10.10.2018

Компания toshiba представила 2.0a ис usb зарядного устройства литий-ионных аккумуляторов

Компания Toshiba представила 2.0A ИС USB зарядного устройства литий-ионных аккумуляторов

Компания усовершенствовала свою 0.13 мкм смешано-сигнальную технологию изготовления компонентов, с целью достижения максимальной эффективности, мощности, занимаемой площади и рентабельности технологии заряда аккумуляторов

6 февраля 2013. Компания Toshiba America Electronic Components, Inc. представила свою первую мощную интегральная схему USB зарядного устройства литий-ионных аккумуляторов, с током быстрого заряда до 2.0A.

Новая ИС зарядного устройства – TC7710WBG, производится компанией по усовершенствованному 0.

13 мкм смешано-сигнальному технологическому процессу, для того, чтобы получить уровни цены, мощности и габаритов для оптимального заряда батарей смартфонов и мобильных устройств.

Сегодняшняя технология изготовления аккумуляторов отстаёт от совершенствующейся технологии изготовления процессоров.

Также, существующие решения зарядных устройств требуют, чтобы пользователи заряжали свои смартфоны и другие мобильные устройства часто, или в течении длительного времени.

ИС зарядного устройства TC7710WBG компании Toshiba решает данные проблемы путём использования разработанного компанией высокоэффективного ядра импульсного стабилизатора, повышающего КПД, оптимизирующего размеры применённых пассивных компонентов и тепловую конструкцию разработки.

“Обеспечиваемый ток заряда, КПД, габаритные размеры ИС TC7710WBG делают её хорошо подходящей для применения в современных, потребляющих значительные токи от батареи, мобильных устройствах,” сказал Эндрю Берт, вице-президент подразделения аналоговых компонентов и компонентов обработки изображений, группы больших интегральных схем компании TAEC.

“Toshiba будет продолжать развивать свою усовершенствованную технологию и опыт разработок, для того, чтобы предоставить семейство ИС зарядного устройства, идущих в ногу с уникальными требованиями, предъявляемыми к батареям смартфонов и мобильных устройств, таким образом, чтобы пользователи подобных устройств могли дольше и более продуктивно ими пользоваться.”

ИС TC7710WBG использует 0.13 мкм технологический процесс компании, для получения одного из наименьших показателей Rdson*Qg в отрасли, делая компонент хорошо подходящим для применений, требующих высокого значения плотности мощности.

Новая ИС зарядного устройства интегрирует высокоэффективный понижающий DC/DC преобразователь, оперирующий токами заряда до 2.0A, в малогабаритном корпусе формфактора WCSP25, размерами 2.5 мм x 2.5-мм.

Высокая частота коммутации, равная 3 МГц задана для того, чтобы уменьшить номиналы требуемых пассивных компонентов и, следовательно, их размеры, сокращая занимаемую решением площадь печатной платы. КПД компонента может достигать пикового значения более 90 процентов.

Компания Toshiba создавала ИС TC7710WBG принимая во внимание требования к защите всей системы и аккумуляторной батареи. Входной ток поступает от 5В БП соответствующего стандарту USB, и, данное напряжение подаётся на литий-ионный аккумулятор через ИС импульсного регулятора TC7710WBG.

Компонент не только понижает входное напряжение до уровня, требуемого для заряда батареи, но также и динамически управляет профилями заряда, с целью оптимизации времени заряда и надёжности работы устройства. Компонент содержит интерфейс I2C, позволяющий устанавливать различные параметры, такие как: выбор профиля и тока заряда.

ИС TC7710WBG также поддерживает стандарт USB On-the-Go (OTG) для питания периферийных устройств (таких как пикопроекторы) от батареи.

Цена и доступность

Образцы ИС TC7710WBG будут доступны в марте 2013 года, по цене 0,50$/шт., при объёмах поставки 1000 штук. Начало серийного производства ИС запланировано на май 2013 года.

Источник новости

Источник: http://cxem.net/electronic_news/electronic_news34.php

Схема зарядки li-ion аккумулятора от USB

Сегодня статья будет на тему зарядного устройства для литий ионных аккумуляторов. Так как число заходов на страницы сайта по запросу «схема зарядки li-ion аккумулятора» существенно возросло. Можно даже сказать этих запросов большинство за день. Поэтому дабы удовлетворить информационный спрос, посвятим этой теме отдельную рубрику.

Для начала представляю вам простейшую схему зарядки для 3,7 вольтовых, литий ионных аккумуляторов. Питание 5 вольт, в данной схеме осуществляется от USB компьютера, Адаптера постоянного тока на 5 вольт (например зарядное от мобильного телефона) или маломощной солнечной батареи. Мощность зарядного устройтва предполагается около 1 ампера.

Мозгом и сердцем схемы служит микрочип MCP73831. Весьма легко достать или приобрести в радио магазине. Средняя цена около 1,5 — 2 американских вечнозелёных. Можно заказать у китайцев по ссылке всего за $3.88 за 10 шт.

MCP73831 является одним из не дорогих микрочипов в линейке контролёров управления заряда для использования на ограниченном пространстве на плате. Даташит на MCP73831 можно посмотреть по ссылке. Эта микросхема использует постоянный ток / постоянный алгоритм заряда.

А так же прекращает зарядку при полностью заряженном аккумуляторе.

Приведу общую схему:

Литий-ионные аккумуляторы стали популярными в портативной электронике, потому что они могут похвастаться самой высокой плотностью энергии среди любой батареи, используемой в коммерческих целях.

Преимущества включают в себя тысячи перезарядок и не возникновение «эффекта памяти», в отличии от никель-кадмиевых аккумуляторов. Тем не менее, Литий-ионные аккумуляторы должны заряжаться при тщательном контроле постоянного тока и постоянного напряжения.

Переизбыток заряда и неосторожное обращение с литий-ионными элементами может привести к повреждению или нестабильной работе батареи.

Итак, как уже говорилось, ток заряда должен быть около 1 ампера. Подаваемое напряжение не должно превышать 5 вольт. Предполагаемые размеры платы зарядного устройства, не велики, около 25 х 19 х 10 мм.

Все необходимые элементы показаны на схеме. В качестве приемника 5 вольт служит гнездо под мини USB, но ваша фантазия не ограничена. Можно хоть напрямую впаять провода от адаптера 5 v.

