ПШвИ - ПЕРВЫЙ ШАГ в ИНТЕРНЕТ

ИНТЕРНЕТ-ПОРТАЛ БОЛГАРСКОЙ СОШ №1 

Ваш IP: 54.145.103.69
  • 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

Варианты загрузки Mac

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...

Admin - avatar Admin 05 Апр 2018 Просмотров:195 КОМПЬЮТЕРы

Подробнее

Результаты викторины "С легким паром!" c…

Викторина "С легким паром!" c 26 декабря 2017 г. по 2 февраля 2018г. на сайте kit.bsh1.ru *** Скачиваем свои наградные по ссылкам ниже  ... ДИПЛОМЫ, СЕРТИФИКАТЫ ...   1. Козлова Татьяна 95% Диплом 1 степени  2. Баскакова Юлия 90% Диплом 2 степени  3. Баскаков Арсений 87% Диплом 3 степени 4. Ахметзянов Раис 82%    Сертификат...

Admin - avatar Admin 29 Янв 2018 Просмотров:285 ВИКТОРИНИЯ

Подробнее

Викторина "С легким паром!"

Викторина "С легким паром!" Для тех кто пропустил первые две викторины может принять участие в последней в этом году викторине. Всего 10 вопросов. Дается 1 попытка. Ответить надо за 15 минут. Викторина будет действовать: с...

Admin - avatar Admin 25 Дек 2017 Просмотров:409 ВИКТОРИНИЯ

Подробнее

Результаты викторины "Новый год" 24 дека…

Результаты викторины

  Новогодние символы Нового года – Дед Мороз, Снегурочка, новогодняя ель, фильм «Ирония судьбы», новогодние подарки. Праздничный стол  с неизменным блюдом праздника салат «Оливье», главный новогодний фрукт – мандарины, а...

Admin - avatar Admin 25 Дек 2017 Просмотров:370 ВИКТОРИНИЯ

Подробнее

24 декабря 2017 года. ВТОРАЯ ВИКТОРИНА! …

24 декабря 2017 года. ВТОРАЯ ВИКТОРИНА! «НОВЫЙ ГОД»   Коротко о главном: Викторина, посвященная НОВОМУ ГОДУ. Надо выполнить 27 заданий за 41 минуту. Максимально можно заработать 50 баллов. Одна попытка. Начало в 800, 24 декабря 2017 года (любой желающий ...

Admin - avatar Admin 18 Дек 2017 Просмотров:336 ВИКТОРИНИЯ

Подробнее

Семь золотых правил по поддержке диска +…

Семь золотых правил по поддержке диска Давайте начнем с профилактического подхода по поддержке файловой системы. Какие шаги должен предпринять администратор для того, чтобы защитить файловую систему от различных проблем в первую...

Admin - avatar Admin 12 Дек 2017 Просмотров:5221 КОМПЬЮТЕРы

Подробнее

Авторизация

Массированная вирусная атака "черная" ПЯТНИЦА 12 мая 2017г.

Массированная вирусная атака "черная" ПЯТНИЦА 12 мая 2017г.

Вчера 12 мая 2017г. (пятница) в интернете была массированная вирусная атака (В виде блокирования виндовс путем шифрования данных на компьютере, ВИРУС-ВЫМОГАТЕЛЬ).

Подробнее ...

Школьное расписание


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