Напрежение на батерията на смартфона. Батерии за мобилни устройства - начини на зареждане

Как да увеличим живота на батерията? Защо смартфонът ми се разрежда толкова бързо? Ще проверим популярните митове, които можете да намерите в интернет, и ще разкажем цялата истина за съвременните джаджи.

Мит: Зареждането през нощта намалява живота на батерията

Трябва ли да зареждате телефона си през нощта? Нека да го разберем.

• Този мит се основава на опасността от претоварване на батерията. Но този проблем не е от значение за съвременните смартфони.
• Дори старите литиево-йонни батерии много рядко прегряват, ако са свързани към зарядното устройство твърде дълго. Модерните батерии обаче са достатъчно интелигентни, за да се справят със зареждането през нощта без проблем.
• За съжаление има известна истина в този мит: батерията всъщност губи капацитета си за зареждане, ако я оставите. Но тези загуби са толкова минимални, че няма да ги забележите.
• Следователно не е нужно да се притеснявате, ако искате да заредите смартфона си за една нощ. Последствията ще бъдат далеч от това, от което се страхуваха собствениците на телефони със стари батерии.

Съвет: Батерията ще издържи по-дълго, ако е постоянно балансирана между 40 и 80 процента заряд.

Мит: Излизането от приложения удължава живота на батерията

Много собственици на смартфони вярват, че могат да удължат живота на батерията на своята притурка, ако затворят неизползваните. Но това е мит, защото съвременните мобилни телефони са предназначени за многозадачност.

• Например, ако излезете от приложение на iOS, то ще бъде замразено. Това означава, че програмата ще спре да прави нищо и няма да консумира енергия.
• Като изключите напълно приложение, вие изтривате неговите данни от RAM паметта на притурката. Когато решите да го отворите отново, приложението ще трябва да бъде изтеглено отново в паметта на смартфона. И този процес ще изисква много повече ресурси на батерията, отколкото повторното отваряне.

Съвет: Не излизайте от приложението, ако скоро ще го използвате отново.

• Вместо постоянно да затваряте приложения, можете да удължите живота на батерията на своите джаджи по други начини. Например или фонови актуализации на програмата.

Мит: Използвайте само оригинални зарядни устройства

Логично е, че повечето производители искат да използвате само оригинални зарядни. „Родните“ аксесоари са доста скъпи, но е мит, че са по-добри за батерията. Много джаджи могат да използват други зарядни устройства и ние ще докажем защо.

• Съвременните устройства за зареждане на смартфони са стандартизирани. По правило времето за презареждане от „неродно“ устройство е малко по-дълго, но това не се отразява на производителността на батерията.
• Можете да зареждате смартфона си с почти всичко, но не препоръчваме да използвате само евтини аксесоари, закупени от известни китайски сайтове.
• Зарядните устройства на трети страни са бюджетна алтернатива, която можете да използвате безопасно, стига да са сертифицирани и да зареждат батерията ви до необходимото ниво.

Мит: Bluetooth, Wi-Fi и услугите за местоположение изтощават батерията ви по-бързо

Някои приложения изтощават батерията на вашия смартфон много бързо. Но това не се отнася за функции като Bluetooth, Wi-Fi и местоположение.

• Bluetooth и Wi-Fi не изтощават батерията ви толкова бързо, колкото много хора си мислят. Когато тествахме смартфони, активирането на тези функции средно намали общия живот на батерията на притурката само с 30 минути. Съгласете се, това са незначителни загуби, ако смартфонът работи през целия ден.
• Но преди всичко беше различно: Bluetooth използваше и други модули, чиято работа изискваше много повече мощност от съвременните им колеги. Напредъкът не стои неподвижен и сега тези услуги не консумират толкова много енергия.
• Изключването на проследяването на местоположението няма да увеличи общия живот на батерията. Но ако не използвате тази функция, по-добре е да я деактивирате.

Съвет: Повечето енергия се губи при подсветката на дисплея. Ако не използвате смартфона си, изключете екрана. Намаляването на яркостта на дисплея ще спести значително енергия от батерията.

Мит: Винаги разреждайте напълно батерията си, преди да я заредите

Много хора смятат, че батерията винаги трябва да е напълно разредена, преди да бъде включена в мрежата. Но ние сме готови да разсеем и този мит.

• Това правило беше актуално във времената на никел-кадмий или никел-метал хидрид. Именно те имаха така наречения „ефект на паметта“, при който общият капацитет на батерията намалява и тя не се зарежда над определено ниво.
• Днес смартфоните използват само литиево-йонни или литиево-полимерни батерии, които вече нямат „ефект на паметта“. Въпреки това, някои производители все още препоръчват калибриране на батерията, ако притурката започне да се разрежда бързо или дори се изключва при определено ниво на батерията.

Въведение.

Литиево-йонна батерия.

Така наречен

Вътрешно съпротивление.

провисвам

Контролер.

Процес на зареждане.
Не се препоръчва

Как да удължа живота на батерията?

Именно поради забавените процеси зареждането на охладена батерия ще бъде неефективно. Освен това му причинява известна вреда. Трябва да изчакате, докато батерията достигне стайна температура. Енергийните свойства на батерията ще се върнат към първоначалните си стойности.

37 хареса ми

Нещо за Li-ion или защо батерията се изтощава бързо

Литиево-йонна батерия.
Литиевите батерии се считат за елементите с най-висока енергийна плътност, но в същото време са най-чувствителни към използване и технология за зареждане. Това е особено вярно предвид фактическата невъзможност за извършване на операция по възстановяване на капацитета – литиевите батерии не се влияят от ефекта на паметта.
Така наречен тренировъчно-възстановителни циклиимат малък ефект върху експлоатационния живот на литиево-йонната батерия, тъй като процесите на окисляване, които увеличават вътрешното съпротивление на батерията, са необратими. Трябва да се отбележи, че литиевата батерия е много по-податлива на стареене и поради корозия необратимо губи част от капацитета си по време на съхранение. дори при идеални складови условия. Следователно, когато купувате нова литиево-йонна батерия, купувачът трябва ясно да знае датата на нейното пускане. За съжаление, производителите често кодират датата на производство на батерията в серийния номер, което ни затруднява да я намерим.
За Li-Ion батерия не се препоръчва режим, в който мобилният телефон се използва от време на време, поради относително ниската ефективност на батерията в този случай, както и относително краткия експлоатационен живот.

Вътрешно съпротивление.
Това е една от основните характеристики на батерията. Колкото по-малък е, толкова по-добре. Обикновено за Li-Ion батерия вътрешното съпротивление съответства на 150-250 mOhm при напрежение 3,6V.
Вътрешното съпротивление (наричано по-нататък IC), като цяло, определя производителността на батерията. Ако при работа с батерия с високо VS е необходимо да се осигури голям ток на натоварване в краткотраен режим, което е типично за мобилни телефони, тогава изходното напрежение на батерията ще бъде провисвампоради големия спад в живота на батерията на самолета. Тъй като консумацията на ток на мобилните телефони е импулсна, в пиковите моменти на консумация на ток напрежението на батерията може да падне до долната граница на захранващото напрежение и телефонът ще съобщи, че батерията е изтощена, въпреки факта, че все още е далеч от това напълно разредена. По този начин телефонът може да провали собственика в най-важния момент.
Освен това високият BC причинява сериозни загуби при зареждане, което води до прекомерно нагряване на батерията. Също така, когато зареждате батерия с високо VS, напрежението на нейната клетка достига прага по-бързо и телефонът ще докладва, че зареждането е приключило, но батерията ще бъде недостатъчно заредена.
Има подходящи методи, които ви позволяват да измервате BC на батерията, но те често са недостъпни за обикновения потребител. Най-често срещаният метод е да се измери спадът на напрежението в батерията при постоянно натоварване.

