8V pro každý prvek v baterii.
Zvukový alarm lze na zařízení vypnout, v takovém případě bude nouzový režim indikovat pouze displej.

VZHLED:
Zařízení se skládá z prvků nainstalovaných na desce (včetně: displeje, bzučáku, programovacího tlačítka, 9pinového konektorového hřebenu) pokrytých průhlednou fólií.

PARAMETRY:
rozměr: 39x25x11mm;
hmotnost 9g;
přesnost měření: 0,01V;
rozsah indikace napětí baterie: od 0,5V do 36V;
rozsah indikace napětí článku (banky): od 0,5V do 4,5V;
rozsah pro nastavení nouzového prahu zařízení: od 2,7V do 3,8V (při dosažení stanovené úrovně v některém z článků)

SPOJENÍ:
Zařízení je připojeno ke speciálnímu konektoru balanceru kompozitní baterie 1-8s Lipo/Li-ion/LiMn/Li-Fe a ovládá napětí baterie jako celku a každé banky ve složení zvlášť, přičemž napájecí obvod pracuje samostatně a v nouzovém režimu nedochází k rozpojení zátěžového obvodu a alarm pouze upozorní uživatele na kritický stav baterie.
Zařízení neřídí obvod napájecí zátěže, takže zátěž může fungovat až do úplného vybití baterie, bez ohledu na to, zda bzučák vstoupil do nouzového režimu nebo ne.

Ochrana lithium-iontové baterie(Li-ion). Myslím, že mnozí z vás vědí, že např. uvnitř baterie od mobilní telefon Nechybí ani ochranný obvod (kontrolér ochrany), který zajišťuje, že baterie (článek, banka atd...) nebude přebita nad napětí 4,2 V, nebo vybita pod 2...3 V. Také ochrana obvod šetří před zkraty tím, že v době zkratu vypne samotnou sklenici od spotřebitele. Když baterie dosáhne konce své životnosti, můžete z ní vyjmout desku ovladače ochrany a samotnou baterii vyhodit. Ochranná deska může být užitečná pro opravu jiné baterie, pro ochranu plechovky (která nemá ochranné obvody), nebo můžete desku jednoduše připojit ke zdroji a experimentovat s ní.

Měl jsem mnoho ochranných desek pro baterie, které se staly nepoužitelnými. Hledání označení mikroobvodů na internetu však nepřineslo nic, jako by byly mikroobvody klasifikovány. Na internetu byla dokumentace pouze pro sestavy tranzistorů s efektem pole, které jsou součástí ochranných desek. Pojďme se na zařízení podívat typické schéma ochrana lithium-iontové baterie. Níže je deska řadiče ochrany sestavená na čipu řadiče označeného VC87 a sestavě tranzistoru 8814 ():

Na fotce vidíme: 1 - regulátor ochrany (srdce celého obvodu), 2 - sestavení dvou tranzistorů s efektem pole (o nich budu psát níže), 3 - rezistor nastavení pracovního proudu ochrany (např. zkrat), 4 - napájecí kondenzátor, 5 - rezistor (pro napájení čipu regulátoru), 6 - termistor (nachází se na některých deskách pro ovládání teploty baterie).

Zde je další verze regulátoru (na této desce není žádný termistor), je sestaven na čipu s označením G2JH a na tranzistorové sestavě 8205A ():

Jsou potřeba dva tranzistory s efektem pole, abyste mohli samostatně ovládat ochranu nabíjení (Charge) a ochranu proti vybíjení (Discharge) baterie. Téměř vždy existovaly datové listy pro tranzistory, ale žádné pro čipy řadičů!! A onehdy jsem najednou narazil na zajímavý datasheet pro nějaký druh regulátoru ochrany lithium-iontové baterie ().

A pak se z ničeho nic objevil zázrak - po porovnání obvodu z datasheetu s mými ochrannými deskami jsem si uvědomil: Obvody se shodují, jsou to jedno a totéž, klonové čipy! Po přečtení datasheetu můžete podobné regulátory použít ve svých domácích produktech a změnou hodnoty rezistoru můžete zvýšit přípustný proud, který může regulátor dodat před vypnutím ochrany.

Lithiové baterie se nejčastěji používají ve formě jednotlivých sekcí zapojených do série. To je nutné k získání toho, co potřebujete výstupní napětí. Počet sekcí, které tvoří baterii, se pohybuje ve velmi širokých mezích – od několika jednotek až po několik desítek. Existují dva hlavní způsoby nabíjení takových baterií.

Sériová metoda, kdy se nabíjení provádí z jednoho zdroje energie, s napětím rovným plné napětí baterie Paralelní metoda, kdy se každá sekce nabíjí nezávisle na speciální nabíječka.

