Что такое контроллер заряда аккумулятора. Контроллер заряда Li-Ion-аккумулятора. Контроллер заряда автомобильного аккумулятора


Что такое контроллер заряда аккумулятора. Контроллер заряда Li-Ion-аккумулятора

Контроллеры сами по себе устройства полезные. И чтобы лучше разобрать эту тему, необходимо работать с определённым примером. Поэтому мы и рассмотрим контролер заряда аккумулятора. Что он собой представляет? Как устроен? Какие особенности работы существуют?

Чем занимается контроллер заряда аккумулятора

Он служит для того, чтобы следить за восстановлением энергетических потерь и тратами. Сначала он занимается отслеживанием превращения электрической энергии в химическую, чтобы в последующем при наличии надобности было снабжение требуемых схем или приборов. Сделать контроллер заряда аккумулятора своими руками не сложно. Но его также можно извлечь из источников питания, которые вышли из строя.

Как устроен контроллер

Конечно, универсальной схемы не существует. Но многие в своей работе используют два посдтроечных резистора, которые регулируют верхний и нижний предел напряжения. Когда оно выходит за заданные рамки, то начинается взаимодействие с обмотками реле, и оно включается. Пока оно работает, напряжение не опустится ниже определённого, технически заранее предусмотренного уровня. Тут следует поговорить о том, что существует различный диапазон границ. Так, для аккумулятора может быть установлено и три, и пять, и двенадцать, и пятнадцать вольт. Теоретически всё упирается в аппаратную реализацию. Давайте рассмотрим, как работает контроллер заряда аккумулятора в разных случаях.

Какие бывают типы

Следует отметить значительное разнообразие, которым могут похвастаться контроллеры заряда аккумулятора. Если говорить о их видах, давайте сделаем классификацию в зависимости от сферы применения:

  1. Для возобновляемых источников энергии.
  2. Для бытовой техники.
  3. Для мобильных устройств.

Конечно, самих видов значительно больше. Но поскольку мы рассматриваем контроллер заряда аккумулятора с общей точки зрения, то нам хватит и их. Если говорить про те, что применяются для солнечных батарей и ветряков, то в них верхний предел напряжения обычно равняется 15 вольтам, тогда как нижний – 12 В. При этом аккумулятор может генерировать в стандартном режиме 12 В. Источник энергии подключают к нему с использованием нормально замкнутых контактов реле. Что будет, когда напряжение аккумулятора превышает установленные 15 В? В таких случаях контроллером осуществляется замыкание контактов реле. В результате источник электроэнергии с аккумулятора переключается на нагрузочный балласт. Следует отметить, что его не особенно любят ставить для солнечных панелей из-за определённых побочных эффектов. А вот для ветряных генераторов они являются обязательными. Бытовая техника и мобильные устройства имеют свои особенности. Причем контроллер заряда аккумулятора планшета, сенсорного и кнопочного сотового телефонов являются практически идентичными.

Заглянем в литиево-ионный аккумулятор сотового телефона

Если расковырять любую батарею, то можно заметить, что к выводам ячейки припаивается маленькая печатная плата. Она называется схемой защиты. Дело в том, что литиево-ионные аккумуляторы требуют наличия постоянного контроля. Обычная схема контроллера представляет собой миниатюрную плату, на которой базируется схема, сделанная из SMD-компонентов. Она в свою очередь делится на две микросхемы – одна из них является управляющей, а другая – исполнительной. Давайте поговорим более детально о второй.

Исполнительная схема

Она базируется на транзисторах MOSFET. Обычно их два. Сама же микросхема может иметь 6 или 8 выводов. Для раздельного контроля заряда и разряда ячейки аккумулятора используют два полевых транзистора, которые находятся в одном корпусе. Так, один из них может подключать или отключать нагрузку. Второй транзистор делает эти же действия, но уже с источником питания (в качестве которого выступает зарядное устройство). Благодаря такой схеме реализации можно без проблем влиять на работу аккумулятора. При желании ею можно воспользоваться и в другом месте. Но следует учитывать, что схема контроллера заряда аккумулятора и он сам может применяться только к устройствам и элементам, что обладают ограниченным диапазоном работы. Более детально о таких особенностях мы сейчас и поговорим.

Защита от перезаряда

Дело в том, что если напряжение литиевого аккумулятора превысит 4,2, то может возникнуть перегрев и даже произойти взрыв. Для этого подбираются такие элементы микросхем, которые будут прекращать заряд при достижении данного показателя. И обычно, пока напряжение не достигнет показателя в 4-4,1 В из-за использования или в процессе саморазряда, дальнейшая зарядка будет невозможной. Это важная функция, которая возложена на контроллер заряда литиевых аккумуляторов.

Защита от переразряда

Когда напряжение достигает критически малых значений, которые делают проблемным само функционирование устройства (обычно это диапазон в 2,3-2,5В), то выключается соответствующий MOSFET-транзистор, который отвечает за подачу тока мобильнику. Далее происходит переход в режим сна с минимальным потреблением. И тут имеется довольно интересный аспект работы. Так, пока напряжение ячейки аккумулятора не станет больше 2,9-3,1 В, мобильное устройство не получится включить для работы в обычно режиме. Наверное, такое вы могли замечать, что когда подключаешь телефон, он показывает, что идёт зарядка, но сам включаться и функционировать в обычном режиме не хочет.

Защитные механизмы

Следует отметить, что контроллер заряда аккумулятора имеет целый ряд элементов, которые должны уберечь от негативных последствий. Так, это и паразитные диоды, что размещены в полевых транзисторах, схема обнаружения заряда и ещё несколько мелких дополнений. Ах, да, и если есть возможность проверить контроллер заряда аккумулятора и узнать работоспособность источника энергии, то его функционирование можно восстановить даже при «смерти». Конечно, под этим подразумевается просто прекращение работы, а не взрыв или расплавление. В этом деле могут помочь специальные приборы, которые проводят специальную «восстановительную» зарядку. Конечно, работать они будут долго – процесс может растянуться на десятки часов, но после успешного завершения аккумулятор будет работать почти как новенький.