Амперметр может быть подключен, только ко входу +5 v.
Ели входное напряжение, всё же будет незначительно больше, то ток заряда соответственно тоже будет больше. Но это ничего страшного, так как микрочип MCP73831 отсечет излишнее напряжение на выходе.
Так же микросхема прекратит зарядку при достижении аккумулятором напряжения в 3,7 v.
Лучше всего, чтобы зарядный ток составлял 35 — 37 % от ёмкости заряжаемого аккумулятора. Тоесть если АКБ на 1000 мА, то ток заряда должен быть около 400 мА.

Готовые платки под пайку:

Вот так выглядит готовая плата зарядного устройства литий ионных аккумуляторов.

Напомню, размеры должны получиться около 25 х 19 х 10 мм.

Хотя схема крайне проста в разработке и сборке и собрать её не составит особого труда, считаю за необходимое вас уведомить, что данную схему вы можете приобрести по цене не более $2, как вы уже догадались, у китайцев.
Крепить же саму банку аккумулятора можно, например, с помощью неодимовых магнитов, а так же смотрите другие варианты крепления контактов для баночных аккумуляторов

На этом всё, скоро покажу другие схемы зарядок для нескольких банок и схемы балансирующих зарядный устройств.

Источник: http://silatoka.net/sxema-zaryadki-li-ion-usb

Литий-ионный аккумулятор – как правильно заряжать, устройство, особенности

Первой компанией, кто запустил в серийное производство перезаряжаемый литий-ионный аккумулятор большой емкости стала Sony, при этом срок службы батареи стал значительно продолжительней, чем его имел никель-кадмиевый аналог.

К сожалению, у первых моделей был существенный недостаток, который проявлялся тем, что при высоком токе разряда литиевый анод воспламенялся.

На устранение этой проблемы потребовалось около 20 лет, решением стал контроллер, который не позволяет образовываться чистому литию на аноде аккумулятора литий-ионного типа.

Современные модели надежны и безопасны, они постепенно вытеснили с рынка никель-металлгидридные и никель-кадмиевые аккумуляторные батареи в портативных устройствах, их устанавливают в качестве источника питания ноутбука, фотоаппарата, мобильного телефона и т.д.

Аккомуляторы Li-ion производства компании Panasonic

Единственная ниша, в которой аккумуляторы литий-ионного типа уступают никель-кадмиевым – это устройства, работа которых требует высокий ток разрядки, например, для шуруповертов. Такой тип батарей называется промышленный.

Отдельно стоит упомянуть об элементах Li-Pol. Единственное отличие от литий полимерного аккумулятора заключается в том, что в базовой основе используется другой электролит, при этом принцип действия, особенности и характеристики этих видов практически идентичны.

Особенности

Любой тип источников питания обладает своими преимуществами и, соответственно, недостатками, литий ионные аккумуляторы только подтверждают эту аксиому. Рассмотрим подробно их характерные особенности.

К числу достоинств, несомненно, можно отнести:

низкие параметры саморазряда;
если взять единичный элемент литий-ионного аккумулятора, размеры которого равны батареям другого типа, то заряд у него будет больше (3,7V, в отличие от 1,2V). Благодаря этому стало возможным существенно упростить и облегчить элемент питания;
отсутствует такой параметр, как память питания, то есть батарея не требует регулярной разрядки, чтобы восстановить мощность (емкость), что упрощает эксплуатацию.

Говоря про преимущества, которыми обладает данный аккумуляторный элемент, нельзя не учитывать определенные недостатки, к которым относятся:

встроенный «предохранитель», то есть плата защиты, задача которой ограничивать напряжение питания при заряде и не допускать полного разряда аккумулятора, помимо этого сглаживается максимальный ток, а также контролируется температура. Из-за этого цена на литий-ионные аккумуляторы выше, чем у аналогов;
несмотря на восстановление аккумуляторов литий-ионного типа, они подвержены «старению», даже в том случае, если хранить их в соответствии с правилами эксплуатации. О том, как притормозить данный процесс, пойдет речь ниже, где будет рассматриваться эксплуатация и ее особенности.

Видео: обзор, вскрытие литий-ионного аккумулятора от мобильника

Форм-фактор

Литий ионные аккумуляторы выпускаются двух форм-факторов – цилиндрический и таблеточный.

Цилиндрические аккумуляторы литий-ионного типа форм-фактор ААА, АА и 18650Таблеточные Li-ion батареи Casio

Во многих устройствах используется несколько соединенных аккумуляторов литий ионного типа, например, чтобы достичь напряжения 12V или увеличить ток разрядки, это необходимо учитывать, если вы хотите купить подобное устройство (как правило, тип соединения указан на корпусе).

Как правильно заряжать

Существуют правила, благодаря которым можно существенно продлить срок службы аккумуляторов литий-ионного типа.

Правило первое: нельзя допускать полной разрядки, благодаря этому можно увеличить количество циклов, при которых происходит зарядка и разрядка. Заряжая батарею на 20%, можно значительно продлить ее срок эксплуатации, как минимум вдвое. В качестве примера приведем таблицу зависимости циклов подзарядки, в зависимости от глубины разряда аккумулятора.

Заряд (уровень)	Количество циклов
батарея разряжена	500
батарея разряжена наполовину	1500
глубина разряда 25 %	2500
потеря разряда 10%	4700

Правило второе: с периодичностью один раз в три месяца требуется производить полный цикл (то есть полностью разряжать и заряжать), благодаря этому процесс «старения» батарей существенно замедляется.

Правило третье: нельзя хранить аккумулятор литий-ионного типа полностью разряженным, желательно, чтобы батарея была заряжена на 30-50%, в противном случае восстановление его емкости не представляется возможным.

Правило четвертое: для зарядки батареи пользуйтесь оригинальным зарядным устройством, которое шло в комплекте от производителя, этого требует разница исполнения защитной схемы аккумулятора. То есть, например, батареи HTC, En-El, Sanyo, IRC, ICR, Lir, Mah, Pocket, ID-Security и т.д. нежелательно заряжать устройством для аккумуляторов Samsung.

Правило пятое: нельзя допускать перегрева аккумулятора, эксплуатировать литий-ионное устройство можно при температуре окружающего воздуха в пределах от -40 до 50 °C. При нарушенном температурном режиме восстановить батарею или произвести ее ремонт не представляется возможным, потребуется только ее замена.

