Belirli bir şarj cihazının özelliklerini değerlendirmek, bir li-ion pilin örnek şarjının gerçekte nasıl ilerlemesi gerektiğini anlamadan zordur. Bu nedenle doğrudan diyagramlara geçmeden önce küçük bir teoriyi hatırlayalım.
Lityum piller nedir?
Lityum pilin pozitif elektrotunun hangi malzemeden yapıldığına bağlı olarak birkaç çeşit vardır:
- lityum kobaltat katotlu;
- lityumlu demir fosfat bazlı bir katot ile;
- nikel-kobalt-alüminyum bazlı;
- nikel-kobalt-manganez bazlı.
Bu pillerin hepsinin kendine has özellikleri vardır ancak bu nüanslar genel tüketici için temel öneme sahip olmadığından bu makalede ele alınmayacaktır.
Ayrıca tüm li-ion piller çeşitli boyut ve form faktörlerinde üretilmektedir. Muhafazalı (örneğin, günümüzde popüler olan 18650) veya lamine veya prizmatik (jel-polimer piller) olabilirler. İkincisi, elektrotlar ve elektrot kütlesi içeren, özel bir filmden yapılmış, hava geçirmez şekilde kapatılmış torbalardır.
Li-ion pillerin en yaygın boyutları aşağıdaki tabloda gösterilmektedir (hepsinin nominal voltajı 3,7 volttur):
| Tanım | Normal boyut | Benzer boyut |
|---|---|---|
| XXYY0, Nerede XX- mm cinsinden çap göstergesi, YY- mm cinsinden uzunluk değeri, 0 - silindir şeklindeki tasarımı yansıtır |
10180 | 2/5 AAA |
| 10220 | 1/2 AAA (Ø AAA'ya karşılık gelir, ancak uzunluğun yarısı kadardır) | |
| 10280 | ||
| 10430 | AAA | |
| 10440 | AAA | |
| 14250 | 1/2 AA | |
| 14270 | Ø AA, uzunluk CR2 | |
| 14430 | Ø 14 mm (AA ile aynı), ancak daha kısa uzunluk | |
| 14500 | AA | |
| 14670 | ||
| 15266, 15270 | CR2 | |
| 16340 | CR123 | |
| 17500 | 150S/300S | |
| 17670 | 2xCR123 (veya 168S/600S) | |
| 18350 | ||
| 18490 | ||
| 18500 | 2xCR123 (veya 150A/300P) | |
| 18650 | 2xCR123 (veya 168A/600P) | |
| 18700 | ||
| 22650 | ||
| 25500 | ||
| 26500 | İLE | |
| 26650 | ||
| 32650 | ||
| 33600 | D | |
| 42120 |
Dahili elektrokimyasal süreçler aynı şekilde ilerler ve pilin form faktörüne ve tasarımına bağlı değildir, dolayısıyla aşağıda söylenen her şey tüm lityum piller için eşit şekilde geçerlidir.
Lityum iyon piller nasıl düzgün şekilde şarj edilir
Lityum pilleri şarj etmenin en doğru yolu iki aşamada şarj etmektir. Sony'nin tüm şarj cihazlarında kullandığı yöntem budur. Daha karmaşık bir şarj kontrolörüne rağmen bu, li-ion pillerin servis ömrünü kısaltmadan daha eksiksiz şarj edilmesini sağlar.
Burada lityum piller için CC/CV (sabit akım, sabit voltaj) olarak kısaltılan iki aşamalı bir şarj profilinden bahsediyoruz. Darbe ve adım akımlarına sahip seçenekler de vardır, ancak bunlar bu makalede tartışılmamıştır. Darbeli akımla şarj etme hakkında daha fazla bilgi edinebilirsiniz.
Öyleyse, şarjın her iki aşamasına daha ayrıntılı olarak bakalım.
1. İlk aşamada Sabit bir şarj akımı sağlanmalıdır. Mevcut değer 0,2-0,5C'dir. Hızlandırılmış şarj için akımın 0,5-1,0C'ye çıkarılmasına izin verilir (burada C, pil kapasitesidir).
Örneğin 3000 mAh kapasiteli bir batarya için ilk kademedeki nominal şarj akımı 600-1500 mA, hızlandırılmış şarj akımı ise 1,5-3A aralığında olabiliyor.
Belirli bir değerde sabit bir şarj akımı sağlamak için şarj devresinin akü terminallerindeki voltajı arttırabilmesi gerekir. Aslında şarj cihazı ilk aşamada klasik bir akım dengeleyici görevi görüyor.
Önemli: Pilleri yerleşik koruma kartı (PCB) ile şarj etmeyi planlıyorsanız, şarj devresini tasarlarken devrenin açık devre voltajının asla 6-7 volt'u geçmeyeceğinden emin olmanız gerekir. Aksi halde koruma levhası zarar görebilir.
Aküdeki voltaj 4,2 volta yükseldiği anda akü kapasitesinin yaklaşık %70-80'ini kazanacaktır (belirli kapasite değeri şarj akımına bağlı olacaktır: hızlandırılmış şarjla biraz daha az olacaktır, nominal ücret - biraz daha fazla). Bu an, şarjın ilk aşamasının sonunu işaret eder ve ikinci (ve son) aşamaya geçiş için bir sinyal görevi görür.
2. İkinci şarj aşaması- bu, pilin sabit bir voltajla, ancak giderek azalan (düşen) bir akımla şarj edilmesidir.
Bu aşamada şarj cihazı akü üzerinde 4,15-4,25 volt voltaj tutar ve akım değerini kontrol eder.
Kapasite arttıkça şarj akımı azalacaktır. Değeri 0,05-0,01C'ye düştüğünde şarj işlemi tamamlanmış sayılır.
Şarj cihazının doğru çalışmasının önemli bir nüansı, şarj tamamlandıktan sonra akü bağlantısının tamamen kesilmesidir. Bunun nedeni, lityum pillerin, genellikle şarj cihazı tarafından sağlanan (yani 4,18-4,24 volt) yüksek voltaj altında uzun süre kalmalarının son derece istenmeyen olmasıdır. Bu, pilin kimyasal bileşiminin daha hızlı bozulmasına ve bunun sonucunda kapasitesinde bir azalmaya yol açar. Uzun süreli kalış, onlarca saat veya daha fazla anlamına gelir.
Şarjın ikinci aşamasında pil kapasitesinin yaklaşık 0,1-0,15 oranında daha fazlasını kazanmayı başarır. Böylece toplam pil şarjı %90-95'e ulaşır, bu da mükemmel bir göstergedir.
Şarj etmenin iki ana aşamasına baktık. Bununla birlikte, başka bir şarj aşamasından (sözde) bahsedilmeseydi, lityum pillerin şarj edilmesi konusunun kapsamı eksik olurdu. ön şarj.
Ön şarj aşaması (ön şarj)- bu aşama yalnızca tamamen boşalmış pilleri (2,5 V'un altında) normal çalışma moduna getirmek için kullanılır.
Bu aşamada şarj, akü voltajı 2,8 V'a ulaşana kadar azaltılmış sabit bir akımla sağlanır.
Ön aşama, örneğin elektrotlar arasında dahili bir kısa devre bulunan hasarlı pillerin şişmesini ve basıncının düşmesini (veya hatta yangınla patlamasını) önlemek için gereklidir. Böyle bir bataryadan hemen büyük bir şarj akımı geçerse, bu kaçınılmaz olarak ısınmasına yol açacaktır ve o zaman buna bağlıdır.
Ön şarjın bir diğer faydası da pilin önceden ısıtılmasıdır; bu, düşük ortam sıcaklıklarında (soğuk mevsimde ısıtılmayan bir odada) şarj edilirken önemlidir.
Akıllı şarj, ön şarj aşamasında akü üzerindeki voltajı izleyebilmeli ve voltaj uzun süre yükselmezse akünün arızalı olduğu sonucunu çıkarabilmelidir.
Bir lityum iyon pilin şarj edilmesinin tüm aşamaları (ön şarj aşaması dahil) bu grafikte şematik olarak gösterilmektedir: 
Nominal şarj voltajının 0,15V aşılması pil ömrünü yarı yarıya azaltabilir. Şarj voltajının 0,1 volt düşürülmesi, şarj edilmiş bir akünün kapasitesini yaklaşık %10 azaltır, ancak hizmet ömrünü önemli ölçüde uzatır. Tamamen şarj edilmiş bir akünün şarj cihazından çıkarıldıktan sonraki voltajı 4,1-4,15 volttur.
Yukarıdakileri özetleyeyim ve ana noktaları özetleyeyim:
1. Li-ion pili (örneğin 18650 veya başka bir pil) şarj etmek için hangi akımı kullanmalıyım?
Akım, onu ne kadar hızlı şarj etmek istediğinize bağlı olacaktır ve 0,2C ila 1C arasında değişebilir.
Örneğin 3400 mAh kapasiteli 18650 pil için minimum şarj akımı 680 mA, maksimum 3400 mA'dır.
2. Örneğin aynı 18650 pillerin şarj edilmesi ne kadar sürer?
Şarj süresi doğrudan şarj akımına bağlıdır ve aşağıdaki formül kullanılarak hesaplanır:
T = C / şarj ediyorum.
Örneğin 3400 mAh bataryamızın 1A akımla şarj süresi yaklaşık 3,5 saat olacaktır.
3. Lityum polimer pil nasıl düzgün şekilde şarj edilir?
Tüm lityum piller aynı şekilde şarj olur. Lityum polimer mi yoksa lityum iyon mu olduğu önemli değil. Biz tüketiciler için hiçbir fark yok.
Koruma levhası nedir?
Koruma kartı (veya PCB - güç kontrol panosu), lityum pilin kısa devresine, aşırı şarjına ve aşırı deşarjına karşı koruma sağlayacak şekilde tasarlanmıştır. Kural olarak aşırı ısınma koruması da koruma modüllerine yerleştirilmiştir.
Güvenlik nedeniyle, dahili koruma levhası bulunmayan ev aletlerinde lityum pillerin kullanılması yasaktır. Bu nedenle tüm cep telefonu pillerinde her zaman bir PCB kartı bulunur. Akü çıkış terminalleri doğrudan kart üzerinde bulunur: 
Bu kartlar, özel bir cihazda (JW01, JW11, K091, G2J, G3J, S8210, S8261, NE57600 ve diğer analoglar) altı ayaklı bir şarj kontrol cihazı kullanır. Bu denetleyicinin görevi, akü tamamen boşaldığında aküyü yükten ayırmak, 4,25V'a ulaştığında ise aküyü şarjdan ayırmaktır.
Örneğin, eski Nokia telefonlarıyla birlikte verilen BP-6M batarya koruma kartının şeması: 
18650’den bahsedecek olursak koruma levhalı veya koruma levhasız olarak üretilebilmektedir. Koruma modülü akünün negatif terminalinin yakınında bulunur. 
Kart pilin uzunluğunu 2-3 mm artırır. 
PCB modülü olmayan piller genellikle kendi koruma devreleriyle birlikte gelen pillere dahildir.
Korumalı herhangi bir pil, kolayca korumasız bir pile dönüşebilir; yalnızca onu boşaltmanız gerekir. 
Bugün 18650 pilin maksimum kapasitesi 3400 mAh'dir. Korumalı pillerin kutusu üzerinde ilgili bir işaret ("Korumalı") bulunmalıdır. 