Заключение

Как видите, контроллер заряда Li-Ion-аккумулятора играет важную роль в обеспечении длительности работоспособности мобильных устройств и позитивно сказывается на сроке их службы. Благодаря простоте производства их можно найти практически в любом телефоне или планшете. Если будет желание собственными глазами увидеть, а руками потрогать контроллер заряда Li-Ion-аккумулятора и его содержимое, то при разборе следует помнить, что работа ведётся с химическим элементомв, поэтому следует соблюдать определённую осторожность.

fb.ru

КОНТРОЛЛЕР ЗАРЯДА

   После того, как вы купили фотоэлектрические элементы и построили солнечную панель или изготовили самодельный ветрогенератор, встает вопрос об утилизации лишней энергии, когда аккумулятор полностью заряжен, а ветрогенератор или панель продолжают вырабатывать энергию. Это чревато довольно негативными последствиями как для аккумулятора, так и для самих источников энергии - перезаряд приводит к разрушению пластин АКБ, а ветроколесо начинает набирать неконтролируемые обороты и может пойти в разнос.

   Справится с этим нам поможет изготовление несложного, но довольно надежного универсального контроллера заряда, подходящего для заряда батарей как от солнечных элементов,так и от ветрогенератора. Первоначальная схема агрегата была разработанна Майклом Дэвисом (Michael Davis).

   Сигнал приходящий с выпрямителя ветрогенератора или солнечной панели коммутируется при помощи реле, управляеммым пороговой схемой с полевым транзисторным ключом. Пороги переключения режимов регулируются посредством подстроечных резисторов. В качестве нагрузки для утилизации энергии при полном заряде аккумулятора автор использовал 8 резисторов (тэнов) сопротивлением 4 Ома с мощностью рассеивания 50Вт. Готовое изделие было оформлено в пластиковый корпус.

   Я специально не заострял вашего внимания на описании мелочей из данного проекта, так как вскоре автор пошел по пути усовершенствования и упрощения конструкции своего детища. Модернизированную и упрощенную конструкцию контроллера и предлагаю рассмотреть подробнее. Как видно из принципиальной эл.схемы, принцип действия прибора нисколько не изменился.

   Упростилась сама схема - вместо микросхем ОУ и логической, автор применил самую распространенную микросхему таймера NE555P. Подробнее остановимся и на выборе деталей для проекта.

   В качестве стабилизатора напряжения питания самой схемы используется широко распространенный интегральный стабилизатор 7805 (К142ЕН5А). Транзистор Q1 может быть заменен на NTE123, 2N3904 или любой другой биполярный NPN структуры с подходящими параметрами. То же касается и полевого транзистора IRF540 - его меняем на любой подходящий по параметрам. Подстроечные резисторы лучше взять многооборотные. Подойдут любые с интервалом подстройки от 0 до 100К (но все же при 10К резисторах подстройка выйдет гораздо точнее, что немаловажно при установке режимов заряда гелевой батареи).

   В качестве коммутатора используется автомобильное реле на 12В с возможностью коммутации токов в 30-40А. Конденсаторы обвязки стабилизатора можно поставить любые - от керамических до пленочных, хотя я, как перестраховщик, ставил бы пленку. Светодиоды в контроллер заряда можно подобрать любые разного цвета свечения - LED1 индуцирует режим ''сброса'' энергии на нагрузку, а LED2 - режим заряда аккумулятора. Кнопки PB1 и PB2 любые надежные, без фиксации, служат для переключения схемы ''вручную'' при наладке (замере напряжения в контрольных точках TP1 и TP2). При первичной регулировке схемы, напряжение в контрольной точке TP1 выставляют равным 1.667В, а в контрольной точке TP2 - 3,333В. Все цепи питания устройства желательно снабдить предохранителями на соответствующие токи.

   Автор собрал устройство на монтажной плате и вставил в корпус подходящего размера.

   Однако один его предприимчивый соратник (Jason Markham) развел печатную плату для контроллера и успешно стал продавать через Интернет набор для самостоятельного изготовления (38долларов) и готовое изделие (54,95 долларов).

   Ничего не попишешь - Америка, хотя наш самодельщик за такую сумму соберет с десяток таких контроллеров заряда батарей. 

   Испытания контроллера, проводимые долгое время как с ветроэнергоустановкой так и с солнечной панелью, показали высокую его надежность.

   Напоследок одно небольшое замечание: включение контроллера в систему производить только после подключения аккумулятора к его контактам, в противном случае устройство может неправильно работать или выйти из строя. Автор статьи: Электродыч.

el-shema.ru

Контроллер зарядки литий─ионного аккумулятора

Многие читатели сайта спрашивают о том, что такое контроллер заряда литий─ионного аккумулятора, и для чего он нужен. Этот вопрос кратко упоминался в материалах, где описывались различные типы литиевых аккумуляторов. Этот тип аккумуляторных батарей практически всегда имеет в своём составе контроллер зарядки, ещё называемый платой защиты Battery Monitoring System (BMS). В этой заметке подробнее рассмотрим, что это за устройство, и как оно функционирует. 

Содержание статьи

Что представляет собой контроллер зарядки Li─Ion аккумуляторов?

Простейший вариант контроллера зарядки литий─ионных АКБ можно увидеть, если разобрать аккумулятор планшетного компьютера или телефона. Он состоит из банки (аккумуляторного элемента) и печатной платы защиты BMS. Это и есть контроллер зарядки, который можно видеть на фото ниже.

Контроллер зарядки Li─Ion аккумулятора

Основой здесь является микросхема контроллера защиты. Полевые транзисторы используются для раздельного управления защитой при зарядке и разрядке аккумуляторного элемента.

Назначение контроллера защиты в том, что он следит за тем, чтобы банка не заряжалась выше напряжения 4,2 вольта. Литиевый аккумуляторный элемент имеет номинальное напряжение 3,7 вольта. Перезаряд и превышение напряжения выше 4,2 вольта могут привести к тому, что элемент выйдет из строя.

