Схемы защиты Li-ion аккумуляторов от переразряда (контроллеры разряда). Защита литиевых аккумуляторов от перезаряда и переразряда на TP4056. Радиотехника, электроника и схемы своими руками Контроллер разряда li ion аккумулятора руками

АБСОЛЮТНО НОВОЕ УСТРОЙСТВО В УПАКОВКЕ.
Устройство позволяет визуально контролировать уровень заряда и разряда литиевых батарей (вольтаж), для предотвращения критического уровня разряда.
Визуальный и звуковой контроль составных аккумуляторных батарей.
Устройство, (детектор батарей питания, индикатор, тестер, контроллер, вольтметр, пищалка) имеет восемь контрольных входов для 1-8S, 1 или 8 Lipo/Li-Ion/LiMn/Li-Fe и позволяет подключать элементы с балансировочными контактами.
Данное устройство имеет малый размер и вес, незаменимо в авиамоделировании.

НАЗНАЧЕНИЕ:
Бипер - сигнализатор аварийного состояния батареи, может быть запрограммирован на нужный порог срабатывания.
Устройство информирует о низком напряжении (просадке напряжения) на любой из последовательно подключенной банке в составе аккумулятора.
Устройством удобно проверять уже использованные батареи.

ПРИНЦИП ДЕЙСТВИЯ:
В нормальном состоянии происходит опрос напряжения батареи в целом и каждой банки в отдельности, показания выводятся яркими краснымм цифрами на дисплей. Показания дисплея отлично читаются при ярком солнечном свете.
При достижении запрограммированного уровня напряжения (заряда/разряда) любой банкой аккумулятора устройство издает сильный прерывистый звук (95дБ) двумя динамиками, а показания на дисплее показывают ярким красным цветом текущее напряжение каждого элемента составной батареи.
Уровень аварийного порога напряжения задается программно кнопкой, расположенной между динамиками, диапазон контролируемого напряжения 2,7В - 3,8В на каждый элемент в составе батареи.
Звуковая сигнализация может быть выключена на устройстве и в этом случае о аварийном режиме будет сигнализировать только дисплей.

ВНЕШНИЙ ВИД:
Устройство представляет собой установленные на плате элементы (в том числе: дисплей, бипер, кнопка программирования, гребенка 9ти контактного разъема) обтянутые прозрачной пленкой.

ПАРАМЕТРЫ:
размер: 39x25x11мм.;
вес 9гр.;
точность измерения: 0,01V;
диапазон индикации напряжения батареи: от 0,5V до 36V;
диапазон индикации напряжения ячейки (банки): от 0,5V до 4,5V;
диапазон установки порога аварийного срабатывания устройства: от 2,7V до 3,8V (при достижении заданного уровня в любой из ячеек)

ПОДКЛЮЧЕНИЕ:
Устройство подключается в специальный разъем балансира составной батареи 1-8s Lipo/Li-ion/LiMn/Li-Fe, и контролирует напряжение батареи в целом и каждой банки в составе по отдельности, при этом цепь питания работает независимо и в аварийном режиме размыкание нагрузочной цепи не происходит, а сигнализатор только оповещает пользователя о критическом состоянии батареи.
Устройство не контролирует цепь силовой нагрузки, поэтому нагрузка может работать до полной просадки батареи, независимо от состояния, вошел бипер в аварийный режим или нет.

Иногда в процессе эксплуатации литиевого аккумулятора мы можем заметить, что он вздулся. Почему это происходит? Одной из причин такого поведения может быть нарушение режима эксплуатации аккумулятора. Литиевые аккумуляторы чувствительны к превышению токов заряда, разряда, температуре и пороговых напряжений при заряде-разряде.

В эксплуатации литиевого аккумулятора важно не допустить уход указанных параметров за пределы допустимых значений. Это можно сделать с помощью специализированных микросхем непосредственно в самом устройстве или использовать аккумулятор с уже установленной платой защиты и контроля (PCM).