PCB kartını PCM modülüyle (PCM - güç şarj modülü) karıştırmayın. Birincisi yalnızca pili koruma amacına hizmet ediyorsa, ikincisi şarj işlemini kontrol etmek için tasarlanmıştır - şarj akımını belirli bir seviyede sınırlar, sıcaklığı kontrol eder ve genel olarak tüm süreci sağlar. PCM kartı, şarj kontrol cihazı dediğimiz şeydir.
Umarım artık 18650 pilin veya başka bir lityum pilin nasıl şarj edileceğine dair hiçbir soru kalmamıştır? Daha sonra şarj cihazları (aynı şarj kontrol cihazları) için küçük bir hazır devre çözümü seçimine geçiyoruz.
Li-ion piller için şarj şemaları
Tüm devreler herhangi bir lityum pili şarj etmeye uygundur; geriye kalan tek şey şarj akımına ve eleman tabanına karar vermektir.
LM317
Şarj göstergeli LM317 yongasını temel alan basit bir şarj cihazının şeması: 
Devre en basitidir, tüm kurulum, R8 kesme direncini (akü bağlı olmadan!) kullanarak çıkış voltajını 4,2 volta ayarlamak ve R4, R6 dirençlerini seçerek şarj akımını ayarlamaktan ibarettir. Direnç R1'in gücü en az 1 Watt'tır.
LED söndüğünde şarj işlemi tamamlanmış sayılabilir (şarj akımı hiçbir zaman sıfıra düşmez). Pilin tamamen şarj olduktan sonra uzun süre bu şarjda tutulması önerilmez.
Lm317 mikro devresi, çeşitli voltaj ve akım stabilizatörlerinde (bağlantı devresine bağlı olarak) yaygın olarak kullanılır. Her köşede satılıyor ve bir kuruşa mal oluyor (sadece 55 rubleye 10 adet alabilirsiniz).
LM317 farklı muhafazalarla gelir: 
Pin ataması (pin çıkışı): 
LM317 yongasının analogları şunlardır: GL317, SG31, SG317, UC317T, ECG1900, LM31MDT, SP900, KR142EN12, KR1157EN1 (son ikisi yurt içinde üretilmektedir).
LM317 yerine LM350 alırsanız şarj akımı 3A'e çıkarılabilir. Ancak daha pahalı olacak - 11 ruble / adet.
Baskılı devre kartı ve devre düzeneği aşağıda gösterilmiştir: 
Eski Sovyet transistörü KT361, benzer bir pnp transistörüyle değiştirilebilir (örneğin, KT3107, KT3108 veya burjuva 2N5086, 2SA733, BC308A). Şarj göstergesine ihtiyaç duyulmuyorsa tamamen çıkarılabilir.
Devrenin dezavantajı: besleme voltajı 8-12V aralığında olmalıdır. Bunun nedeni, LM317 yongasının normal çalışması için akü voltajı ile besleme voltajı arasındaki farkın en az 4,25 Volt olması gerektiğidir. Bu nedenle USB bağlantı noktasından güç sağlamak mümkün olmayacaktır.
MAX1555 veya MAX1551
MAX1551/MAX1555, Li+ piller için USB'den veya ayrı bir güç adaptöründen (örneğin telefon şarj cihazı) çalışabilen özel şarj cihazlarıdır.
Bu mikro devrelerin arasındaki tek fark, MAX1555'in şarj işlemini belirten bir sinyal üretmesi, MAX1551'in ise gücün açık olduğunu belirten bir sinyal üretmesidir. Onlar. Çoğu durumda 1555 hala tercih edilir, bu nedenle 1551'i satışta bulmak artık zor.
Bu mikro devrelerin üreticiden ayrıntılı bir açıklaması.
DC adaptöründen gelen maksimum giriş voltajı, USB - 6 V ile çalıştırıldığında 7 V'tur. Besleme voltajı 3,52 V'a düştüğünde mikro devre kapanır ve şarj durur.
Mikro devrenin kendisi, besleme voltajının hangi girişte mevcut olduğunu algılar ve ona bağlanır. Güç USB veri yolu üzerinden sağlanıyorsa, maksimum şarj akımı 100 mA ile sınırlıdır; bu, güney köprüsünü yakma korkusu olmadan şarj cihazını herhangi bir bilgisayarın USB bağlantı noktasına takmanıza olanak tanır.
Ayrı bir güç kaynağıyla çalıştırıldığında tipik şarj akımı 280 mA'dır.
Çipler yerleşik aşırı ısınma korumasına sahiptir. Ancak bu durumda bile devre çalışmaya devam ederek şarj akımını 110°C'nin üzerindeki her derece için 17 mA azaltır.
Bir ön şarj işlevi vardır (yukarıya bakın): akü voltajı 3V'un altında olduğu sürece mikro devre, şarj akımını 40 mA ile sınırlar.
Mikro devrenin 5 pimi vardır. İşte tipik bir bağlantı şeması: 
Adaptörünüzün çıkışındaki voltajın hiçbir durumda 7 volt'u geçmeyeceğine dair bir garanti varsa, 7805 dengeleyici olmadan da yapabilirsiniz.
USB şarj seçeneği örneğin buna monte edilebilir. 
Mikro devre, harici diyotlara veya harici transistörlere ihtiyaç duymaz. Genel olarak, elbette muhteşem küçük şeyler! Ancak bunlar çok küçüktür ve lehimlenmesi sakıncalıdır. Ayrıca pahalıdırlar ().
LP2951
LP2951 stabilizatörü National Semiconductors () tarafından üretilmiştir. Yerleşik bir akım sınırlama fonksiyonunun uygulanmasını sağlar ve devrenin çıkışında bir lityum iyon pil için sabit bir şarj voltajı seviyesi oluşturmanıza olanak tanır.
Şarj voltajı 4,08 - 4,26 volttur ve akü bağlantısı kesildiğinde R3 direnci tarafından ayarlanır. Gerilim çok doğru bir şekilde tutulur.
Şarj akımı 150 - 300mA'dır, bu değer LP2951 yongasının dahili devreleri ile sınırlıdır (üreticiye bağlı olarak).
Diyotu küçük bir ters akımla kullanın. Örneğin satın alabileceğiniz 1N400X serisinden herhangi biri olabilir. Diyot, giriş voltajı kapatıldığında aküden LP2951 yongasına ters akımı önlemek için blokaj diyotu olarak kullanılır. 
Bu şarj cihazı oldukça düşük bir şarj akımı üretir, böylece herhangi bir 18650 pil gece boyunca şarj edilebilir.
Mikro devre hem DIP paketinde hem de SOIC paketinde satın alınabilir (parça başına yaklaşık 10 ruble maliyeti).
MCP73831
Çip, doğru şarj cihazlarını oluşturmanıza olanak tanır ve aynı zamanda çok abartılı olan MAX1555'ten daha ucuzdur. 
Tipik bir bağlantı şeması aşağıdakilerden alınmıştır: 
Devrenin önemli bir avantajı, şarj akımını sınırlayan düşük dirençli güçlü dirençlerin bulunmamasıdır. Burada akım, mikro devrenin 5. pinine bağlı bir direnç tarafından ayarlanır. Direnci 2-10 kOhm aralığında olmalıdır.
Monte edilmiş şarj cihazı şuna benzer: 
Mikro devre çalışma sırasında oldukça iyi ısınıyor, ancak bu onu rahatsız etmiyor gibi görünüyor. İşlevini yerine getirir.
SMD LED'li ve mikro USB konektörlü baskılı devre kartının başka bir versiyonu: 
LTC4054 (STC4054)
Çok basit şema, harika seçenek! 800 mA'ya kadar akımla şarj edilmesini sağlar (bkz.). Doğru, çok ısınmaya eğilimlidir, ancak bu durumda yerleşik aşırı ısınma koruması akımı azaltır. 
Devre, bir transistörlü LED'lerden birini veya hatta her ikisini de atarak önemli ölçüde basitleştirilebilir. O zaman şöyle görünecek (itiraf etmelisiniz, daha basit olamazdı: birkaç direnç ve bir kondansatör): 
Baskılı devre kartı seçeneklerinden biri adresinde mevcuttur. Kart, standart 0805 boyutunda elemanlar için tasarlanmıştır.
ben=1000/R. Hemen yüksek bir akım ayarlamamalısınız, önce mikro devrenin ne kadar ısındığını görün. Amacım için 2,7 kOhm'luk bir direnç aldım ve şarj akımının yaklaşık 360 mA olduğu ortaya çıktı.
Bu mikro devreye bir radyatör uyarlamanın mümkün olması pek mümkün değildir ve kristal kasa bağlantısının yüksek termal direnci nedeniyle etkili olacağı da bir gerçek değildir. Üretici, ısı emicinin "kabloların içinden" yapılmasını, izlerin mümkün olduğu kadar kalın olmasını ve folyonun çip gövdesinin altında bırakılmasını önerir. Genel olarak, ne kadar çok “toprak” folyosu kalırsa o kadar iyidir.
Bu arada, ısının çoğu 3. bacaktan dağılıyor, böylece bu izi çok geniş ve kalın yapabilirsiniz (fazla lehimle doldurun). 
LTC4054 çip paketi LTH7 veya LTADY olarak etiketlenebilir.
LTH7, LTADY'den farklıdır, çünkü birincisi çok düşük bir pili kaldırabilir (voltajı 2,9 volttan azdır), ikincisi kaldıramaz (ayrıca sallamanız gerekir).
Çipin çok başarılı olduğu ortaya çıktı, bu yüzden bir sürü analogu var: STC4054, MCP73831, TB4054, QX4054, TP4054, SGM4054, ACE4054, LP4054, U4054, BL4054, WPM4054, IT4504, Y1880, PT6102, PT6181, VS6 102, HX6001 , LC6000, LN5060, CX9058, EC49016, CYT5026, Q7051. Analoglardan herhangi birini kullanmadan önce veri sayfalarını kontrol edin.
TP4056
Mikro devre bir SOP-8 mahfazasında yapılmıştır (bkz.), karnında kontaklara bağlı olmayan, ısının daha verimli bir şekilde uzaklaştırılmasına olanak tanıyan metal bir soğutucuya sahiptir. Pili 1A'ya kadar akımla şarj etmenizi sağlar (akım, akım ayar direncine bağlıdır). 
Bağlantı şeması minimum sayıda askı elemanı gerektirir: 
Devre, klasik şarj işlemini uygular; önce sabit bir akımla, ardından sabit bir voltajla ve düşen bir akımla şarj edilir. Her şey bilimseldir. Adım adım şarj etmeye bakarsanız, birkaç aşamayı ayırt edebilirsiniz:
- Bağlı akünün voltajının izlenmesi (bu her zaman olur).
- Ön şarj aşaması (pil 2,9 V'un altına boşalmışsa). R prog direnci tarafından programlanan akımdan (R prog = 1,2 kOhm'da 100 mA) 2,9 V seviyesine kadar 1/10'luk bir akımla şarj edin.
- Maksimum sabit akımla şarj etme (R prog = 1,2 kOhm'da 1000 mA);
- Akü 4,2 V'a ulaştığında akü üzerindeki voltaj bu seviyede sabitlenir. Şarj akımında kademeli bir azalma başlar.
- Akım, R prog direnci tarafından programlananın 1/10'una ulaştığında (R prog = 1,2 kOhm'da 100 mA), şarj cihazı kapanır.