В аккумуляторах смартфонов и планшетов плата BMS следит за процессом заряда и разряда одного элемента (банки). В аккумуляторах ноутбуков таких банок несколько. Обычно от 4 до 8.

Контроллер зарядки и литий─ионные элементы аккумулятора ноутбука

Также контроллер следит за процессом разрядки аккумуляторного элемента. При падении напряжения ниже порогового (обычно 3 вольта) схема отключает банку от потребителя тока. В результате устройство, работающее от аккумулятора, просто выключается.Среди прочих функций контроллера зарядки стоит отметить защиту от короткого замыкания. На некоторых платах защиты BMS устанавливается терморезистор для защиты аккумуляторного элемента от перегрева.

Вернуться к содержанию 

Платы защиты BMS для литий─ионных аккумуляторов

Контроллер, рассмотренный выше, является простейшим вариантом защиты BMS. На самом деле разновидностей таких плат гораздо больше и есть довольно сложные и дорогостоящие. В зависимости от сферы применения выделяют следующие виды:

  • Для портативной мобильной электроники;
  • Для бытовой техники;
  • Применяемые в возобновляемых источниках энергии.
Часто такие платы защиты BMS можно встретить в составе систем с солнечными батареями и в ветряных генераторах. Там, как правило, верхний порог срабатывания защиты по напряжению составляет 15, а нижний – 12 вольт. Сам аккумулятор в штатном режиме выдаёт напряжение 12 вольт. К аккумуляторной батарее подключается источник энергии (например, солнечная панель). Подключение выполняется через реле.

Пример контроллера заряда для солнечной панели

При увеличении напряжения на аккумуляторе более 15 вольт срабатывают реле и размыкают цепь заряда. После этого источник энергии работает на предусмотренный для этого балласт. Как говорят специалисты, в случае с солнечными панелями это может дать нежелательные побочные эффекты.

В случае ветряных генераторов BMS контроллеры применяются обязательно. Контроллеры зарядки литий─ионных аккумуляторов для бытовой техники и мобильных устройств имеют существенные различия. А вот контроллеры аккумуляторов ноутбуков, планшетов и телефонов имеют одинаковую схему. Разница заключается только в количестве контролируемых аккумуляторных элементов.

Вернуться к содержанию 

Как зарядить литий─ионных аккумулятор без контроллера?

Здесь сразу стоит сказать, что заряжать Li─Ion банку в обход контроллера крайне не рекомендуется. В этом случае все функции контроллера зарядки вы должны будете выполнять самостоятельно. То есть, нужно будет вовремя отключить заряд при достижении верхнего порога напряжения, а также следить за температурой банки. Поэтому так делать крайне нежелательно.

Зарядка банки аккумулятора телефона без контроллера

Вместе с тем бывают ситуации, когда есть реальная необходимость в такой зарядке. Например, банка сильно разряжена и контроллер не позволяет зарядить её штатным способом. Такое бывает, если устройство долго не использовалось, и аккумулятор испытал глубокий разряд.

Тогда следует отпаять плату BMS, подключить зарядное устройство к выводам банки и провести зарядку. Конкретные параметры зарядки зависят от аккумуляторного элемента. Если банок несколько, как в батарее ноутбука, нужно будет определять разряженные и проводить их зарядку отдельно. В любом случае процесс зарядки литиевого аккумулятора должен идти под контролем. Нужно проверять напряжение элемента и прервать процесс при достижении верхнего порога по напряжению. Кроме того, следует следить за температурой банки.

Если статья оказалась для вас полезной, распространите ссылку на неё в социальных сетях. Это поможет развитию сайта. Голосуйте в опросе ниже и оценивайте материал! Исправления и дополнения оставляйте в комментариях.Вернуться к содержанию

akbinfo.ru

Как подобрать контроллер для зарядки аккумулятора и что значат амперы в его хорактеристиках, FAQ | Пелинг Инфо солнечные батареи

Частый вопрос всех новичков о том, какой стоит покупать контроллер на тот или иной аккумулятор. И что значат Амперы в характеристиках контроллера. Давайте в этой теме я вам отдельно постараюсь рассказать, что это за такие амперы. Начнем с того и пожалуй самого главного, что амперы, которые указываются на контроллере, это понятие разное для разных производителей как солнечных, так и контроллеров для ветрогенератора. Все производители трактуют данные по своему, отсюда у многих возникают путаницы и непонятки по выбору контроллера. Ниже я постараюсь привести примеры и способы, как избежать проблем в будущем.

Первое с чего мы начнем это:

  • Контроллер заряда, это устройство, которое контролирует процесс заряда аккумулятора, делятся они на две популярных категории:

         1. что такое PWM  — это контроллер широтно импульсной модуляции, его задача зарядить аккумулятор импульсами, контролируя уровень напряжения батареи: при этом контроль заряда может осуществляться жестко (иначе говоря якобы в автоматическом режиме). Либо в ручном режиме, где можно выставить в ручную нужные напряжения для заряда АКБ. Читайте инструкции на контроллер. Рекомендую выбирать контроллер с возможностью ручного ввода. И редкость — это контроллеры с предустановленными значениями. Редкость, потому что в настоящее время часто подобные контроллеры идут с возможностью выбора ручного режима. Данный контроллер хорош тем, что для его работы энергия почти не требуется, а потребление подобных контроллеров редко переваливает за 100 мА.

Они меньше привязаны к плохой погоде, и если есть на входе ток хотя бы 10 мА, и напряжение превышает напряжение аккумулятора, контроллер будет заряжать. Так же к плюсам я отнесу недавно выявленный эффект быстрого старения панели, за счет деградации клеток от температуры.  С данными контроллерами мощность, снимаемая с панелей, составляет от 0 до 80% по мере заряда АКБ. При этом солнечные панели меньше греются, а элементы даже в самый жаркий день из-за перегрева не страдают деградацией, так как температура не повышается выше +60-70 градусов Цельсия. Из плюсов можно отметить стабильную работу при любой погоде!