Отдельно необходимо подчеркнуть, что аккумуляторные батареи известных брендов значительно превосходят по характеристикам аналоги неизвестных производителей. Можете не сомневаться, что батареи DMW-BCG, VPG-BPS, SAFT, а также оригинальные модели, например, BL-5C, BP-4L (Nokia), D-Li8, NB-10L (Canon), NP-BG1 (Sony) или LP243454-PCB-LD будут однозначно лучше китайских аналогов.

Самодельное зарядное устройство

При желании можно сделать своими руками устройство, которое послужит для зарядки аккумуляторов литий-ионного типа, его схема изображена ниже.

Читайте также: Взлом wi-fi

Схема зарядки для литий ионных акумуляторов

Обозначения на рисунке:

R1- 22Ом;
R2 – 5,1кОм;
R3- 2кОм;
R4 -11Ом;
R5 – 1кОм;
RV1 – 22кОм;
R7 – 1кОм;
U1 – стабилизатор LM317T (обязательно установить на радиатор с большой площадью рассеиванья);
U2 – TL431(регулятор напряжения);
D1, D2 – светодиоды, можно использовать smd типа, первый, сигналитзирующий о начале процесса зарядки желательно выбрать красным, второй – зеленым;
транзистор Q1 – BC557;
конденсаторы C1, C2 – 100n.

Входное напряжение на схему зарядки аккумуляторов литий-ионного типа должно быть от 9 до20В, для этой цели можно переделать импульсный блок питания. Мощность резисторов необходимо подобрать следующую:

R1 – минимум 2Вт;
R5 – 1Вт
остальные не менее 0.125Вт.

в качестве переменного резистора RV1 желательно взять CG5-2 или его импортный аналог 3296W. Такой тип позволяет более точно выставить выходное напряжение, которое должно быть около 4,2В.

Принцип, по которому работает схема зарядки следующий:

При включении идет зарядка батареи, величина тока зависит от резистора R5 (в нашем случае он будет на уровне 100мА) напряжение зарядки в пределах от 4,15 до 4,2В, о начале процесса просигнализирует диод D1 . Когда аккумулятор приблизится к порогу зарядки, произойдет снижение тока нагрузки, что приведет к выключению светодиода D1 и включению D2.

Заметим, что при снижении напряжения примерно на 0,05-0,1В можно существенно увеличить срок эксплуатации аккумулятора, поскольку он будет заряжаться не до конца.

Контакты для блока зарядки, через который будет подключаться аккумулятор, можно взять со сломанного устройства, перед этим не забудьте их почистить.

Необходимо обратить внимание, что при неправильной настройке, например, завышенном напряжении или токе зарядки, можно вывести элемент питания из строя.

Производство зарядного устройства обходится значительно дешевле, чем цена на литий-ионный аккумулятор, будь это город Москва или СПб, поэтому экономить (учитывая как развита их продажа), рискуя вывести батарею из строя, используя самодельный прибор, не имеет смысла.

Источник: https://www.asutpp.ru/litij-ionnyj-akkumulyator.html

Простое зарядное устройство для Li-ion аккумуляторов от USB

Правильно выбранное зарядное устройство – залог успешной работы вашего аккумулятора. Долговечность аккумулятора в первую очередь определяется режимом его зарядки. Основными причинами порчи могут быть перезарядка по времени и превышение допустимой величины заряда.

Наиболее часто в мобильных устройствах (ноутбуки, мобильные телефоны, КПК и другие) применяют литий-ионные (Li-ion) аккумуляторы. Это связано с их преимуществами по сравнению с широко использовавшимися ранее никель-металлгидридными (Ni-MH) и никель-кадмиевыми (Ni-Cd) аккумуляторами.

Из-за свойственной металлическому литию нестабильности, особенно в процессе заряда, исследования сдвинулись в область создания аккумулятора без применения Li, но с использованием его ионов.

Хотя литий-ионные аккумуляторы обеспечивают незначительно меньшую энергетическую плотность, чем литиевые аккумуляторы, тем не менее Li-ion аккумуляторы безопасны при обеспечении правильных режимов заряда и разряда.

Обычно ресурс коммерческих Li-ion аккумуляторов до понижения разрядной емкости на 20 % составляет 500-1000 циклов, но он значительно зависит от величины предельного зарядного напряжения.

Li-ion аккумуляторы содержат несколько встроенных устройств защиты: плавкий предохранитель, термопредохранитель и внутреннюю схему управления, которая отключает аккумулятор в нижней и верхней точках напряжения разряда и заряда.

Для заряда Li-ion аккумуляторов используется метод “постоянное напряжение / постоянный ток”, суть которого заключается в ограничении напряжения на аккумуляторе. В этом он подобен методу заряда свинцово-кислотных аккумуляторов (SLA). Основные отличия заключаются в том, что для Li-ion аккумуляторов – выше напряжение на элемент (номинальное напряжение элемента 3.

6 В против 2 В для SLA), более жесткий допуск на это напряжение (+ – 0.05 В) и отсутствие медленного подзаряда по окончании полного заряда. Для примера приведем требования и рекомендации по заряду и разряду литий-ионных аккумуляторов фирмы Panasonic: • максимальное напряжение заряда 4.2 или 4.

1 вольта в зависимости от модели аккумулятора; • напряжение окончания разряда 3.0 вольта; • рекомендуемый ток заряда 0.7 С, ток разряда (нагрузки) – 1 С и меньше; • если напряжение на аккумуляторе менее 2.9 вольта, то рекомендуемый ток заряда 0.1 С; • глубокий разряд может привести к повреждению аккумулятора (т.е. должно соблюдаться общее правило – Li-ion аккумуляторы любят скорее находиться в заряженном состоянии, чем в разряженном, и заряжать их можно в любое время, не дожидаясь разряда); • по мере приближения напряжения на аккумуляторе к максимальному значению, ток заряда уменьшается. Окончание разряда должно происходить при уменьшении тока заряда до (0.1 … 0.07) С в зависимости от модели аккумулятора. После окончания заряда ток заряда прекращается полностью.

• диапазон температур при заряде от 0 до 45 градусов Цельсия, при разряде от минус 10 до 60 градусов Цельсия.