Контролер.
Li-Ion батериите са оборудвани със специална контролна схема, която следи напрежението на клетката и изключва изходните контакти на батерията, когато напрежението надхвърли допустимите граници.
За съжаление, понякога се натъквате на неоригинални батерии, чийто производител е пестил контролера. Това може да доведе до тежки последици, включително разхерметизиране на батерията и експлозия поради прегряване и повишено напрежение върху нея.
Самият аз трябваше да се справя с продукт с ниско качество, в който беше инсталиран псевдоконтролер:

Както можете да видите от снимката, цялата тази електрическа глупост, в която са забравили да запоят половината части, изобщо не получава захранване - положителният извод на батерията не е електрически свързан с него по никакъв начин. Освен това някои транзисторни изводи или не са свързани никъде, или са накъсо. Това напълно елиминира всяка намеса на веригата в живота на батерията. Не е изненадващо, че след известно време на употреба металното стъкло на батерията забележимо се изду.
Контролерите не позволяват зареждане на батерия, която е разредена до 2,5 V или по-малко. Факт е, че в такава дълбоко разредена батерия възникват необратими процеси на разрушаване на електрохимичната структура и опитът за зареждане на тази батерия ще доведе до освобождаване на литиев метал вътре в нея. Изпускането на литий често причинява експлозии.

Процес на зареждане.
За процеса на зареждане на батерията отговаря специализирана микросхема, която съчетава стабилизатори на ток и напрежение, както и елемент на паметта, в който се записва информация за последователността и продължителността на етапите на зареждане. Тъй като най-често определена микросхема е проектирана за определен капацитет на батерията, тогава Не се препоръчваизползване на батерия в телефона с капацитет различен от стандартния за собствена батерия.
Опростена графика на процеса на пълно зареждане за 750mAh Li-Ion батерия:


Процесът на зареждане според този график може да бъде разделен на два етапа:
1. Зареждайте при постоянна мощност, постоянен ток.
2. Заредете при постоянно напрежение.
Понякога можете да намерите „бързи“ зарядни устройства, които, заобикаляйки втория етап, зареждат батерията за един час. С този метод обаче батерията печели само около 70% от капацитета си.
Има така наречените "жаби" - зарядни устройства, които зареждат батерията директно през нейните изходни контакти. Често те не предоставят програма за етапи на зареждане, което има отрицателен ефект върху клетката. Честото използване на този метод на зареждане ще намали значително живота на батерията.
Противно на общоприетото схващане, можете да зареждате литиева батерия, дори ако е наполовина разредена; не е нужно да чакате, докато се разреди напълно, както беше направено за NiCd.

Как да удължа живота на батерията?
Когато използвате литиеви батерии, е полезно да следвате тези прости съвети.

1. Докато зареждате, изключете от интернет (особено в случай на 3G или Wifi) и USB кабела.
Всяка връзка влияе върху продължителността на зареждане, активната връзка е още по-важна, тъй като води до загряване на батерията. С повишаване на температурата на всеки 10 градуса скоростта на реакцията се увеличава 2-4 пъти ((c) Van't Hoff), в този случай процесът на саморазреждане и изтичане на ток в батерията се увеличава 2-4 пъти , износва се по-бързо.
При активна връзка времето за зареждане може да се увеличи няколко пъти и дори тогава сигналът за пълно зареждане няма да отговаря напълно на истината (ограничение на температурата и времето за зареждане от страна на микросхемата). Въз основа на това, зареждането, докато телефонът е напълно изключен, намалява разрушителните за батерията процеси по време на зареждане с 4-8 пъти.

2. Батерията, която не е използвана дълго време, трябва да се поддържа заредена.
Падането на напрежението под 2,5 V прави батерията безполезна. Токът на саморазреждане на литиево-йонна батерия е 10% на месец, без да се отчита енергията, изразходвана за контролера.
Въпреки това, в случай на дългосрочно съхранение, всичко това няма значение, тъй като, както беше посочено по-горе, процесът на стареене също се случва спонтанно. Типичният живот на батерията е не повече от 2 години.

3. Не зареждайте батерия, която току-що е била изложена на минусови температури.
При охлаждане процесите вътре в батерията се забавят. Следователно при активно използване на телефона е възможно преждевременно съобщение за пълно разреждане, въпреки че все още има резерв. Ефектът е подобен на високото вътрешно съпротивление, но е обратим. Поради бавната химическа реакция батерията просто няма време да достави необходимото количество енергия, което води до спад на напрежението.
Именно поради забавените процеси зареждането на охладена батерия ще бъде неефективно. Освен това му причинява известна вреда. Трябва да изчакате, докато батерията достигне стайна температура. Енергийните свойства на батерията ще се върнат към първоначалните си стойности. ">

По време на използване на мобилно устройство батерията определено ще изразходва своя ресурс и ще „остарява“. Това се проявява в бързо намаляване на заряда и бавно зареждане. Понякога устройството просто не се включва след изключване и не реагира на натискане на бутони. Това е характерно и често срещано явление за литиевите батерии, които в момента се използват във всички смартфони. Можете да закупите нов източник на зареждане, но ако искате да спестите пари, има опции сами да реанимирате батерията.

Как работи батерията на телефона?

Повечето джаджи имат функция за батерия. Има няколко вида батерии за телефони:

• Ni-Cd – никел-кадмий;
• Ni-Mh – никелов метален хидрид;
• Li-Ion – литиево-йонни.

NiCd батериите имат най-голям капацитет на зареждане, те са лесни за производство, съхранение и работа. Често се използва за захранване на медицинско оборудване, радиостанции, мощни инструменти и професионални видеокамери. NiMh батериите генерират повече топлина по време на зареждане, което изисква използването на сложен алгоритъм за определяне на пълното зареждане. Поради тази причина повечето от тези батерии имат вътрешен температурен сензор. NiMh отнема много време за зареждане (отнема два пъти повече време за попълване на NiCd заряда), но капацитетът им е много по-голям.

Li-Ion батериите, преизчислени на килограм тегло, са 2 пъти по-високи от NiCd. Поради тази причина литиево-йонните батерии вече се използват във всички телефони и лаптопи, където освен живота на батерията е важно и теглото на продукта. Самата конструкция на батерията е много проста: два графитни листа от литий и кобалтов оксид, които се смазват с електролит и се навиват на руло.

Защо батерията се изтощава?

След година или година и половина собствениците на смартфони започват да забелязват намаляване на производителността на устройството, зарядът бързо се изчерпва. Това може да се случи по няколко причини, някои от тях могат да бъдат решени програмно (деактивиране на ненужни функции, wi-fi, почистване на вируси), докато други могат да бъдат коригирани само технически чрез възстановяване на капацитета на батерията. Следните фактори са популярни причини, поради които батерията се изтощава.

По-голямата част от смартфоните работят с операционна система Android, която поради своята сложност и отворен код е предразположена към повреди; оптимизацията на операционната система е на ниско ниво. Няколко десетки програми работят автоматично във фонов режим; дори в режим на готовност (при изключен екран) те продължават да „изяждат“ заряда и водят до бързо намаляване на капацитета на батерията. Много от тези фонови програми не са необходими на обикновения потребител и трябва да бъдат деактивирани.

• Вируси

Системата Android е безплатна, поради което стана толкова популярна, хакерите не можаха да пренебрегнат това и започнаха да създават злонамерени програми за нея. Активността на такива вируси води до бързо намаляване на заряда на батерията на телефона. Освен това производителността на смартфоните пада дори при силни процесори. Следните признаци (с изключение на антивирусите) ще помогнат да се определи наличието на „вредители“: появата на реклами на неподходящи места, повишаване на температурата на тялото на притурката и забавяне на системата.

• Дефектна батерия

Повредата на батерията води до бърза загуба на енергия. Това се случва по-често при продължителна употреба, обикновено след две години. Това е неизбежен процес на изразходване на ресурсите на оборудването. Понякога се получава намаляване на номиналния капацитет на батерията поради замърсяване на анода и катода. Това води до забавяне на физичните и химичните процеси, които влияят на способността на батерията да освободи натрупания заряд. Използвайки някои методи, можете да постигнете оригиналната стойност на батерията.

Капацитет на батерията и срок на годност

Процесите на възстановяване с постоянна употреба на устройството няма да могат да върнат сто процента към същото количество напрежение. С течение на времето мощността на батерията намалява, тя се износва и става неизползваема. Li-Ion батериите имат срок на годност 2 години от датата на производство. През този период от време се губи от 20% до 35% от мощността им. Възстановяването на стара батерия не е лесна задача, затова обърнете внимание на датата на производство на телефона.

Как да проверите батерията на телефона си

За теста се нуждаете от устройство, наречено волтметър, което помага за измерване на напрежението на оборудването. Препоръчително е първо да извършите визуална проверка на батерията. Ако батерията е била в експлоатация дълго време, тогава нейната структура може да бъде подложена на деформация, например, подуване. Ако течността попадне върху контактите, тя ще се окисли. Тези фактори влияят върху капацитета на батерията и намаляват специфичната стойност. За да проверите батерията, трябва:

• извадете батерията от устройството;
• прикрепете положителния контакт на волтметъра към положителния полюс;
• направете същото с отрицанието;
• в настройките задайте номиналната стойност на измереното напрежение.

Напрежението, което сте получили по време на измерването, ще покаже състоянието на зареждане на батерията. За да оцените индикатора, можете да използвате следните стойности:

• по-малко от 1 V – батерията трябва да се зареди;
• около 2 V – батерията е заредена, капацитетът е среден;
• 3.6-3.7 V – напълно заредена батерия с голям капацитет.

Възстановяване на батерията на телефона

Ако желаете, можете да опитате да възстановите „живота“ на батерията, като използвате някои методи. Възстановяването на батерията на смартфон е временна мярка; животът на устройството не е безкраен, така че в даден момент батерията все пак ще трябва да бъде заменена. По-долу са описани методи за увеличаване на капацитета на батерията, които можете да направите сами у дома. Някои ще изискват допълнителни инструменти и способност да работят с ръцете си. Ако сте нов в тази област, по-добре не го възстановявайте, а купете нова батерия.

Използване на специално зарядно устройство

Можете да възстановите литиево-йонна батерия с помощта на мултиметър и Imax B6. Последното устройство е лесно за закупуване, то е много подходящо, ако трябва да реанимирате батерията у дома. Първо проверяваме самата батерия с помощта на мултицет. Свържете го, като го настроите в режим на измерване на напрежението. Ако има дълбоко разреждане, мултиметърът ще покаже това в минималната U стойност в миливолта.

Понякога контролерът не ви позволява да измерите действителното количество напрежение. Има две клеми - плюс и минус, които отиват директно от акумулатора към контролера. Напрежението на клемите обикновено е 2,6 V, но за литиевите батерии това е малко; за да получите реалното напрежение, трябва да заредите батерията до 3,2 V. Тогава мултиметърът ще започне да отразява реалното напрежение. Необходимо е да заземите отрицателния проводник и да свържете червения проводник към захранването, няма нужда да задавате висок ток.

Imax е удобен, защото поддържа няколко режима, които се различават за различните видове батерии на телефона. Активирайте съответния режим (литиево-полимерен или литиево-йонен), настройте напрежението на 3,7 V и заряда на 1 A. Напрежението ще започне да се повишава, което показва успешно възстановяване на капацитета. Индикаторът трябва да достигне 3,2 волта и батерията ще се "люлее". След това можете да го поставите обратно в таблета, телефона си или да го заредите напълно, като използвате собственото си устройство.

Възстановяване на капацитета на батерията на телефона от друга батерия

Ще ви трябва всяка друга 9-волтова батерия, електрическа лента и тънък обикновен проводник. Това Направи си сам възстановяване на батерията на телефона ще бъде интересно за всички любители на електрониката. Можете да възстановите капацитета, като използвате следния алгоритъм:

1. Свържете проводниците към контактите на батерията, която трябва да се възстанови. Всеки полюс се нуждае от собствен.
2. Не можете да свържете плюс и минус с един и същ проводник, това ще доведе до късо съединение и вече няма да можете да възстановите батерията.
3. Закрепете контактите с електрическа лента, като ги маркирате с + и - маркер.
4. Свържете положителната клема към “+” на 9-волтовата батерия и отрицателната клема по същия начин.
5. От тази страна също закрепете контактите с електрическа лента.
6. След известно време батерията трябва да започне да се нагрява.
7. Когато батерията забележимо се затопли, трябва да я изключите от „донора“ и да я поставите в телефона, за да проверите нейната работа.
8. След като го включите, незабавно проверете нивото на заряд и заредете мобилния си телефон в стандартен режим.

Използване на резистор и „родно“ зарядно устройство

Този метод е прост, нямате нужда от специални устройства или устройства, ще ви трябва само оригиналното ви зарядно устройство. Ремонтът на батерията на телефона ще изисква следното:

• резисторно устройство с номинална стойност най-малко 330 ома, максимум - 1 kOhm;
• източник на захранване 5-12 V (подходящо е зарядно за телефон).

За да възстановите батерията, трябва да следвате следната проста схема на свързване: минус от адаптера към минуса на батерията, плюс се извежда през резистор към плюса. След това трябва да подадете захранване и напрежението на батерията ще започне да се увеличава. Трябва да го доведете до 3 V, това ще отнеме 10 до 15 минути. След това можете да използвате батерията както обикновено.

Възстановяване на батерията на телефона с помощта на вентилатор

Определено ще ви трябва захранване с изходно напрежение най-малко 12 V. Свържете съответния от устройството към отрицателния конектор на вентилатора, свържете също отрицателния и ръчно фиксирайте проводниците на батерията. Свържете захранването към контакта, вентилаторът трябва да започне да се върти, което показва, че се подава ток. Не трябва да задържате заряда дълго време, 30 секунди са достатъчни, за да достигнете необходимата U стойност. Това ще помогне за „съживяване“ на батерията и ще я заредите без проблеми от обикновен контакт.

Батерия реанимация със студ

Тази опция за възстановяване на батерията на телефона рядко работи, но можете да опитате, защото няма риск да я развалите. Необходимо е батерията да се постави в найлонов плик (фолиото или хартията не са подходящи), за да се предотврати попадането на вода в телефона. За да съживите батерията на телефона си, трябва да го поставите в хладилник (фризер) за 12 часа. След охлаждане го оставете да се затопли в стаята, не забравяйте да го избършете на сухо. Чрез замразяване е възможно да възстановите малко капацитет, така че да можете да го зареждате през обикновен контакт.

Как да възстановите литиева батерия след дълбоко разреждане

Ако устройството не се използва дълго време, може да се получи дълбоко разреждане. Напрежението пада до недопустими нива, устройството е напълно изключено от контролера и не може да се зарежда от контакта. В този случай батерията може да бъде възстановена само чрез разпояване на защитната система. След това захранването се извършва с помощта на специално устройство, например Turnigy Accucell 6. Самото устройство ще следи процесите на възстановяване на батерията.

Чрез бутона “Тип” можете да изберете програма за зареждане. Щракнете върху бутона "Старт", след това за Li-ion - 3,5 V, за Li-pol - 3,7 V. Токът трябва да бъде настроен на 10% от номиналния капацитет на батерията. За да направите това, натиснете бутоните "+" и "-". Когато стойността достигне 4,2 V, режимът ще се промени на „стабилизиране на напрежението“. Устройството ще издаде звуков сигнал, когато зареждането приключи, а на екрана ще се появи съобщението „Пълно“.

Когато батерията е подута

Когато батерията се разгради, може да започне физическа деформация. Подуването прави устройството неизползваемо, но можете да опитате да го поправите. Трябва да намерите един вид капачка на батерията, която се намира под сензорната платка. След това ще ви трябва игла или пирон. Пробийте тази капачка, това трябва да стане внимателно, като отделите горната част със сензорната платка и контактите от корпуса на батерията. Изчакайте, докато целият натрупан газ излезе от корпуса, след което сменете металната пластина. За да направите това ви трябва:

• поставете батерията върху равна повърхност;
• поставете чиния отгоре;
• лесно се стиска тялото му;
• когато е нивелиран, запоете сензорната платка обратно;
• Покрийте мястото на пункцията с водоустойчиво лепило.

Напълно зареждане и разреждане на батерията на вашия телефон

Това е най-простият, но неефективен начин за възстановяване на капацитета на батерията. Трябва да „карате“ батерията няколко пъти, докато се разреди напълно, и след това напълно да я възстановите. За това:

• изтеглете ресурсоемка помощна програма (AnTuTu) или игра и изключете телефона напълно (докато се изключи);
• свържете захранването и изчакайте 100% зареждане;
• повторете предишните стъпки 3-4 пъти.

Видео

Батерии за мобилни устройства - начини на зареждане

Възрастната дама си купила кола, карала я известно разстояние и изведнъж двигателят спрял. Извиканата служба за техническа поддръжка заяви, че газът е свършил. Объркана възрастна жена съди: по време на продажбата никой не й обяснил, че колата все още трябва да се зареди с бензин...

Така че батериите трябва да се зареждат. Това е тяхната съществена разлика от батериите. Но преди да говорим за зарядни устройства, нека разгледаме накратко основните методи за зареждане на най-често срещаните видове батерии. Трябва да се отбележи, че методите за зареждане на никелови батерии са различни от методите за зареждане на литиево-йонни батерии. Затова, когато зареждате последните, внимавайте в какво зарядно ги поставяте. С други думи, не всяко зарядно устройство за никел-кадмиеви (NiCd) и никел-металхидридни (NiMH) батерии е подходящо за зареждане на литиево-йонни (Li-ion) батерии.

Няколко думи за терминологията. Капацитетът на батерията обикновено се обозначава с буквата "C" (капацитет). Когато говорят за разряд, равен на 1/10 C, това означава разряд с ток, равен на една десета от номиналния капацитет на батерията. Така например за батерия с капацитет 1000 mAh това ще бъде ток на разреждане 1000/10 = 100 mA. На теория батерия от 1000 mAh може да достави 1000 mA за един час, 100 mA за 10 часа или 10 mA за 100 часа. На практика при високи стойности на тока на разреждане номиналният капацитет никога не се достига, а при ниски токове се надвишава.

По същия начин, когато зареждате батерии, стойност от 1/10 C означава зареждане с ток, числено равен на една десета от декларирания капацитет на батерията.

Методи за зареждане на NiCd и NiMH батерии

Съществуващите методи могат да бъдат разделени на 4 основни групи:

• бавно зареждане- зареждане с постоянен ток от 0,1 C или 0,2 C за приблизително 15 или 6-8 часа, съответно.
• бързо зареждане- зареждане с прав ток равен на 1/3 C за около 3-5 часа.
• ускорен или делта V заряд- зареждане с начален заряден ток, равен на номиналния капацитет на акумулатора, при което напрежението на акумулатора се измерва постоянно и зареждането приключва след пълно зареждане на акумулатора. Времето за зареждане е около час и половина.
• обратно начисляване- импулсен метод на зареждане, при който късите импулси на разреждане се разпределят между дългите импулси на зареждане.

Нека направя резервация веднага: това разделение е доста произволно и зависи от производителя на батерията. Подходът към въпроса за зареждането на батериите е приблизително следният: компанията разработва различни видове батерии за различни приложения и поставя препоръки и изисквания за най-благоприятните методи за зареждане за всеки тип. В резултат на това батерии (единични клетки), които са идентични на външен вид (размер), може да изискват използването на различни методи за зареждане. Този подход може да бъде илюстриран от материалите, публикувани на и.

Метод на бавно зареждане

При този метод са възможни няколко варианта: зареждане с полупостоянен ток и зареждане с постоянен ток.

При зареждане с полупостоянен ток първоначалната стойност на тока е настроена на приблизително 1/10 C. Докато зареждането продължава, тази стойност намалява. Времето за зареждане е приблизително 15-16 часа. На практика методът се реализира чрез зареждане през токозадаващ резистор от източник с постоянно напрежение (виж за NiCd батерии). Бавното зареждане от 1/10 C обикновено е безопасно за всяка батерия.

При зареждане с постоянен ток, стойност на тока от 1/10 C се поддържа през цялото време на зареждане. (Фиг. 1)

Фигура 1. Метод на бавно зареждане за NiCd и NiMH батерии

По време на зареждане напрежението в акумулаторната клетка се увеличава. При достигане на пълно зареждане и при презареждане напрежението започва да намалява.

Намаляването на времето за зареждане с 2-2,5 пъти е възможно чрез увеличаване на тока до 0,2 C, но е необходимо да се ограничи времето за зареждане до 6-8 часа.

Метод за бързо зареждане

Вид бавно зареждане е методът за бързо зареждане, който използва ток на зареждане в диапазона от 0,3 до 1,0 C. Но това може да доведе до прегряване на батерията, особено при токове на зареждане, близки до 1 C. За да избегнете прегряване и да определите кога батерията има завършено зареждане, в последния са вградени термичен предпазител и температурен сензор. Температурният датчик се използва за измерване на температурата, чиято промяна се счита за критерий за спиране на заряда. Факт е, че когато се достигне пълно зареждане, температурата на клетките на батерията се повишава рязко. И когато се повиши с 10 градуса по Целзий или повече спрямо околната среда, зареждането трябва да бъде спряно или превключено в режим на бавно зареждане. При всеки метод на зареждане, ако се използват високи токове на зареждане, допълнително се изисква таймер за безопасност.

Метод на зареждане Delta V

Това е най-добрият и може би основният метод за бързо зареждане на NiCd и NiMH батерии за мобилни телефони. Същността на метода е да се измери промяната в напрежението на батерията, за да се определи (фиксира) моментът на пълно зареждане и необходимостта от спирането му.

Ако измерите напрежението на клемите на акумулатора по време на зареждане с постоянен ток, ще забележите, че напрежението първо бавно нараства, а в точката на пълно зареждане ще намалее за кратко. Големината на намалението е малка, приблизително 15-30 mV на елемент за NiCd и 5-10 за NiMH, но е ясно изразена. Този малък спад на напрежението се приема като критерий за спиране на заряда. В допълнение, методът на зареждане delta V почти винаги е придружен от измерване на температурата, което предоставя допълнителен критерий за оценка на състоянието на заряд на батерията (и за да сме сигурни, зарядните устройства за големи батерии с голям капацитет обикновено имат и таймери за безопасност) .

Фигура 2. Делта V метод за зареждане за NiCd и NiMH батерии

Фигура 2 показва графика на зареждане с ток от 1 C. След постигане на пълно зареждане токът на зареждане се намалява до 1/30 ... 1/50 C, за да се компенсира феноменът на саморазреждане на батерията.

Има електронни схеми, проектирани специално за прилагане на метода на зареждане делта V. Например MAX712 и MAX713. Прилагането на зареждане с този метод е по-трудно и скъпо от другите, но дава много възпроизводими резултати. В същото време трябва да се отбележи, че в батерия с поне един лош елемент от верига, свързана последователно, методът на зареждане делта V може да не работи и да доведе до разрушаване на останалите елементи.

NiMH батериите имат специфични проблеми със зареждането. Тяхната делта V стойност е много малка и е по-трудна за откриване, отколкото в случая на NiCd батерии. Следователно NiMH батериите за мобилни телефони имат температурни сензори като резервно копие, за да открият кога са напълно заредени.

Друг проблем при зареждането с този метод е, че когато се използва в автомобили, електрическите смущения маскират делта V откриването и телефоните контролират зареждането най-вече въз основа на температурата. Това може да повреди батерията, тъй като телефонът винаги е свързан в колата и двигателят стартира и спира многократно. Всеки път, когато запалването се изключи за няколко минути и след това се включи отново, се стартира нов цикъл на зареждане.

Метод на обратно начисляване

Анализаторите на батерии Cadex 7000 [ , ] и CASP/2000L(H) използват методи за зареждане с обратен импулс, при които късите импулси на разреждане се разпределят между дългите импулси на зареждане. Смята се, че този метод на зареждане подобрява рекомбинацията на газове, генерирани по време на процеса на зареждане и позволява зареждане с по-висок ток за по-малко време. В допълнение, активната повърхност на работното вещество на батерията се възстановява, като по този начин се елиминира "ефектът на паметта".

Фигура 3 схематично показва времедиаграмата на метода за обратно зареждане на NiCd и NiMH батерии, реализиран в анализатора Cadex 7000. Номер 1 показва импулса на натоварване (разреждане), а номер 2 показва импулса на зареждане.

Фигура 3. Метод за обратно зареждане за NiCd и NiMH батерии

Големината на обратния импулс на натоварване се определя като процент от тока на зареждане в диапазона от 5 до 12%. Оптималната стойност е 9%.