          2. что такое MPPT  — Это контроллер который имеет функцию отслеживания максимальной точки солнечной панели, по русски — это контроллеры ОМТП. По английски — это звучит как   maximum power point tracking. Задача данного контроллера выжать все соки из солнечной панели, и при этом получать с солнечной электростанции или ветрогенератора, в зависимости от типа контроллера, всю мощность в пике на что способна ваша система. Звучит замечательно, но так ли это на самом деле,  почитать можно тут .  Есть контроллеры которые могут ограничивать ток заряда, но это редкость, нужно читать описание контроллера. Одним из примеров контроллера с ограничением тока заряда, является солнечный контроллер заряда от Сибконтакта СКЗ 40

Итак, что такое ток, который указывается на контроллерах. Опять таки для каждого контроллера, ток который указывается, может иметь абсолютно разное значение, давайте разберем основные :

  • ток может быть указан максимальный — при котором контроллер либо выйдет из строя при долгой нагрузке, либо сработает защита и аккумулятор заряжаться перестанет от контроллера, пока его не перезагрузишь, либо не настанет новый световой день.
  • ток может быть кратковременным или другими словами рекомендуется ниже, но при всплесках контроллер будет продолжать работать.
  • ток может быть указан как ток заряда аккумулятора, то есть выше этого тока не рекомендуется подключать аккумуляторные батареи. Иначе контроллер может не выдержать
  • ток может быть номинальным рекомендованным, но не максимальным, для примера можно отнести сюда старые трейсеры, которые имеют запас по току отдачи, но при этом контроллер хорошо нагревается, так что требуется дополнительное охлаждение.

В большинстве современных контроллеров бюджетного сегмента, ток указывается максимальный, то есть в сумме подключенные источники не должны его пересекать,а и у некоторых даже доходить, иначе срабатывает защита.

Если вы планируете покупку контроллера и не знаете о нем ничего, либо ищите людей у кого подобный контроллер есть, и кто подобное проверял. Или же самый простой вариант и самый надежный покупать контроллер с запасом на будущее.  Большинство людей отсюда и покупают контроллеры на свои слабые системы с большим током.

В ближайшее время я напишу статью: какая зависимость контроллера от аккумулятора и почему все переспрашивают.

 

 

Поделиться ссылкой:

Похожее

peling.ru

Сообщества › Электронные Поделки › Блог › Защита Аккумулятора от глубоко разряда…

Полный размер

Защита Аккумулятора от глубоко разряда…

Схема не моя. Только повторю… Используйте куда надо… Регистраторы, магнитолы и т.д. …

УСТРОЙСТВО для защиты 12v аккумуляторов от глубокого разряда и короткого замыкания с автоматическим отключением его выхода от нагрузки.

ХАРАКТЕРИСТИКИНапряжение на аккумуляторе, при котором происходит отключение — 10± 0.5V.(У меня вышло ровно 10,5 В)Ток, потребляемый устройством от аккумулятора во включенном состоянии, не более — 1мАТок, потребляемый устройством от аккумулятора в выключенном состоянии, не более — 10мкАМаксимально допустимый постоянный ток через устройство — 5А.(30 Ватт лампочка 2,45 А — Мосфит без радиатора +50 градусов(комнатная +24))Максимально допустимый кратковременный (5 сек) ток через устройство — 10АВремя выключения при коротком замыкании на выходе устройства, не более — 100 мкс

ПОРЯДОК РАБОТЫ УСТРОЙСТВАПодключите устройство между аккумулятором и нагрузкой в следующей последовательности:— подключите клеммы на проводах, соблюдая полярность (оранж. провод +(красный), к аккумулятору,— подключите к устройству, соблюдая полярность (плюсовая клемма помечена значком +), клеммы нагрузки.Для того чтобы на выходе устройства появилось напряжение нужно кратковременно замкнуть минусовой выход на минусовой вход. Если нагрузку кроме аккумулятора питает другой источник, то этого делать не надо.

УСТРОЙСТВО РАБОТАЕТ СЛЕДУЮЩИМ ОБРАЗОМ;При переходе на питание от аккумулятора, нагрузка разряжает его до напряжения срабатывания устройства защиты (10± 0.5V). При достижении этой величины, устройство отключает аккумулятор от нагрузки, предотвращая дальнейший его разряд. Включение устройства произойдет автоматически при подаче со стороны нагрузки напряжения для заряда аккумулятора.При коротком замыкании в нагрузке устройство также отключает аккумулятор от нагрузки, Включение его произойдет автоматически, если со стороны нагрузки подать напряжение больше 9,5V. Если такого напряжения нет, то надо кратковременно перемкнуть выходную минусовую клемму устройства и минус аккумулятора. Резисторами R3 и R4 устанавливается порог срабатывания.

Запчасти1. Монтажная плата(не обязательно, можно навесу)2. Полевой транзистор любой, подбирайте по А и В. Я взял RFP50N06 N-канал 60В 50А 170 град [TO-220AB]3. Резисторы 3 на 10 ком, и 1 на 100 ком4. Биполярный транзистор КТ361Г5. Стабилитрон 9.1 ВДоп. Можно клеммы + Микрик для запуска.(Я себе не делал т.к. у меня это будет часть другого устройства)6. Можно по светодиоду на вход и выход для наглядности(Подбирайте резистор, паяйте в параллельно)

Паяльник+олово+спиртоканифоль+кусачки+проводки+мультиметр+нагрузка и т.д. и т.п

Паял Оловянно-сопельным путём. Травить на плате мне не охота . Лейаута нет.

Нагрузка 30 Ватт, Ток 2,45 А полевик греется на +50 град(комнатная +24). Охлаждение не нужно.

Побывал нагрузку 80 Ватт … ВАХ-ВАХ. Температура за 120 град. Дорожки начали краснеть… Ну сами знаете нужно радиатор, Хорошо пропаянные дорожки.

Всем удачи. Будут вопросы задавайте.