Крайне важно обеспечить контроль параметров если используется аккумуляторная батарея состоящая из нескольких ячеек. В этом случае обязательным условием является не только идентичность используемых ячеек по ёмкости и внутреннему сопротивлению, но и контроль указанных величин на каждой ячейке индивидуально.

Для демонстрации работы платы защиты и выполняемых функций мы провели её тестирование, а что из этого получилось можно увидеть на видео.

Литий-ионные аккумуляторы вошли в нашу жизнь вместе с сотовыми телефонами и мобильными устройствами. В быту для других автономных устройств до последнего времени литий-ионные аккумуляторы практически не использовались, основной источник питания таких устройств – никель-металлгидридные аккумуляторы привычных для нас размеров ААА, АА, С, D.

Сейчас их постепенно стали вытеснять аккумуляторы на основе лития, так как их преимущества в работе стали неоспоримы.

• Очень низкий саморазряд. Потери энергии минимальны при правильной эксплуатации.
• Высокая плотность энергии, соответственно более большая энергоемкость без увеличения размеров по сравнению с аналогичными никелевыми аккумуляторами.
• Более высокое напряжение на выходе. В сравнении, минимальное для литиевых 3,6 Вольт при стандартном никелеевом 1,2 Вольт по тому же типоразмеру.
• Уменьшении массы аккумулятора при сохранении габаритов.
• Увеличенное количество циклов разряда-заряда при сохранении работоспособности.
• Незначительное уменьшение работоспособности при потере энергоемкости после многочисленных циклов разряда-заряда.

Учитывая эти преимущества, все большее число профессиональных пользователей переводит свои автономные приборы на цилиндрические литий-ионные аккумуляторы и сборки из них. При этом не все знают, как правильно пользоваться, обслуживать, хранить новые источники питания. А также подобрать их по размеру и токовым параметрам.

Обозначение размеров цилиндрических литий-ионных аккумуляторов отличается от привычных для всех никелевых – он цифровой, например, 14500 или 18650. Такое кодирование непривычно, но при этом удобно для подбора необходимого аккумулятора по размеру слота электронного устройства. Первые две цифры кода обозначают диаметр аккумулятора в миллиметрах, вторые – его высоту. Например, типоразмер 18650: 18мм диаметр, 65мм высота.

Правила эксплуатации литий-ионных аккумуляторов и сборок

Литий-ионные аккумуляторы одновременно надежны и капризны, что на первый взгляд кажется парадоксом. Они прихотливы в хранении, обслуживании и эксплуатации. При нарушении условий использования очень быстро выходят из строя. Но при соблюдении всех правил служат долго с высокой производительностью.

Основные ограничения:

• Минимальное напряжение для литий-ионных аккумуляторов не должно быть меньше 2,2-2,5 Вольт.
• Максимальное напряжение для литий-ионных аккумуляторов не должно быть больше 4,25-4,35 Вольт.
• Литий-ионные аккумуляторы неплохо работают при минусовой температуре, но при этом заряжать их на холоде нельзя, тем более если температура ниже нуля градусов.
• Ток заряда литий-ионных аккумуляторов должен быть не выше половины их емкости. Например, для аккумулятора 2000мАч максимальный ток заряда должен быть 900-1000 мА.
• Ток разряда (рабочий) не должен быть выше 2-кратного значения емкости аккумулятора. Например, для аккумулятора емкостью 2000мАч максимальный ток разряда 4000мА.
• Исключения составляют высокомощные литий-ионные аккумуляторы, ток разряда которых может превышать их энергоемкость в 5-10 раз. Такие аккумуляторы маркируются соответствующей надписью.

Цилиндрические литий-ионные аккумуляторы часто используются для больших батарейных сборок. Аккумуляторные сборки обладают более высокой мощностью и длительным сроком одного цикла работы. Такие аккумуляторные сборки используются в высокомощных устройствах. Вот так выглядит литий-ионная аккумуляторная батарея мощного шуруповерта или дрели.

При самостоятельной сборке аккумуляторной батареи следует помнить, что литий-ионные аккумуляторы не терпят перегрева, поэтому ПАЯТЬ их НЕЛЬЗЯ! Такая аккумуляторная сборка работать не будет, так как с уверенностью можно сказать, что пайка контактов вывела аккумуляторы из строя.

При сборке аккумуляторной батареи применяется специальная сварочная лента и контактная сварка .

Для безопасной работы батареи необходим контроллер заряда-разряда .

При сборке аккумуляторных батарей используются только незащищенные литий-ионные аккумуляторы ! Используя их можно собрать большой очень энергоемкий аккумулятор (аккумуляторную батарею), которая может использоваться в мощных электроприборах, служить дополнительным источник питания.

Такие батареи стоят в электродрелях, шуруповертах, прожекторах, фото- и видеотехнике, ноутбуках, мониторах и т.д. с обязательным дополнением защиты от перенапряжения, перегрева и короткого замыкания в виде платы контроллера.

Защищенные или незащищенные литий-ионные аккумуляторы

В чем отличия и какой выбрать? – главный вопрос волнующий обычного пользователя. Ответ находится в названии: защищенные имеют собственную плату защиты от перегрева и перенапряжения и не нуждаются в дополнительном контроллере заряда-разряда.

Если вы хотите собрать собственную батарею из литий-ионных аккумуляторов или заменить аккумулятор в готовой батарее электроустройства (например, шуруповерта), вам необходим незащищенный литий-ионный аккумулятор.

В остальных случаях - при замене оригинальных аккумуляторов приборов или переводе их с никель-металлгидридных на литиевые – необходимо купить защищенный литий-ионный аккумулятор .

Если вскрыть оболочку защищенного литий-ионного аккумулятора, то под ней найдем обычный незащищенный с теми же параметрами, что указаны на внешней оболочке.

Главное отличие защищенного аккумулятора от незащищенного – приваренная к одному из контактов электронная плата защиты.

Плата защиты при помощи сварочной ленты приваривается к одному из контактов не защищенного литий-ионного аккумулятора.

Затем все упаковывается в пленку с маркировкой производителя защищенных аккумуляторов. Добросовестные производители, указывают на внешней упаковке производителя используемого незащищенного аккумулятора и параметры в соответствии с маркировкой незащищенного аккумулятора.

При выборе защищенного аккумулятора для своего устройства следует учитывать один очень важный момент. Из-за приваренной платы защиты и упаковки в пленку размер аккумулятора становится чуть больше заявленного, изначального размера незащищенного аккумулятора.

Высота увеличивается на 3-5мм.

Диаметр становится больше примерно на 0,5 мм.

При выборе защищенного аккумулятора необходимо поинтересоваться изготовителем незащищенного. К сожалению, не все производители указывают его на упаковке, хотя нередко используют незащищенные аккумуляторы не собственного производства. К примеру, приваривают защиту и упаковывают незащищенные аккумуляторы известных брендов Panasonic, Sony, Samsung и других. Не следует покупать защищенные аккумуляторы, если на них не указаны все параметры «начинки»: энергоемкость, напряжение, плата защиты. Стоит проверить защищенные аккумуляторы на ощупь – не смещается ли при нажатии плата защиты на плюсовом контакте, она обязательно должна быть приварена.

Заряжать цилиндрические литий-ионные аккумуляторы можно только специальными зарядными устройствами. В связи с популяризацией литий-ионных аккумуляторов ассортимент зарядных устройств для Li-Ion растет . При выборе зарядного устройства необходимо обратить внимание на его параметры заряда-разряда, размер слотов и соотнести их с используемыми литий-ионными аккумуляторами для правильной эксплуатации и сохранения работоспособности.