- Şarj işlemi tamamlandıktan sonra kontrol cihazı akü voltajını izlemeye devam eder (bkz. madde 1). İzleme devresi tarafından tüketilen akım 2-3 µA'dır. Voltaj 4,0V'a düştükten sonra şarj işlemi tekrar başlar. Ve böylece bir daire içinde.
Şarj akımı (amper cinsinden) formülle hesaplanır I=1200/R programı. İzin verilen maksimum 1000 mA'dır.
Grafikte 3400 mAh 18650 pil ile gerçek bir şarj testi gösterilmektedir: 
Mikro devrenin avantajı, şarj akımının yalnızca bir direnç tarafından ayarlanmasıdır. Güçlü düşük dirençli dirençlere gerek yoktur. Ayrıca şarj işleminin bir göstergesinin yanı sıra şarjın sonunun bir göstergesi de vardır. Pil bağlı olmadığında gösterge birkaç saniyede bir yanıp söner.
Devrenin besleme voltajı 4,5...8 volt arasında olmalıdır. 4,5V'a ne kadar yakınsa o kadar iyidir (böylece çip daha az ısınır).
İlk bacak, lityum iyon pilin (genellikle cep telefonu pilinin orta terminali) içine yerleştirilmiş bir sıcaklık sensörünü bağlamak için kullanılır. Çıkış voltajı besleme voltajının %45'inin altında veya %80'inin üzerindeyse şarj işlemi durdurulur. Sıcaklık kontrolüne ihtiyacınız yoksa ayağınızı yere koyun.
Dikkat! Bu devrenin önemli bir dezavantajı vardır: akü ters polarite koruma devresinin olmaması. Bu durumda kontrolörün maksimum akımın aşılması nedeniyle yanması garanti edilir. Bu durumda devrenin besleme gerilimi doğrudan aküye gider ve bu da çok tehlikelidir.
Mühür basittir ve dizinizin üzerinde bir saat içinde yapılabilir. Zaman önemliyse hazır modüller sipariş edebilirsiniz. Bazı hazır modül üreticileri aşırı akıma ve aşırı deşarja karşı koruma ekler (örneğin, hangi panele ihtiyacınız olduğunu - korumalı veya korumasız ve hangi konektörle seçebilirsiniz). 
Ayrıca sıcaklık sensörü için kontak içeren hazır kartlar da bulabilirsiniz. Veya şarj akımını artırmak için birkaç paralel TP4056 mikro devresine ve ters polarite korumasına sahip bir şarj modülü bile (örnek).
LTC1734
Ayrıca çok basit bir şema. Şarj akımı R prog direnci tarafından ayarlanır (örneğin, 3 kOhm'luk bir direnç takarsanız akım 500 mA olacaktır).
Mikro devreler genellikle kasanın üzerinde işaretlenir: LTRG (genellikle eski Samsung telefonlarında bulunurlar). 
Herhangi bir pnp transistörü uygundur, asıl önemli olan, belirli bir şarj akımı için tasarlanmış olmasıdır.
Belirtilen şemada şarj göstergesi yoktur, ancak LTC1734'te pin "4" (Prog)'un iki işlevi olduğu söylenir - akımı ayarlamak ve pil şarjının sonunu izlemek. Örneğin, LT1716 karşılaştırıcısını kullanarak şarj sonunu kontrol eden bir devre gösterilmektedir. 
Bu durumda LT1716 karşılaştırıcısı ucuz bir LM358 ile değiştirilebilir.
TL431 + transistör
Daha uygun fiyatlı bileşenler kullanan bir devre bulmak muhtemelen zordur. Buradaki en zor kısım TL431 referans voltaj kaynağını bulmaktır. Ancak o kadar yaygındırlar ki neredeyse her yerde bulunurlar (nadiren bir güç kaynağı bu mikro devre olmadan yapar). 
TIP41 transistörü, uygun kolektör akımına sahip herhangi bir transistörle değiştirilebilir. Eski Sovyet KT819, KT805 (veya daha az güçlü KT815, KT817) bile bunu yapacaktır.
Devrenin kurulumu, 4,2 voltta bir trim direnci kullanarak çıkış voltajını (pilsiz!!!) ayarlamaktan ibarettir. Direnç R1, şarj akımının maksimum değerini ayarlar.
Bu devre, lityum pillerin şarj edilmesinin iki aşamalı sürecini tam olarak uygular - önce doğru akımla şarj etmek, ardından voltaj stabilizasyon aşamasına geçmek ve akımı sorunsuz bir şekilde neredeyse sıfıra düşürmek. Tek dezavantajı devrenin zayıf tekrarlanabilirliğidir (kurulumda kaprislidir ve kullanılan bileşenlere ihtiyaç duyar).
MCP73812
Microchip - MCP73812'den haksız yere ihmal edilen başka bir mikro devre daha var (bkz.). Buna dayanarak, çok bütçeli bir ücretlendirme seçeneği elde edilir (ve ucuzdur!). Tüm gövde kiti yalnızca bir dirençten oluşuyor!
Bu arada, mikro devre lehim dostu bir pakette yapılmıştır - SOT23-5. 
Tek olumsuz yanı çok ısınması ve şarj göstergesinin olmaması. Ayrıca düşük güçlü bir güç kaynağınız varsa (voltaj düşüşüne neden olur) bir şekilde pek güvenilir çalışmaz. 
Genel olarak şarj göstergesi sizin için önemli değilse ve 500 mA akım size uygunsa MCP73812 çok iyi bir seçenektir.
NCP1835
Tam entegre bir çözüm sunulmaktadır - NCP1835B, şarj voltajında yüksek stabilite sağlar (4,2 ±0,05 V).
Belki de bu mikro devrenin tek dezavantajı çok minyatür boyutudur (DFN-10 kasa, 3x3 mm boyutunda). Herkes bu tür minyatür elemanların yüksek kalitede lehimlenmesini sağlayamaz. 
İnkar edilemez avantajlar arasında aşağıdakilere dikkat etmek isterim:
- Minimum vücut parçası sayısı.
- Tamamen boşalmış bir pili şarj etme imkanı (ön şarj akımı 30 mA);
- Şarjın sonunun belirlenmesi.
- Programlanabilir şarj akımı - 1000 mA'ya kadar.
- Şarj ve hata göstergesi (şarj edilemeyen pilleri tespit edip bunu bildirebilir).
- Uzun süreli şarja karşı koruma (Ct kapasitörünün kapasitansını değiştirerek maksimum şarj süresini 6,6 ila 784 dakika arasında ayarlayabilirsiniz).
Mikro devrenin maliyeti tam olarak ucuz değil, aynı zamanda onu kullanmayı reddedebileceğiniz kadar yüksek de değil (~ 1 $). Havya konusunda rahatsanız bu seçeneği tercih etmenizi tavsiye ederim.
Daha ayrıntılı bir açıklama mevcuttur.
Lityum iyon pili denetleyici olmadan şarj edebilir miyim?
Evet yapabilirsin. Ancak bu, şarj akımının ve voltajının yakından kontrolünü gerektirecektir.
Genel olarak bir pili, örneğin 18650'mizi, şarj cihazı olmadan şarj etmek mümkün olmayacaktır. Yine de maksimum şarj akımını bir şekilde sınırlamanız gerekiyor, bu nedenle en azından en ilkel belleğe hala ihtiyaç duyulacaktır.
Herhangi bir lityum pil için en basit şarj cihazı, pile seri bağlı bir dirençtir: 
Direncin direnci ve güç tüketimi, şarj için kullanılacak güç kaynağının voltajına bağlıdır.
Örnek olarak 5 Volt güç kaynağı için bir direnç hesaplayalım. 2400 mAh kapasiteli 18650 pili şarj edeceğiz.
Yani, şarjın en başında direnç üzerindeki voltaj düşüşü şöyle olacaktır:
U r = 5 - 2,8 = 2,2 Volt
Diyelim ki 5V güç kaynağımız maksimum 1A akım için derecelendirildi. Devre, aküdeki voltajın minimum olduğu ve 2,7-2,8 Volt olduğu şarjın en başında en yüksek akımı tüketecektir.
Dikkat: Bu hesaplamalarda akünün çok derin deşarj olabileceği ve üzerindeki voltajın çok daha düşük, hatta sıfıra kadar düşebileceği ihtimali dikkate alınmaz.
Bu nedenle, şarjın başlangıcında akımı 1 Amper ile sınırlamak için gereken direnç direnci şöyle olmalıdır:
R = U / I = 2,2 / 1 = 2,2 Ohm
Direnç güç dağılımı:
P r = I 2 R = 1*1*2,2 = 2,2 W
Akü şarjının en sonunda üzerindeki voltaj 4,2 V'a yaklaştığında şarj akımı şöyle olacaktır:
Şarj ediyorum = (U ip - 4,2) / R = (5 - 4,2) / 2,2 = 0,3 A
Yani, gördüğümüz gibi, tüm değerler belirli bir pil için izin verilen sınırların ötesine geçmiyor: başlangıç akımı, belirli bir pil için izin verilen maksimum şarj akımını (2,4 A) aşmıyor ve son akım, akımı aşıyor pilin artık kapasite kazanmadığı nokta ( 0,24 A).
Bu tür bir şarjın ana dezavantajı, aküdeki voltajın sürekli olarak izlenmesi gerekliliğidir. Ve voltaj 4,2 Volt'a ulaştığında şarjı manuel olarak kapatın. Gerçek şu ki, lityum piller kısa süreli aşırı gerilimi bile çok zayıf bir şekilde tolere ediyor - elektrot kütleleri hızla bozulmaya başlıyor ve bu da kaçınılmaz olarak kapasite kaybına yol açıyor. Aynı zamanda aşırı ısınma ve basınçsızlaştırma için tüm ön koşullar yaratılmıştır.
Pilinizde, yukarıda tartışıldığı gibi yerleşik bir koruma paneli varsa, her şey daha basit hale gelir. Akü üzerinde belirli bir voltaja ulaşıldığında, kartın kendisi şarj cihazından bağlantısını kesecektir. Ancak bu şarj yönteminin daha önce tartıştığımız önemli dezavantajları vardır.
Pilin içindeki yerleşik koruma, hiçbir koşulda aşırı şarj edilmesine izin vermeyecektir. Tek yapmanız gereken şarj akımını belirli bir akü için izin verilen değerleri aşmayacak şekilde kontrol etmektir (koruma kartları ne yazık ki şarj akımını sınırlayamaz).
Laboratuvar güç kaynağı kullanarak şarj etme
Akım korumalı (sınırlamalı) bir güç kaynağınız varsa, kurtulursunuz! Böyle bir güç kaynağı zaten yukarıda yazdığımız (CC/CV) doğru şarj profilini uygulayan tam teşekküllü bir şarj cihazıdır.
Li-ion'u şarj etmek için yapmanız gereken tek şey güç kaynağını 4,2 volta ayarlamak ve istediğiniz akım sınırını ayarlamaktır. Ve pili bağlayabilirsiniz.
Başlangıçta, pil hala boşaldığında laboratuvar güç kaynağı akım koruma modunda çalışacaktır (yani çıkış akımını belirli bir seviyede sabitleyecektir). Ardından, bankadaki voltaj ayarlanan 4,2V'ye yükseldiğinde, güç kaynağı voltaj stabilizasyon moduna geçecek ve akım düşmeye başlayacaktır.
