Литий-полимерный аккумулятор. Виды литий-полимерных аккумуляторов.

Сделай сам

В наше время появляется все больше и больше портативной переносной аппаратуры. Это могут быть мобильные телефоны, bluetooth-колонки и различные гаджеты. Наиболее часто используемым источником энергии в этом случае является литий-полимерный аккумулятор (Li-Po).

Литий-полимерный аккумулятор. Виды литий-полимерных аккумуляторов.

Такие аккумуляторные батареи имеют превосходную плотность энергии на килограмм, так называемый Вт × час /кг (Wh/kg). Этот параметр показывает, как много энергии содержит аккумулятор либо конденсатор по отношению к его массе. Например, автомобили Тесла используют в своих электрокарах аккумуляторы с плотностью энергии в 254 Вт × час/кг.

Самой бешеной плотностью энергии на килограмм является элемент Уран-235. Если создать все условия для его расщепления, чем и занимаются на АЭС, то можно получить с него энергию до 24 500 000 000 Вт × час/кг! Это почти в 10 000 000 раз выше, чем у бензина. Можно сказать, что 1 кг урана даст в 10 000 000 раз больше энергии, чем 1 кг бензина, если, конечно, «разогнать» уран в ядерном реакторе.

Есть также такой параметр, как плотность энергии по отношению к объему. Этот параметр показывает как много энергии содержит аккумулятор либо конденсатор по отношению к его объему. Выражается этот параметр, как Вт×час/литр или на английский манер Wh/L. Не забываем, что объем можно выражать также в литрах.

Виды литий-полимерных аккумуляторов

В настоящее время существуют множество литий-полимерных аккумуляторов разных форм и видов.

Литий-полимерный аккумулятор. Виды литий-полимерных аккумуляторов.

В первую очередь давайте разделим наши аккумуляторные батареи по видам. Есть одноэлементные батареи, которые выдают номинальное напряжение в 3,7 Вольт, а также есть многоэлементные батареи, которые состоят из одноэлементных. Здесь работает правило последовательного и параллельного соединения источников питания.

Читайте также:  Как изменить направление вращения однофазного асинхронного двигателя

Литий-полимерный аккумулятор. Виды литий-полимерных аккумуляторов.

Получаем, что если соединять последовательно одноэлементные LiPo аккумуляторы, то можно увеличивать кратно их общее напряжение.

Одноэлементные аккумуляторы чаще всего можно увидеть в ваших мобильных телефонах и других гаджетах.

Литий-полимерный аккумулятор. Виды литий-полимерных аккумуляторов.

Многоэлементные аккумуляторы используются в электровелосипедах, электроскутерах и тд.

Литий-полимерный аккумулятор. Виды литий-полимерных аккумуляторов.

Схема контроля и защиты аккумуляторной батареи

На простом одноэлементном аккумуляторе мы можем увидеть термоскотч, который закрывает контакты аккумулятора:

Литий-полимерный аккумулятор. Виды литий-полимерных аккумуляторов.

Некоторые дешевые одноэлементные аккумуляторы не имеют схемы защиты и контроля от перезаряда и разряда. Выводы в этом случае выходят прямо из батареи.

Литий-полимерный аккумулятор. Виды литий-полимерных аккумуляторов.

Но на большинстве аккумуляторов все-таки присутствует схема защиты и контроля заряда.

Литий-полимерный аккумулятор. Виды литий-полимерных аккумуляторов.

Здесь мы можем увидеть микросхему-контроллер DW01x,  которая выполняет сразу несколько функций.

Литий-полимерный аккумулятор. Виды литий-полимерных аккумуляторов.

Она разработана специально для литий-ионных/полимерных батарей и защищает их от повреждения или ухудшения срока службы из-за перезаряда, переразряда и/или сверхтока для одноэлементной литий-ионной/полимерной батареи.

Также можно увидеть микросхему 8205

Литий-полимерный аккумулятор. Виды литий-полимерных аккумуляторов.

Эта микросхема является сборкой из двух N-канальных MOSFET транзисторов, которые управляются нашей DW01x.

В сборе вся схема заряда на Li-Po одноэлементную батарею выглядит приблизительно вот так:

Литий-полимерный аккумулятор. Виды литий-полимерных аккумуляторов.

Как вы могли заметить, микросхема 8205 представлена в виде двух МОП-транзисторов.

На AliExpress можно найти готовые модули для зарядки одноэлементных батарей. Здесь отчетливо видно микросхемы DW01A, 8205A, а также незнакомую нам TC4056A, которая является еще одним программируемым контроллером. Она задает ток зарядки, напряжение и тд. с источника питания. С таким модулем ваша аккумуляторная батарея без схемы защиты может заряжаться спокойно.

Литий-полимерный аккумулятор. Виды литий-полимерных аккумуляторов.

Что будет, если мы вообще уберем схему защиты и контроля? Итак, для этого нам понадобится простой кислотный аккумулятор.

Берем вот такой аккумулятор

Литий-полимерный аккумулятор. Виды литий-полимерных аккумуляторов.