Skládá se z velkého množství vzájemně galvanicky nepropojených zdrojů napětí a jednotlivých ovládacích zařízení pro každou sekci.

Nejrozšířenější je pro svou větší jednoduchost metoda sekvenčního nabíjení. Balancér diskutovaný v článku se proto nepoužívá v paralelních nabíjecích systémech paralelní systémy Nabíjení nebude v rámci tohoto článku uvažováno.

Při metodě sekvenčního nabíjení je jedním z hlavních požadavků, který musí být splněn, následující: napětí v žádné části nabíjené lithiové baterie během nabíjení nesmí překročit určitou hodnotu (hodnota této prahové hodnoty závisí na typu lithiového prvku ).

Splnění tohoto požadavku při sekvenčním nabíjení není možné zajistit bez přijetí speciálních opatření... Důvod je zřejmý - jednotlivé sekce baterie nejsou totožné, takže dosažení max. přípustné napětí na každé sekci během nabíjení dochází v různých časech. Požadovaný Ovládací deska balancéru.

Můžete si také objednat různé balanční desky pro segwaye, hoverboardy, elektrické koloběžky, kola, letadla, solární panely atd.

bms ovladač 3x18650,

bms ovladač pro šroubovák,

regulátory nabíjení a vybíjení (bms) pro li-ion baterie,

regulátor nabíjení li-ion baterie,

regulátor vybíjení nabíjení lithiové baterie,

regulátor nabíjení-vybíjení (pcm) pro li-ion baterii,

DIY li-ion regulátor nabíjení,

regulátor nabíjení a vybíjení pro lithiové baterie s funkcí vyvažování,

koupit balancer pro nabíjení li ion,

koupit balancer pro lithiové baterie,

vyvažovací deska,

vyvažování bms,

bms ovladač 4x18650.deska regulátoru nabíjení li-ion baterie

deska regulátoru nabíjení li-ion baterie 18650

Deska regulátoru nabíjení li-ion baterie s balanceremdeska regulátoru nabíjení pro šroubovák na li-ion baterie

koupit řídicí desku nabíjení li-ion baterie

Nejprve se musíte rozhodnout o terminologii.

Jako takový neexistují žádné regulátory vybíjení a nabíjení. To je nesmysl. Nemá smysl řídit vypouštění. Vybíjecí proud závisí na zátěži - kolik potřebuje, tolik si vezme. Jediné, co musíte při vybíjení udělat, je sledovat napětí na baterii, aby nedošlo k jejímu přebití. K tomuto účelu používají.

Zároveň oddělené ovladače účtovat nejen existují, ale jsou také naprosto nezbytné pro proces nabíjení iontové baterie. Nastavují požadovaný proud, určují konec nabíjení, hlídají teplotu atd. Regulátor nabíjení je nedílnou součástí každého.

Na základě svých zkušeností mohu říci, že regulátor nabíjení/vybíjení ve skutečnosti znamená obvod pro ochranu baterie před příliš velkým množstvím hluboký výboj a naopak dobíjení.

Jinými slovy, když mluvíme o regulátoru nabíjení/vybíjení, mluvíme o ochraně zabudované do téměř všech lithium-iontových baterií (moduly PCB nebo PCM). Tady to je:

A tady jsou taky:

Je zřejmé, že ochranné desky jsou prezentovány v různých formách a jsou sestavovány za použití různých elektronické součástky. V tomto článku se podíváme na možnosti ochranných obvodů pro Li-ion baterie (nebo chcete-li regulátory vybíjení/nabíjení).

Regulátory nabíjení a vybíjení

Protože je toto jméno ve společnosti tak dobře zavedené, budeme ho také používat. Začněme možná nejběžnější verzí na čipu DW01 (Plus).

DW01-Plus

Tato ochranná deska je pro li-ion baterie najdete v každé druhé baterii mobilního telefonu. Abyste se k němu dostali, stačí odtrhnout samolepku s nápisy, která je na baterii nalepena.

Samotný čip DW01 je šestiramenný a dva tranzistory s efektem pole jsou konstrukčně vyrobeny v jednom balení ve formě 8nohé sestavy.

Pin 1 a 3 ovládají spínače ochrany proti vybití (FET1) a spínače ochrany proti přebití (FET2). Prahová napětí: 2,4 a 4,25 V. Pin 2 je senzor, který měří pokles napětí na tranzistorech s efektem pole, který poskytuje ochranu proti nadproudu. Přechodový odpor tranzistorů funguje jako měřící bočník, takže práh odezvy má velmi velký rozptyl od produktu k produktu.

Celé schéma vypadá asi takto:

Pravý mikroobvod označený 8205A - to je ono tranzistory s efektem pole, fungující jako klíče v obvodu.

