کنترل کننده شارژ و دشارژ برای باتری های لیتیوم یونی. کنترل کننده تخلیه Li-Ion با استفاده از عناصر گسسته

دستگاه کاملاً جدید در بسته بندی.
این دستگاه به شما این امکان را می‌دهد تا سطح شارژ و دشارژ باتری‌های لیتیومی (ولتاژ) را به صورت بصری کنترل کنید تا از سطح دشارژ بحرانی جلوگیری کنید.
بازرسی تصویری و صوتی باتری های کامپوزیت.
این دستگاه (ردیاب باتری، نشانگر، تستر، کنترل کننده، ولت متر، بیپر) دارای هشت ورودی کنترل برای 1-8S، 1 یا 8 Lipo/Li-Ion/LiMn/Li-Fe است و به شما امکان می دهد عناصر را با کنتاکت های متعادل کننده متصل کنید.
این دستگاه از نظر اندازه و وزن کوچک است و در مدل سازی هواپیما ضروری است.

هدف:
بیپر زنگ باتری است که می تواند تا آستانه پاسخ مطلوب برنامه ریزی شود.
دستگاه در مورد ولتاژ پایین (افت ولتاژ) در هر یک از بانک های متصل به سری در باتری اطلاع می دهد.
دستگاه برای بررسی باتری های استفاده شده از قبل مناسب است.

اصول کارکرد، اصول جراحی، اصول عملکرد:
در حالت عادی، ولتاژ باتری به عنوان یک کل و هر بانک به طور جداگانه بررسی می شود، قرائت ها با اعداد قرمز روشن روی نمایشگر نمایش داده می شوند. نمایشگر در زیر نور شدید خورشید به راحتی قابل خواندن است.
هنگامی که هر سلول باتری به سطح ولتاژ برنامه ریزی شده (شارژ/دشارژ) می رسد، دستگاه صدای متناوب قوی (95dB) را از طریق دو بلندگو منتشر می کند و صفحه نمایش با رنگ قرمز روشن ولتاژ فعلی هر عنصر باتری کامپوزیت را نشان می دهد.
سطح آستانه ولتاژ اضطراری به صورت برنامه ریزی شده توسط دکمه ای که بین بلندگوها قرار دارد تنظیم می شود؛ محدوده ولتاژ کنترل شده 2.7 - 3.8 ولت برای هر عنصر در باتری است.
هشدار صوتی را می توان در دستگاه خاموش کرد، در این صورت فقط صفحه نمایش حالت اضطراری را نشان می دهد.

ظاهر:
دستگاه متشکل از عناصر نصب شده روی برد (شامل: نمایشگر، بیپر، دکمه برنامه نویسی، شانه کانکتور 9 پین) است که با فیلم شفاف پوشانده شده است.

گزینه ها:
اندازه: 39x25x11mm;
وزن 9 گرم؛
دقت اندازه گیری: 0.01 ولت؛
محدوده نشانگر ولتاژ باتری: از 0.5 ولت تا 36 ولت؛
محدوده نشانگر ولتاژ سلول (بانک): از 0.5 تا 4.5 ولت؛
محدوده تنظیم آستانه اضطراری دستگاه: از 2.7 ولت تا 3.8 ولت (زمانی که در هر یک از سلول ها به یک سطح مشخص رسیده است)

ارتباط:
این دستگاه به یک کانکتور مخصوص متعادل کننده یک باتری کامپوزیت 1-8s Lipo/Li-ion/LiMn/Li-Fe متصل می شود و ولتاژ باتری را به طور کلی و هر بانک در ترکیب را به طور جداگانه کنترل می کند، در حالی که مدار برق به طور مستقل عمل می کند و در حالت اضطراری مدار بار باز نمی شود و آلارم فقط کاربر را از وضعیت بحرانی باتری مطلع می کند.
دستگاه مدار بار قدرت را کنترل نمی کند، بنابراین بار می تواند تا زمانی که باتری به طور کامل تخلیه شود، بدون توجه به اینکه بیپر وارد حالت اضطراری شده است یا خیر، کار کند.