Akım 0,05-0,1C'ye düştüğünde pilin tamamen şarj olduğu düşünülebilir.
Gördüğünüz gibi laboratuvar güç kaynağı neredeyse ideal bir şarj cihazıdır! Otomatik olarak yapamayacağı tek şey, pili tamamen şarj etmeye ve kapatmaya karar vermektir. Ancak bu, dikkat bile etmemeniz gereken küçük bir şeydir.
Lityum piller nasıl şarj edilir?
Ve yeniden şarj edilmesi amaçlanmayan tek kullanımlık bir pilden bahsediyorsak, bu sorunun doğru (ve tek doğru) cevabı HAYIR'dır.
Gerçek şu ki, herhangi bir lityum pil (örneğin, düz bir tablet biçimindeki ortak CR2032), lityum anotu kaplayan dahili bir pasifleştirici katmanın varlığı ile karakterize edilir. Bu katman anot ile elektrolit arasında kimyasal reaksiyonu önler. Ve harici akımın sağlanması, yukarıdaki koruyucu tabakayı tahrip ederek aküye zarar verir.
Bu arada şarj edilemeyen CR2032 pilden bahsedecek olursak, buna çok benzeyen LIR2032 zaten tam teşekküllü bir pil. Şarj edilebilir ve şarj edilmelidir. Sadece voltajı 3 değil 3,6V'dur.
Makalenin başında lityum pillerin (telefon pili, 18650 veya başka herhangi bir li-ion pil) nasıl şarj edileceği tartışıldı.
Pil şarjının doğru bir şekilde ölçülmesi, özellikle mobil cihazların gözlenen yükselişi bağlamında önemli ve acil bir görevdir. Günümüzde doğru şarj tahmini sorununun özellikle kritik olduğu birçok uygulama bulunmaktadır. Bunlar elektrikli araçlar, uçaklar, çeşitli tıbbi ve diğer cihazlardır. Şirket Maxim Entegre bu soruna çözümünü şu şekilde sunuyor: şarj ölçüm çipleri pil teknolojisi desteği Model Ölçer. Bu çipler geliştirme sürecini önemli ölçüde basitleştirebilir ve aynı zamanda ölçüm doğruluğunu artırabilir.
İnanması zor ama 20 yıl önce pil şarjını belirleme sorunu yalnızca dar bir uygulama yelpazesinde talep ediliyordu. Tüketici elektroniğinde (kameralar, oynatıcılar, oyuncaklar) neredeyse her zaman yoktu. Tüketici yalnızca iki durumdan emin olabiliyordu: pil şarj edildi ve pil boşaldı. Herhangi bir ara durum yalnızca gözle belirlendi. Çoğu zaman bu, G. Oster'in bir boa yılanının "papağanlarda" ölçüldüğü ünlü kitabının olay örgüsünü anımsatıyordu. Örneğin deneyimli bir fotoğrafçı, yeni pillerle yaklaşık 40 fotoğraf çekebileceğini her zaman biliyordu. Sonuç olarak fotoğraflarda akıntının derecesi belirlendi.
Doğal olarak mobil cihazların yükselişiyle birlikte durum çok hızlı değişmeye başladı. Günümüzde hiçbir akıllı telefon ekranında şarj göstergesi olmadan yapamaz. Gösterge doluysa, her şey yolunda demektir, sıfıra yakınsa iletişimsiz kalmamak için enerjiden "tasarruf etmeye" başlamalısınız.
Akıllı telefonlar, tabletler, oynatıcılar ve taşınabilir set üstü kutu örnekleri, şarj seviyesini belirleme işlevinin rahatlığının oldukça göstergesidir. Ancak bu görevin daha da acil olduğu uygulamalar vardır. Örneğin taşınabilir tıbbi cihazlar söz konusu olduğunda beklenmedik bir pil boşalması kişinin hayatına mal olabilir. Uzun bir yolculuk sırasında elektrikli bir arabanın aküsü biterse ve en yakın priz yüz kilometre uzaktaysa o kadar trajik olmasa da yine de hoş olmayan sonuçlar ortaya çıkabilir.
Sonuç olarak pil şarjının ölçülmesi çok önemli bir görev olarak ortaya çıkıyor. Aynı zamanda, en büyük elektronik bileşen üreticilerinin tümü artan doğruluk sorunuyla mücadele ediyor. Yalnızca hataları en aza indirmeyi değil aynı zamanda genel cihaz geliştirme sürecini önemli ölçüde basitleştirmeyi vaat eden birçok tescilli ölçüm yöntemi vardır. Bunun bir örneği şirket tarafından oluşturulan ModelGauge teknolojisidir. Maxim Entegre.
Şu anda tescilli ModelGauge ölçüm teknolojisinin dört versiyonu vardır:
- ModelGauge, küçük boyutlu ve bütçeye uygun cihazlar için en basit uygulamadır;
- ModelGauge m3 – ölçüm doğruluğuna yönelik gereksinimlerin arttığı uygulamalara yönelik seçenek;
- ModelGauge m5, olağanüstü ölçüm doğruluğu, mükemmel güvenilirlik ve yüksek düzeyde güvenlik sağlayan bir uygulamadır;
- ModelGauge m5 EZ, ModelGauge m5'in tüm avantajlarına, deşarj özelliklerinin modellerini oluşturmaya gerek kalmadan çeşitli pil türleriyle çalışma yeteneğini ekleyen bir versiyondur.
ModelGauge'ın pil şarjını belirlemeye yönelik diğer yöntemlere göre avantajlarını inceleyelim. ModelGauge m5 ve ModelGauge m5 EZ algoritmalarını kullanan mikro devrelere özellikle dikkat edeceğiz.
Ölçüm yöntemlerini analiz etmeye başlamadan önce, problemin formülasyonuna karar vermek ve aslında neyin ölçülmesi gerektiğine karar vermek faydalı olacaktır.
Pil şarj seviyesi ölçümü
Her mühendis veya ileri düzey kullanıcı, bir pilin nominal kapasitesinin çoğunlukla amper saat (Ah) veya miliamper saat (mAh) cinsinden verildiğini bilir. Bu parametre, pilin belirli bir akımda ne kadar süre dayanacağını değerlendirmenizi sağlar. Örneğin kapasite 1000 mAh ise, 1 A sabit akımla deşarj edildiğinde çalışma süresi 1 saat olacaktır.
Prensip olarak yükü mAh cinsinden ölçmek bir mühendis için oldukça uygundur. Pil kapasitesini ve mevcut akımı bilerek deşarj derecesini belirleyebilirsiniz. Ancak bu yöntem tüketiciler için pratik değildir çünkü pillerin (kamera, akıllı telefon, oynatıcı) özelliklerini akılda tutmak zorundadırlar ve bu son derece sakıncalıdır. Bu nedenle akünün boşalma derecesi veya şarj derecesi gibi göreceli bir parametre eklenir.
Pilin Şarj Durumu (SOC) Yüzde olarak ölçülür ve tam şarjın ne kadarının hala pilde depolandığını gösterir. Ancak burada dikkatli olmanız ve bu durumda toplam şarj değerinin nominal kapasitedeki şarja karşılık gelmediğine dikkat etmeniz gerekir. Gerçek şu ki, çalışma sırasında pilin gerçek kapasitesi azalır ve kullanım ömrünün sonunda ortalama% 20 oranında azalabilir.Kapasite daha da fazla sıcaklığa ve deşarj akımının değerine bağlıdır.
Dolayısıyla pilin nominal kapasitesini %100 olarak alırsak, örneğin ortam sıcaklığının bir derece düşmesi durumunda yeni bir pil bile %100'e kadar şarj edilemeyecektir.
Bu tür zorluklardan kaçınmak için SOC hesaplanırken belirli bir pilin gerçek kapasitesi kullanılır. Sonuç olarak SOC şarj durumu göstergesinin kapasitans değerinden, sıcaklıktan, yük akımından ve servis süresinden bağımsız olduğu ortaya çıktı.
Pil şarjı ölçüm yöntemlerine genel bakış
Pilin şarj durumunu ölçmek için birçok farklı yöntem vardır. Bazıları oldukça spesifiktir. Ancak bunları değerlendirirken ölçüm doğruluğu, uygulama karmaşıklığı, maliyet ve boyutlar gibi objektif göstergeleri kullanabilirsiniz.
Aletleri kullanarak doğrudan ölçümler. Bu yöntem, pilin sabit yük direnciyle çalıştığı sınırlı sayıda uygulama için uygundur. Bu durumda, sabit çıkış akımının deşarj derecesinin değerine bağımlılığı kullanılır. Bilindiği gibi akü boşaldığında yük direnci değişmeden kalırsa akım düşer. Akım değeri bilinerek deşarj derecesi belirlenebilir.
Bununla birlikte, tüm bunlar yalnızca birkaç koşulun karşılanması durumunda geçerli olur: darbe yükünün yokluğunda ve doğrulanmış bir deşarj eğrisinin varlığında. Bunun nedeni, yük derecesinin yük akımına bağımlılığının doğrusal olmamasıdır. Akım değiştiği anda ölçüm doğruluğu keskin bir şekilde düşer.
Pilin eskimesi ve özelliklerin sıcaklığa bağımlılığı ek sorunlara neden olur.
Bu yöntemin önemli bir hatası vardır ve oldukça nadiren kullanılır. Başlıca avantajı, mevcut araçları kullanarak uygulama kolaylığıdır.
Yük derecesini belirlemek için kimyasal yöntem. Yöntemin özü, bir elektrolit çözeltisindeki kimyasal reaktiflerin konsantrasyonunu hesaplamaktır. Şu ana kadar bu yöntem mobil elektronik alanından oldukça uzaktır.
Akü voltajına göre şarj durumunun belirlenmesi. Bir pilin şarjı bittiğinde voltajının düştüğü iyi bilinmektedir. Doğal olarak, bu bağımlılığı SOC'yi belirlemek için kullanma arzusu vardır - sonuçta bu durumda yalnızca bir ADC gerekli olacaktır. Ancak her şey o kadar basit değil.
Ne yazık ki, akü üzerindeki anlık voltajın deşarj derecesine bağımlılığı kesin değildir. Aynı anlık voltaj değeri farklı SOC seviyelerine karşılık gelebilir. Şekil 1, voltaj ve şarj durumundaki değişikliklerin zaman diyagramlarını göstermektedir. Grafikten de görülebileceği gibi aynı anlık gerilim değeri olan 3,8 V SOC %2, %50 ve %75'e karşılık gelmektedir. Böylece gerçek koşullarda yayılma yüzde onlarcaya ulaşabiliyor.
Aynı zamanda sunulan grafikler form olarak benzerdir, bu da bazı bölgelerde SOC hesaplamak için voltaj değerlerinin kullanılabileceği anlamına gelir. Ancak başka tuzaklar da var.
İlk olarak akü voltajının yük akımına doğrusal olmayan bir bağımlılığı vardır (Şekil 2).
İkinci olarak akü voltajının sıcaklığa doğrusal olmayan bir bağımlılığı vardır (Şekil 3).
Bu nedenle, bu yöntemin uygulama kolaylığı sıklıkla düşük doğrulukla dengelenir. Ancak en basit durumlarda, örneğin pillerin kritik deşarjını önlemek için kullanılabilir.
Gördüğümüz gibi basit ölçüm yöntemleri yüksek doğruluk sağlamamakta ve daha karmaşık çözümlere başvurmak durumunda kalmaktayız.