Řada S-8241

SEIKO se vyvinulo specializované čipy pro ochranu lithium-iontových a lithium-polymerové baterie z přebití/přebití. K ochraně jedné plechovky se používají integrované obvody řady S-8241.

Ochranné spínače proti nadměrnému vybití a přebití pracují při 2,3 V a 4,35 V. Proudová ochrana se aktivuje, když je pokles napětí na FET1-FET2 roven 200 mV.

Řada AAT8660

LV51140T

Podobné schéma ochrany pro lithiové jednočlánkové baterie s ochranou proti nadměrnému vybití, přebití a nadměrnému nabíjecímu a vybíjecímu proudu. Implementováno pomocí čipu LV51140T.

Prahová napětí: 2,5 a 4,25 V. Druhá větev mikroobvodu je vstupem nadproudového detektoru (mezní hodnoty: 0,2V při vybíjení a -0,7V při nabíjení). Pin 4 není použit.

Řada R5421N

Konstrukce obvodu je podobná jako u předchozích. V provozním režimu mikroobvod spotřebuje asi 3 μA, v blokovacím režimu - asi 0,3 μA (písmeno C v označení) a 1 μA (písmeno F v označení).

Řada R5421N obsahuje několik modifikací, které se liší velikostí odezvového napětí při dobíjení. Podrobnosti jsou uvedeny v tabulce:

SA57608

Jiná verze regulátoru nabíjení/vybíjení, pouze na čipu SA57608.

Napětí, při kterém mikroobvod odpojí plechovku od vnějších obvodů, závisí na indexu písmen. Podrobnosti naleznete v tabulce:

SA57608 spotřebovává poměrně velký proud v režimu spánku - asi 300 μA, což jej odlišuje od výše uvedených analogů k horšímu (spotřebovaný proud je řádově zlomky mikroampéru).

LC05111CMT

A nakonec navrhujeme zajímavé řešení od jednoho ze světových lídrů ve výrobě elektronických součástek On Semiconductor - regulátor nabíjení-vybíjení na čipu LC05111CMT.

Řešení je zajímavé tím, že klíčové MOSFETy jsou zabudovány do samotného mikroobvodu, takže z přídavných prvků zbylo jen pár rezistorů a jeden kondenzátor.

Přechodový odpor vestavěných tranzistorů je ~11 miliohmů (0,011 ohmů). Maximální proud nabíjení/vybíjení - 10A. Maximální napětí mezi svorkami S1 a S2 je 24 Voltů (to je důležité při kombinování baterií do baterií).

Mikroobvod je k dispozici v balíčku WDFN6 2,6x4,0, 0,65P, Dual Flag.

Obvod, jak se očekávalo, poskytuje ochranu proti přebití/vybití, přetěžovacímu proudu a přebíjecímu proudu.

Regulátory nabíjení a ochranné obvody – jaký je rozdíl?

Je důležité pochopit, že ochranný modul a regulátory nabíjení nejsou totéž. Ano, jejich funkce se do určité míry překrývají, ale nazývat ochranný modul zabudovaný v baterii regulátorem nabíjení by byla chyba. Nyní vysvětlím, v čem je rozdíl.

Nejdůležitější úlohou každého regulátoru nabíjení je implementovat správný nabíjecí profil (obvykle CC/CV - konstantní proud/konstantní napětí). To znamená, že regulátor nabíjení musí být schopen omezit nabíjecí proud na dané úrovni, a tím řídit množství energie „nalité“ do baterie za jednotku času. Přebytečná energie se uvolňuje ve formě tepla, takže jakýkoli regulátor nabíjení se během provozu dost zahřívá.

Z tohoto důvodu nejsou regulátory nabíjení nikdy zabudovány do baterie (na rozdíl od ochranných desek). Ovladače jsou prostě součástí pořádné nabíječky a nic víc.

Navíc ani jedna ochranná deska (nebo ochranný modul, jak to nazvat) není schopna omezit nabíjecí proud. Deska pouze ovládá napětí na samotné bance a pokud překročí předem stanovené meze, rozepne výstupní spínače, čímž banku odpojí od okolního světa. Mimochodem, na stejném principu funguje i ochrana proti zkratu - když zkrat Napětí na bloku prudce klesne a spustí se ochranný obvod hlubokého vybití.

Záměna mezi ochrannými obvody pro lithiové baterie a regulátory nabíjení vznikla kvůli podobnosti prahu odezvy (~4,2V). Pouze v případě ochranného modulu dochází úplné vypnutí banky z vnějších terminálů a v případě regulátoru nabíjení se přepne do režimu stabilizace napětí a postupně snižuje nabíjecí proud.