حفاظت از باتری های لیتیوم یون (Li-ion). من فکر می کنم که بسیاری از شما می دانید که مثلاً در داخل باتری تلفن همراه یک مدار حفاظتی (کنترل کننده محافظ) نیز وجود دارد که تضمین می کند باتری (سلول، بانک و ...) بیش از یک ولتاژ شارژ نشود. ولتاژ 4.2 ولت یا دشارژ کمتر از 2...3 ولت. همچنین مدار حفاظتی با جدا کردن قوطی از مصرف کننده در لحظه اتصال کوتاه، از اتصال کوتاه صرفه جویی می کند. وقتی عمر باتری به پایان رسید، می توانید برد کنترلر محافظ را از روی آن جدا کرده و خود باتری را دور بیندازید. برد محافظ می تواند برای تعمیر باتری دیگر، برای محافظت از قوطی (که مدارهای حفاظتی ندارد) مفید باشد یا می توانید به سادگی برد را به منبع تغذیه وصل کنید و با آن آزمایش کنید.

بردهای محافظ زیادی برای باتری ها داشتم که غیرقابل استفاده شده بودند. اما جستجو در اینترنت برای نشانه گذاری ریز مدارها چیزی به دست نیاورد، گویی ریز مدارها طبقه بندی شده اند. در اینترنت فقط اسنادی برای مجموعه های ترانزیستورهای اثر میدانی وجود داشت که در بردهای حفاظتی گنجانده شده اند. بیایید به طراحی یک مدار محافظ باتری لیتیوم یون معمولی نگاه کنیم. در زیر یک برد کنترل کننده حفاظتی است که روی یک تراشه کنترلی با نام VC87 و یک مجموعه ترانزیستور 8814 مونتاژ شده است:

در عکس می بینیم: 1 - کنترل کننده حفاظت (قلب کل مدار)، 2 - مونتاژ دو ترانزیستور اثر میدانی (در زیر در مورد آنها خواهم نوشت)، 3 - مقاومت جریان عملیات حفاظت را تنظیم می کند (به عنوان مثال در طول یک اتصال کوتاه)، 4 - خازن منبع تغذیه، 5 - مقاومت (برای تغذیه تراشه کنترلر)، 6 - ترمیستور (روی برخی از بردها برای کنترل دمای باتری یافت می شود).

در اینجا نسخه دیگری از کنترلر وجود دارد (هیچ ترمیستوری روی این برد وجود ندارد)، روی یک تراشه با نام G2JH و روی یک مجموعه ترانزیستور 8205A مونتاژ شده است ():

دو ترانزیستور اثر میدانی مورد نیاز است تا بتوانید به طور جداگانه محافظ شارژ (Charge) و حفاظت تخلیه (Discharge) باتری را کنترل کنید. تقریبا همیشه دیتاشیت برای ترانزیستورها وجود داشت اما برای چیپ های کنترلر هیچی!! و روز دیگر ناگهان با یک دیتاشیت جالب برای نوعی کنترلر محافظ باتری لیتیوم یون روبرو شدم ().

و سپس، از هیچ جا، یک معجزه ظاهر شد - پس از مقایسه مدار از دیتاشیت با بردهای حفاظتی من، متوجه شدم: مدارها مطابقت دارند، آنها یک چیز هستند، تراشه های کلون! پس از مطالعه دیتاشیت، می‌توانید از کنترل‌کننده‌های مشابه در محصولات خانگی خود استفاده کنید و با تغییر مقدار مقاومت، جریان مجاز را که کنترلر می‌تواند قبل از راه‌اندازی حفاظت ارائه دهد، افزایش دهید.

باتری‌های لیتیومی اغلب به شکل بخش‌های جداگانه به‌صورت سری استفاده می‌شوند. این برای به دست آوردن ولتاژ خروجی مورد نیاز ضروری است. تعداد بخش هایی که باتری را تشکیل می دهند در محدوده های بسیار گسترده ای متفاوت است - از چندین واحد تا چندین ده. دو روش اصلی برای شارژ چنین باتری هایی وجود دارد.