Метод за зареждане на литиево-йонни (Li-ion) батерии

За зареждане на литиево-йонни батерии се използва методът "постоянно напрежение / постоянен ток", чиято същност е да се ограничи напрежението на батерията. По този начин той е подобен на метода за зареждане на акумулатор с оловна киселина (SLA). Основните разлики са, че за литиево-йонните батерии има по-високо напрежение на клетка (номинално напрежение на клетката 3,6 V срещу 2 V за SLA), по-строг толеранс за това напрежение (±0,05 V) и липсата на бавно презареждане в края на пълно зареждане.

• максимално зарядно напрежение 4,2 или 4,1 волта в зависимост от модела на батерията;
• напрежение в края на разряда 3,0 волта;
• препоръчителният ток на зареждане е 0,7 C, токът на разреждане (натоварване) е 1 C или по-малко;
• ако напрежението на батерията е по-малко от 2,9 волта, тогава препоръчителният заряден ток е 0,1 C;
• дълбокото разреждане може да доведе до повреда на батерията (т.е. трябва да се спазва общото правило - литиево-йонните батерии обичат да са в заредено състояние, а не в разредено състояние и могат да се зареждат по всяко време, без да чакат разреждането );
• Когато напрежението на батерията достигне максималната си стойност, токът на зареждане намалява. Краят на разреждането трябва да настъпи, когато токът на зареждане намалее до (0,1 ... 0,07) C, в зависимост от модела на батерията. След като зареждането приключи, токът на зареждане спира напълно.
• температурен диапазон при зареждане от 0 до 45 градуса по Целзий, при разреждане от минус 10 до 60 градуса по Целзий.

Горните данни може да се различават в една или друга посока за батерии от други производители.

Докато SLA батериите позволяват известна гъвкавост при настройване на напрежението за спиране на заряда, производителите на литиево-йонни батерии са много стриктни при избора на това напрежение. Прагът на напрежението при прекратяване на зареждането за литиево-йонни батерии е 4,10 V или 4,20 V, толерансът при монтаж и за двата типа е ±0,05 V на клетка. За новоразработените литиево-йонни батерии вероятно ще бъдат определени други стойности на това напрежение. Следователно зарядните устройства за тях трябва да бъдат адаптирани към необходимото зарядно напрежение.

По-високият праг на напрежението осигурява по-висока стойност на капацитета, така че в интерес на производителя е да избере най-високия възможен праг на напрежението, без да се компрометира безопасността. Този праг обаче се влияе от температурата на батерията и е зададен достатъчно ниско, за да позволи повишени температури по време на зареждане.

При зарядни устройства и анализатори на батерии, които ви позволяват да промените стойността на този праг на напрежението, трябва да се спазва правилната му настройка при обслужване на каквито и да е литиево-йонни батерии. Повечето производители обаче не посочват вида на литиево-йонната батерия и напрежението в края на заряда. И ако напрежението е зададено неправилно, батерия с по-високо напрежение ще генерира по-ниска стойност на капацитета, а батерия с по-ниско напрежение ще бъде леко презаредена. При умерени температури няма повреди на батериите.

По правило това е причината батерията, заредена например в „роден“ телефон, да издържа по-малко или по-дълго от същата батерия, заредена в настолно зарядно устройство от неизвестен производител.

Повишаването на температурата на батерията по време на зареждане е незначително (от 2 до 8 градуса в зависимост от вида и производителя)

Не се препоръчва потребителска намеса с литиево-йонно зарядно устройство.

Бавното презареждане в края на заряда, характерно за никеловите батерии, не се използва, тъй като Li-ion батерията не толерира презареждане. Бавното зареждане може да причини метализиране на лития и да доведе до разрушаване на клетката. Вместо това може да се прилага краткотрайно зареждане от време на време, за да се компенсира малкото саморазреждане на батерията поради малката консумация на ток на защитното устройство.

Литиево-йонните батерии съдържат няколко вградени защитни устройства: предпазител, термичен предпазител и вътрешна верига за управление, която изключва батерията при ниски и високи точки на разряд и зарядно напрежение.

Предпазни мерки:Никога не се опитвайте да зареждате литиеви батерии! Опитът за зареждане на тези батерии може да причини експлозия и пожар, което ще освободи токсични вещества и може да причини повреда на оборудването.

Мерки за сигурност:Ако литиево-йонната батерия се спука, изтече електролит и попадне върху кожата или очите ви, незабавно изплакнете тези области с течаща вода. Ако електролит попадне в очите ви, изплакнете ги с течаща вода в продължение на 15 минути и се консултирайте с лекар.

При писането на тази статия са използвани материали, любезно предоставени от г-н Isidor Buchmann, основател и ръководител на канадската компания Cadex Electronics Inc. [—Батерии за мобилни устройства и преносими компютри. Анализатори на батерии.

Оценяването на характеристиките на конкретно зарядно устройство е трудно, без да се разбере как всъщност трябва да протече едно примерно зареждане на литиево-йонна батерия. Ето защо, преди да преминем директно към диаграмите, нека си припомним малко теория.

Какво представляват литиевите батерии?

В зависимост от материала, от който е направен положителният електрод на литиевата батерия, има няколко разновидности:

• с литиево-кобалтатен катод;
• с катод на базата на литиран железен фосфат;
• на базата на никел-кобалт-алуминий;
• на базата на никел-кобалт-манган.

Всички тези батерии имат свои собствени характеристики, но тъй като тези нюанси не са от основно значение за обикновения потребител, те няма да бъдат разгледани в тази статия.

Освен това всички литиево-йонни батерии се произвеждат в различни размери и форм фактори. Те могат да бъдат обвити (например популярните днес 18650) или ламинирани или призматични (гел-полимерни батерии). Последните представляват херметически затворени торби от специално фолио, които съдържат електроди и електродна маса.

Най-често срещаните размери на литиево-йонни батерии са показани в таблицата по-долу (всички имат номинално напрежение от 3,7 волта):

Вътрешните електрохимични процеси протичат по същия начин и не зависят от форм-фактора и дизайна на батерията, така че всичко казано по-долу се отнася еднакво за всички литиеви батерии.

Как правилно да зареждате литиево-йонни батерии

Най-правилният начин за зареждане на литиеви батерии е зареждането на два етапа. Това е методът, който Sony използва във всички свои зарядни устройства. Въпреки по-сложния контролер на зареждането, това осигурява по-пълно зареждане на литиево-йонните батерии, без да намалява експлоатационния им живот.

Тук говорим за двустепенен заряден профил за литиеви батерии, съкратено CC/CV (постоянен ток, постоянно напрежение). Има и опции с импулсни и стъпкови токове, но те не се обсъждат в тази статия. Можете да прочетете повече за зареждането с импулсен ток.

Така че, нека разгледаме двата етапа на зареждане по-подробно.

1. На първия етапТрябва да се осигури постоянен заряден ток. Текущата стойност е 0,2-0,5C. За ускорено зареждане е позволено да се увеличи токът до 0,5-1,0C (където C е капацитетът на батерията).

Например, за батерия с капацитет 3000 mAh, номиналният ток на зареждане на първия етап е 600-1500 mA, а токът на ускорено зареждане може да бъде в диапазона 1,5-3A.

За да се осигури постоянен ток на зареждане с дадена стойност, веригата на зарядното устройство трябва да може да повишава напрежението на клемите на батерията. Всъщност на първия етап зарядното устройство работи като класически стабилизатор на ток.

Важно:Ако планирате да зареждате батерии с вградена защитна платка (PCB), тогава когато проектирате веригата на зарядното устройство, трябва да сте сигурни, че напрежението на отворена верига на веригата никога не може да надвишава 6-7 волта. В противен случай защитната платка може да се повреди.

В момента, когато напрежението на батерията се повиши до 4,2 волта, батерията ще спечели приблизително 70-80% от капацитета си (конкретната стойност на капацитета ще зависи от тока на зареждане: при ускорено зареждане ще бъде малко по-малко, при номинален заряд - малко повече). Този момент бележи края на първия етап на зареждане и служи като сигнал за преминаване към втория (и последен) етап.

2. Втори етап на зареждане- това е зареждане на батерията с постоянно напрежение, но постепенно намаляващ (падащ) ток.

На този етап зарядното устройство поддържа напрежение от 4,15-4,25 волта на батерията и контролира текущата стойност.