и цепляем его к нашей LiPo батарее без схемы защиты и контроля заряда, то есть напрямую к ее выводам

Литий-полимерный аккумулятор. Виды литий-полимерных аккумуляторов.

В течение нескольких секунд батарею сначала пучит

Литий-полимерный аккумулятор. Виды литий-полимерных аккумуляторов.

А потом она взрывается

Литий-полимерный аккумулятор. Виды литий-полимерных аккумуляторов.

Поэтому, схема контроля и защиты очень важна для LiPo аккумуляторных батарей.

Читайте также:  Что можно сделать из двигателя стиральной машинки

Параметры схемы защиты и контроля

Давайте разберем некоторые параметры схемы защиты и контроля на литий-полимерную батарею на базе микросхемы DW01-P

Литий-полимерный аккумулятор. Виды литий-полимерных аккумуляторов.

Сразу можно заметить, что если к батарее с напряжением самого элемента в 3,9 В не подключена никакая нагрузка, то схема защиты и контроля будет «кушать» 3 мкА. Это вообще копейки. Если же на элементе будет 2 В, то схема уйдет в так называемый очень экономный режим и будет кушать максимум 0,1 мкА, то есть почти ничего.

Литий-полимерный аккумулятор. Виды литий-полимерных аккумуляторов.

Ну теперь можно перейти к более интересным параметрам.

Overcharge Protection Voltage

По-русски, защита от переЗАРЯДА. В нашем случае типичное значение этого параметра составляет 4,25 В. То есть, когда наша батарея зарядится до 4,25 В, сработает защита и батарея перестанет потреблять ток.

Литий-полимерный аккумулятор. Виды литий-полимерных аккумуляторов.

Overcharge Release Voltage

Очень интересный параметр. Итак, у нас батарея «наелась» электрического тока до 4,25 В. Схема защиты ее отключила от дальнейшего заряда, иначе она бы бабахнула, как в опыте выше. Но вот было бы неправильно, если зарядка батареи продолжалась бы после того, как напряжение на батарее просело бы, допустим, до 4,24 В. Что опять подзаряжать батарею? Опять лишний раз «дергать» ключи на мосфетах? Зачем? Поэтому, вводят так называемый гистерезис. Когда напряжение на самом элементе просядет до этого значения, то он снова начнет заряжаться.

Литий-полимерный аккумулятор. Виды литий-полимерных аккумуляторов.

В нашем случае типичное значение составляет 4,05 В. То есть, если напряжение батареи просядет до этого уровня, схема контроля и защиты вновь продолжит заряд аккумулятора до уровня Overcharge Protection Voltage.

Overdischarge Protection Voltage

Защита от переРАЗРЯДА.

Литий-полимерный аккумулятор. Виды литий-полимерных аккумуляторов.

Достигнув этого значения, батарея уходит в глубокую спячку. Но почему так происходит, что она не желает заряжаться? Дело как раз в параметре Overdischarge Release Voltage (о нем ниже).

Читайте также:  Распространенные способы подключения светодиодов к сетевому напряжению 220 В, варианты схем, пояснение их работы, какие лучше

Overdischarge Release Voltage

Литий-полимерный аккумулятор. Виды литий-полимерных аккумуляторов.

Пока разряженная батарея не достигнет этого уровня, все попытки зарядить ее тщетны, если только напрямую подать электрический ток сразу на выводы аккумулятора, хотя в этом режиме она все равно может заряжаться, но очень-очень долго. То есть в нашем случае, для того, чтобы снова можно было заряжать батарею, на элементе должно быть напряжение не менее 3 В. Если будет меньше, заряд просто не пойдет.

Эх, сколько было выкинуто таких батареек на свалку человечеством! Люди думали, что батарейка полностью сдохла и отказывалась заряжаться. А всего-то надо было немного подзарядить элемент до уровня разрешения зарядки Overdischarge Release Voltage и спокойно дальше заряжать аккумулятор.

Overcurrent Protection

Ну а также есть замечательный параметр, как перегрузка по току Overcurrent Protection. В нормальном режиме микросхема DW01x постоянно контролирует ток разряда на своем выводе CS. Здесь есть два пути развития событий:

— если на ноге CS будет напряжение 150 мВ (перегруз по току), то через 10 мс батарея уйдет «спать» и полностью отключит нагрузку

— если на этой ноге будет напряжение 1,35 В (режим короткого замыкания выводов) то батарея уйдет «спать» меньше, чем за 500 мкс. То есть как только коротнули выводы, батарея мгновенно отключает нагрузку).

Для того, чтобы батарея вышла из спящего режима, надо полностью отцепить нагрузку, либо сделать так, чтобы нагрузка превышала 500 кОм.

#Литий-полимерный аккумулятор #Виды литий-полимерных аккумуляьоров

#Параметры схемы защиты и контроля

Главный редактор , masterkin.ru
Иван Миров
Об авторе
Уже лет 20 работаю своими руками. Пробовал и сантехнику, монтаж конструкций, есть свое маленькое производство. Друзья постоянно спрашиваю как сделать разные вещи. Вот и делюсь я с вами своими идеями в интернете.

Оцените статью
masterkin.ru
Добавить комментарий