روش متوالی، هنگامی که شارژ از یک منبع تغذیه با ولتاژی برابر با ولتاژ کامل باتری انجام می شود. یک روش موازی، زمانی که هر بخش به طور مستقل از یک شارژر مخصوص شارژ می شود.

متشکل از تعداد زیادی منبع ولتاژ که به صورت گالوانیکی به یکدیگر متصل نیستند و دستگاه های کنترل جداگانه برای هر بخش.

رایج ترین، به دلیل سادگی بیشتر، روش شارژ متوالی است. متعادل کننده مورد بحث در مقاله در سیستم های شارژ موازی استفاده نمی شود، بنابراین سیستم های شارژ موازی در این مقاله بررسی نمی شوند.

با روش شارژ متوالی، یکی از الزامات اصلی که باید رعایت شود موارد زیر است: ولتاژ در هر بخش از باتری لیتیومی شارژ شده در طول شارژ نباید از مقدار معینی تجاوز کند (مقدار این آستانه بستگی به نوع عنصر لیتیومی دارد. ).

اطمینان از برآورده شدن این نیاز در هنگام شارژ متوالی بدون انجام اقدامات خاص غیرممکن است ... دلیل واضح است - بخش های جداگانه باتری یکسان نیستند، بنابراین حداکثر ولتاژ مجاز در هر بخش در طول شارژ در زمان های مختلف رخ می دهد. ضروری برد کنترل بالانس.

همچنین می توانید تخته های تعادلی مختلف برای سگوی، هاوربرد، اسکوتر برقی، دوچرخه، هواپیما، پنل خورشیدی و غیره سفارش دهید.

کنترلر bms 3x18650،

کنترلر bms برای پیچ گوشتی،

کنترل کننده های تخلیه شارژ (bms) برای باتری های لیتیوم یونی،

کنترل کننده شارژ تخلیه باتری لیتیوم یونی،

کنترل کننده شارژ باتری لیتیومی،

کنترل کننده شارژ-دشارژ (pcm) برای باتری لیتیوم یونی،

کنترلر شارژ لیتیوم یونی DIY،

کنترل کننده شارژ و دشارژ برای باتری های لیتیومی با عملکرد متعادل کننده،

خرید متعادل کننده برای شارژ لی یون،

خرید متعادل کننده برای باتری های لیتیومی،

تخته تعادل،

بالانس کردن bms

کنترلر bms 4x18650.برد کنترلر شارژ باتری لیتیوم یون

برد کنترلر شارژ باتری لیتیوم یون 18650

برد کنترلر شارژ باتری لیتیوم یون با بالانسبرد کنترلر شارژ پیچ گوشتی باتری لیتیوم یون

خرید برد کنترلر شارژ باتری لیتیوم یون

ابتدا باید در مورد اصطلاحات تصمیم بگیرید.

همینطور هیچ کنترل کننده تخلیه شارژ وجود ندارد. این بی معنی است. مدیریت تخلیه فایده ای ندارد. جریان تخلیه به بار بستگی دارد - به همان اندازه که نیاز دارد، به همان اندازه طول می کشد. تنها کاری که هنگام تخلیه باید انجام دهید این است که ولتاژ باتری را کنترل کنید تا از تخلیه بیش از حد آن جلوگیری کنید. برای این منظور استفاده می کنند.

در همان زمان، کنترل کننده های جداگانه شارژنه تنها وجود دارند، بلکه برای فرآیند شارژ باتری های لیتیوم یون کاملا ضروری هستند. آنها جریان مورد نیاز را تنظیم می کنند، پایان شارژ را تعیین می کنند، دما را نظارت می کنند و غیره. کنترل کننده شارژ بخشی جدایی ناپذیر از هر دستگاه است.

بر اساس تجربه من، می توانم بگویم که کنترل کننده شارژ/دشارژ در واقع به معنای مداری برای محافظت از باتری در برابر تخلیه بیش از حد عمیق و برعکس، شارژ بیش از حد است.