С увеличаване на капацитета, зарядният ток ще намалее. Веднага щом стойността му намалее до 0,05-0,01C, процесът на зареждане се счита за завършен.

Важен нюанс на правилната работа на зарядното устройство е пълното му изключване от батерията след завършване на зареждането. Това се дължи на факта, че за литиевите батерии е изключително нежелателно да остават дълго време под високо напрежение, което обикновено се осигурява от зарядното устройство (т.е. 4,18-4,24 волта). Това води до ускорено влошаване на химическия състав на батерията и като следствие до намаляване на нейния капацитет. Дългосрочният престой означава десетки часове или повече.

По време на втория етап на зареждане, батерията успява да спечели около 0,1-0,15 повече от капацитета си. По този начин общият заряд на батерията достига 90-95%, което е отличен показател.

Разгледахме два основни етапа на зареждане. Отразяването на проблема със зареждането на литиевите батерии обаче би било непълно, ако не беше споменат още един етап на зареждане – т.нар. предварително зареждане.

Етап на предварително зареждане (предварително зареждане)- този етап се използва само за дълбоко разредени батерии (под 2,5 V) за привеждането им в нормален работен режим.

На този етап зарядът се осигурява с намален постоянен ток, докато напрежението на батерията достигне 2,8 V.

Предварителният етап е необходим, за да се предотврати подуване и намаляване на налягането (или дори експлозия с пожар) на повредени батерии, които имат например вътрешно късо съединение между електродите. Ако през такава батерия веднага се прекара голям заряден ток, това неминуемо ще доведе до нейното нагряване, а след това зависи.

Друго предимство на предварителното зареждане е предварителното загряване на батерията, което е важно при зареждане при ниски температури на околната среда (в неотопляема стая през студения сезон).

Интелигентното зареждане трябва да може да следи напрежението на батерията по време на етапа на предварително зареждане и, ако напрежението не се повиши дълго време, да направи заключение, че батерията е дефектна.

Всички етапи на зареждане на литиево-йонна батерия (включително етапа на предварително зареждане) са схематично изобразени на тази графика:

Превишаването на номиналното напрежение на зареждане с 0,15 V може да намали живота на батерията наполовина. Намаляването на зарядното напрежение с 0,1 волта намалява капацитета на заредена батерия с около 10%, но значително удължава експлоатационния й живот. Напрежението на напълно заредена батерия след изваждането й от зарядното е 4,1-4,15 волта.

Позволете ми да обобщя горното и да очертая основните точки:

1. Какъв ток трябва да използвам за зареждане на литиево-йонна батерия (например 18650 или друга)?

Токът ще зависи от това колко бързо искате да го заредите и може да варира от 0,2C до 1C.

Например, за батерия с размер 18650 с капацитет 3400 mAh, минималният ток на зареждане е 680 mA, а максималният е 3400 mA.

2. За колко време се зареждат например същите батерии 18650?

Времето за зареждане директно зависи от тока на зареждане и се изчислява по формулата:

T = C / I зареждане.

Например, времето за зареждане на нашата батерия от 3400 mAh с ток от 1A ще бъде около 3,5 часа.

3. Как правилно да заредите литиево-полимерна батерия?

Всички литиеви батерии се зареждат по един и същи начин. Няма значение дали е литиево-полимерен или литиево-йонен. За нас, потребителите, няма разлика.

Какво е защитна дъска?

Защитната платка (или PCB - power control board) е предназначена да предпазва от късо съединение, презареждане и презареждане на литиевата батерия. По правило в защитните модули е вградена и защита от прегряване.

От съображения за безопасност е забранено използването на литиеви батерии в домакински уреди, освен ако нямат вградена защитна платка. Ето защо всички батерии за мобилни телефони винаги имат печатна платка. Изходните клеми на батерията са разположени директно на платката:

Тези платки използват контролер за зареждане с шест крака на специализирано устройство (JW01, JW11, K091, G2J, G3J, S8210, S8261, NE57600 и други аналози). Задачата на този контролер е да изключи батерията от товара, когато батерията е напълно разредена и да изключи батерията от зареждане, когато достигне 4,25 V.

Ето, например, диаграма на платката за защита на батерията BP-6M, която се доставяше със стари телефони Nokia:

Ако говорим за 18650, те могат да бъдат произведени със или без защитна платка. Защитният модул се намира близо до отрицателния извод на батерията.

Платката увеличава дължината на батерията с 2-3 мм.

Батериите без PCB модул обикновено са включени в батерии, които се доставят със собствени вериги за защита.

Всяка батерия със защита може лесно да се превърне в батерия без защита, просто трябва да я изкормите.

Днес максималният капацитет на батерията 18650 е 3400 mAh. Батериите със защита трябва да имат съответното обозначение на кутията ("Защитени").

Не бъркайте PCB платката с PCM модула (PCM - модул за захранване). Ако първите служат само за защита на батерията, то вторите са предназначени да контролират процеса на зареждане - те ограничават зарядния ток на дадено ниво, контролират температурата и като цяло осигуряват целия процес. PCM платката е това, което наричаме контролер на заряда.

Надявам се, че сега няма останали въпроси, как да зареждам батерия 18650 или друга литиева батерия? След това преминаваме към малка селекция от готови схемни решения за зарядни устройства (същите контролери за зареждане).

Схеми за зареждане на литиево-йонни батерии

Всички вериги са подходящи за зареждане на всяка литиева батерия; остава само да се вземе решение за тока на зареждане и елементната база.

LM317

Диаграма на просто зарядно устройство, базирано на чипа LM317 с индикатор за зареждане:

Веригата е най-простата, цялата настройка се свежда до настройка на изходното напрежение на 4,2 волта с помощта на подстригващ резистор R8 (без свързана батерия!) И настройка на тока на зареждане чрез избор на резистори R4, R6. Мощността на резистора R1 е най-малко 1 Watt.

Веднага след като светодиодът изгасне, процесът на зареждане може да се счита за завършен (токът на зареждане никога няма да намалее до нула). Не се препоръчва да държите батерията на този заряд дълго време, след като е напълно заредена.

Микросхемата lm317 се използва широко в различни стабилизатори на напрежение и ток (в зависимост от схемата на свързване). Продава се на всеки ъгъл и струва стотинки (можете да вземете 10 броя само за 55 рубли).

LM317 се предлага в различни корпуси:

Присвояване на щифта (pinout):

Аналози на чипа LM317 са: GL317, SG31, SG317, UC317T, ECG1900, LM31MDT, SP900, KR142EN12, KR1157EN1 (последните два са местно производство).

Токът на зареждане може да се увеличи до 3А, ако вземете LM350 вместо LM317. Но ще бъде по-скъпо - 11 рубли / бройка.

Печатната платка и модулът на веригата са показани по-долу:

Старият съветски транзистор KT361 може да бъде заменен с подобен pnp транзистор (например KT3107, KT3108 или буржоа 2N5086, 2SA733, BC308A). Може да се премахне напълно, ако индикаторът за зареждане не е необходим.

Недостатък на схемата: захранващото напрежение трябва да бъде в диапазона 8-12V. Това се дължи на факта, че за нормална работа на чипа LM317 разликата между напрежението на батерията и захранващото напрежение трябва да бъде най-малко 4,25 волта. Така няма да може да се захранва от USB порта.

MAX1555 или MAX1551

MAX1551/MAX1555 са специализирани зарядни устройства за Li+ батерии, които могат да работят от USB или от отделен захранващ адаптер (например зарядно за телефон).

Единствената разлика между тези микросхеми е, че MAX1555 издава сигнал, който показва процеса на зареждане, а MAX1551 издава сигнал, че захранването е включено. Тези. 1555 все още е за предпочитане в повечето случаи, така че 1551 вече е трудно да се намери в продажба.

Подробно описание на тези микросхеми от производителя е.

Максималното входно напрежение от DC адаптера е 7 V, когато се захранва от USB - 6 V. Когато захранващото напрежение падне до 3,52 V, микросхемата се изключва и зареждането спира.

Самата микросхема открива на кой вход има захранващо напрежение и се свързва към него. Ако захранването се подава през USB шината, тогава максималният ток на зареждане е ограничен до 100 mA - това ви позволява да включите зарядното устройство в USB порта на всеки компютър, без да се страхувате от изгаряне на южния мост.