Полный размер

Полный размер

Полный размер

Полный размер

Полный размер

Полный размер

Полный размер

Полный размер

Полный размер

Полный размер

Полный размер

Полный размер

www.drive2.ru

Что такое контроллер заряда аккумулятора. Контроллер заряда Li-Ion-аккумулятора

Технологии 24 марта 2016

Контроллеры сами по себе устройства полезные. И чтобы лучше разобрать эту тему, необходимо работать с определённым примером. Поэтому мы и рассмотрим контролер заряда аккумулятора. Что он собой представляет? Как устроен? Какие особенности работы существуют?

Чем занимается контроллер заряда аккумулятора

Он служит для того, чтобы следить за восстановлением энергетических потерь и тратами. Сначала он занимается отслеживанием превращения электрической энергии в химическую, чтобы в последующем при наличии надобности было снабжение требуемых схем или приборов. Сделать контроллер заряда аккумулятора своими руками не сложно. Но его также можно извлечь из источников питания, которые вышли из строя.

Как устроен контроллер

Конечно, универсальной схемы не существует. Но многие в своей работе используют два посдтроечных резистора, которые регулируют верхний и нижний предел напряжения. Когда оно выходит за заданные рамки, то начинается взаимодействие с обмотками реле, и оно включается. Пока оно работает, напряжение не опустится ниже определённого, технически заранее предусмотренного уровня. Тут следует поговорить о том, что существует различный диапазон границ. Так, для аккумулятора может быть установлено и три, и пять, и двенадцать, и пятнадцать вольт. Теоретически всё упирается в аппаратную реализацию. Давайте рассмотрим, как работает контроллер заряда аккумулятора в разных случаях.

Видео по теме

Какие бывают типы

Следует отметить значительное разнообразие, которым могут похвастаться контроллеры заряда аккумулятора. Если говорить о их видах, давайте сделаем классификацию в зависимости от сферы применения:

  1. Для возобновляемых источников энергии.
  2. Для бытовой техники.
  3. Для мобильных устройств.

Конечно, самих видов значительно больше. Но поскольку мы рассматриваем контроллер заряда аккумулятора с общей точки зрения, то нам хватит и их. Если говорить про те, что применяются для солнечных батарей и ветряков, то в них верхний предел напряжения обычно равняется 15 вольтам, тогда как нижний – 12 В. При этом аккумулятор может генерировать в стандартном режиме 12 В. Источник энергии подключают к нему с использованием нормально замкнутых контактов реле. Что будет, когда напряжение аккумулятора превышает установленные 15 В? В таких случаях контроллером осуществляется замыкание контактов реле. В результате источник электроэнергии с аккумулятора переключается на нагрузочный балласт. Следует отметить, что его не особенно любят ставить для солнечных панелей из-за определённых побочных эффектов. А вот для ветряных генераторов они являются обязательными. Бытовая техника и мобильные устройства имеют свои особенности. Причем контроллер заряда аккумулятора планшета, сенсорного и кнопочного сотового телефонов являются практически идентичными.

Заглянем в литиево-ионный аккумулятор сотового телефона

Если расковырять любую батарею, то можно заметить, что к выводам ячейки припаивается маленькая печатная плата. Она называется схемой защиты. Дело в том, что литиево-ионные аккумуляторы требуют наличия постоянного контроля. Обычная схема контроллера представляет собой миниатюрную плату, на которой базируется схема, сделанная из SMD-компонентов. Она в свою очередь делится на две микросхемы – одна из них является управляющей, а другая – исполнительной. Давайте поговорим более детально о второй.

Исполнительная схема

Она базируется на транзисторах MOSFET. Обычно их два. Сама же микросхема может иметь 6 или 8 выводов. Для раздельного контроля заряда и разряда ячейки аккумулятора используют два полевых транзистора, которые находятся в одном корпусе. Так, один из них может подключать или отключать нагрузку. Второй транзистор делает эти же действия, но уже с источником питания (в качестве которого выступает зарядное устройство). Благодаря такой схеме реализации можно без проблем влиять на работу аккумулятора. При желании ею можно воспользоваться и в другом месте. Но следует учитывать, что схема контроллера заряда аккумулятора и он сам может применяться только к устройствам и элементам, что обладают ограниченным диапазоном работы. Более детально о таких особенностях мы сейчас и поговорим.

Защита от перезаряда

Дело в том, что если напряжение литиевого аккумулятора превысит 4,2, то может возникнуть перегрев и даже произойти взрыв. Для этого подбираются такие элементы микросхем, которые будут прекращать заряд при достижении данного показателя. И обычно, пока напряжение не достигнет показателя в 4-4,1 В из-за использования или в процессе саморазряда, дальнейшая зарядка будет невозможной. Это важная функция, которая возложена на контроллер заряда литиевых аккумуляторов.

Защита от переразряда

Когда напряжение достигает критически малых значений, которые делают проблемным само функционирование устройства (обычно это диапазон в 2,3-2,5В), то выключается соответствующий MOSFET-транзистор, который отвечает за подачу тока мобильнику. Далее происходит переход в режим сна с минимальным потреблением. И тут имеется довольно интересный аспект работы. Так, пока напряжение ячейки аккумулятора не станет больше 2,9-3,1 В, мобильное устройство не получится включить для работы в обычно режиме. Наверное, такое вы могли замечать, что когда подключаешь телефон, он показывает, что идёт зарядка, но сам включаться и функционировать в обычном режиме не хочет.

Защитные механизмы

Следует отметить, что контроллер заряда аккумулятора имеет целый ряд элементов, которые должны уберечь от негативных последствий. Так, это и паразитные диоды, что размещены в полевых транзисторах, схема обнаружения заряда и ещё несколько мелких дополнений. Ах, да, и если есть возможность проверить контроллер заряда аккумулятора и узнать работоспособность источника энергии, то его функционирование можно восстановить даже при «смерти». Конечно, под этим подразумевается просто прекращение работы, а не взрыв или расплавление. В этом деле могут помочь специальные приборы, которые проводят специальную «восстановительную» зарядку. Конечно, работать они будут долго – процесс может растянуться на десятки часов, но после успешного завершения аккумулятор будет работать почти как новенький.