Приведенные выше данные могут отличаться в ту или иную сторону для аккумуляторов других производителей. В то время как для SLA аккумуляторов допустима некоторая гибкость в установке значения напряжения прекращения заряда, для Li-ion аккумуляторов изготовители очень строго подходят к выбору этого напряжения. Порог напряжения прекращения заряда для Li-ion аккумуляторов 4.

10 В или 4.20 В, допуск на установку для обоих типов + – 0.05 В на элемент. Для вновь разрабатываемых Li-ion аккумуляторов, вероятно, будут определены другие значения этого напряжения. Следовательно, зарядные устройства для них должны быть адаптированы к требуемому напряжению заряда.

В зарядных устройствах и анализаторах аккумуляторов, которые позволяют изменять значение этого порога напряжения, его правильная установка должна соблюдаться при обслуживании любых аккумуляторов Li-ion типа. Однако большинство изготовителей не обозначают тип Li-ion аккумулятора и напряжения окончания заряда.

И, если напряжение установлено неправильно, то аккумулятор с более высоким напряжением выдаст более низкое значение емкости, а аккумулятор с более низким – будет немного перезаряжен. При умеренной температуре повреждения аккумуляторов не происходит.

Именно в этом, как правило, и заключается причина того, что аккумулятор, заряженный, например, в “родном” телефоне, работает меньшее или большее время, чем этот же аккумулятор, заряженный в настольном зарядном устройстве неизвестного производителя.

Медленный подзаряд по окончании полного заряда, характерный для аккумуляторов на основе никеля, не применяется, потому что Li-ion аккумулятор не терпит перезаряда. Медленный заряд может вызвать металлизацию лития и привести к разрушению элемента. Вместо этого время от времени для компенсации маленького саморазряда аккумулятора из-за небольшого тока потребления устройством защиты может применяться кратковременный заряд.

Для того чтобы обеспечить сложный алгоритм заряда Li-ion аккумуляторов, были разработаны специальные микросхемы. Одна из таких распространенных и дешевых микросхем MAX1555. Именно на ней я собрал зарядное устройства для множества валяющихся у меня без дела Li-ion аккумуляторов.

Рис.1 Схема Зарядного устройства на MAX1555 для Li-ion аккумуляторов

С порта USB мы можем снять 500 или 100 миллиампер чистого тока под собственные нужды. «Умные» контроллеры порта нужно настраивать, чтобы забрать 500 мА. Без настройки можно отобрать до 100 мА. В некоторых конструкциях материнских плат и ноутбуков ток ничем не ограничивается, кроме предохранителя. Поэтому можно отобрать все 500 мА без настроек.

Микросхема не знает, к какому варианту порта ее подключили, поэтому ограничивает ток заряда аккумулятора значением 100мА, чтобы не заморачиваться с настройкой порта.

Однако у нее есть еще один вход – к нему можно подключить любой источник питания с напряжением от 4,3 до 7 вольт, включая китайский “кубик”, который просто втыкается в розетку, после чего начинает греться. В этом случае, ток заряда будет составлять уже 350мА.

Если подключить сразу два источника – и USB и источник питания, то микросхема выберет последнее, в смысле не последнее подключенное, а источник питания. Светодиод VD2 горит до тех пор, пока батарея не заряжена. Светодиод VD1 индицирует наличие питания от USB порта.

Плата сделана таким образом, что все компоненты, включая SMD светодиоды, расположены внизу при подключении ее в USB порт. Чтобы было видно «на просвет» необходимо выбрать тонкий стеклотекстолит либо изменить посадочные места под выводные 3мм светодиоды и впаять их с обратной стороны.

Для защиты USB порта используется SMD самовосстанавливающийся предохранитель F1 с током удержания 200 мА. Вместо него можно применить резистор 0603 1 Ом или перемычку- но в случае ошибки в монтаже или при выходе из строя микросхемы возможен выход из строя порта. Батарея после окончания свечения светодиода еще продолжает некоторое время дозаряжаться маленьким током, но это составляет до 5 % емкости. Если напряжение элемента меньше 3 вольт, то микросхема его подзаряжает током 40 мА.

Рис.2 Плата Зарядного устройства

Рис.3 Фото платы зарядного устройства

Автор – evildesign

Источник: http://radio-hobby.org/modules/news/article.php?storyid=1033&com_id=4754&com_rootid=4596&com_mode=thread&

Зарядное устройство для Li-ion на ТР4056

Заказал на Ali лот из пяти модулей зарядных устройств на чипе TP4056 для Li-ion аккумуляторов (цена лота 68,70 руб, за модуль 13,74 руб, сентябрь 2015). Пришли на одной печатной плате, разделенные скрайбированием (надрезанием).

На печатке логотип kvsun — китайский производитель широкого спектра зарядок Li-ion аккумуляторов различных типоразмеров и применений.Статья в основном является компиляцией разрозненных данных интернета, с целью собрать все в одном месте.

Модуль основан на чипе TP4056 — контроллере зарядки Li-ion аккумуляторов со встроенным термодатчиком от NanJing Top Power ASIC Corp, это завершенное изделие с линейным зарядом по принципу постоянное напряжение/постоянный ток для одноэлементных литий-ионных аккумуляторов.

Чип от компании из Нанкина, провинция Цзянсу, Китай. Специализация — системы питания игрушек, телефонов, LCD, LCM. Основана в 2003 году.

Контроллер выполнен в корпусе SOP-8, имеет на нижней поверхности металлический теплосьемник не соединенный с контактами, позволяет заряжать аккумулятор током до 1000 ма (зависит от токозадающего резистора). Требует минимум навесных компонентов. По сути это более навороченная модификация их же чипа TP4054, у которого в свою очередь куча аналогов (MCP73831, LTC4054, TB4054, TP4054, SGM4054, ACE4054, LP4054, U4054, BL4054, WPM4054, IT4504, Y1880, PT6102, PT6181, VS6102, HX6001, LC6000, LN5060, CX9058, EC49016, CYT5026, Q7051). Кто тут кому аналог, судить не берусь.