Mevcut entegrasyon yöntemi. Bu yöntem, anlık akımları ölçmek ve özetlemek için yüksek hızlı ADC'lerin kullanımını içerir.
Bu yöntemin çalışma algoritması şu şekildedir: Akım sensörleri (Hall sensörleri, şöntler, manyetik dirençli sensörler vb.) kullanılarak anlık akım gerilime dönüştürülür. Ortaya çıkan voltaj, yüksek hızlı bir ADC kullanılarak dijitalleştirilir. Ortaya çıkan okumalar bir işlemci veya mikro denetleyici kullanılarak entegre edilir. Toplam akımı bilerek pilin ne kadar enerji sağladığını belirleyebilirsiniz.
Daha önce de belirtildiği gibi, nominal ve gerçek pil kapasitesi önemli ölçüde farklılık gösterebilir. Bu nedenle ölçümler pilin gerçekte ne kadar enerji depolayabileceğinin bilinmesini gerektirir. Sonuç olarak SOC'yi hesaplamak için öncelikle aküye pompalanan enerjiyi belirlemeniz gerekir. Bunu yapmak için şarj işlemi sırasında akımı ölçmek gerekir. Akü şarj edilirken elde edilen gerçek kapasite değeri ancak rezervasyonla %100 olarak kabul edilebilir. Uygulama, şarj sırasında gücün bir kısmının ısıtmadan geldiğini göstermektedir. Ayrıca kendi kendine deşarj etkisi de vardır. Sonuç olarak, pompalanan güç her zaman pilin geri vereceği güçten daha büyük olacaktır.
Bu prensiple çalışan çeşitli hazır mikro devreler vardır. Zamanlayıcıları, ADC'leri, saatlamayı ve güç devrelerini tek bir pakette birleştirirler.
Yöntem, şarj ve deşarj akımlarının ölçümleri küçük bir hatayla gerçekleştirildiğinden, SOC'nin belirlenmesinde yüksek doğruluk elde edilmesini mümkün kılar. Aynı zamanda dezavantajları da var. Entegrasyon yalnızca sabit veya yavaş değişen akımlar için etkilidir. Darbeli yüklerde, en hızlı ADC'ler kullanıldığında bile bir miktar enerji hesaba katılmadan kalacaktır. Şekil 4, darbeli akımla çalışırken en kötü durumu göstermektedir. Her ölçüm anında (zaman sayısı 1...8) ADC aynı değeri aldı. Sonuç olarak sistem akımın sabit olduğuna inanıyordu, aslında deşarj hızı değişti ve deşarj derecesi daha yüksekti.
Yukarıdaki hata açıkça birikme eğilimindedir. Kalibrasyon noktalarında sıfırlama yapılarak ortadan kaldırılabilir: pil tamamen boşaldığında veya tamamen şarj olduğunda.
Pil empedansını ölçme yöntemi. Pilin çalışması sırasında elektrolitin aktif maddesindeki yük taşıyıcılarının konsantrasyonu değişir. Bir pilin empedansını ölçerek şarj durumunu belirleyebilirsiniz.
Bu algoritma, özellikle özel mikro devrelerin ortaya çıkışı dikkate alındığında oldukça umut verici görünüyor. Avantajı yüksek doğruluk olarak kabul edilebilir. Ancak belirli bir ilişki elde etmek için “eğitim” ve kalibrasyon döngüleri gerekir. Ayrıca algoritmanın uygulanması için ek bileşenlere sahip oldukça karmaşık bir devre gereklidir.
OCV voltaj ölçüm yöntemi. Büyük hataya rağmen bazı durumlarda şarj durumunun değeri aküdeki anlık voltaj kullanılarak belirlenebilir. Hesaplamalarda anlık değeri değil, kararlı durum voltaj değerini ve ideal olarak açık kontaklardaki kararlı durum voltajını kullanırsanız, bu yöntem önemli ölçüde geliştirilebilir. (Açık Kontak Gerilimi, OCV).
Gerçek şu ki, açık kontaklardaki voltajın yük derecesine neredeyse ideal bir doğrusal bağımlılığı vardır (Şekil 5).
Ancak her şey o kadar basit değil. Akü terminallerinde kararlı durum OCV voltajının "gerçek" değerinin görünmesi için yükten ayrılması ve 8...9 saate kadar nominal sıcaklıkta tutulması gerekir. Tabii ki bu koşulları sağlamak her zaman mümkün olmuyor. Ancak anlık voltaj ve ek parametreler kullanılarak OCV'yi hesaplamak oldukça mümkündür. Bu tam olarak Maxim'in ModelGauge teknolojisinde kullandığı yaklaşımdır.
ModelGauge – Maxim'in tescilli ölçüm yöntemleri
Şu anda Maxim Integrated, tescilli ModelGauge algoritmasının çeşitli versiyonlarını sunmaktadır.
Bu algoritma, açık OCV terminallerindeki voltaja bağlı olarak akünün boşalma derecesinin hesaplanmasına dayanmaktadır. OCV voltajının kendisi, anlık voltaj değerini kullanan ve yalnızca sıcaklığa bağlılığı değil aynı zamanda yük akımına bağlılığı ve hatta pilin eskimesini de hesaba katan özel bir parametrik model kullanılarak hesaplanır.
Pil yaşlanmasının hesaba katılması ModelGauge'ın önemli bir avantajıdır. Tüm piller zamanla kapasitelerini kaybeder. Kapasite kayıpları aynı zamanda şarj-deşarj çevrimlerinin sayısına da bağlıdır. Şekil 6, lityum iyon piller için kapasitenin şarj-deşarj döngüsü sayısına olan tipik bağımlılığını göstermektedir. Onlar için normal koşullar altında kapasitedeki azalma (25°C, 1C nominal akımla deşarj, C/2 nominal akımın yarısı ile şarj) genellikle yaklaşık %20'dir.
ModelGauge'ın bir diğer avantajı, darbe yükleriyle çalışırken stabilitesidir. Sistemin tüm gerilim dalgalanmalarını takip edecek zamanı olmasa bile, gerilimin azalmasına yönelik genel eğilim yine de dikkate alınacaktır (Şekil 7). Hata, yukarıda mevcut entegrasyonla tartışılan yöntemde olduğu gibi zamanla kendiliğinden ortadan kalkacak ve birikmeyecektir.
ModelGauge'ın avantajları şunlardır:
- uygulama kolaylığı - yalnızca sıcaklığı ve voltajı ölçmeniz gerekir;
- nihai çözümün cazip maliyeti - hiçbir ek bileşene (şant, bölücü vb.) gerek yoktur;
- minimum tüketim. Örneğin mikro devreler / uyku modunda yalnızca 3 µA tüketirler;
- akü empedansının ölçülmesinde olduğu gibi şarj-deşarj kalibrasyon döngülerine gerek yoktur;
- sıcaklık bağımlılığı dikkate alınarak;
- yaşlanmanın muhasebeleştirilmesi;
- darbe tüketimi sırasında hata birikmesi yok;
- minimum boyutlar.
Bununla birlikte, adalet adına, bu algoritmanın doğruluğunun, özellikle kısa vadeli ölçümler için, mevcut entegrasyonla yöntemin sağladığı doğruluktan daha düşük olduğunu kabul etmek gerekir. Bunun nedeni, bir matematiksel model ne kadar ideal olursa olsun yine de bir model olarak kalması ve gerçek uygulamaların tüm özelliklerini dikkate alamamasıdır. Maxim şirketi bunu çok iyi anlıyor ve bu nedenle geliştirilmiş ModelGauge algoritmalarını kullanarak çalışan mikro devreler piyasaya sürdü.
ModelGauge m3 algoritması Mevcut entegrasyon yönteminin kısa vadeli doğruluğunu ModelGauge'ın uzun vadeli kararlılığıyla birleştirir.
ModelGauge m3'e sahip çipler, akım entegrasyonu yönteminde olduğu gibi, giren ve çıkan akımları hesaba katar. Bununla birlikte, biriken hata yalnızca aşırı noktalarda (pil tamamen şarj olduğunda veya tamamen boşaldığında) sıfırlanmaz - ModelGauge matematik modelinden alınan veriler dikkate alınarak düzeltmeler doğrudan çalışma sırasında yapılır. Sonuçta ortaya çıkan şarj derecesini ölçme doğruluğu, benzer mikro devreler arasında en iyisi olarak ortaya çıkıyor.
ModelGauge m5 algoritması– ModelGauge m3'ün daha da geliştirilmesi. ModelGauge m5'i uygulayan mikro devrelerde ek bileşenler bulunur:
- dahili sıcaklık sensörü;
- şarj ve deşarj döngülerinin sayısını saymak için kalıcı bellek;
- markalı pilleri tanımanıza olanak tanıyan SHA-256 karma işlevi desteği.
ModelGauge m5 EZ algoritması. ModelGauge m5 algoritması belirli bir pil tipinin özelliklerine göre ayarlama yapılmasını varsayıyorsa, EZ algoritması bazı ortalama modelleri kullanır. Elbette tüm pil türleri için ideal olamaz, ancak algoritma, ek ayarlamalar yapılmadan ve özellikleri üzerinde çalışma yapılmadan çok çeşitli piller için kullanılabilir. ModelGauge m5 EZ, modern pazar için çok önemli olan geliştirme süresini en aza indirmenize olanak tanır.
Maxim aynı anda dört ModelGauge versiyonu sunduğundan, en uygun seçeneğin seçimi spesifik uygulama dikkate alınarak yapılmalıdır.
Belirli bir uygulama için ModelGauge sürümünün seçilmesine ilişkin öneriler
ModelGauge'ın her versiyonunun kendine has avantajları vardır (Tablo 1). Algoritma uygulamasının seçimi, belirli bir uygulamanın gereksinimleri dikkate alınarak yapılmalıdır.
Tablo 1. ModelGauge teknolojisi versiyonlarının karşılaştırılması
| Parametre | Seçenekler | |||
| / | / | |||
| Ölçüm yöntemi | Model Ölçer | Model Ölçer m3 | Model Ölçer m5 | Model Ölçer m5 |
| Akım tüketimi, µA | 3 | 25 | 9 | 12 |
| Mikro devrenin boyutları, mm | 0,9×1,7 | 1,5×1,5 | 1,6×2,34 | 1,6×2,34 |
| Şönt direnci | Gerekli değil | Gerekli | Baskılı iletken gerekli veya kullanılmış | |
| Sıcaklık ölçümü | Uygulandı mikrodenetleyici |
Harici bir termistör veya mikrodenetleyici kullanılarak gerçekleştirilir | Dahili sensör + harici termistör | |
| Uçucu olmayan bellek | – | – | Yemek yemek | Yemek yemek |
| Yaşlanmanın ve şarj-deşarj döngülerinin sayısının muhasebeleştirilmesi | – | – | Yemek yemek | Yemek yemek |
| Yerleşik EZ modeli | – | – | Yemek yemek | Yemek yemek |
| Kimlik doğrulama | – | – | SHA-256 | SHA-256 |
| Yapılandırma desteği | 1S, 2S (MAKS17049) | 1S | 1S | 15S'ye kadar; dengeleme ile: 2S, 3S |
Tipik gereksinim örneklerine bakalım.