Когато се захранва от отделно захранване, типичният ток на зареждане е 280 mA.

Чиповете имат вградена защита от прегряване. Но дори и в този случай веригата продължава да работи, намалявайки зарядния ток с 17 mA за всеки градус над 110 ° C.

Има функция за предварително зареждане (вижте по-горе): докато напрежението на батерията е под 3V, микросхемата ограничава зарядния ток до 40 mA.

Микросхемата има 5 пина. Ето типична схема на свързване:

Ако има гаранция, че напрежението на изхода на вашия адаптер не може при никакви обстоятелства да надвишава 7 волта, тогава можете да направите без стабилизатора 7805.

Опцията за USB зареждане може да се монтира например на този.

Микросхемата не изисква нито външни диоди, нито външни транзистори. Като цяло, разбира се, прекрасни малки неща! Само те са твърде малки и неудобни за запояване. И те също са скъпи ().

LP2951

Стабилизаторът LP2951 се произвежда от National Semiconductors (). Той осигурява внедряването на вградена функция за ограничаване на тока и ви позволява да генерирате стабилно ниво на зарядно напрежение за литиево-йонна батерия на изхода на веригата.

Напрежението на заряда е 4,08 - 4,26 волта и се задава от резистор R3, когато батерията е изключена. Напрежението се поддържа много точно.

Токът на зареждане е 150 - 300mA, тази стойност е ограничена от вътрешните вериги на чипа LP2951 (в зависимост от производителя).

Използвайте диода с малък обратен ток. Например, може да бъде всяка от серията 1N400X, която можете да закупите. Диодът се използва като блокиращ диод за предотвратяване на обратния ток от батерията към чипа LP2951, когато входното напрежение е изключено.

Това зарядно устройство произвежда доста нисък ток на зареждане, така че всяка батерия 18650 може да се зарежда през нощта.

Микросхемата може да бъде закупена както в пакет DIP, така и в пакет SOIC (струва около 10 рубли на парче).

MCP73831

Чипът ви позволява да създавате правилните зарядни устройства и освен това е по-евтин от нашумелия MAX1555.

Типична схема на свързване е взета от:

Важно предимство на веригата е липсата на мощни резистори с ниско съпротивление, които ограничават зарядния ток. Тук токът се задава от резистор, свързан към 5-ия щифт на микросхемата. Неговото съпротивление трябва да бъде в диапазона 2-10 kOhm.

Сглобеното зарядно устройство изглежда така:

Микросхемата се нагрява доста добре по време на работа, но това не изглежда да я притеснява. Изпълнява своята функция.

Ето още една версия на печатна платка със SMD LED и micro-USB конектор:

LTC4054 (STC4054)

Много проста схема, страхотен вариант! Позволява зареждане с ток до 800 mA (виж). Вярно, има склонност да се нагрява много, но в този случай вградената защита от прегряване намалява тока.

Веригата може да бъде значително опростена чрез изхвърляне на един или дори двата светодиода с транзистор. Тогава ще изглежда така (трябва да признаете, че не може да бъде по-просто: няколко резистора и един кондензатор):

Една от опциите за печатна платка е достъпна на . Платката е предназначена за елементи със стандартен размер 0805.

I=1000/R. Не трябва да задавате висок ток веднага, първо вижте колко се нагрява микросхемата. За моите цели взех резистор от 2,7 kOhm и токът на зареждане се оказа около 360 mA.

Малко вероятно е да бъде възможно да се адаптира радиатор към тази микросхема и не е факт, че ще бъде ефективен поради високата термична устойчивост на кръстовището на кристалния корпус. Производителят препоръчва да направите радиатора „през проводниците“ - следите да бъдат възможно най-дебели и да се остави фолиото под тялото на чипа. Като цяло, колкото повече „земно“ фолио остава, толкова по-добре.

Между другото, по-голямата част от топлината се разсейва през 3-то краче, така че можете да направите тази следа много широка и дебела (запълнете я с излишна спойка).

Пакетът на чипа LTC4054 може да бъде обозначен като LTH7 или LTADY.

LTH7 се различава от LTADY по това, че първият може да вдигне много слаба батерия (на която напрежението е по-малко от 2,9 волта), докато вторият не може (трябва да го завъртите отделно).

Чипът се оказа много успешен, така че има куп аналози: STC4054, MCP73831, TB4054, QX4054, TP4054, SGM4054, ACE4054, LP4054, U4054, BL4054, WPM4054, IT4504, Y1880, PT6102, PT6181 , VS6102 , HX6001 , LC6000, LN5060, CX9058, EC49016, CYT5026, Q7051. Преди да използвате някой от аналозите, проверете спецификациите.

TP4056

Микросхемата е направена в корпус SOP-8 (виж), има метален радиатор на корема, който не е свързан с контактите, което позволява по-ефективно отвеждане на топлината. Позволява ви да зареждате батерията с ток до 1A (токът зависи от резистора за настройка на тока).

Схемата на свързване изисква минимален брой окачващи елементи:

Схемата реализира класическия процес на зареждане - първо зареждане с постоянен ток, след това с постоянно напрежение и спадащ ток. Всичко е научно. Ако разгледате зареждането стъпка по стъпка, можете да различите няколко етапа:

1. Следене на напрежението на свързаната батерия (това се случва през цялото време).
2. Фаза на предварително зареждане (ако батерията е разредена под 2,9 V). Заредете с ток 1/10 от програмирания от резистора R prog (100 mA при R prog = 1,2 kOhm) до ниво от 2,9 V.
3. Зареждане с максимален постоянен ток (1000 mA при R prog = 1.2 kOhm);
4. Когато батерията достигне 4,2 V, напрежението на батерията се фиксира на това ниво. Започва постепенно намаляване на тока на зареждане.
5. Когато токът достигне 1/10 от програмирания от резистора R prog (100 mA при R prog = 1,2 kOhm), зарядното устройство се изключва.
6. След като зареждането приключи, контролерът продължава да следи напрежението на батерията (виж точка 1). Токът, консумиран от веригата за наблюдение, е 2-3 µA. След като напрежението падне до 4.0V, зареждането започва отново. И така в кръг.

Зарядният ток (в ампери) се изчислява по формулата I=1200/R прогноз. Допустимият максимум е 1000 mA.

Реален тест за зареждане с батерия 3400 mAh 18650 е показан на графиката:

Предимството на микросхемата е, че токът на зареждане се задава само от един резистор. Не са необходими мощни резистори с ниско съпротивление. Освен това има индикатор за процеса на зареждане, както и индикация за края на зареждането. Когато батерията не е свързана, индикаторът мига на всеки няколко секунди.

Захранващото напрежение на веригата трябва да бъде в рамките на 4,5...8 волта. Колкото по-близо до 4.5V, толкова по-добре (така че чипът се нагрява по-малко).

Първият крак се използва за свързване на температурен сензор, вграден в литиево-йонната батерия (обикновено средният извод на батерията на мобилен телефон). Ако изходното напрежение е под 45% или над 80% от захранващото напрежение, зареждането спира. Ако нямате нужда от контрол на температурата, просто поставете този крак на земята.

внимание! Тази схема има един съществен недостатък: липсата на верига за защита срещу обратна полярност на батерията. В този случай контролерът гарантирано ще изгори поради превишаване на максималния ток. В този случай захранващото напрежение на веригата отива директно към батерията, което е много опасно.

Печатът е прост и може да бъде направен за час на коляно. Ако времето е от решаващо значение, можете да поръчате готови модули. Някои производители на готови модули добавят защита срещу свръхток и преразреждане (например можете да изберете коя платка ви трябва - със или без защита и с какъв конектор).

Може да намерите и готови платки с контакт за датчик за температура. Или дори модул за зареждане с няколко паралелни микросхеми TP4056 за увеличаване на тока на зареждане и със защита срещу обратна полярност (пример).

LTC1734

Също много проста схема. Токът на зареждане се задава от резистор R prog (например, ако инсталирате резистор 3 kOhm, токът ще бъде 500 mA).

Микросхемите обикновено са маркирани на кутията: LTRG (те често могат да бъдат намерени в стари телефони на Samsung).