Расположение выводов:

Описание выводов:

TEMP — подключение датчика температуры, встроенного в литий-ионную батарею. Если на выводе напряжение будет ниже 45% или выше 80% от напряжения питания, то зарядка приостановится. Контроль температуры отключается замыканием входа на общий провод.
PROG — Программирование тока зарядки (1.2к — 10к); Постоянный ток зарядки и контроль напряжения зарядки выбираются сопротивлением резистора, между этим пином и GND; Для всех режимов зарядки, зарядный ток может быть выведен из формулы:
GND — Общий;
Vcc — Напряжение питания, если ток потребления (ток зарядки батареи) становится ниже 30mA, контроллер уходит в спячку, потребляя от контакта BAT ~ 2mkA;
BAT — Подключение аккумуляторной батареи (ICR, IMR);
STDBY — Индикация окончания заряда (выход ОК, n-p-n), при слишком низком напряжении питания, или напряжении на входе ТЕМР не в диаппазоне — разомкнут;
- При подключенной батарее, в течении зарядки — разомкнут, по окончании — замкнут;
- При неподключенной батарее замкнут;
CHRG — Индикация зарядки (выход ОК, n-p-n), при слишком низком напряжении питания, или напряжении на входе ТЕМР не в диаппазоне — разомкнут;
- При подключенной батарее, в течении зарядки — замкнут, по окончании — разомкнут;
- При неподключенной батарее, кратковременно включается с периодом 1-4 сек;
CE — Управление зарядкой. При подаче высокого уровня микросхема находится в рабочем режиме, при низком уровне контроллер в состоянии сна. Вход TTL и CMOS совместим;

Процесс зарядки состоит из нескольких этапов:

Контроль напряжения подключенного аккумулятора (постоянно);
Зарядка током 1/10 от запрограммированного резистором Rprog (100мА при Rprog = 1.2к) до уровня 2.9 В (если требуется);
Зарядка максимальным током (1000мА при Rprog = 1.2к);
При достижении на батарее 4.2 В идет стабилизация напряжения на уровне 4.2В. Ток падает по мере зарядки;
При достижении тока 1/10 от запрограммированного резистором Rprog (100мА при Rprog = 1.2к) зарядное устройство отключается. Переход к п. 1

Контроллер имеет хороший профиль CC/CV и может быть адаптирован ко многим различным конфигурациям зарядки и типам Li-ion аккумуляторов. Номинальный зарядный ток может быть изменен подбором единственного резистора. Модуль представляет из себя небольшую платку (19 х 27 мм, рядом элемент ААА) с собранной схемой зарядного устройства.Схема практически идентична схеме из даташита, за исключением подключения термодатчика аккумулятора. На полученных модулях цвет светодиодов окончания зарядки другой, вместо зеленого — синий.Можно (если понадобилось) вывести вход термодатчика отдельным проводком, напаявшись на лапку и отрезав ее от GND. Или же подняв лапку над платой и напаявшись. Если же хочется без паяния, надо просто заказать там же другой модуль:Отличие только в компоновке и габаритах (37×15мм).

Описание:

Напряжение питания +4,5…+8,0 вольт (более 5,5 В не рекомендуется, чип перегревается);
Разьем Mini-USB на плате, для питания от USB-порта компьютера или универсального блока питания;
Ток заряда 1,0 Ампер (1000 мА), легко программируется изменением значения резистора Rprog (от 1,2k до 10k (по даташиту, на самом деле до ~30k));
Важно: источник питания (USB порт, USB адаптер, или др.) должен обеспечивать ток заряда с некоторым запасом. Не все порты USB могут обеспечить ток более 500 мА;
Напряжение окончания заряда аккумулятора: 4,2 вольта;
Светодиод индикации заряда;
Светодиод индикации окончания заряда;
Готовый модуль;
Миниатюрные размеры 19 х 27 мм;
Вес модуля 1,9 гр;

Тесты зарядки реальных аккумуляторов: Заявленная емкость 3400mAh:Очень хороший график CC/CV, немного затянуто падение СС, это увеличивает время зарядки, но аккумулятору от этого хуже не будет. Ток зарядки не достиг заявленных 1000мА. Возможно его ограничила температура самого контроллера. Контроллер сначала сильно разогревшись к концу зарядки остывает.Снижение напряжения питания до 4.5 В, увеличивает время зарядки и уменьшает температуру, но итоговое напряжение немного ниже.Увеличение напряжения питания действительно увеличивает температуру, но также и уменьшает ток. Когда чип перегревается, он уменьшает ток.То же, но использован небольшой алюминиевый радиатор на контроллере. И это действительно помогает, температура ниже, чем при питании от 5,0 В.Старый 16340 IMR аккумулятор от видеокамеры также был заряжен успешно. После окончания зарядки контроллер продолжает мониторинг напряжения аккумулятора. Ток, потребляемый схемой мониторинга 2-3 mkA. После падения напряжения до 4.0В, зарядка включается снова. При отключении и подключении аккумулятора, зарядка включится только если напряжение аккумулятора ниже 4.0В.

Внимание!!! Контроллер имеет одну особенность, не описанную в даташите. Он не содержит схемы защиты от переполюсовки батареи. В этом случае контроллер гарантированно выходит из строя из-за превышения максимального тока и теплового пробоя.

Но это только полбеды, контроллер пробивается накоротко, и на его выходе (батарее) появляется полное (!) входное напряжение.

Это особенно актуально для заряда пальчиковых аккумуляторов типа 18650.

При установке очень легко ошибиться с полярностью.

Можно купить и модули с защитой:

Кроме контроллера зарядки ТP4056 в него добавлены два чипа: DW01 (схема защиты) + ML8205A (сдвоенный ключ MOSFET).

Что эта схема добавляет в характеристики предыдущего модуля:

Встроенная защита окончания зарядки: 4,2 вольт (ТP4056 и так это делает);
Встроенная защита от короткого замыкания по выходу (ограничение на 3А);
Встроенная защита от глубокого разряда аккумулятора (+2,4 вольт);
Разьем Micro-USB на плате, в предыдущем Mini-USB;

К сожалению защитить от переполюсовки он надолго не сможет, ограничит ток на 3А. Для DW01 и ML8205A такой ток некритичен, ТP4056 быстро перегреется.

Чего хотелось достичь?

Ранее я заказал и описАл простую платку с DS1307Z и AT24C32 на борту.

Для резервного питания часов там заложен Li-ion аккумулятор LIR2032. Его подзарядка осуществляется постоянно, через резистор (1,8мкА), от питающего напряжения.

