ПШвИ - ПЕРВЫЙ ШАГ в ИНТЕРНЕТ

ИНТЕРНЕТ-ПОРТАЛ БОЛГАРСКОЙ СОШ №1 

Ваш IP: 54.162.133.222
  • 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

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:323 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:299 САДОГОРОД

Подробнее

Как правильно посадить клубнику сейчас, …

Как правильно посадить клубнику сейчас, чтобы уже на следующий год собрать первый урожай?

Как правильно посадить клубнику сейчас, чтобы уже на следующий год собрать первый урожай?

Admin - avatar Admin 13 Авг 2018 Просмотров:3210 САДОГОРОД

Подробнее

НЕ безлимитный почтовый ящик, или Сказ п…

НЕ безлимитный почтовый ящик, или Сказ про секретное ограничение Mail.ru

НЕ безлимитный почтовый ящик, или Сказ про секретное ограничение Mail.ru

Admin - avatar Admin 06 Авг 2018 Просмотров:562 КОМПЬЮТЕРы

Подробнее

Вершинная гниль томатов, лечение.

Вершинная гниль томатов, лечение.

Вершинная гниль томатов, лечение.

Admin - avatar Admin 06 Авг 2018 Просмотров:241 САДОГОРОД

Подробнее

Опрыскивание томатов от фитофторы в тепл…

Опрыскивание томатов от фитофторы в теплице и открытом грунте: как спасти урожай

Опрыскивание томатов от фитофторы в теплице и открытом грунте: как спасти урожай  

Admin - avatar Admin 06 Авг 2018 Просмотров:831 САДОГОРОД

Подробнее

Авторизация

НЕ безлимитный почтовый ящик, или Сказ про секретное ограничение Mail.ru

НЕ безлимитный почтовый ящик, или Сказ про секретное ограничение Mail.ru

Подробнее ...

Школьное расписание


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