Devre uygulamasının basitliği. Bu gereksinim ana gereksinim ise ve yüksek doğruluk göstergeleri arka planda kalırsa, ModelGauge algoritmasının ilk sürümünü destekleyen mikro devreleri kullanmaya değer. Örneğin MAX17048/MAX17049 monitörler yalnızca bir harici kapasitör gerektirir (Şekil 8). Bu mikro devreleri yapılandırmak için, sıcaklığı bağımsız olarak ölçmesi ve I 2 C arayüzü aracılığıyla MAX17048/MAX17049'a veri göndermesi gereken bir mikro denetleyicinin gerekli olduğunu hatırlamakta fayda var.
Yüksek doğruluk ve uygulama kolaylığı. Düşük bir SOC ölçüm hatası almanız ve pil özelliklerini incelemekle zaman kaybetmemeniz gerekiyorsa ModelGauge m5 EZ ideal seçim olacaktır. Bu algoritma üyeleri tarafından desteklenmektedir.
Maksimum doğruluk. ModelGauge m3/m5'e sahip mikro devreler sayesinde maksimum doğruluk sağlanır. Aynı zamanda mikro devreler / ModelGauge m3 ile şarj-deşarj döngülerini saymazlar ve bu işlevin mikro denetleyici tarafından devralınması gerekir. Sıcaklığı ölçmek için mikro devreler ek bir termistör gerektirir.
ModelGauge m5, şarj-deşarj döngülerini bağımsız olarak sayabilir ve bir sıcaklık sensörü içerir. Ölçüm doğruluğunu arttırmak için bir çift ek harici termistör bağlamak mümkündür.
Minimum tüketim. Pil kaynaklarından kesinlikle tasarruf etmeniz gerekiyorsa ModelGauge ile MAX17048/MAX17049 yongalarını kullanmalısınız. Tüketimleri sadece 3 µA'dır. ModelGauge m5 için tipik besleme akımı 9 µA'dır. ModelGauge m3 en önemli tüketime sahiptir - 25 µA'ya kadar.
Minimum genel boyutlar. Bu durumda yine ideal seçim ModelGauge'li MAX17048/MAX17049 yongaları olacaktır çünkü bunların yalnızca bir harici kapasitöre ihtiyacı vardır ve kendi boyutları da yalnızca 0,9x1,7 mm'dir.
Lisanssız pillere karşı güvenilirlik ve koruma. Yalnızca ModelGauge m5 teknolojisine sahip MAX172xx monitörler, SHA-256 karma işlevi için yerleşik desteğe sahiptir. Lisanslı pilleri tanımanıza ve işlemciyi “standart dışı” pil kullanımı konusunda bilgilendirmenize olanak tanır.
İkiden fazla hücreli pilleri destekler. Yalnızca ModelGauge m5 teknolojisine sahip MAX172x5 bu özelliğe sahip olabilir. Bunları kullanırken seri bağlı pil sayısı 15 parçaya ulaşabilir.
ModelGauge m5 teknolojisine sahip MAX172xx çipleri, Maxim Integrated tarafından üretilen voltaj monitörleri serisinin en gelişmiş temsilcileridir. Gelin onlara daha yakından bakalım.
ModelGauge m5 teknolojisine sahip MAX172xx çiplerinin incelenmesi
Şu anda ModelGauge m5 ailesi dört temsilci içermektedir: , ve . Ortak ayırt edici özellikleri şunlardır:
- ModelGauge m5 şarj derecesini belirlemek için bir algoritmanın kullanılması;
- operasyon geçmişini, parametreleri ve kullanıcı verilerini depolamak için kalıcı belleğin varlığı;
- kalibrasyona gerek yok;
- yalnızca şarj derecesini değil aynı zamanda yaklaşık şarj ve deşarj süresini de tahmin etme yeteneği;
- harici bileşenler olmadan çekirdek sıcaklığını ölçmek için yerleşik bir sensörün varlığı;
- harici ek termistör desteği;
- mevcut aşırı yükleri belirlemek için yerleşik yüksek hızlı karşılaştırıcıların varlığı;
- olaylar ve acil durumlar için bir alarm fonksiyonunun mevcudiyeti;
- Lisanssız pilleri tanımlamak için karma işlevine yönelik yerleşik destek.
Ailenin tüm modelleri iki muhafaza versiyonuyla mevcuttur: TDFN-CU/14 ve WLP/15 (Tablo 2).
Tablo 2. ModelGauge m5 teknolojisine sahip MAX172xx yongalarının özellikleri
| Parametre | İsim | |||
| Pil türleri | 1xLi-İyon | Çok Hücreli Li-İyon | 1xLi-İyon | Çok Hücreli Li-İyon |
| Arayüz | 2 telli | 1 telli | ||
| Geçici olmayan bellek, bayt | 156 | |||
| Ölçülen Özellikler | Şarj seviyesi, akım, sıcaklık, zaman, voltaj | |||
| Algoritma | Model Ölçer m5 | |||
| Yukarı, V | 2,3…4,9 | 4,2…20 | 2,3…4,9 | 4…20 |
| Çerçeve | TDFN-CU/14, WLP/15 | |||
| Trab, °C | -40…85 | |||
Mikro devreler, desteklenen pillerin türü, tüketimi ve harici işlemciyle iletişim arayüzü açısından birbirinden farklıdır.
MAX17201 ve MAX17211 yongaları, tek Li-ion hücrelerle ve 4,9 V'a kadar maksimum voltajlarla çalışır (Şekil 9).
MAX17205 ve MAX17215, 15 hücreye kadar pillerin deşarj derecesini izlemek için tasarlanmıştır (Şekil 10). Onlar için maksimum besleme voltajı 20 V'a ulaşır.
Harici bir işlemciyle iletişim kurmak için MAX17201 ve MAX17205, I 2 C arayüzünü kullanır. Aynı amaçlar için, MAX17211 ve MAX17215, tek kablolu 1 Kablolu bir arayüz kullanır.
Mikroçiplerin tüketim düzeyleri de farklılık göstermektedir. Aktif durumda MAX172x1 18 µA, uyku modunda ise 9 µA tüketir. MAX172x5 yongaları biraz daha yüksek tüketime sahiptir - aktif modda 25 µA ve uyku modunda 12 µA.
Uygulama kolaylığı, düşük güç tüketimi ve yüksek doğruluk, MAX172x1/MAX172x5 IC'leri akıllı telefonlar ve tabletler, el tipi oyun konsolları, dijital kameralar, taşınabilir tıbbi cihazlar vb. gibi çok çeşitli uygulamalar için mükemmel bir seçim haline getirir.
Çözüm
Pilin şarj durumunu ölçmek zor bir iştir. Yüksek düzeyde doğruluk elde etmek çok fazla çaba gerektirir. Neyse ki son zamanlarda geliştiricilerin hayatını çok daha kolaylaştıran entegre çözümler ortaya çıktı. Bunun bir örneği, Maxim Integrated tarafından üretilen ModelGauge algoritmalarını destekleyen yeni akü şarj monitörleridir.
Artık şirket, bu algoritmanın çeşitli uygulama türlerine sahip mikro devreler sunuyor: ModelGauge ile kompakt ve bütçeye uygun çözümler, ModelGauge m3 ile ultra hassas şarj seviyesi monitörleri, ModelGauge m5 ile ultra hassas ve korumalı versiyonlar, ModelGauge m5 EZ ile doğru ve basit modeller.
MAX172x1/MAX172x5 ailesinin en gelişmiş modelleri ModelGauge m5 algoritmasını kullanır. Sıcaklık hatalarını, yük akımlarını ve eskimeyi hesaba katarak Li-ion pillerin ve şarj edilebilir pillerin şarj durumunu belirleyebilirler. Ayrıca MAX172x1/MAX172x5, deşarj ve şarjın tamamlanması için gereken süreyi tahmin edebilir. Aynı zamanda, devre uygulamalarının son derece basit olduğu ve SOC'yi hesaplamak için sürücü yazmaya hiç gerek olmadığı ortaya çıkıyor.
Edebiyat
- https://www.maximintegrated.com/.
Doğru vücut ısısı ölçümü için yeni MAX30205 sensörü
Şirket Maxim Entegre dijital sıcaklık sensörünü piyasaya sürdü MAX30205, tıbbi ekipman ve fitness cihazlarında kullanılmak üzere tasarlanmıştır. Yeni sensörün yerleşik sigma-delta ADC'si, 37...39°C sıcaklık aralığında 0,1°C'den daha iyi bir doğruluk sağlar. 16 bit çözünürlük sayesinde yalnızca 0,0039°C'lik sıcaklık değişimlerini kaydetmek mümkündür. Yeni sensör, sıcaklığı ölçmenin yanı sıra, önceden kaydedilmiş bir eşik değeri aşıldığında da sinyal verebilir.
MAX30205, veri yolu engelleme korumalı dijital seri I²C arayüzü üzerinden çalışır ve standart okuma-yazma işlemleri kullanılarak kontrol edilir. Üç ek adres hattı birden fazla sensörün aynı veri yolu üzerinde çalışmasına olanak tanır. Bu hatlar sadece toprak ve güce bağlanamadığı için toplam sensör sayısı 32’ye ulaşabiliyor.
Mikro devrenin ilginç bir özelliği, sıcaklık karşılaştırıcısı için özel bir ayrı çıkıştır. Sıcaklık, TOS kaydında kayıtlı eşik değerini aştığında çıkış sinyali (açık drenaj) görünür. Sıcaklık THYST kaydı tarafından belirlenen değerin altına düştüğünde çıkış kapatılır ve termostat modunda çalışır. Bu çıkış, soğutma fanını açmak, alarm vermek veya sistemi çökertmek için kullanılabilir. Sıcaklık karşılaştırıcı çıkışı aynı zamanda kesme sinyali oluşturma modunda da çalışabilir. Bu durumda, I²C veri yolu üzerinde herhangi bir kaydın okuma işlemi gerçekleştirilmeden önce çıkış değeri sabitlenir (çıkış etkinleştirilir).
Sensörün çalışma voltajı aralığı 2,7…3,6 V'tur. Bu durumda tüketim 600 μA'yı aşmaz. Mikro devre 8 pinli TDFN paketinde üretilmiştir ve 0...50°C çalışma sıcaklığı aralığına sahiptir.
Piller
Li ion 18650 pili şarj etmek için hangi akımı kullanmalıyım? Böyle bir pil nasıl doğru şekilde kullanılır? Lityum iyon güç kaynakları neden korkmalı ve böyle bir pil servis ömrünü nasıl uzatabilir? Benzer sorular çok çeşitli elektronik endüstrilerinde ortaya çıkabilir.
Ve ilk el fenerinizi veya elektronik sigaranızı kendi ellerinizle birleştirmeye karar verirseniz, o zaman bu tür mevcut kaynaklarla çalışmanın kurallarına kesinlikle aşina olmanız gerekir.
Lityum iyon pil, SONY tarafından pazara sunulduktan sonra 1991 yılından bu yana modern ev ve elektronik ekipmanlarda yaygınlaşan bir elektrik pili türüdür. Güç kaynağı olarak bu tür piller cep telefonlarında, dizüstü bilgisayarlarda ve video kameralarda, elektronik sigara ve elektrikli otomobillerde ise akım kaynağı olarak kullanılıyor.
Bu tip pillerin dezavantajları, birinci nesil lityum iyon pillerin piyasada büyük ilgi görmesi ile başlıyor. Sadece kelimenin tam anlamıyla değil, aynı zamanda mecazi olarak da. Bu piller patladı.