Заключение

Как видите, контроллер заряда Li-Ion-аккумулятора играет важную роль в обеспечении длительности работоспособности мобильных устройств и позитивно сказывается на сроке их службы. Благодаря простоте производства их можно найти практически в любом телефоне или планшете. Если будет желание собственными глазами увидеть, а руками потрогать контроллер заряда Li-Ion-аккумулятора и его содержимое, то при разборе следует помнить, что работа ведётся с химическим элементомв, поэтому следует соблюдать определённую осторожность.

Источник: fb.ru

Комментарии

Идёт загрузка...

Похожие материалы

Компьютеры Что такое контроллер? Схема контроллера

Что делать, если техника работает на разных «уровнях»? Когда она «общается» на различных языках? Сложно было бы добиться конструктивного выполнения функционала, если бы не полезные дополнения.Что такое контроллер

Автомобили Что Такое Необслуживаемый Автомобильный Аккумулятор

Современные автомобили уже длительное время комплектуются необслуживаемыми автомобильными аккумуляторами. Под словом «необслуживаемые» многие автолюбители понимают отсутствие необходимости производить какие-либо действия с АКБ в течение всего периода службы. Такое мнение правильно лишь отчасти, правильно оно в том, что такие аккумуляторы не тр...

Автомобили Как зарядить аккумулятор в домашних условиях?

Наверное, каждый автовладелец сталкивался с проблемой севшего аккумулятора. Эта неприятность может произойти с любым водителем, если не уделять источнику питания машины достаточного внимания.Мы поговорим о том, почему разряжаются автомобильные аккумуляторы, а также об особенностях их зарядки в домашних условиях.Почему аккумулятор садится

Автомобили Что такое буст-контроллер и как он устроен

Турбированные двигатели имеют массу преимуществ перед обычными. Один из плюсов данных агрегатов заключается в их мощности. Чтобы повысить производительность мотора, достаточно просто повысить давление наддува. А делается это при помощи такого устройства, как буст-контроллер. В данный момент существует много разновидностей этих приборов, однако от этого их...

Автомобили Кратко о том, как зарядить аккумулятор автомобиля

Вы находитесь на этой странице? Значит, вам необходимо узнать, как зарядить аккумулятор автомобиля. Вы утром сели за руль, попытались завести двигатель, а в ответ услышали тишину. Знакомая ситуация? Естественно, стало понятно, что у аккумулятора, а значит и у вас, возникли проблемы. Еще задолго до "умершего" двигателя об этом указал индикатор на приборной...

Автомобили Как правильно зарядить аккумулятор: несколько советов автолюбителю

При частом заводе автомобиля, когда часто происходит использование стартера, автомобильный аккумулятор имеет свойство быстро разряжаться. В такой ситуации у автолюбителя возникает вопрос: "Как правильно зарядить аккумулятор, чтобы он прослужил верой и правдой как можно дольше?"

Автомобили Как зарядить автомобильный аккумулятор правильно?

Наш автомобиль – это не просто средство, на котором мы передвигаемся из одной точки в другую. Для многих автомобиль – это предмет гордости, показатель статуса, возможность громко заявить о себе или способ потешить свое мужское/женское самолюбие. Тюнинг, аэрография, звук и видео на грани фантастики, форсированный двигатель, прямотоки, спойлеры ...

Автомобили Как Правильно Зарядить Аккумулятор

С необходимостью зарядки аккумулятора владельцы автомобилей встречаются достаточно часто. У этого процесса есть свои особенности и он должен выполняться по определенным правилам, от соблюдения которых зависит долговечность авто аккумулятора и нормальное его функционирование. Зарядка автомобильного аккумулятора выполняется при...

Компьютеры Подробно о том, как зарядить аккумулятор в «Майнкрафте»

Аккумулятор в Minecraft предназначен для применения энергии при создании различных электрических инструментов. К примеру, если взять батарею емкостью в десять тысяч, то она способна заряжать любые предметы необходимой мощностью. Естественно, после продолжительного использования такой элемент имеет свойство «терять силы». Возникает вопрос о том...

Компьютеры Как зарядить аккумулятор ноутбука

О процессе правильной зарядки аккумулятора ноутбука можно прочитать в руководстве пользователя, но там вы не встретите простых советов, которые позволят значительно увеличить срок эксплуатации батареи.Вообще можно н...

monateka.com

Улучшенный контроллер заряда аккумуляторной батареи

Для накопления энергии, полученной от ветрогенераторов и солнечных батарей, используются аккумуляторные батареи (чаще всего на 12В). Когда аккумулятор заряжен, контроллер заряда переключает источник электроэнергии с аккумулятора на нагрузочный балласт. Весь представленный ниже материал является свободным переводом англоязычной страницы Майка Дэвиса (Mike Davis) о новом улучшенном контроллере заряда, спроектированном на таймере 555 серии. Этот проект занял первое место в конкурсе Utility (категория 555 Design Contest)!

Майк Дэвис рассказывает.

Новая схема контроллера заряда аккумуляторной батареи

 

Контроллер заряда аккумуляторной батареи является неотъемлемой частью любой ветрогенерующей или солнечной системы. Он контролирует напряжение на батарее, переключает батареи от заряда, когда они полностью заряжены, (заряд идет на эквивалент нагрузки - балласт) и подсоединяет их, когда они достигают предварительно заданного уровня разряда. Это новая, улучшенная реализация контроллера заряда на базе цифровой микросхемы 555 серии.

Начальная реализация контроллера заряда много лет использовалась в полевых условиях, многие люди во всем мире ее повторили (этот вариант контроллера можно найти на странице самодельного ветрогенератора).