Всеки pnp транзистор е подходящ, основното е, че е проектиран за даден ток на зареждане.

На посочената диаграма няма индикатор за заряд, но на LTC1734 се казва, че пин “4” (Prog) има две функции - настройка на тока и следене на края на заряда на батерията. Например, показана е схема с контрол на края на заряда с помощта на компаратора LT1716.

Сравнителят LT1716 в този случай може да бъде заменен с евтин LM358.

TL431 + транзистор

Вероятно е трудно да се измисли схема, използваща по-достъпни компоненти. Най-трудното нещо тук е да се намери източникът на референтно напрежение TL431. Но те са толкова често срещани, че се намират почти навсякъде (рядко източник на захранване прави без тази микросхема).

Е, транзисторът TIP41 може да бъде заменен с всеки друг с подходящ колекторен ток. Дори старите съветски KT819, KT805 (или по-малко мощни KT815, KT817) ще направят.

Настройката на схемата се свежда до настройка на изходното напрежение (без батерия!!!) с помощта на трим резистор на 4,2 волта. Резисторът R1 задава максималната стойност на зарядния ток.

Тази схема напълно реализира двуетапния процес на зареждане на литиеви батерии - първо зареждане с постоянен ток, след това преминаване към фазата на стабилизиране на напрежението и плавно намаляване на тока почти до нула. Единственият недостатък е лошата повторяемост на веригата (тя е капризна в настройката и взискателна към използваните компоненти).

MCP73812

Има още една незаслужено пренебрегвана микросхема от Microchip - MCP73812 (вижте). Въз основа на него се получава много бюджетна опция за зареждане (и евтина!). Целият бодикит е само един резистор!

Между другото, микросхемата е направена в удобна за запояване опаковка - SOT23-5.

Единственият минус е, че много се нагрява и няма индикация за зареждане. Освен това по някакъв начин не работи много надеждно, ако имате източник на захранване с ниска мощност (което причинява спад на напрежението).

Като цяло, ако индикацията за зареждане не е важна за вас и ток от 500 mA ви подхожда, тогава MCP73812 е много добър вариант.

NCP1835

Предлага се напълно интегрирано решение - NCP1835B, осигуряващо висока стабилност на зарядното напрежение (4.2 ±0.05 V).

Може би единственият недостатък на тази микросхема е нейният твърде миниатюрен размер (корпус DFN-10, размер 3x3 mm). Не всеки може да осигури висококачествено запояване на такива миниатюрни елементи.

Сред неоспоримите предимства бих искал да отбележа следното:

1. Минимален брой части на тялото.
2. Възможност за зареждане на напълно разредена батерия (ток на предварителен заряд 30 mA);
3. Определяне на края на зареждането.
4. Програмируем ток на зареждане - до 1000 mA.
5. Индикация за зареждане и грешка (с възможност за откриване на незареждаеми батерии и сигнализиране за това).
6. Защита срещу дългосрочно зареждане (чрез промяна на капацитета на кондензатора C t можете да зададете максимално време за зареждане от 6,6 до 784 минути).

Цената на микросхемата не е съвсем евтина, но също така не е толкова висока (~ $1), че можете да откажете да я използвате. Ако сте удобни с поялник, бих препоръчал да изберете тази опция.

По-подробно описание е в.

Мога ли да зареждам литиево-йонна батерия без контролер?

Да, можеш. Това обаче ще изисква строг контрол на тока и напрежението на зареждане.

По принцип няма да е възможно да заредите батерия, например нашия 18650, без зарядно устройство. Все още трябва по някакъв начин да ограничите максималния ток на зареждане, така че поне най-примитивната памет все още ще е необходима.

Най-простото зарядно устройство за всяка литиева батерия е резистор, свързан последователно с батерията:

Съпротивлението и разсейването на мощността на резистора зависят от напрежението на захранващия източник, който ще се използва за зареждане.

Като пример, нека изчислим резистор за 5-волтово захранване. Ще зареждаме батерия 18650 с капацитет 2400 mAh.

Така че в самото начало на зареждането спадът на напрежението през резистора ще бъде:

U r = 5 - 2,8 = 2,2 волта

Да кажем, че нашето 5V захранване е разчетено за максимален ток от 1A. Веригата ще консумира най-висок ток в самото начало на зареждането, когато напрежението на батерията е минимално и възлиза на 2,7-2,8 волта.

Внимание: тези изчисления не отчитат възможността батерията да е много дълбоко разредена и напрежението върху нея да е много по-ниско, дори до нула.

По този начин съпротивлението на резистора, необходимо за ограничаване на тока в самото начало на заряда при 1 ампер, трябва да бъде:

R = U / I = 2,2 / 1 = 2,2 ома

Разсейване на мощността на резистора:

P r = I 2 R = 1*1*2,2 = 2,2 W

В самия край на зареждането на батерията, когато напрежението върху нея достигне 4,2 V, зарядният ток ще бъде:

Зареждам = (U ip - 4.2) / R = (5 - 4.2) / 2.2 = 0.3 A

Тоест, както виждаме, всички стойности не надхвърлят допустимите граници за дадена батерия: първоначалният ток не надвишава максимално допустимия ток на зареждане за дадена батерия (2,4 A), а крайният ток надвишава тока при което батерията вече не набира капацитет (0,24 A).

Основният недостатък на такова зареждане е необходимостта от постоянно наблюдение на напрежението на батерията. И ръчно изключете заряда веднага щом напрежението достигне 4,2 волта. Факт е, че литиевите батерии понасят много лошо дори краткотрайно пренапрежение - електродните маси започват бързо да се разграждат, което неизбежно води до загуба на капацитет. В същото време се създават всички предпоставки за прегряване и разхерметизиране.

Ако вашата батерия има вградена защитна платка, която беше обсъдена малко по-горе, тогава всичко става по-просто. При достигане на определено напрежение на батерията платката сама ще я изключи от зарядното. Този метод на зареждане обаче има значителни недостатъци, които обсъдихме в.

Вградената в батерията защита няма да позволи тя да бъде презаредена при никакви обстоятелства. Всичко, което трябва да направите, е да контролирате зарядния ток, така че да не надвишава допустимите стойности за дадена батерия (защитните платки не могат да ограничат зарядния ток, за съжаление).

Зареждане с помощта на лабораторно захранване

Ако имате захранване с токова защита (ограничение), значи сте спасени! Такъв източник на захранване вече е пълноценно зарядно устройство, което изпълнява правилния профил на зареждане, за който писахме по-горе (CC/CV).

Всичко, което трябва да направите, за да заредите li-ion, е да настроите захранването на 4,2 волта и да зададете желаното ограничение на тока. И можете да свържете батерията.

Първоначално, когато батерията все още е разредена, лабораторното захранване ще работи в режим на токова защита (т.е. ще стабилизира изходния ток на дадено ниво). След това, когато напрежението на банката се покачи до зададените 4,2 V, захранването ще премине в режим на стабилизиране на напрежението и токът ще започне да пада.

Когато токът падне до 0,05-0,1C, батерията може да се счита за напълно заредена.

Както можете да видите, лабораторното захранване е почти идеално зарядно! Единственото нещо, което не може да направи автоматично, е да вземе решение да зареди напълно батерията и да се изключи. Но това е малко нещо, на което дори не трябва да обръщате внимание.

Как се зареждат литиеви батерии?

И ако говорим за батерия за еднократна употреба, която не е предназначена за презареждане, тогава правилният (и единствено правилният) отговор на този въпрос е НЕ.

Факт е, че всяка литиева батерия (например обикновената CR2032 под формата на плоска таблетка) се характеризира с наличието на вътрешен пасивиращ слой, който покрива литиевия анод. Този слой предотвратява химическа реакция между анода и електролита. И подаването на външен ток разрушава горния защитен слой, което води до повреда на батерията.

Между другото, ако говорим за непрезареждаема батерия CR2032, тогава LIR2032, който е много подобен на нея, вече е пълноценна батерия. Може и трябва да се зарежда. Само напрежението му не е 3, а 3.6V.

Как да зареждате литиеви батерии (било то телефонна батерия, 18650 или друга литиево-йонна батерия) беше обсъдено в началото на статията.