Хотя упоминаний об этом в инете нет, меня убедили, что такая схема зарядки быстро убивает аккумулятор. Данная зарядка бралась на замену резистору. Такая замена естественно дороже. Хотя если учесть цену данной платы (13,74 руб), плюсов будет больше.

Тестовая работа по подключению маломощного аккумулятора LIR2032 к зарядке на TP4056 была проведена здесь:

Автор изменил сопротивление токозадающего резистора с 1,2к на 33к, зарядный ток уменьшился до 45мА. По словам автора, зарядка разряженного аккумулятора занимает около часа.

Как это будет выглядеть в теории? Даташит на Li-MnO2 аккумулятор LIR2032 рекомендует зарядку номинальным током 20мА и напряжением 4,2В.

После падения тока до 4мА батарею можно считать полностью заряженной. Максимальный ток зарядки 35-45мА, в зависимости от производителя. Минимальное напряжение разряда аккумулятора до начала деградации ячейки 2,75В. Для аккумулятора гарантируется 500 циклов заряда/разряда с сохранением после них не менее 80% емкости.

В свою очередь контроллер Tp4056 не сможет обеспечить ток зарядки ниже 30мА, просто уйдет в сон. И ждать пока напряжение на аккумуляторе упадет до 2,75В тоже не будет, включит зарядку уже при падении до 4,0В. Таким образом он будет постоянно поддерживать аккумулятор на ~85-95% заряженным. Наверное это не оптимально для ячейки, но все же лучше, чем через резистор.

Источник: http://we.easyelectronics.ru/part/zaryadnoe-ustroystvo-dlya-li-ion–na-tr4056.html

Универсальное зарядное устройство для литий-полимерных аккумуляторов на микросхеме MCP73833

» Схемы » Питание · Силовая электроника

15-11-2009

Microchip » MCP73833

Для своих последних проектов я использовал Li-Pol аккумуляторы от сотовых телефонов. Они действительно замечательны. Высокая энергетическая плотность, низкий уровень саморазряда, нет эффекта памяти. Но Li-Pol аккумуляторы, в отличие от других, требуют более сложных зарядных устройств. Вы должны не допустить превышения зарядного напряжения и перезаряда – это может повредить аккумулятор.

В течение некоторого времени я использовал зарядное устройство Sparkfun LiPoly charger на базе MAX1555, и работало оно действительно хорошо. Единственное что не получалось – управлять током заряда. После проведения нескольких опытов я решил попробовать другой чип – Microchip MCP73833.

Характерные особенности MC73833
(скопировано со спецификации):

Высокая точность установки выходного напряжения
Опции управления выходным напряжением
Программируемый пользователем выходной ток до 1 А
Два статусных выхода с открытым стоком
Опции предзаряда и завершения заряда
Защита от превышения напряжения
Выход «заряд завершен»

Мне понравились возможности чипа по установке тока зарядки и статусные выходы, которые в серьезных устройствах исключительно полезны.

Схема

Схема, в основном, сделана по рекомендациям изготовителя. В ней есть три светодиода – включение, зарядка и заряд завершен.

Резистором R4 устанавливается ток заряда. Я установил этот резистор в контакты от разъема, чтобы удобнее было менять ток для заряда аккумуляторов других типов. При сопротивлении резистора 10 кОм ток заряда аккумулятора равен 100 мА.

Результат

Все использованные компоненты – 0805 SMD, кроме чипа MCP73833, который имеет корпус MSOP-10. Это было моей первой попыткой изготовить устройство с применением SMD компонентов. Я использовал паяльную станцию. Оказалось, что требуется очень точная дозировка паяльной пасты. Лишний припой необходимо удалять специальной оплеткой для снятия припоя.

Выводы

Следующая версия должна иметь гнездо для подключения сетевого адаптера. Два штырька неудобны для подключения источника питания.

Замечание: как видите, на плате есть разъем мини-USB, чтобы иметь возможность для подключения зарядного устройства к ноутбуку.

Я настоятельно рекомендую использовать что-типа USB хаба для проверки любого собранного вами USB устройства.
Я не сделал этого, и теперь имею сгоревший первый макет зарядного устройства и единственный уцелевший USB порт в ноутбуке. И хотя ОС предупреждала меня «Большой ток потребления, порт будет отключен», было уже поздно. Короче, вы предупреждены.

tinkerlog.com

Для комментирования материалов с сайта и получения полного доступа к нашему форуму Вам необходимо зарегистрироваться.

Фрагменты обсуждения:

Полный вариант обсуждения »

ВЕСЬМА, ВЕСЬМА ПОЛЕЗНАЯ СТАТЬЯ АВТОМАТИЧЕСКАЯ ЗАРЯДКА АККУМУЛЯТОРОВ АКТУАЛЬНА.
Мне тоже понравилось, весьма актуально, а главное есть практическая ценность.
Как дополнительна информация по аккумуляторам. http://www.compitech.ru/html.cgi/arh…9/stat_116.htm
Верно подмечено – именно практическая ценность. И добавка от lllll весьма…
Подскажите где 2 часть, Li Ion аккумуляторы для роб. техники?
Если имеется в виду статья Литий-ионные аккумуляторы для робототехники. Часть 1. Введение то, во первых, этот вопрос надо было задавать не в этой теме, а в комметнариях имено той статьи во вторых, посмотрите на дату выхода статьи – вчера, 23 июня. Далее смотрим самый низ статьи – Продолжение следует По моему – все логично. Или все не очевидно? Ну дайте переводчикам и редакторам хоть какое то время для подготовки продолжения.
Микросхема хорошая, а вот как ее автор статьи использовал мне не понравилось, не мудрено что он порт в ноуте спалил. Приглядитесь к части схемы разъема миниUSB.
Подскажите, как изменить схему чтобы обезопасить ЮСБ-порт при зарядке от него? Но можно было питать зарядное и от сетевого адаптера.
поставь резистор соответствующий, 3-5кОм, брать будет около 350-200мА от порта, 1кОм потянет 1А току. собрал схему по даташиту и теперь есть два вопроса, которые никак не пойму: почему микросхема заряжает только до 4.10-4.13в? и как подключить лампочку, чтобы она отключалась, когда достигнуто минимальное для аккумулятора напряжение?

Полный вариант обсуждения »

При перепечатке материалов с сайта прямая ссылка на РадиоЛоцман обязательна.