Проблема в том, что людям без опыта работы с электроникой трудно его изготовить и заставить работать (схема достаточно сложна и запутана для начинающих в электронике, кроме того были проблемы с поиском необходимых деталей). Поэтому я поставил перед собой цель значительно упростить схему контроллера заряда, сделать его, если это возможно, на одной микросхеме и уменьшить количество других компонентов. Один из моих друзей предложил мне заменить все аналоговые схемы микроконтроллером. Однако это было бы слишком сложно для желающих изготовить такой контроллер заряда.

Вот моя оригинальная схема контроллера заряда (схема 100%). Сердце схемы контроллера заряда состоит из делителя напряжения, двух компараторов и SR флип-флоп. Сначала я хотел перепроектировать его с помощью микросхемы компаратора LM339 Quad. Я некоторое время пытался эту идею реализовать, и даже сделал несколько пробных вариантов, однако возникли некоторые проблемы, вследствии чего я отложил проект на некоторое время и работал над другими вещами.

Блок-схема таймера NE555. В это время я работал над ШИМ - контроллером двигателя насоса, в котором регулятор скорости использует микросхему таймера 555 серии. Глядя на рисунок внутренней структуры микросхемы 555 серии, я был поражен тем, насколько сильно она напоминает мою оригинальную схему контроллера заряда. Вдруг я понял, что, использовав чип 555 серии, смогу перестроить схему контроллера заряда, значительно упростить ее и уменьшить количество деталей.

Моя оригинальная схема контроллера заряда с выделенными секциями.Блок-схема чипа таймера NE555.

Сравните эти диаграммы, и вы также увидите сходство между моей оригинальной схемой контроллера заряда и структурной схемой таймера NE555. Цветные прямоугольники представляют подобные секции. Таймер 555 серии может заменить 7 компонентов в исходной схеме и намного упростить ее. Это очень нетрадиционное использование чипа 555, ведь я его не буду использовать как таймер вообще.

Для продолжения щелкните на кнопке с цифрой 2

Изготовление и тестирование обновленного контроллера заряда аккумуляторной батареи

 

Я приступил к работе и за очень короткое время изготовил рабочий макет. Он заработал с первой попытки, что является редкостью для меня (я почти всегда допускаюсь ошибок при реализации).

Вот показана схема нового контроллера заряда (полноразмерная схема).

Я использовал только распространенные компоненты. NE555 - это, вероятно, самая популярная микросхема в истории радиоэлектроники. Миллиарды их производились ежегодно. Транзистор может быть 2N2222, NTE123, 2N3904, или другой подобный общего назначения (небольшой NPN транзистор). MOSFET является IRF540 или аналогичный. У меня остались от других проектов много IRF540s, поэтому я использовал один из них, а не покупал то еще. Используйте то, что вы можете найти.

Все резисторы 1/8 Вт. Резисторы 1/4 Вт или выше их могут заменить, если у вас нет 1/8 Ватт резисторов. Два регулируемых резисторы, R1 и R2 (10K точные переменные резисторы), я использовал потому что уже имел их под рукой. Любые номиналы между 10K и 100K должны работать нормально, 10% допуск достаточен для всех пассивных компонентов. Схема не требует прецизионных деталей.

Обновление. Я изменил выше приведенную схему, добавив дополнительные резисторы R8 * и R9 *. Эти 330 Ом резисторы не нужны для работы схемы, но они помогут защитить ее от случайных коротких замыканий (например, когда Кнопки нажимаются). Начальная схема была намеренно минималистичной.

Реле. Я использовал автомобильные реле, рассчитанные на 40 Ампер. Их очень легко найти. Я включил реле для удобства подключения. 40 Ампер могут показаться лишними, но они позволят расшириться в будущем. Вы можете начать с одной небольшой солнечной панели, а затем добавить несколько, позже ветряк и больший банк батарей. Все остальные части указаны ниже.

Перечень деталей контроллера заряда

IC1 - 7805 - регулятор напряжения 5 Вольт

R3, R4, R5 - 1K Ом 1/8 Вт 10%

IC2 - NE555 - таймер

R6 - 330 Ом 1/8 Вт 10%

PB1, PB2 - контактные Кнопки без фиксации

R7 - 100 Ом 1/8 Вт 10%

LED1 - зеленый светодиод

Q1 - 2N2222 или похожий NPN транзистор

LED2 - желтый светодиод

Q2 - IRF540 или похожий Power MOSFET

RLY1 - 40 Amp SPDT автомобильные реле

C1 - 0.33uF 35V 10%

D1 - 1N4001 или аналогичный

С2 - 0,1 мкФ 35В 10%

R1, R2 - 10K - многооборотные потенциометры

R8 * -R9 * - дополнительные 330 Ом 1/2 W резисторы (см. текст)

Рабочий макет. Макет для испытания в полевых условиях заработал с первого раза.

Обратите внимание, я решил использовать 78L05 версию регулятора 5 Вольт в крошечном TO-92 корпусе, такого же размера, как транзистор 2N2222. Это небольшой черный прямоугольник в верхнем левом углу платы. Такое решение экономит много места на плате, позволяет обрабатывать только 100 мА, но этого достаточно для питания этой схемы. Если вы не можете найти 78L05, можно использовать в корпусе TO-220 версию 7805, которая является гораздо более распространенной (это немного увеличит плату).

Если у вас схема изготовлена, пришло время ее настраивать. Я использую 11.9V и 14.9V как нижнюю и верхнюю границу напряжения для контроллера. Это точки, где он переходит от заряда батарей к демпингу на эквивалент нагрузки, и наоборот (эквивалент нагрузки нужен в том случае, если вы используете ветряк, при работе только с солнечными батареями, линия эквивалента нагрузки может остаться открытой).

Наверное, лучший способ настроить схему - подсоединить источник питания постоянного тока к клеммам аккумулятора. Установите электропитания 11.9V. Измерьте напряжение на испытательной точке 1. Отрегулируйте R1 напряжение на контрольной точке, сделайте ее как можно ближе к 1.667V. Теперь устанавливаем 14.9V и измеряем напряжение на испытательной точке 2, регулируем R2, пока напряжение на контрольной точке будет как можно ближе к 3.333V.