Bu, içinde bir lityum metal anodun kullanılmasıyla açıklandı. Böyle bir pilin çok sayıda şarj edilmesi ve boşaltılması işlemi sırasında, anotta, elektrotların kısa devre yapmasına ve sonuç olarak yangına veya patlamaya yol açan uzamsal oluşumlar ortaya çıktı.
Bu malzemenin grafit ile değiştirilmesinden sonra bu sorun ortadan kalktı, ancak kobalt oksitten yapılan katotta hala sorunlar ortaya çıkabiliyordu. Çalışma koşulları ihlal edilirse veya daha doğrusu şarj edilirse sorun tekrarlanabilir. Bu durum lityum ferrofosfat pillerin kullanıma sunulmasıyla düzeltildi.
Tüm modern lityum iyon piller aşırı ısınmayı ve aşırı şarjı önler, ancak cihazları kullanırken düşük sıcaklıklarda şarj kaybı sorunu devam eder.
Lityum iyon pillerin yadsınamaz avantajları arasında aşağıdakilere dikkat etmek isterim:
- yüksek pil kapasitesi;
- düşük kendi kendine deşarj;
- bakıma gerek yok.
Orijinal şarj cihazları
Lityum-iyon akülerin şarj cihazı, kurşun-asit akülerin şarj cihazına oldukça benzer. Tek fark, lityum iyon pilin her grupta çok yüksek voltajlara sahip olması ve daha sıkı voltaj toleransı gereksinimlerine sahip olmasıdır.
Bu tür pillere, alüminyum içecek kutularına dışsal benzerliğinden dolayı kutu adı verilmektedir. Bu şekle sahip en yaygın pil 18650'dir. Pil, boyutları nedeniyle bu tanımı almıştır: 18 milimetre çapında ve 65 milimetre yüksekliğinde.
Kurşun-asit piller için, şarj sırasında sınır voltajlarının belirtilmesinde bazı yanlışlıklar kabul edilebilirse, lityum-iyon pillerde her şey çok daha spesifiktir. Şarj işlemi sırasında voltaj 4,2 Volt'a yükseldiğinde elemana voltaj beslemesi durmalıdır. İzin verilen hata yalnızca 0,05 Volt'tur.
Piyasada bulunabilen Çin şarj cihazları farklı malzemelerden yapılmış piller için tasarlanabilmektedir. Li-ion performansından ödün vermeden 0,8 A akımla şarj edilebilir. Bu durumda bankadaki voltajı çok dikkatli kontrol etmeniz gerekir. 4,2 Volt'un üzerindeki değerlere izin verilmemesi tavsiye edilir. Pilli düzenek bir denetleyici içeriyorsa, hiçbir şey için endişelenmenize gerek yoktur, denetleyici sizin için her şeyi yapacaktır.
Lityum iyon piller için en ideal şarj cihazı, şarj başlangıcında voltaj dengeleyici ve akım sınırlayıcı olacaktır.
Lityum, şarjın başlangıcında sabit bir voltaj ve sınırlı bir akımla şarj edilmelidir.
Ev yapımı şarj cihazı
18650'yi şarj etmek için evrensel bir şarj cihazı satın alabilir ve gerekli parametrelerin bir multimetre ile nasıl kontrol edileceği konusunda endişelenmenize gerek kalmaz. Ancak böyle bir satın alma size oldukça pahalıya mal olacak.
Böyle bir cihazın fiyatı 45 dolar civarında değişecek. Ancak yine de 2-3 saat harcayabilir ve şarj cihazını kendi ellerinizle monte edebilirsiniz. Üstelik bu şarj cihazı ucuz, güvenilir olacak ve pilinizi otomatik olarak kapatacaktır.
Bugün şarj cihazımızı oluşturmak için kullanacağımız parçalar her radyo amatörünün kullanımına açıktır. Elinizde gerekli parçalara sahip bir radyo amatör yoksa, radyo pazarında tüm parçaları 2-4 dolardan fazla olmayan bir fiyata satın alabilirsiniz. Doğru şekilde monte edilen ve dikkatli bir şekilde kurulan devre hemen çalışmaya başlar ve herhangi bir ek hata ayıklama gerektirmez.
18650 pili şarj etmek için elektrik devresi.
Her şeye ek olarak stabilizatörü uygun bir radyatör üzerine taktığınızda, şarj cihazının aşırı ısınıp alev alması korkusu olmadan akülerinizi güvenle şarj edebilirsiniz. Aynı şey Çin şarj cihazları için söylenemez.
Şema oldukça basit çalışıyor. Öncelikle pilin, R4 direncinin direnciyle belirlenen sabit bir akımla şarj edilmesi gerekir. Akü 4,2 Volt gerilime ulaştıktan sonra sabit gerilim şarjı başlar. Şarj akımı çok küçük değerlere düştüğünde devredeki LED'in yanması duracaktır.
Lityum iyon pilleri şarj etmek için önerilen akımlar pil kapasitesinin %10'unu geçmemelidir. Bu pilinizin ömrünü uzatacaktır. R4 direncinin değeri 11 Ohm ise devredeki akım 100 mA olacaktır. 5 Ohm direnç kullanırsanız şarj akımı 230 mA olacaktır.
18650'nizin ömrünü nasıl uzatabilirsiniz?
Demonte pil.
Lityum iyon pilinizi bir süre kullanılmadan bırakmak zorunda kalırsanız, pilleri çalıştırdıkları cihazdan ayrı olarak saklamanız daha iyi olur. Tamamen şarj edilmiş bir eleman zamanla yükünün bir kısmını kaybedecektir.
Çok az şarj edilen veya tamamen deşarj olan bir eleman, uzun bir kış uykusundan sonra işlevselliğini kalıcı olarak kaybedebilir. 18650'yi yaklaşık yüzde 50 şarj düzeyinde saklamak en uygunudur.
Elemanın tamamen deşarj olmasına ve aşırı şarj olmasına izin vermemelisiniz. Lityum-iyon pillerin hiçbir hafıza etkisi yoktur. Bu tür pillerin şarjları tamamen bitene kadar şarj edilmesi tavsiye edilir. Bu aynı zamanda pilin ömrünü de uzatabilir.
Lityum-iyon piller ne sıcağı ne de soğuğu sevmez. Bu piller için en uygun sıcaklık koşulları +10 ila +25 santigrat derece aralığında olacaktır.
Soğuk, yalnızca elemanın çalışma süresini kısaltmakla kalmaz, aynı zamanda kimyasal sistemini de tahrip eder. Sanırım her birimiz bir cep telefonunun şarj seviyesinin soğukta nasıl hızla düştüğünü fark ettik.
Çözüm
Yukarıdakilerin tümünü özetleyerek şunu belirtmek isterim ki, lityum iyon pili mağaza yapımı bir şarj cihazı kullanarak şarj edecekseniz, Çin'de üretilmemesine dikkat edin. Çoğu zaman bu şarj cihazları ucuz malzemelerden yapılır ve her zaman gerekli teknolojiyi takip etmez, bu da yangın şeklinde istenmeyen sonuçlara yol açabilir.
Cihazı kendiniz monte etmek istiyorsanız, lityum iyon pili, pil kapasitesinin% 10'u kadar bir akımla şarj etmeniz gerekir. Maksimum rakam yüzde 20 olabilir ancak bu değer artık arzu edilen bir değer değil.
Bu tür pilleri kullanırken, örneğin aşırı ısınma veya arıza gibi bir patlama olasılığını dışlamak için çalıştırma ve saklama kurallarına uymalısınız.
Çalışma koşullarına ve kurallarına uyulması, lityum iyon pilin ömrünü uzatacak ve bunun sonucunda sizi gereksiz finansal maliyetlerden kurtaracaktır. Pil sizin yardımcınızdır. Ona iyi bak!
Şu anda li ion piller ve Li-pol (lityum polimer) piller yaygın olarak kullanılmaktadır.
Aralarındaki fark elektrolittir. İlk seçenekte helyum, ikincisinde ise lityum içeren bir çözelti ile doyurulmuş bir polimer kullanılır. Bugün, elektrik motorlu arabaların popülaritesi sayesinde, bu tür araçlar için en uygun olan ideal tipte li ion aküyü bulma konusunda acil bir soru ortaya çıkıyor.
Diğer piller gibi, bir anot (gözenekli karbon) ve bir katot (lityum), bunları ayıran bir ayırıcı ve bir iletken - elektrolitten oluşur. Boşaltma işlemine, "anot" iyonlarının bir ayırıcı ve elektrolit aracılığıyla katoda geçişi eşlik eder. Şarj sırasında yönleri tersine çevrilir (aşağıdaki resim).
İyonlar, hücrenin zıt yüklü elektrotlar arasında boşaltılması ve şarj edilmesi işlemi sırasında dolaşır.
İyon pillerin farklı metallerden yapılmış katotları vardır, bu da onların ana farkıdır. Üreticiler, pillerin özelliklerini geliştirmek amacıyla elektrotlar için farklı malzemeler kullanıyor.
Ancak bazı özelliklerdeki bir iyileşmenin diğerlerinde keskin bir bozulmaya yol açtığı da olur. Örneğin seyahat süresini artırmak için gereken kapasiteyi optimize ederek gücü ve güvenliği artırabilir ve çevre üzerindeki olumsuz etkiyi azaltabilirsiniz. Aynı zamanda yük akımını azaltabilir, akünün maliyetini veya boyutunu artırabilirsiniz.
Tablodaki farklı lityum pil türlerinin (lityum-manganez, lityum-kobalt, lityum-fosfat ve nikel-manganez-kobalt) ana parametreleri hakkında bilgi sahibi olabilirsiniz:
Elektrikli ulaşım kullanıcıları için kurallar
Bu tür pillerin kapasitesi, uzun süreli depolama sırasında pratik olarak azalmaz. Li-ion piller 15 yıl boyunca 60 derece sıcaklıkta saklandığında yalnızca %23 oranında deşarj oluyor. Bu özellikleri sayesinde elektrikli ulaşım teknolojilerinde yaygın olarak kullanılmaktadırlar.
Gövde içine yerleştirilmiş tam teşekküllü bir kontrol sistemine sahip lityum iyon piller elektrikli taşımaya uygundur.
Bu nedenle kullanıcılar çalışma sırasında servis ömrünü uzatabilecek temel kuralları unuturlar:
- Elektrotlar üretim sürecinde %50 oranında şarj edildiğinden, pilin mağazadan satın alındıktan hemen sonra tamamen şarj edilmesi gerekir. Bu nedenle mevcut kapasite azalacaktır; ilk şarj yoksa çalışma süresi;
- Kaynağını korumak için pilin tamamen boşalmasına izin verilmemelidir;
- Pilin, hala şarjı kalmış olsa bile, her yolculuktan sonra şarj edilmesi gerekir;
- Yüksek sıcaklıklar eskime sürecine katkıda bulunduğundan pilleri ısıtmayın. Kaynağın maksimum düzeyde kullanılabilmesi için operasyonun optimum sıcaklıkta yani 20-25 derece arasında yapılması gerekmektedir. Bu nedenle pil bir ısı kaynağının yakınında saklanamaz;
- Soğuk havalarda pilin vakumlu bir plastik torbaya sarılarak 3-4 derecede saklanması tavsiye edilir. ısıtılmayan bir odada. Ücret, tam ücretin en az %50'si kadar olmalıdır;
- pil sıfırın altındaki sıcaklıklarda kullanıldıktan sonra bir süre oda sıcaklığında tutulmadan şarj edilemez, yani ısıtılması gerekir;
- Pil, kit içerisinde verilen şarj cihazı kullanılarak şarj edilmelidir.