Приглашаем авторов статей и переводов к публикации материалов на страницах сайта.

Источник: https://www.rlocman.ru/shem/schematics.html?di=61371

Полный обзор платы заряда Li-Ion аккумуляторов

Главная » Статьи » ЭЛЕКТРОНИКА

Полный обзор платы заряда Li-Ion аккумуляторов

Товар можно купить тутВсем радиолюбителям отлично знакомы платы заряда для одной банки li-ion аккумуляторов. Она пользуется большим спросом из за малой цены и неплохих выходных параметров. Применяется для зарядки ранее указанных аккумуляторов от напряжения 5 Вольт. Подобные платки находят широкое применение в самодельных конструкциях с автономным источником питания в лице литий-ионных аккумуляторов.

Выпускают эти контроллеры в двух вариантах – с защитой и без. Те, что с защитой стоят чуток дорого.

Защита выполняет несколько функций

1) Отключает аккумулятор при глубоком разряде, перезаряде, перегрузке и к.з.

Сегодня мы очень детально проверим эту платку и поймем соответствуют ли обещанные производителем параметры реальным, а также устроим иные тесты, погнали.

Параметры платы приведены ниже

А это схемы, верхняя с защитой, нижняя – без

Читайте также: Снижение рассеивания тепла poe видеокамер при помощи активных мостовых выпрямителей

Под микроскопом заметно, что плата весьма неплохого качества. Двухсторонний стеклотекстолит, никаких “сополей”, присутствует шелкография, все входы и выходы промаркированы, перепутать подключение не реально, если быть внимательным.

Микросхема может обеспечить максимальный ток заряда в районе 1 Ампера, этот ток можно изменить подбором резистора Rх (выделено красным).

А это табличка выходного тока в зависимости от сопротивления ранее указанного резистора.

Микросхема задает конечное напряжение зарядки (около 4,2Вольт) и ограничивает ток заряда. На плате имеется два светодиода, красный и синий (цвета могут быть иными) Первый горит в процессе заряда, второй когда аккумулятор полностью заряжен.

Имеется Micro USB разъем, куда подается напряжение 5 вольт.

Первый тест.

Проверим выходное напряжение, до которого будет заряжаться аккумулятор, оно должно быть в от 4,1 до 4,2В

Все верно, претензий нет.

Второй тест

Проверим выходной ток, на этих платах по умолчанию выставлен максимальный ток, а это около 1А.
Будем нагружать выход платы до тех пор, пока не сработает защита, этим имитируя большое потребление на входе или разряженный аккумулятор.

Максимальный ток близок к заявленному, идем дальше.

Тест 3

На место аккумулятора подключен лабораторный блок питания на котором заранее выставлено напряжение в районе 4-х вольт. Снижаем напряжение до тех пор пока защита не отключит аккумулятор, мультиметр отображает выходное напряжение.

Как видим , при 2,4-2,5 вольтах напряжение на выходе пропало, т.е защита свое отрабатывает. Но это напряжение ниже критического, думаю 2,8 Вольт было бы самое оно, в общем не советую разряжать аккумулятор до такой степени, чтобы сработала защита.

Тест 4

Проверка тока срабатывания защиты.
Для этих целей была использована электронная нагрузка, плавно увеличиваем ток.

Защита срабатывает на токах около 3,5 Ампер (отчетливо видно в ролике)

Из недостатков замечу только то, что микросхема безбожно нагревается и не спасает даже теплоемкая плата, к стати – сама микросхема имеет подложку для эффективной теплоотдачи и эта подложка припаяна к плате, последняя играет роль теплоотвода.

Добавить думаю нечего, все прекрасно видели, плата является отличным бюджетным вариантом, когда речь идет о контроллере заряда для одной банки Li-Ion аккумулятора небольшой емкости.

Думаю это одна из самых удачных разработок китайских инженеров, которая доступна всем из-за ничтожной цены.
Счастливо оставаться !

Источник: http://www.kit-shop.org/publ/elektronika/tp_4056/443-1-0-67

2.0.4 Теория зарядки Li-Ion аккумуляторов – POZDPAK.RU

Теория Li-Ion аккумуляторов

В зависимости от электро-химической схемы литий-ионные аккумуляторы показывают следующие характеристики:

Номинальное напряжение единичного элемента 3,6 В. Максимальное напряжение 4,2 В, минимальное 2,5-3,0 В. Зарядные устройства поддерживают конечное напряжение в диапазоне 4,05-4,2 В.
Удельная энергоёмкость: 110 … 230 Вт*ч/кг
Внутреннее сопротивление: 5 … 15 мОм/А*ч
Число циклов заряд/разряд до потери 20 % ёмкости: 600
Время быстрого заряда: 15 мин — 1 час
Саморазряд при комнатной температуре: 3 % в месяц
Ток нагрузки относительно ёмкости (С):
- постоянный — до 65С, импульсный — до 500С
- наиболее приемлемый: до 1С
Диапазон рабочих температур: −0 … +60 °C(при отрицательных температурах заряд батарей невозможен)

Аккумуляторы крайне чувствительны к превышению напряжения при заряде, аккумулятор может загореться. Поэтому в корпус аккумуляторов встраивают специальную миниатюрную электронную плату, которая защищает аккумулятор от превышения напряжения заряда.

Также эта плата может опционально контролировать температуру аккумулятора, отключая его при перегреве, ограничивать глубину разряда и ток потребления. Тем не менее надо учитывать что не все аккумуляторы снабжаются защитой.

В погоне за себестоимостью или емкостью защиту могут не ставить.

Литиевые аккумуляторы имеют специальные требования при подключении нескольких банок последовательно. Зарядные устройства для таких многобаночных аккумуляторов снабжаются схемой балансировки ячеек.

Смысл балансировки в том что банки немного разные, и какая то достигнет полного заряда раньше других. При этом необходимо прекратить заряд этой банки, продолжая заряжать остальные. Эту функцию выполняет специальный узел балансировки аккумулятора.

Он шунтирует заряженную банку так чтобы ток заряда шел мимо нее.

Устройство

Литий-ионный аккумулятор состоит из электродов (катодного материала на алюминиевой фольге и анодного материала на медной фольге), разделенных пропитанными электролитом пористыми сепараторами.