به عبارت دیگر، هنگامی که ما در مورد کنترل کننده شارژ/دشارژ صحبت می کنیم، در مورد محافظتی که تقریباً در تمام باتری های لیتیوم یونی (ماژول های PCB یا PCM) تعبیه شده است صحبت می کنیم. او اینجاست:

و اینجا هم هستند:

بدیهی است که بردهای حفاظتی در اشکال مختلف موجود هستند و با استفاده از قطعات الکترونیکی مختلف مونتاژ می شوند. در این مقاله به گزینه‌هایی برای مدارهای حفاظتی باتری‌های لیتیوم یونی (یا اگر ترجیح می‌دهید، کنترل‌کننده‌های تخلیه/شارژ) را بررسی خواهیم کرد.

کنترل کننده های شارژ-تخلیه

از آنجایی که این نام در جامعه جا افتاده است، ما نیز از آن استفاده خواهیم کرد. بیایید با، شاید، رایج ترین نسخه در تراشه DW01 (Plus) شروع کنیم.

DW01-Plus

چنین برد محافظی برای باتری های لیتیوم یونی در هر باتری دوم تلفن همراه یافت می شود. برای رسیدن به آن، فقط باید خود چسب را با کتیبه هایی که به باتری چسبانده شده است، جدا کنید.

تراشه DW01 خود شش پایه است و دو ترانزیستور اثر میدانی از نظر ساختاری در یک بسته به شکل یک مجموعه 8 پایه ساخته شده اند.

پایه 1 و 3 به ترتیب سوئیچ های حفاظت تخلیه (FET1) و سوئیچ های حفاظت از شارژ اضافه (FET2) را کنترل می کنند. ولتاژ آستانه: 2.4 و 4.25 ولت. پین 2 سنسوری است که افت ولتاژ را در ترانزیستورهای اثر میدان اندازه گیری می کند که محافظت در برابر جریان اضافه را فراهم می کند. مقاومت انتقالی ترانزیستورها به عنوان یک شنت اندازه گیری عمل می کند، بنابراین آستانه پاسخ دارای پراکندگی بسیار زیادی از محصولی به محصول دیگر است.

کل طرح چیزی شبیه به این است:

ریزمدار سمت راست با علامت 8205A ترانزیستورهای اثر میدانی هستند که به عنوان کلید در مدار عمل می کنند.

سری S-8241

SEIKO تراشه‌های تخصصی را برای محافظت از باتری‌های لیتیوم یون و لیتیوم پلیمر در برابر تخلیه/شارژ بیش از حد توسعه داده است. برای محافظت از یک قوطی از مدارهای مجتمع سری S-8241 استفاده می شود.

سوئیچ های حفاظت از تخلیه بیش از حد و شارژ بیش از حد به ترتیب با ولتاژ 2.3 و 4.35 ولت کار می کنند. حفاظت جریان زمانی فعال می شود که افت ولتاژ FET1-FET2 برابر با 200 میلی ولت باشد.

سری AAT8660

LV51140T

یک طرح حفاظتی مشابه برای باتری های لیتیومی تک سلولی با محافظت در برابر تخلیه بیش از حد، شارژ بیش از حد و جریان های شارژ و دشارژ اضافی. با استفاده از تراشه LV51140T پیاده سازی شده است.

ولتاژ آستانه: 2.5 و 4.25 ولت. پایه دوم ریز مدار ورودی آشکارساز جریان اضافه است (مقادیر حدی: 0.2 ولت هنگام تخلیه و -0.7 ولت هنگام شارژ). پین 4 استفاده نمی شود.

سری R5421N

طراحی مدار شبیه به موارد قبلی است. در حالت کار، ریز مدار حدود 3 μA مصرف می کند، در حالت مسدود کردن - حدود 0.3 μA (حرف C در تعیین) و 1 μA (حرف F در تعیین).

سری R5421N شامل تغییرات متعددی است که در میزان ولتاژ پاسخ در طول شارژ مجدد متفاوت است. جزئیات در جدول آورده شده است:

SA57608

نسخه دیگری از کنترل کننده شارژ/دشارژ، فقط روی تراشه SA57608.