Проверьте работу контроллера заряда, подав на вход напряжение несколько большее и меньшее (между 11,7 и 15,1 Вольт). Вы должны услышать, как реле закрывается около 14,9 вольт и открывается примерно в 11,9 Вольт. Кнопки PB1, PB2 могут быть использованы для изменения состояния контроллера, когда входное напряжение находится между двумя заданными точками.

Готовый контроллер заряда. После того, как контроллер был настроен, я установил его в полу-всепогодный корпус. Реле находится на левой стороне. Для проводки я использовал провод для сильно-токовых соединений (он разработан для переключения до 40 ампер). Я также включил предохранитель на входную линию с солнечной батареи / ветряка.

Вот еще одно фото контроллера заряда с крышкой. В нем мне нравится то, что я вижу светодиоды сквозь полупрозрачную крышку и с первого взгляда понятно, в каком состоянии контроллер заряда находится (удобно при тестировании).

На этой фотографии показаны все соединения с внешней стороны контроллера: есть соединение для плюса батареи, положительный вход от солнечной панели или ветрогенератора, плюс дополнительного эквивалента нагрузки (балласта) и три соединения на землю.

При подключении контроллера заряда, аккумулятор должен присоединяться первым (таким образом электроника сможет отдавать получаемую энергию). Если солнечные панели или ветрогенератор присоединить первыми, контроллер будет находиться в нестабильном состоянии.

Я должен сказать об эквиваленте нагрузки (балласте): когда контроллер заряда чувствует, что батареи (аккумулятор) полностью заряжены, он переключается на эквивалент нагрузки (просто большой внешний банк резисторов с высокой номинальной мощностью), чтобы выбрать выходную мощность ветрогенератора и держать его под нагрузкой . Если вы используете коммерчески изготовленный ветряк со встроенной защитой, или используете только солнечные батареи, то эквивалент нагрузки не нужен, и вы можете оставить эту линию не подключенной. Вы можете узнать больше о эквиваленте нагрузки (балласте) на моей странице ветряных турбин.

Вот еще один вид сбоку: кнопки зарядки и балласта. Контроллер заряда автоматически переключается между зарядом и балластом, когда напряжение батареи достигает низкого и высокого предела. Эти кнопки позволяют мне вручную переключать контроллер заряда между двумя состояниями.

Вот фото испытания нового контроллера заряда. Одна из моих самодельных 60-ваттных солнечных панелей была установлена ​​за пределами моей мастерской и использована для зарядки в батареи глубокого цикла с помощью нового контроллера заряда. Все сработало отлично. Контроллер заряда, когда батарея была полностью заряжена, переключил на балласт.

Вот фото тестирования крупным планом. Вольтметр показывает 12,64 вольт на батарее, которая по сути является полностью заряженной. Понадобился лишь короткое время для завершения заряда солнечной батареи, и контроллер заряда переключил на балласт. Единственная проблема, которую я имел во время тестирования - трудно было увидеть в ярком солнечном свете, который из светодиодов горит.

Вот короткое видео, которое я снял во время выполнения теста, показывает, как контроллер заряда автоматически переключается с зарядки на балласт, когда превышена верхняя граница напряжения.

Схема типичной системы солнечных батарей и ветрогенераторов (полноразмерная схема). Несколько солнечных панелей и / или ветровые турбины могут быть подключены одновременно. Источники тока могут быть соединены параллельно. Каждая солнечная панель или ветрогенератор должны иметь свой собственный блокирующий диод. Здесь представлена ​​схема типичной системы с ветровой турбиной и двумя панелями солнечных батарей, питающих контроллер заряда. Обычно преобразователь переменного тока входит в систему для питания нагрузки от переменного тока.

Люди пишут мне и спрашивают, зачем нужен контроллер заряда и аккумулятор. Почему просто не подключать солнечные панели или ветряк непосредственно к преобразователю и использовать ток, который они производят? Ну, дело в том, что солнце не всегда светит, а ветер не всегда дует, а людям энергия нужна в любое время. Батареи сохраняют ее доступной для использования, когда это необходимо.

Обновление. Мой друг Джейсон Маркхэм (Jason Markham) создал макет печатной платы для этого проекта.

Обновление. Люди спрашивают меня, может ли этот контроллер заряда использоваться с системами на 24 Вольта, и какие изменения для этого будут необходимы. Схема должна работать нормально в 24-вольтовых системах. Реле нужно будет заменить для 24В напряжения катушки, и нужно будет повторно откалибровать контроллер для новых высоких и низких пределов для более высокого напряжения батареи. Регулятор 7805 напряжения рассчитан на работу в режимах до 35 Вольт входного напряжения, поэтому в других изменениях в схеме нет необходимости.

Обновление. Стремясь создать компактную, аккуратную и портативную солнечную энергосистему, я установил контроллер заряда на верху батарейного блока. Я также установил инвертор тока на коробку - аккумуляторный ящик промышленной мощности.

Вот еще одно фото установки. Здесь включен прикуриватель для питания 12V нагрузки. Это полная солнечная электрическая система в одном небольшом (но тяжелом) пакете, нужно лишь подключить солнечную батарею.

Контроллер заряда установлен на новый батарейный блок. Мой старый банк батарей я получил почти бесплатно, но он был очень тяжелым и громоздким. Наконец я купил одну большую батарею примерно такого же размера и веса, как автомобильный аккумулятор (это дизайн глубокого цикла), она идеально подходит для солнечных / ветряных систем. Она имеет примерно такую ​​же мощность как мой старый банк батарей, но намного меньше и легче. Это стоило около $ 200, но моя спина будет постоянно благодарить за это, ведь не нужно будет больше поднимать старый банк 14 батарей.

Обновление. Этот проект контроллера заряда на основе микросхемы 555 серии занял первое место в конкурсе Utility, категория 555 Design Contest !!!!! Yahooooo!

Оригинальный текст Майка Дэвиса можно прочитать на англоязычном сайте www.mdpub.com

radiofishka.in.ua


Смотрите также