Пакет электродов помещен в герметичный корпус, катоды и аноды подсоединены к клеммам-токосъемникам. Корпус имеет предохранительный клапан, сбрасывающий внутреннее давление при аварийных ситуациях и нарушении условий эксплуатации.

Литий-ионные аккумуляторы различаются по типу используемого катодного материала.

Переносчиком тока в литий-ионном аккумуляторе является положительно заряженный ион лития, который имеет способность внедряться (интеркалироваться) в кристаллическую решетку других материалов (например, в графит, окислы и соли металлов) с образованием химической связи, например: в графит с образованием LiC6, окислы (LiMO2) и соли (LiMRON) металлов.

Первоначально в качестве отрицательных пластин применялся металлический литий, затем – каменноугольный кокс. В дальнейшем стал применяться графит.

В качестве положительных пластин до недавнего времени применяли оксиды лития с кобальтом или марганцем, но они все больше вытесняются литий-ферро-фосфатными, которые оказались безопасны, дешевы и нетоксичны и могут быть подвержены утилизации, безопасной для окружающей среды.

Литий-ионные аккумуляторы применяются в комплекте с системой контроля и управления – СКУ или BMS (battery management system) и специальным устройством заряда/разряда.

В настоящее время в массовом производстве литий-ионных аккумуляторов используются три класса катодных материалов:

кобальтат лития LiCoO2 и твердые растворы на основе изоструктурного ему никелата лития
литий-марганцевая шпинель LiMn2O4
литий-феррофосфат LiFePO4.

Электро-химические схемы литий-ионных аккумуляторов:

литий-кобальтовые LiCoO2 + 6xC → Li1-xCoO2 + xLi+C6
литий-ферро-фосфатные LiFePO4 + 6xC → Li1-xFePO4 + xLi+C6

Благодаря низкому саморазряду и большому количеству циклов заряда-разряда, Li-ion-аккумуляторы наиболее предпочтительны для применения в альтернативной энергетике. При этом помимо системы BMS (СКУ) они укомплектовываются инверторами (преобразователи напряжения).

Преимущества

Высокая энергетическая плотность (ёмкость).
Низкий саморазряд.
Не требуют обслуживания.
Практически отсутствует Эффект памяти

Недостатки

Аккумуляторы Li-ion первого поколения были подвержены взрывному эффекту.

Это объяснялось тем, что в них использовался анод из металлического лития, на котором в процессе многократных циклов зарядки/разрядки возникали пространственные образования (дендриты), приводящие к замыканию электродов и, как следствие, возгоранию или взрыву.

Эту проблему удалось окончательно решить заменой материала анода на графит. Подобные процессы происходили и на катодах литий-ионных аккумуляторов на основе оксида кобальта при нарушении условий эксплуатации (перезарядке).

Литий-ферро-фосфатные аккумуляторы полностью лишены этих недостатков. Кроме того, все современные литий-ионные аккумуляторы снабжаются встроенной электронной схемой, которая предотвращает перезаряд и перегрев вследствие слишком интенсивного заряда.

Аккумуляторы Li-ion при неконтролируемом разряде могут иметь более короткий жизненный цикл в сравнении с другими типами аккумуляторов. При полном разряде литий-ионные аккумуляторы теряют возможность заряжаться при подключении зарядного напряжения.

Эта проблема решаема путем приложения импульса более высокого напряжения, но это отрицательно сказывается на дальнейших характеристиках литий-ионных аккумуляторов. Максимальный срок «жизни» Li-ion аккумулятора достигается при ограничении заряда сверху на уровне 95 % и разряда 15–20 %.

Такой режим эксплуатации поддерживается системой контроля и управления BMS (СКУ), которая входит в комплект любого литий-ионного аккумулятора.

Оптимальные условия хранения Li-ion-аккумуляторов достигаются при заряде на уровне 40–70 % от ёмкости аккумулятора и температуре около 5 °C. При этом низкая температура является более важным фактором для малых потерь ёмкости при долговременном хранении.[1] Средний срок хранения (службы) литий-ионного АКБ составляет в среднем 36 месяцев, хотя может колебаться в интервале от 24 до 60 месяцев.

Потеря ёмкости при хранении[1]:

Категория: ЭЛЕКТРОНИКА | Добавил: Admin (2016-09-21)

температурас 40 % зарядомсо 100 % зарядом


0 ⁰C	2 % за год	6 % за год
25 ⁰C	4 % за год	20 % за год
40 ⁰C	15 % за год	35 % за год
60 ⁰C	25 % за год	40 % за три месяца

Согласно всем действующим регламентам хранения и эксплуатации литий-ионных аккумуляторов, для обеспечения длительного хранения необходимо подзаряжать их до уровня 70 % ёмкости 1 раз в 6–9 месяцев.

По результатам исследований учённых Института Пауля Шерера (Швейцария) было обнаружено, что литий-ионные аккумуляторы имеют эффект памяти. [2] Что в итоге лишило данный тип аккумуляторов одного из основных достоинств, но в то же время, это позволяет действительно понять механизмы работы аккумуляторов и решить некоторые проблемы с их емкостью и долговечностью. [3]

Старение

Под воздействием заряда литий-полимерные и литий-ионные аккумуляторы снижают ёмкость в зависимости от температурного режима. Глубокий разряд полностью выводит из строя литий-ионный аккумулятор. Оптимальные условия хранения Li-ion-аккумуляторов достигаются при 40-процентном заряде от ёмкости аккумулятора и температуре 0-10 градусов.

Литиевые аккумуляторы стареют, даже если не используются. Через 2 года батарея теряет около 20 % ёмкости[4]. Соответственно, нет необходимости покупать аккумулятор «про запас» или чрезмерно увлекаться «экономией» его ресурса. При покупке обязательно посмотрите на дату производства, чтобы знать, сколько данный источник питания уже пролежал на складе.

В случае, если с момента изготовления прошло более двух лет, лучше воздержитесь от покупки.

Более подробная информация по ссылке Теория Li-Ion аккумуляторов

Источник: https://sites.google.com/site/pozdpak2010/malaa-energetika/2-0-akkamulirovanie/teoria-zaradki-li-ion-akkumulatorov

Toshiba вдвое увеличит ёмкость литий-ионных аккумуляторов

Источник: https://3dnews.ru/959376

Оценка статьи:

(нет голосов)

Загрузка...