ولتاژهایی که ریزمدار قوطی را از مدارهای خارجی جدا می کند به شاخص حرف بستگی دارد. برای جزئیات، جدول را ببینید:

SA57608 جریان نسبتاً زیادی را در حالت خواب مصرف می کند - حدود 300 µA، که آن را از آنالوگ های ذکر شده در بالا برای بدتر متمایز می کند (جایی که جریان مصرف شده به ترتیب کسری از میکرو آمپر است).

LC05111CMT

و در نهایت، ما یک راه حل جالب از یکی از رهبران جهان در تولید قطعات الکترونیکی On Semiconductor - یک کنترل کننده شارژ-تخلیه بر روی تراشه LC05111CMT ارائه می دهیم.

راه حل از این جهت جالب است که ماسفت های کلیدی در خود ریزمدار تعبیه شده اند، بنابراین تنها چیزی که از عناصر متصل باقی می ماند چند مقاومت و یک خازن است.

مقاومت انتقال ترانزیستورهای داخلی 11 میلی اهم (0.011 اهم) است. حداکثر جریان شارژ/دشارژ 10 آمپر است. حداکثر ولتاژ بین پایانه های S1 و S2 24 ولت است (این در هنگام ترکیب باتری ها در باتری مهم است).

ریز مدار در بسته WDFN6 2.6x4.0، 0.65P، Dual Flag موجود است.

مدار، همانطور که انتظار می رود، محافظت در برابر شارژ/تخلیه بیش از حد، جریان اضافه بار و جریان شارژ بیش از حد را فراهم می کند.

کنترل کننده های شارژ و مدارهای حفاظتی - چه تفاوتی دارند؟

درک این نکته مهم است که ماژول حفاظتی و کنترل کننده شارژ یکسان نیستند. بله، عملکردهای آنها تا حدی با هم همپوشانی دارند، اما نامگذاری ماژول حفاظتی تعبیه شده در باتری به عنوان کنترل کننده شارژ اشتباه است. حالا توضیح می دهم که تفاوت چیست.

مهمترین نقش هر کنترل کننده شارژ، اجرای پروفیل شارژ صحیح (معمولاً CC/CV - جریان ثابت/ولتاژ ثابت) است. یعنی کنترل کننده شارژ باید بتواند جریان شارژ را در یک سطح معین محدود کند و از این طریق میزان انرژی "ریخته شده" به باتری در واحد زمان را کنترل کند. انرژی اضافی به شکل گرما آزاد می شود، بنابراین هر کنترل کننده شارژ در حین کار بسیار داغ می شود.

به همین دلیل، کنترل کننده های شارژ هرگز در باتری تعبیه نمی شوند (برخلاف بردهای محافظ). کنترلرها به سادگی بخشی از یک شارژر مناسب هستند و نه بیشتر.

علاوه بر این، هیچ یک از برد محافظ (یا ماژول حفاظتی، هر چه می خواهید آن را نامگذاری کنید) قادر به محدود کردن جریان شارژ نیست. برد فقط ولتاژ خود بانک را کنترل می کند و اگر از حدهای از پیش تعیین شده فراتر رفت، کلیدهای خروجی را باز می کند و در نتیجه بانک را از دنیای خارج جدا می کند. به هر حال، حفاظت از اتصال کوتاه نیز بر اساس همان اصل کار می کند - در طول یک اتصال کوتاه، ولتاژ روی بانک به شدت کاهش می یابد و مدار حفاظت از تخلیه عمیق فعال می شود.

سردرگمی بین مدارهای حفاظتی باتری های لیتیومی و کنترل کننده های شارژ به دلیل شباهت آستانه پاسخ (~ 4.2 ولت) به وجود آمد. فقط در مورد ماژول محافظ، قوطی به طور کامل از پایانه های خارجی جدا می شود و در مورد کنترل کننده شارژ، به حالت تثبیت ولتاژ تغییر می کند و به تدریج جریان شارژ را کاهش می دهد.