ПШвИ - ПЕРВЫЙ ШАГ в ИНТЕРНЕТ

ИНТЕРНЕТ-ПОРТАЛ БОЛГАРСКОЙ СОШ №1 

Ваш IP: 54.234.228.78
  • Увеличить размер шрифта
  • Размер шрифта по умолчанию
  • Уменьшить размер шрифта
Первый Шаг в Интернет ПУБЛИКАЦИИ РАДИОЭЛЕКТРОНИКА Схема контроллера литий-ионного аккумулятора

Схема контроллера литий-ионного аккумулятора

Печать

Схема контроллера литий-ионного аккумулятора

Устройство и принцип работы защитного контроллера Li-ion/polymer аккумулятора

Если расковырять любой аккумулятор от сотового телефона, то можно обнаружить, что к выводам ячейки аккумулятора припаяна небольшая печатная плата. Это так называемая схема защиты, или Protection IC. Из-за своих особенностей литиевые аккумуляторы требуют постоянного контроля. Давайте разберёмся более детально, как устроена схема защиты, и из каких элементов она состоит.

Рядовая схема контроллера заряда литиевого аккумулятора представляет собой небольшую плату, на которой смонтирована электронная схема из SMD компонентов. Схема контроллера 1 ячейки ("банки") на 3,7V, как правило, состоит из двух микросхем. Одна микросхема управляющая, а другая исполнительная – сборка двух MOSFET-транзисторов.

На фото показана плата контроллера заряда от аккумулятора на 3,7V.

Плата защитного контроллера от аккумулятора сотового телефона

Микросхема с маркировкой DW01-P в небольшом корпусе – это по сути "мозг" контроллера. Вот типовая схема включения данной микросхемы. На схеме G1 - ячейка литий-ионного или полимерного аккумулятора. FET1, FET2 - это MOSFET-транзисторы.

Типовая схема включения микросхемы DW01-P

Цоколёвка, внешний вид и назначение выводов микросхемы DW01-P.

Цоколёвка, внешний вид и назначение выводов DW01-P

Транзисторы MOSFET не входят в состав микросхемы DW01-P и выполнены в виде отдельной микросхемы-сборки из 2 MOSFET транзисторов N-типа. Обычно используется сборка с маркировкой 8205, а корпус может быть как 6-ти выводной (SOT-23-6), так и 8-ми выводной (TSSOP-8). Сборка может маркироваться как TXY8205A, SSF8205, S8205A и т.д. Также можно встретить сборки с маркировкой 8814 и аналогичные.

Вот цоколёвка и состав микросхемы S8205A в корпусе TSSOP-8.

Цоколёвка и состав микросхемы S8205A

Два полевых транзистора используются для того, чтобы раздельно контролировать разряд и заряд ячейки аккумулятора. Для удобства их изготавливают в одном корпусе.

Тот транзистор (FET1), что подключен к выводу OD (Overdischarge) микросхемы DW01-P, контролирует разряд аккумулятора – подключает/отключает нагрузку. А тот (FET2), что подключен к выводу OC (Overcharge) – подключает/отключает источник питания (зарядное устройство). Таким образом, открывая или закрывая соответствующий транзистор, можно, например, отключать нагрузку (потребитель) или останавливать зарядку ячейки аккумулятора.

Давайте разберёмся в логике работы микросхемы управления и всей схемы защиты вцелом.

Защита от перезаряда (Overcharge Protection).

Как известно, перезаряд литиевого аккумулятора свыше 4,2 – 4,3V чреват перегревом и даже взрывом.

Если напряжение на ячейке достигнет 4,2 – 4,3V (Overcharge Protection Voltage - VOCP), то микросхема управления закрывает транзистор FET2, тем самым препятствуя дальнейшему заряду аккумулятора. Аккумулятор будет отключен от источника питания до тех пор, пока напряжение на элементе не снизится ниже 4 – 4,1V (Overcharge Release Voltage – VOCR) из-за саморазряда. Это только в том случае, если к аккумулятору не подключена нагрузка, например он вынут из сотового телефона.

Если же аккумулятор подключен к нагрузке, то транзистор FET2 вновь открывается, когда напряжение на ячейке упадёт ниже 4,2V.

Защита от переразряда (Overdischarge Protection).

Если напряжение на аккумуляторе падает ниже 2,3 – 2,5V (Overdischarge Protection Voltage - VODP), то контроллер выключает MOSFET-транзистор разряда FET1 – он подключен к выводу DO.

Далее микросхема управления DW01-P перейдёт в режим сна (Power Down) и потребляет ток всего 0,1 мкА. (при напряжении питания 2V).

Тут есть весьма интересное условие. Пока напряжение на ячейке аккумулятора не превысить 2,9 – 3,1V  (Overdischarge Release Voltage - VODR), нагрузка будет полностью отключена. На клеммах контроллера будет 0V. Те, кто мало знаком с логикой работы защитной схемы могут принять такое положение дел за "смерть" аккумулятора. Вот лишь маленький пример.

Миниатюрный Li-polymer аккумулятор 3,7V от MP3-плеера. Состав: управляющий контроллер - G2NK (серия S-8261), сборка полевых транзисторов - KC3J1.

Li-Po аккумулятор и схема защиты

Аккумулятор разрядился ниже 2,5V. Схема контроля отключила его от нагрузки. На выходе контроллера 0V.