Bu pillerin çeşitli PU alt türleri vardır - bir demir fosfat katodu kullanan lityum - LiFePO4 (demir - fosfat). Özellikleri, pil üretiminde kullanılan teknolojinin zirvesi olarak pillerden bahsetmemize olanak sağlıyor.
Başlıca avantajları şunlardır:
- kapasite %20 azalana kadar 5000'e ulaşan şarj-deşarj döngüsü sayısı;
- uzun servis ömrü;
- “hafıza etkisi” yok;
- değişmeyen performans özelliklerine sahip geniş sıcaklık aralığı (300-700 santigrat derece);
- kimyasal ve termal stabilite, güvenliği arttırır.
En yaygın kullanılan piller
Bunların arasında en yaygın olanı, fabrikaları Japonya, Çin, Malezya ve Güney Kore'de bulunan LG, Sony, Panasonic, Samsung, Sanyo olmak üzere beş şirket tarafından üretilen 18650 boyutlu li-ion pillerdir. Dizüstü bilgisayarlarda 18650 li ion pillerin kullanılması planlandı. Ancak başarılı formatları sayesinde radyo kontrollü modellerde, elektrikli arabalarda, el fenerlerinde vb. kullanılmaktadır.
Her kaliteli ürün gibi, bu tür pillerin de birçok sahtesi vardır, bu nedenle cihazın ömrünü uzatmak için yalnızca tanınmış markalardan pil satın almanız gerekir.
Korumalı ve korumasız lityum iyon piller
Lityum pillerin korumalı olup olmaması da önemlidir. Birincisinin çalışma aralığı 4,2-2,5V'dir (lityum iyon kaynaklarıyla çalışmak üzere tasarlanmış cihazlarda kullanılır): LED el fenerleri, düşük güçlü ev aletleri vb.
Elektrikli aletler, elektrik motorlu bisikletler, dizüstü bilgisayarlar, video ve fotoğraf ekipmanları, bir kontrol cihazı tarafından kontrol edilen korumasız pilleri kullanır.
Lityum iyon piller hakkında bilmeniz gerekenler?
Her şeyden önce, çalışma sırasında uyulması gereken kısıtlamalar:
- şarj voltajı (maksimum) 4,35V'tan yüksek olamaz;
- minimum değeri 2,3 V'un altına düşemez;
- Deşarj akımı kapasitans değerinin iki katından fazla olmamalıdır. İkincisinin değeri 2200mAh ise maksimum akım değeri 4400 mA'dır.
Kontrolör tarafından gerçekleştirilen işlevler
Neden bir li ion pil şarj kontrol cihazına ihtiyacınız var? Birkaç işlevi yerine getirir:
- kendi kendine deşarjı telafi eden bir akım sağlar. Değeri maksimum şarj akımından daha azdır, ancak kendi kendine deşarj akımından daha yüksektir;
- belirli bir pil için verimli bir şarj/deşarj döngüsü algoritması uygular;
- Aynı anda hem şarj edip hem de tüketiciye enerji sağlarken enerji akışlarındaki farkı telafi eder. Örneğin, bir dizüstü bilgisayarı şarj ederken ve açarken;
- Aşırı ısınma veya hipotermi durumunda sıcaklığı ölçerek pilin zarar görmesini önler.
Li ion pil şarj kontrolörü, pilin içine yerleştirilmiş bir mikro devre şeklinde veya ayrı bir cihaz olarak üretilir.
Pilleri şarj etmek için, kit içerisinde verilen 18650 li-ion piller için standart şarj cihazını kullanmak daha iyidir. 18650 lityum piller için bir şarj cihazında genellikle bir şarj seviyesi göstergesi bulunur. Çoğu zaman şarjın ne zaman devam ettiğini ve ne zaman bittiğini gösteren bir LED'dir.
Daha gelişmiş cihazlarda şarjın bitimine kalan süreyi ve mevcut voltajı ekrandan takip edebilirsiniz. 2200mA kapasiteli 18650 pilin şarj süresi 2 saattir.
Ancak 18650 li iyon pili hangi akımla şarj edeceğinizi bilmek önemlidir, nominal kapasitenin yarısı olmalıdır, yani 2000 mAh ise optimum akım 1A'dır. Pilin yüksek akımla şarj edilmesiyle hızla bozulması meydana gelir. Düşük akım kullanılıyorsa daha uzun sürecektir.
Video: Li-ion pil şarj cihazını kendi ellerinizle nasıl şarj edersiniz
Pilleri şarj etmek için bir cihazın şeması
Şuna benziyor:
Devre güvenilirliği ve tekrarlanabilirliği ile öne çıkıyor ve içerdiği parçalar ucuz ve kolay erişilebilir. Pilin servis ömrünü uzatmak için li-ion pillerin uygun şekilde şarj edilmesi gerekir: şarjın sonuna doğru voltajın düşmesi gerekir.
Tamamlandıktan sonra, yani. Akım sıfıra ulaştığında li-ion pilin şarjı durmalıdır. Yukarıda verilen devre bu gereksinimleri karşılamaktadır: şarj cihazına bağlı boşalmış bir akü (VD3 yanar) 300 mA'lık bir akım kullanır.
Devam eden süreç yanan LED VD1 ile gösterilir, akımın kademeli olarak 30 mA'ya düşmesi akünün şarj olduğunu gösterir. İşlemin sonu yanan LED VD2 ile bildirilir.
Devre, bir işlemsel amplifikatör LM358N (bunu, pinlerin konumunda farklılık gösteren bir analog KR1040UD1 veya KR574UD2 ile değiştirebilirsiniz) ve ayrıca sarı, kırmızı ve yeşil renkli (1,5V) bir transistör VT1 S8550 9 LED'i kullanır.
Pili canlandırmak mümkün mü?
Birkaç yıllık aktif kullanımın ardından piller felaketle dolu kapasite kaybına uğrar ve en sevdiğiniz cihazı kullanırken sorunlar yaratır. Kullanıcı yenisini ararken bir li ion pilin nasıl geri yükleneceği mümkün mü ve nasıl?
Lityum iyon pilin geçici olarak geri yüklenmesi birkaç yolla mümkündür.
Pil şişmişse; artık şarj tutmuyor, bu da içeride gaz biriktiği anlamına geliyor.
Daha sonra aşağıdaki şekilde ilerleyin:
- pil kutusu sensörden dikkatlice ayrılmıştır;
- elektronik sensörü ayırın;
- Altında kontrol elektroniği bulunan bir kapak buluyorlar ve onu bir iğneyle dikkatlice deliyorlar;
- daha sonra, pres olarak kullanılacak, pil alanından daha büyük, ağır, düz bir nesne bulun (mengene veya benzeri cihazlar kullanmayın);
- Pili yatay bir düzleme yerleştirin ve bastırarak bastırın; aşırı güç uygulandığında pilin zarar görebileceğini unutmayın. Yeterli olmadığı takdirde sonuca ulaşılamayabilir. Bu en önemli an;
- Geriye kalan tek şey deliğe epoksi reçinesi damlatmak ve sensörü lehimlemektir.
İnternette okuyabileceğiniz başka yollar da var.
Web sitesinden bir şarj cihazı seçebilirsiniz http://18650.in.ua/chargers/.
Video: Li-ion piller, li-ion pillerin kullanımına ilişkin ipuçları
Lityum-iyon (li-iyon) pilleri şarj cihazlarını kullanarak veya kendiniz şarj edebilirsiniz. Li-ion ve polimer (li-pol) pillerin tasarımını dikkate almayacağız, ancak hemen uygulamaya geçeceğiz. Her iki pil türü de aynı şekilde şarj olur, bu nedenle li-ion hakkında daha fazla konuşacağız.
Li-Ion pili şarj etme kuralları:
- Pil yalnızca 0 ila +45 derece arasındaki sıcaklıklarda şarj edilebilir. Pil ısınana kadar normal şekilde şarj olmayacaktır;
- Li-Ion pil için minimum voltaj, kimyasal bileşime bağlı olarak 2,5 veya 3 volttur. 3B'ye odaklanmak daha iyidir;
- Nominal voltaj 3,7 V;
- Maksimum şarj voltajı, kimyasal bileşime bağlı olarak 4,2V veya 4,3V'dur. 4.2V'ye odaklanmak daha iyidir;
- Kapasite pil veya cihaz üzerinde belirtilir, buna C diyelim. Daha sonra şarj etmek için neden bunu bilmeniz gerektiği açık olacaktır;
- Normal şarj modu: akım 0,5*C ile sınırlıdır (yani pil kapasitesinin yarısına eşit bir değer), voltaj 4,2V ile sınırlıdır;
- Pil 3V ve altına boşaltılırsa: voltaj 3V'u aşıncaya kadar akım 0,1*C ile sınırlandırılmalıdır;
- Voltajı 4,2V ile sınırladıysanız, akü, akım düşüşü durana veya hiç akım kalmayana kadar şarj edilir. Gerilim 4,2V'a çıkana kadar gerilimi sınırlamazsanız;
- Voltajı asla 4,2 veya 4,3 voltun üzerine çıkarmayın. Gerilim sürekli olarak aşıldığında elektrotlarda tortular oluşur. En iyi durumda, pil sonsuza kadar kapasitesini kaybedecektir. İşlem uzun sürerse birikinti kısa devreye neden olur. Isınabilir, elektrotlara zarar verebilir ve alev alabilir.
bunlara ek olarak
Kendinizi şarj etmek için voltajı ve akımı sınırlamanız gerekir. Bu laboratuvar güç kaynağı için idealdir.
Gerilimi 3,7 V'un üzerinde olan lityum iyon pillerde piller paralel bağlanır. Akü voltajının 3,7'ye bölünmesi seri bağlı akü sayısını verir. Pil sayısını 3 ile çarpmak, piliniz için minimum voltajı verecektir. 4,2 ile çarparak maksimum voltajı elde ederiz.
Li-Ion piller pratikte "hafıza etkisinden" yoksundur ve bu nedenle eğitim gerektirmez. Pili tamamen boşaltmamaya veya sürekli şarjlı tutmamaya çalışın.
Pil için optimum şarj% 50-80'dir. Ancak dizüstü bilgisayar, akıllı telefon ve hatta el feneri kullanırken bu tür değerlere katlanmak ve bu değerleri korumak anlamsızdır. Genellikle uygun olduğunda ve gerektiğinde şarj olurlar ve gerekli oluncaya kadar deşarj olurlar. Li-Ion bunun için yaratıldı, kendinizi sınırlamanın bir anlamı yok.
Aküleri yüksek voltajla veya "atlama" akımlarıyla şarj etmek için yukarıdaki yöntemlerin uygulanması aküye zarar verir. Pili birkaç saat veya birkaç gün düşük akımda bırakmak daha iyidir. Bu, pili canlandırmanın daha ekonomik bir yoludur. Bu, denetleyicinin beklendiği gibi çalışmasına ve normal akımlarda şarj edilmesine izin verecektir.
Sanırım hepsi bu, mutlu egzersizler.