Отключение ячейки Li-polymer аккумулятора при глубоком разряде

При этом если замерить напряжение на ячейке аккумулятора, то после отключения нагрузки оно чуть подросло и достигло уровня 2,7V.

Напряжение на глубоко разряженной ячейке Li-polymer аккумулятора

Чтобы контроллер вновь подключил аккумулятор к "внешнему миру", то есть к нагрузке, напряжение на ячейке аккумулятора должно быть 2,9 – 3,1V (VODR).

Тут возникает весьма резонный вопрос.

По схеме видно, что выводы Стока (Drain) транзисторов FET1, FET2 соединены вместе и никуда не подключаются. Как же течёт ток по такой цепи, когда срабатывает защита от переразряда? Как нам снова подзарядить "банку" аккумулятора, чтобы контроллер опять включил транзистор разряда - FET1?

Дело в том, что внутри полевых транзисторов есть так называемые паразитные диоды – они являются результатом технологического процесса изготовления MOSFET-транзисторов. Вот именно через такой паразитный (внутренний) диод транзистора FET1 и будет течь ток заряда, так как он будет включен в прямом направлении.

Если порыться в даташитах на микросхемы защиты Li-ion/polymer (в том числе DW01-PG2NK), то можно узнать, что после срабатывания защиты от глубокого разряда, действует схема обнаружения заряда - Charger Detection. То есть при подключении зарядного устройства схема определит, что зарядник подключен и разрешит процесс заряда.

Зарядка до уровня 3,1V после глубокого разряда литиевой ячейки может занять весьма длительное время - несколько часов.

Чтобы восстановить литий-ионный/полимерный аккумулятор можно использовать специальные приборы, например, универсальное зарядное устройство Turnigy Accucell 6

Именно этим методом удалось восстановить Li-polymer 3,7V аккумулятор от MP3-плеера. Зарядка от 2,7V до 4,2V заняла 554 минуты и 52 секунды, а это более 9 часов! Вот столько может длиться "восстановительная" зарядка.

Восстановление завершено

Кроме всего прочего, в функционал микросхем защиты литиевых акумуляторов входит защита от перегрузки по току (Overcurrent Protection) и короткого замыкания. Защита от токовой перегрузки срабатывает в случае резкого падения напряжения на определённую величину. После этого микросхема ограничивает ток нагрузки. При коротком замыкании (КЗ) в нагрузке контроллер полностью отключает её до тех пор, пока замыкание не будет устранено.

 

Источник

 

Добавить комментарий


Защитный код
Обновить

Поиск по сайту

Новейшее из новостей

Предыдущая Следующая

Видео для подготовки к ЕГЭ

Единый Государственный Экзамен по информатике и ИКТ в 2019 году Видео для подготовки к ЕГЭ:  При подготовке данного метериала были использованы ресурсы:  Информатика. Видеоуроки. Подготовка к ЕГЭ(Ч.1 и Ч.2). 

Admin - avatar Admin 26 Ноя 2018 Просмотров:31 'Подготовка к ЕГЭ (11 класс)

Подробнее

Задания на ЕГЭ в 2019 году

Единый Государственный Экзамен по информатике и ИКТ в 2019 году Задания по категориям:  При подготовке данного метериала были использованы ресурсы:  https://inf-ege.sdamgia.ru - РЕШУ ЕГЭ. Информатика. Видеоуроки. Подготовка к ЕГЭ(Ч.1 и Ч.2). 

Admin - avatar Admin 26 Ноя 2018 Просмотров:21 'Подготовка к ЕГЭ (11 класс)

Подробнее

Как узнать сколько знаков в тексте Word?

Как узнать сколько знаков в тексте Word?

Как узнать сколько знаков в тексте Word?   Когда требуется написание текста определенного объема, нужно периодически узнавать сколько знаков уже написано в текстовом документе Word. Многие пользователи не знают как это...

Admin - avatar Admin 07 Ноя 2018 Просмотров:235 КОМПЬЮТЕРы

Подробнее

Как в ворде вставить формулу суммы?

Как в ворде вставить формулу суммы?

Как в ворде вставить формулу суммы? Несмотря на то, что Microsoft Word является текстовым редактором таблицы в нем встречаются довольно часто. А таблицы, как правило, состоят из числовых значений, которые зачастую...

Admin - avatar Admin 07 Ноя 2018 Просмотров:288 КОМПЬЮТЕРы

Подробнее

Супер хрустящие огурчики на зиму, которы…

Супер хрустящие огурчики на зиму, которые никогда не взрываются

Супер хрустящие огурчики на зиму, которые никогда не взрываются

Admin - avatar Admin 14 Авг 2018 Просмотров:495 САДОГОРОД

Подробнее

Календарь грибника — когда какие грибы с…

Календарь грибника — когда какие грибы собирать

Календарь грибника — когда какие грибы собирать

Admin - avatar Admin 13 Авг 2018 Просмотров:502 САДОГОРОД

Подробнее

Авторизация

Варианты загрузки Mac

Варианты загрузки Mac

Большинство современных Mac поддерживают более 10 способов запуска системы. Чтобы попасть в любой из них, нужно зажать определенную кнопку или сочетание клавиш сразу после стартового звука при включении питания.

Подробнее ...

Школьное расписание


Рейтинг@Mail.ru Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru