Producția de circuite integrate a început în 1978 și continuă până în prezent. Microcircuitul face posibilă producerea diferitelor tipuri de alarme și încărcătoare pentru utilizarea de zi cu zi. Microcircuitul tl431 este utilizat pe scară largă în aparatele de uz casnic: monitoare, casetofone, tablete. TL431 este un fel de regulator de tensiune programabil.

Schema de conectare și principiul de funcționare

Principiul de funcționare este destul de simplu. Stabilizatorul are o tensiune de referință constantă, iar dacă tensiunea furnizată este mai mică decât această valoare nominală, tranzistorul va fi închis și nu va permite curentului să circule. Acest lucru poate fi văzut clar în diagrama următoare.

Dacă această valoare este depășită, dioda zener reglabilă va deschide joncțiunea P-N a tranzistorului, iar curentul va curge mai departe către diodă, de la plus la minus. Tensiunea de ieșire va fi constantă. În consecință, dacă curentul scade sub tensiunea de referință, amplificatorul operațional controlat se va opri.

Pinout și parametrii tehnici

Amplificatorul operațional este disponibil în diferite pachete. Inițial a fost o carenă TO-92, dar în timp a fost înlocuită cu o versiune mai nouă, SOT-23. Mai jos este pinout-ul și tipurile de carcase, începând cu cea mai „veche” și terminând cu versiunea actualizată.

În figură puteți vedea că pinout-ul tl431 variază în funcție de tipul de carcasă. tl431 are analogi domestici KR142EN19A, KR142EN19A. Există, de asemenea, analogi străini ai tl431: KA431AZ, KIA431, LM431BCM, AS431, 3s1265r, care nu sunt în niciun fel inferioare versiunii interne.

Caracteristicile lui TL431

Acest amplificator operațional funcționează de la 2,5 V la 36 V. Curentul de funcționare al amplificatorului variază de la 1A la 100 mA, dar există o nuanță importantă: dacă este necesară stabilitatea în funcționarea stabilizatorului, atunci curentul nu trebuie să scadă sub 5 mA la intrare. TL431 are o valoare de referință a tensiunii care este determinat de a șasea literă din marcaj:

• Dacă nu există nicio literă, atunci precizia este de 2%.
• Litera A din marcaj indică - 1% precizie.
• Litera B indică - 0,5% precizie.

O specificație tehnică mai detaliată este prezentată în Fig. 4

În descrierea tl431A, puteți vedea că valoarea curentă este destul de mică și se ridică la 100 mA, iar cantitatea de putere pe care o disipă aceste carcase nu depășește sute de miliwați. Acest lucru nu este suficient. Dacă trebuie să lucrați cu curenți mai serioși, atunci ar fi mai corect să folosiți tranzistori puternici cu parametri îmbunătățiți.

Verificarea stabilizatorului

Apare imediat o întrebare relevantă: cum se verifică tl431 cu un multimetru. După cum arată practica, nu veți putea verifica doar cu un multimetru. Pentru a testa tl431 cu un multimetru, ar trebui să asamblați un circuit. Pentru a face acest lucru veți avea nevoie de: trei rezistențe (una dintre ele este trimmer), un LED sau un bec și o sursă de 5V DC.

Rezistorul R3 trebuie selectat astfel încât să limiteze curentul la 20 mA în circuitul de putere. Valoarea sa nominală este de aproximativ 100 ohmi. Rezistoarele R2 și R3 acționează ca un echilibrator. De îndată ce tensiunea este de 2,5 V la electrodul de control, joncțiunea LED-ului se va deschide și tensiunea va curge prin ea. Acest circuit este bun deoarece LED-ul acționează ca un indicator.

Sursa DC - 5V este fixa, iar microcircuitul tl431 poate fi controlat folosind un rezistor variabil R2. Când microcircuitul nu este alimentat, dioda nu se aprinde. După ce rezistența este schimbată cu ajutorul unui trimmer, LED-ul se aprinde. După aceasta, multimetrul trebuie să fie comutat în modul de măsurare DC și să măsoare tensiunea la terminalul de control, care ar trebui să fie 2,5. Dacă este prezentă tensiune și LED-ul este aprins, atunci elementul poate fi considerat funcțional.

Pe baza amplificatorului de curent operațional tl431, puteți crea un stabilizator simplu. Pentru a crea valoarea U necesară, vor fi necesare trei rezistențe. Este necesar să se calculeze valoarea nominală a tensiunii programate a stabilizatorului. Calculul se poate face folosind formula: Uout=Vref(1 + R1/R2). Conform formulei, U la ieșire depinde de valorile lui R1 și R2. Cu cât rezistența R1 și R2 este mai mare, cu atât tensiunea treptei de ieșire este mai mică. După ce a primit ratingul R2, valoarea lui R1 poate fi calculată după cum urmează: R1=R2(Uout/Vref – 1). Stabilizatorul reglabil poate fi activat în trei moduri.

Este necesar să se țină cont de o nuanță importantă: rezistența R3 poate fi calculată folosind formula prin care au fost calculate ratingurile lui R2 și R2. Nu trebuie să instalați un electrolit polar sau nepolar în treapta de ieșire pentru a evita interferența la ieșire.

Incarcator telefon mobil

Stabilizatorul poate fi folosit ca un fel de limitator de curent. Această proprietate va fi utilă în dispozitivele pentru încărcarea telefoanelor mobile.

Dacă tensiunea din treapta de ieșire nu atinge 4,2 V, curentul din circuitele de putere este limitat. După atingerea valorii declarate de 4,2 V, stabilizatorul reduce valoarea tensiunii - prin urmare, și valoarea curentului scade. Elementele circuitului VT1 VT2 și R1-R3 sunt responsabile pentru limitarea valorii curentului în circuit. Rezistența R1 ocolește VT1. După ce depășește 0,6 V, elementul VT1 se deschide și limitează treptat alimentarea cu tensiune a tranzistorului bipolar VT2.

Pe baza tranzistorului VT3, valoarea curentului scade brusc. Tranzițiile se închid treptat. Tensiunea scade, ceea ce face ca curentul să scadă. De îndată ce U se apropie de 4,2 V, stabilizatorul tl431 începe să își reducă valoarea în etapele de ieșire ale dispozitivului, iar încărcarea se oprește. Pentru a fabrica dispozitivul, trebuie să utilizați următorul set de elemente:

Necesar acordați o atenție deosebită tranzistorului az431. Pentru a reduce uniform tensiunea în treptele de ieșire, este recomandabil să instalați tranzistorul az431; fișa tehnică a tranzistorului bipolar poate fi văzută în tabel.

Acest tranzistor este cel care reduce fără probleme tensiunea și curentul. Caracteristicile curent-tensiune ale acestui element sunt potrivite pentru rezolvarea sarcinii.

Amplificatorul operațional TL431 este un element multifuncțional și face posibilă proiectarea diverselor dispozitive: încărcătoare pentru telefoane mobile, sisteme de alarmă și multe altele. După cum arată practica, amplificatorul operațional are caracteristici bune și nu este inferior analogilor străini.

Stabilizatorul integrat TL431 este folosit de obicei la sursele de alimentare. Dar puteți alege în continuare multe domenii de utilizare pentru el. Vom descrie câteva dintre aceste circuite în acest articol și, de asemenea, vom vorbi despre dispozitive utile și simple realizate folosind cipul TL431. Dar, în acest caz, nu este nevoie să fii intimidat de termenul „microcircuit”; are doar trei ieșiri și, în aparență, este similar cu un simplu tranzistor de putere redusă TO90.

Ce este cipul TL431?

Se întâmplă că toți inginerii electronici cunosc numerele magice TL431, analoge cu 494. Ce este?

Compania de instrumente din Texas a fost la originile dezvoltării semiconductoarelor. Ei au fost întotdeauna pe primul loc în producția de componente electronice, rămânând constant în primii zece lideri mondiali. Primul circuit integrat a fost dezvoltat în 1958 de un angajat al acestei companii, Jack Kilby.

Astăzi, TI produce o gamă largă de microcircuite, numele lor încep cu literele SN și TL. Acestea sunt, respectiv, microcircuite logice și analogice care au intrat pentru totdeauna în istoria întreprinderii TI și sunt încă utilizate pe scară largă.

Printre favoritele din lista de microcircuite „magice” cel mai probabil ar trebui să includeți un integrat stabilizator TL431. Există 10 tranzistoare instalate în pachetul cu 3 ieșiri al acestui microcircuit, iar funcția pe care o îndeplinește este identică cu o simplă diodă zener (dioda Zenner).

Dar datorită acestei complicații, microcircuitul are o abruptitate crescută a caracteristicilor și o stabilitate termică mai mare. Caracteristica sa principală este că, cu ajutorul unui divizor extern, tensiunea de stabilizare poate fi modificată în intervalul 2,6…32 Volți. În TL431 modern, analogul pragului inferior are 1,25 volți.

Analogul TL431 a fost dezvoltat de inginerul Barney Holland când copia un circuit stabilizator de la o altă companie. La noi s-ar spune ruperea, nu copierea. Și Holland a împrumutat o sursă de tensiune de referință din circuitul original și, pe această bază, a dezvoltat un cip stabilizator separat. La început a fost numit TL430, iar după anumite modificări a devenit cunoscut sub numele de TL431.

A trecut mult timp de atunci, dar astăzi nu există o singură sursă de alimentare pentru un computer în care să nu fie instalată. Circuitul și-a găsit, de asemenea, aplicație în aproape toate sursele de alimentare cu comutare de putere redusă. Una dintre aceste surse se găsește în fiecare casă astăzi - un încărcător pentru telefoane mobile. Nu se poate decât invidia această longevitate.

Holland a dezvoltat, de asemenea, circuitul nu mai puțin faimos și încă solicitat TL494. Acest controler PWM cu dublă frecvență, pe baza cărora sunt realizate multe tipuri de surse de alimentare. Prin urmare, numărul 494 este, de asemenea, considerat „magic”. Dar să trecem la a privi diferite produse bazate pe TL431.

Alarme și indicatoare

Circuitele analogice TL431 pot fi utilizate nu numai în scopul propus ca diode Zener în sursele de alimentare. Pe baza acestui cip, este posibil să se creeze diverse alarme sonore și indicatori de iluminare. Aceste dispozitive pot fi utilizate pentru a verifica mulți parametri diferiți.

Pentru început, asta tensiune normală de tensiune. Dacă o cantitate fizică este reprezentată ca tensiune folosind senzori, atunci puteți crea echipamente care controlează, de exemplu:

• umiditatea și temperatura;
• nivelul apei din rezervor;
• presiune de gaz sau lichid;
• iluminare

Principiul de funcționare al acestei alarme se bazează pe faptul că atunci când tensiunea de pe electrodul de control al diodei zener DA1 (ieșirea 1) este mai mică de 2,6 volți, dioda zener este închisă, trece doar un curent scăzut prin ea, de obicei nu mai mult de 0,20...0,30 mA. Dar acest curent este suficient pentru ca dioda HL1 să strălucească slab. Pentru a preveni producerea acestui fenomen, puteți conecta un rezistor cu o rezistență paralelă cu dioda aproximativ 1…2 KOhm.

Dacă tensiunea la electrodul de control este mai mare de 2,6 volți, dioda zener se va deschide și dioda HL1 se va aprinde. Limitarea de tensiune necesară prin dioda Zener DA1 și dioda HL1 este creată de R3. Cel mai mare curent al diodei zener este de 100 mA, în timp ce dioda HL1 are același parametru de doar 22 mA. Din această condiție poate fi calculată rezistența rezistorului R3. Mai exact, rezistența se calculează folosind formula de mai jos.

R3=(Upit – Uhl - Uda) / Ihl, unde:

• Uda – curent pe un cip deschis (de obicei 2 Volți);
• Uhl – căderea curentului continuu prin diodă;
• Upit – curent de alimentare;
• Ihl – tensiunea diodei (în domeniul 4...12 mA).

De asemenea, trebuie să rețineți că cea mai mare tensiune pentru TL431 este de numai 36 de volți. Acest parametru nu trebuie depășit.

Nivel de alarma

Curentul la electrodul de control atunci când dioda HL1 (Uз) pornește este setat de separatorul R1, R2. Caracteristicile separatorului sunt determinate de formula:

R2=2,5хR1/(Uз – 2,5)

Pentru a regla pragul de comutare cât mai precis posibil, puteți înlocui rezistența R2 cu un trimmer, cu un indicator de 1,5 ori mai mare decât cel calculat. Apoi, când reglarea este finalizată, poate fi înlocuită cu un rezistor constant, rezistența sa ar trebui să fie egală cu rezistența părții instalate a mașinii de tuns.

Cum se verifică circuitul de comutare TL431? Pentru a monitoriza mai multe niveluri de curent, vor fi necesare 3 dintre aceste alarme, fiecare dintre ele fiind reglată la o anumită tensiune. În acest fel puteți face o întreagă linie de scale și indicatori.

Pentru a alimenta circuitul de indicare, care constă din rezistența R3 și dioda HL1, puteți utiliza o sursă de alimentare separată, chiar nestabilizată. În acest caz, curentul controlat este furnizat la ieșirea superioară a rezistorului R1 din circuit, care trebuie deconectat de la rezistorul R3. Cu această conexiune, curentul controlat poate fi în intervalul de la 3 la zeci de volți.

Diferența dintre acest circuit și cel anterior este că dioda este conectată diferit. Această conexiune se numește inversă, deoarece dioda se aprinde numai dacă circuitul este închis. În cazul în care curentul controlat depășește pragul specificat de separatorul R1, R2, circuitul este deschis, iar curentul trece prin rezistența R3 și iese 3 - 2 ale microcircuitului.

În diagramă, în acest caz, tensiunea scade la 2 volți, ceea ce nu este suficient pentru a porni LED-ul. Pentru a vă asigura că dioda nu pornește, două diode sunt instalate în serie cu aceasta.

Dacă curentul controlat este mai mic decât cel stabilit de separatorul R1, circuitul R2 se va închide, curentul la ieșire va fi semnificativ mai mare de 2 volți, deoarece dioda HL1 se va porni.

Dacă trebuie doar să monitorizați schimbarea curentului, atunci indicatorul poate fi realizat conform diagramei.

Acest indicator folosește o diodă HL1 cu două culori. Dacă curentul monitorizat depășește valoarea setată, dioda roșie se aprinde, iar dacă curentul este mai mic, atunci dioda verde se aprinde. Dacă tensiunea este situată în apropierea acestui prag, ambele LED-uri se sting, deoarece poziția de transfer a diodei zener are o anumită pantă.

Dacă trebuie să urmăriți o modificare a unei cantități fizice, atunci R2 este înlocuit cu un senzor care modifică rezistența sub influența mediului.

În mod convențional, diagrama conține mai mulți senzori simultan. Dacă este un fototranzistor, atunci va exista un releu foto. Atâta timp cât există suficientă lumină, fototranzistorul este deschis și rezistența sa este scăzută. Prin urmare, curentul la ieșirea de control DA1 sub prag, ca urmare a acestui fapt dioda nu se aprinde.

Pe măsură ce lumina scade, rezistența fototranzistorului crește, aceasta duce la o creștere a tensiunii la ieșirea de control DA1. Dacă această tensiune este mai mare decât pragul (2,5 volți), atunci dioda zener se deschide și dioda se aprinde.

Dacă conectați un termistor, în loc de un fototranzistor, la intrarea unui microcircuit, de exemplu, seria MMT, atunci va apărea un indicator de temperatură: când temperatura scade, dioda se va aprinde.

În orice caz, pragul de răspuns este setat folosind rezistența R1.

Pe lângă indicatoarele luminoase descrise, se poate realiza și un indicator de sunet pe baza analogului TL431. Pentru a controla apa, de exemplu, într-o baie, un senzor format din două plăci de oțel inoxidabil, care sunt situate la o distanță de câțiva milimetri una de cealaltă, este conectat la circuit.

Dacă apa ajunge la senzor, rezistența acestuia scade, iar microcircuitul, cu ajutorul R1, R2, intră în modul liniar. Deci, are loc autogenerarea la frecvenţa de rezonanţă NA1, în acest caz se va auzi un bip.

Pentru a rezuma, aș dori să spun că principala zonă de utilizare a cipul TL434 este, desigur, sursele de alimentare. Dar, după cum puteți vedea, capacitățile microcircuitului nu sunt absolut limitate doar la această funcție și multe dispozitive pot fi asamblate.

TL 431 este un regulator de tensiune shunt programabil. Deși acest circuit integrat a început să fie produs la sfârșitul anilor 70, încă nu își pierde poziția pe piață și este popular printre radioamatorii și marii producători de echipamente electrice. Placa acestui stabilizator programabil conține un fotorezistor, un senzor de măsurare a rezistenței și un termistor. TL 431 sunt utilizate pe scară largă într-o mare varietate de aparate electrice, echipamente de uz casnic și industriale. Cel mai adesea, această diodă zener integrată poate fi găsită în sursele de alimentare pentru computere, televizoare, imprimante și încărcătoare pentru bateriile de telefon cu litiu-ion.

TL 431 diodă zener integrată

Caracteristici cheie ale tensiunii de referință programabile TL 431

• Tensiunea nominală de funcționare la ieșire este de la 2,5 la 36 V;
• Curent de ieșire până la 100 mA;
• Putere 0,2 Watt;
• Interval de temperatură de funcționare pentru TL 431C de la 0° la 70°;
• Intervalul de temperatură de funcționare pentru TL 431A este de la -40° la +85°.

Precizia circuitului integrat TL 431 este indicată de a șasea literă din denumire:

• Precizie fără o scrisoare – 2%;
• Litera A – 1%;
• Litera B – 0,5%.

Utilizarea sa pe scară largă se datorează prețului scăzut, factorului de formă universal, fiabilității și rezistenței bune la factorii de mediu agresivi. Dar trebuie remarcată și precizia acestui regulator de tensiune. Acest lucru i-a permis să ocupe o nișă în dispozitivele microelectronice.

Scopul principal al TL 431 este de a stabiliza tensiunea de referință în circuit. Cu condiția ca tensiunea la intrarea sursei să fie sub tensiunea de referință nominală, tranzistorul din modulul programabil va fi închis și curentul care trece între catod și anod nu va depăși 1 mA. Dacă tensiunea de ieșire depășește nivelul programat, tranzistorul va fi deschis și curentul electric va putea trece liber de la catod la anod.

Schema de conexiuni TL 431

În funcție de tensiunea de funcționare a dispozitivului, circuitul de conectare va fi format dintr-un convertor și expandator cu o singură treaptă (pentru dispozitive de 2,48 V) sau un modulator de capacitate mică (pentru dispozitive de 3,3 V). Și, de asemenea, pentru a reduce riscul unui scurtcircuit, în circuit este instalată o siguranță, de obicei în spatele diodei zener. Conexiunea fizică este influențată de factorul de formă al dispozitivului în care va fi amplasat circuitul TL 431 și de condițiile de mediu (în principal temperatura).

Stabilizator bazat pe TL 431

Cel mai simplu stabilizator bazat pe TL 431 este un stabilizator parametric. Pentru a face acest lucru, trebuie să includeți două rezistențe R 1, R 2 în circuit prin care puteți seta tensiunea de ieșire pentru TL 431 folosind formula: U out = Vref (1 + R 1/ R 2). După cum se poate vedea din formula de aici, tensiunea de ieșire va fi direct proporțională cu raportul dintre R 1 și R 2. Circuitul integrat va menține tensiunea la 2,5 V. Pentru rezistorul R 1, valoarea de ieșire se calculează după cum urmează: R 1 = R 2 (U out / Vref - 1).

Acest circuit regulator este utilizat în mod obișnuit în sursele de alimentare cu tensiune fixă ​​sau variabilă. Astfel de stabilizatori de tensiune pe TL 431 pot fi găsiți în imprimante, plotere și surse de alimentare industriale. Dacă este necesar să se calculeze tensiunea pentru sursele de alimentare fixe, atunci folosim formula Vo = (1 + R 1/ R 2) Vref.

Releu de sincronizare

Caracteristicile de precizie ale TL 431 îi permit să fie utilizat în alte scopuri decât cele prevăzute. Datorită faptului că curentul de intrare al acestui stabilizator reglabil este de la 2 la 4 μA, un releu temporar poate fi asamblat folosind acest cip. Rolul unui temporizator în acesta va fi jucat de R1, care va începe să se încarce treptat după deschiderea contactelor S 1 C 1. Când tensiunea la ieșirea stabilizatorului ajunge la 2,5 V, tranzistorul DA1 va fi deschis, curentul va începe să curgă prin LED-urile optocuplerului PC 817, iar fotorezistorul deschis va închide circuitul.

Stabilizator termic bazat pe TL 431

Caracteristicile tehnice ale TL 431 fac posibilă crearea unor stabilizatoare de curent stabile termic pe baza acestuia. În care rezistența R2 acționează ca un șunt de feedback, se menține constant o valoare de 2,5 V. Ca urmare, valoarea curentului de sarcină va fi calculată folosind formula In = 2,5/R2.

Pinout și verificarea funcționalității TL 431

Factorul de formă TL 431 și pinout-ul acestuia vor depinde de producător. Există opțiuni în pachetele vechi TO-92 și noi SOT-23. Nu uitați de analogul intern: KR142EN19A este, de asemenea, răspândit pe piață. În cele mai multe cazuri, pinout-ul este aplicat direct pe placă. Cu toate acestea, nu toți producătorii fac acest lucru și, în unele cazuri, va trebui să căutați informații despre pini în fișa de date a unui anumit dispozitiv.

TL 431 este un circuit integrat și este format din 10 tranzistoare. Din acest motiv, este imposibil să-l verifici cu un multimetru. Pentru a verifica funcționalitatea cipului TL 431, trebuie să utilizați un circuit de testare. Desigur, adesea nu are rost să cauți un element ars și este mai ușor să înlocuiești întregul circuit.

Programe de calcul pentru TL 431

Există multe site-uri pe Internet de unde puteți descărca programe de calculator pentru a calcula parametrii de tensiune și curent. Ele pot indica tipurile de rezistențe, condensatoare, microcircuite și alte componente ale circuitului. Calculatoarele TL 431 sunt disponibile și online, sunt inferioare ca funcționalitate față de programele instalate, dar dacă aveți nevoie doar de valorile de intrare/ieșire și maxime ale circuitului, atunci vor face față acestei sarcini.

Evaluarea caracteristicilor unui anumit încărcător este dificilă fără a înțelege cum ar trebui să procedeze de fapt o încărcare exemplară a unei baterii Li-ion. Prin urmare, înainte de a trece direct la diagrame, să ne amintim o mică teorie.

Ce sunt bateriile cu litiu?

În funcție de materialul din care este fabricat electrodul pozitiv al unei baterii cu litiu, există mai multe varietăți:

• cu catod de cobaltat de litiu;
• cu catod pe bază de fosfat de fier litiat;
• pe bază de nichel-cobalt-aluminiu;
• pe baza de nichel-cobalt-mangan.

Toate aceste baterii au propriile lor caracteristici, dar deoarece aceste nuanțe nu au o importanță fundamentală pentru consumatorul general, nu vor fi luate în considerare în acest articol.

De asemenea, toate bateriile li-ion sunt produse în diferite dimensiuni și factori de formă. Acestea pot fi fie carcase (de exemplu, popularul 18650 de astăzi), fie laminate sau prismatice (baterii gel-polimer). Acestea din urmă sunt pungi închise ermetic, realizate dintr-o peliculă specială, care conțin electrozi și masa electrozilor.

Cele mai comune dimensiuni ale bateriilor li-ion sunt prezentate în tabelul de mai jos (toate au o tensiune nominală de 3,7 volți):

Procesele electrochimice interne se desfășoară în același mod și nu depind de factorul de formă și designul bateriei, așa că tot ceea ce se spune mai jos se aplică în mod egal tuturor bateriilor cu litiu.

Cum să încărcați corect bateriile litiu-ion

Cel mai corect mod de a încărca bateriile cu litiu este încărcarea în două etape. Aceasta este metoda pe care Sony o folosește în toate încărcătoarele sale. În ciuda unui controler de încărcare mai complex, acesta asigură o încărcare mai completă a bateriilor Li-ion fără a le reduce durata de viață.

Aici vorbim despre un profil de încărcare în două etape pentru bateriile cu litiu, prescurtat CC/CV (curent constant, tensiune constantă). Există, de asemenea, opțiuni cu curenți de impuls și pas, dar nu sunt discutate în acest articol. Puteți citi mai multe despre încărcarea cu curent pulsat.

Deci, să ne uităm la ambele etape de încărcare mai detaliat.

1. La prima etapă Trebuie asigurat un curent de încărcare constant. Valoarea curentă este 0,2-0,5C. Pentru încărcare accelerată, este permisă creșterea curentului la 0,5-1,0C (unde C este capacitatea bateriei).

De exemplu, pentru o baterie cu o capacitate de 3000 mAh, curentul nominal de încărcare la prima etapă este de 600-1500 mA, iar curentul de încărcare accelerat poate fi în intervalul 1,5-3A.

Pentru a asigura un curent de încărcare constant de o valoare dată, circuitul încărcătorului trebuie să poată crește tensiunea la bornele bateriei. De fapt, în prima etapă încărcătorul funcționează ca un stabilizator de curent clasic.

Important: Dacă intenționați să încărcați bateriile cu o placă de protecție încorporată (PCB), atunci când proiectați circuitul încărcătorului, trebuie să vă asigurați că tensiunea circuitului deschis a circuitului nu poate depăși niciodată 6-7 volți. În caz contrar, placa de protecție poate fi deteriorată.

În momentul în care tensiunea bateriei crește la 4,2 volți, bateria va câștiga aproximativ 70-80% din capacitatea sa (valoarea capacității specifice va depinde de curentul de încărcare: la încărcare accelerată va fi puțin mai mică, cu o taxa nominală - puțin mai mult). Acest moment marchează sfârșitul primei etape de încărcare și servește drept semnal pentru trecerea la a doua (și finală).

2. A doua etapă de încărcare- aceasta este încărcarea bateriei cu o tensiune constantă, dar un curent în scădere treptat (în scădere).

În această etapă, încărcătorul menține o tensiune de 4,15-4,25 volți pe baterie și controlează valoarea curentului.

Pe măsură ce capacitatea crește, curentul de încărcare va scădea. De îndată ce valoarea sa scade la 0,05-0,01C, procesul de încărcare este considerat finalizat.

O nuanță importantă a funcționării corecte a încărcătorului este deconectarea completă a acestuia de la baterie după finalizarea încărcării. Acest lucru se datorează faptului că pentru bateriile cu litiu este extrem de nedorit ca acestea să rămână sub tensiune înaltă pentru o perioadă lungă de timp, care este de obicei furnizată de încărcător (adică 4,18-4,24 volți). Aceasta duce la degradarea accelerată a compoziției chimice a bateriei și, în consecință, la o scădere a capacității acesteia. Şederea pe termen lung înseamnă zeci de ore sau mai mult.

În timpul celei de-a doua etape de încărcare, bateria reușește să câștige cu aproximativ 0,1-0,15 mai mult din capacitatea sa. Încărcarea totală a bateriei ajunge astfel la 90-95%, ceea ce este un indicator excelent.

Ne-am uitat la două etape principale de încărcare. Cu toate acestea, acoperirea problemei încărcării bateriilor cu litiu ar fi incompletă dacă nu ar fi menționată o altă etapă de încărcare - așa-numita. preîncărcare.

Etapa de încărcare preliminară (preîncărcare)- această treaptă este utilizată numai pentru bateriile descărcate profund (sub 2,5 V) pentru a le aduce în modul normal de funcționare.

În această etapă, încărcarea este asigurată cu un curent constant redus până când tensiunea bateriei atinge 2,8 V.

Etapa preliminară este necesară pentru a preveni umflarea și depresurizarea (sau chiar explozia cu foc) a bateriilor deteriorate care au, de exemplu, un scurtcircuit intern între electrozi. Dacă un curent de încărcare mare este trecut imediat printr-o astfel de baterie, acest lucru va duce inevitabil la încălzirea acesteia și atunci depinde.

Un alt beneficiu al preîncărcării este preîncălzirea bateriei, care este importantă atunci când se încarcă la temperaturi ambientale scăzute (într-o cameră neîncălzită în timpul sezonului rece).

Încărcarea inteligentă ar trebui să poată monitoriza tensiunea bateriei în timpul etapei preliminare de încărcare și, dacă tensiunea nu crește pentru o perioadă lungă de timp, să tragă concluzia că bateria este defectă.

Toate etapele de încărcare a unei baterii litiu-ion (inclusiv etapa de preîncărcare) sunt reprezentate schematic în acest grafic:

Depășirea tensiunii nominale de încărcare cu 0,15 V poate reduce durata de viață a bateriei la jumătate. Scăderea tensiunii de încărcare cu 0,1 volți reduce capacitatea unei baterii încărcate cu aproximativ 10%, dar prelungește semnificativ durata de viață a acesteia. Tensiunea unei baterii complet încărcate după scoaterea acesteia din încărcător este de 4,1-4,15 volți.

Permiteți-mi să rezum cele de mai sus și să subliniez principalele puncte:

1. Ce curent ar trebui să folosesc pentru a încărca o baterie Li-ion (de exemplu, 18650 sau oricare alta)?

Curentul va depinde de cât de repede doriți să-l încărcați și poate varia de la 0,2C la 1C.

De exemplu, pentru o baterie de dimensiunea 18650 cu o capacitate de 3400 mAh, curentul minim de încărcare este de 680 mA, iar cel maxim este de 3400 mA.

2. Cât timp durează încărcarea, de exemplu, a acelorași baterii 18650?

Timpul de încărcare depinde direct de curentul de încărcare și se calculează folosind formula:

T = C / eu încărcați.

De exemplu, timpul de încărcare al bateriei noastre de 3400 mAh cu un curent de 1 A va fi de aproximativ 3,5 ore.

3. Cum să încărcați corect o baterie cu polimer litiu?

Toate bateriile cu litiu se încarcă la fel. Nu contează dacă este polimer de litiu sau ion de litiu. Pentru noi, consumatorii, nu există nicio diferență.

Ce este o placă de protecție?

Placa de protecție (sau PCB - placa de control al puterii) este proiectată pentru a proteja împotriva scurtcircuitului, supraîncărcării și supradescărcării bateriei cu litiu. De regulă, protecția la supraîncălzire este integrată și în modulele de protecție.

Din motive de siguranță, este interzisă utilizarea bateriilor cu litiu în aparatele electrocasnice, cu excepția cazului în care acestea au o placă de protecție încorporată. De aceea, toate bateriile de telefon mobil au întotdeauna o placă PCB. Terminalele de ieșire a bateriei sunt amplasate direct pe placă:

Aceste plăci folosesc un controler de încărcare cu șase picioare pe un dispozitiv specializat (JW01, JW11, K091, G2J, G3J, S8210, S8261, NE57600 și alți analogi). Sarcina acestui controler este de a deconecta bateria de la sarcină atunci când bateria este complet descărcată și de a deconecta bateria de la încărcare când ajunge la 4,25 V.

Iată, de exemplu, o diagramă a plăcii de protecție a bateriei BP-6M care a fost furnizată cu telefoanele Nokia vechi:

Daca vorbim de 18650, acestea pot fi produse fie cu sau fara placa de protectie. Modulul de protecție este situat lângă borna negativă a bateriei.

Placa mărește lungimea bateriei cu 2-3 mm.

Bateriile fără modul PCB sunt de obicei incluse în bateriile care vin cu propriile circuite de protecție.

Orice baterie cu protecție se poate transforma cu ușurință într-o baterie fără protecție; trebuie doar să o eliminați.

Astăzi, capacitatea maximă a bateriei 18650 este de 3400 mAh. Bateriile cu protecție trebuie să aibă o denumire corespunzătoare pe carcasă ("Protected").

Nu confundați placa PCB cu modulul PCM (PCM - modul de încărcare a puterii). Dacă primele servesc doar scopului de a proteja bateria, atunci cele din urmă sunt concepute pentru a controla procesul de încărcare - limitează curentul de încărcare la un anumit nivel, controlează temperatura și, în general, asigură întregul proces. Placa PCM este ceea ce numim un controler de încărcare.

Sper că acum nu mai sunt întrebări, cum să încărcați o baterie 18650 sau orice altă baterie cu litiu? Apoi trecem la o mică selecție de soluții de circuite gata făcute pentru încărcătoare (aceleași regulatoare de încărcare).

Scheme de încărcare pentru bateriile li-ion

Toate circuitele sunt potrivite pentru încărcarea oricărei baterii cu litiu; tot ce rămâne este să decideți asupra curentului de încărcare și a bazei elementului.

LM317

Diagrama unui încărcător simplu bazat pe cipul LM317 cu un indicator de încărcare:

Circuitul este cel mai simplu, întreaga configurație se reduce la setarea tensiunii de ieșire la 4,2 volți folosind rezistența de reglare R8 (fără o baterie conectată!) și setarea curentului de încărcare selectând rezistențele R4, R6. Puterea rezistorului R1 este de cel puțin 1 Watt.

De îndată ce LED-ul se stinge, procesul de încărcare poate fi considerat finalizat (curentul de încărcare nu va scădea niciodată la zero). Nu este recomandat să păstrați bateria cu această încărcare mult timp după ce este complet încărcată.

Microcircuitul lm317 este utilizat pe scară largă în diverși stabilizatori de tensiune și curent (în funcție de circuitul de conectare). Se vinde la fiecare colț și costă bănuți (poți lua 10 bucăți pentru doar 55 de ruble).

LM317 vine în diferite carcase:

Atribuire pin (pinout):

Analogii cipului LM317 sunt: ​​GL317, SG31, SG317, UC317T, ECG1900, LM31MDT, SP900, KR142EN12, KR1157EN1 (ultimele două sunt produse pe plan intern).

Curentul de încărcare poate fi crescut la 3A dacă luați LM350 în loc de LM317. Totuși, va fi mai scump - 11 ruble/buc.

Placa de circuit imprimat și ansamblul de circuite sunt prezentate mai jos:

Vechiul tranzistor sovietic KT361 poate fi înlocuit cu un tranzistor pnp similar (de exemplu, KT3107, KT3108 sau burghez 2N5086, 2SA733, BC308A). Poate fi îndepărtat cu totul dacă indicatorul de încărcare nu este necesar.

Dezavantajul circuitului: tensiunea de alimentare trebuie să fie în intervalul 8-12V. Acest lucru se datorează faptului că, pentru funcționarea normală a cipul LM317, diferența dintre tensiunea bateriei și tensiunea de alimentare trebuie să fie de cel puțin 4,25 volți. Astfel, nu va fi posibilă alimentarea acestuia de la portul USB.

MAX1555 sau MAX1551

MAX1551/MAX1555 sunt încărcătoare specializate pentru baterii Li+, capabile să funcționeze de la USB sau de la un adaptor de alimentare separat (de exemplu, un încărcător de telefon).

Singura diferență dintre aceste microcircuite este că MAX1555 produce un semnal pentru a indica procesul de încărcare, iar MAX1551 produce un semnal că alimentarea este pornită. Acestea. 1555 este încă de preferat în majoritatea cazurilor, așa că 1551 este acum greu de găsit la vânzare.

O descriere detaliată a acestor microcircuite de la producător este.

Tensiunea maximă de intrare de la adaptorul DC este de 7 V, atunci când este alimentat prin USB - 6 V. Când tensiunea de alimentare scade la 3,52 V, microcircuitul se oprește și încărcarea se oprește.

Microcircuitul însuși detectează la ce intrare este prezentă tensiunea de alimentare și se conectează la acesta. Dacă alimentarea este furnizată prin magistrala USB, atunci curentul maxim de încărcare este limitat la 100 mA - acest lucru vă permite să conectați încărcătorul la portul USB al oricărui computer fără teama de a arde podul de sud.

Când este alimentat de o sursă de alimentare separată, curentul de încărcare tipic este de 280 mA.

Cipurile au protecție încorporată împotriva supraîncălzirii. Dar chiar și în acest caz, circuitul continuă să funcționeze, reducând curentul de încărcare cu 17 mA pentru fiecare grad peste 110 ° C.

Există o funcție de pre-încărcare (vezi mai sus): atâta timp cât tensiunea bateriei este sub 3V, microcircuitul limitează curentul de încărcare la 40 mA.

Microcircuitul are 5 pini. Iată o diagramă tipică de conectare:

Dacă există garanția că tensiunea de la ieșirea adaptorului dvs. nu poate depăși în niciun caz 7 volți, atunci puteți face fără stabilizatorul 7805.

Opțiunea de încărcare USB poate fi asamblată, de exemplu, pe aceasta.

Microcircuitul nu necesită nici diode externe, nici tranzistoare externe. În general, desigur, lucruri mărunte! Numai că sunt prea mici și incomod de lipit. Și sunt, de asemenea, scumpe ().

LP2951

Stabilizatorul LP2951 este fabricat de National Semiconductors (). Acesta oferă implementarea unei funcții de limitare a curentului încorporat și vă permite să generați un nivel stabil de tensiune de încărcare pentru o baterie litiu-ion la ieșirea circuitului.

Tensiunea de încărcare este de 4,08 - 4,26 volți și este setată de rezistența R3 când bateria este deconectată. Tensiunea se menține foarte precis.

Curentul de încărcare este de 150 - 300mA, această valoare este limitată de circuitele interne ale cipului LP2951 (în funcție de producător).

Utilizați dioda cu un mic curent invers. De exemplu, poate fi oricare dintre seria 1N400X pe care o puteți achiziționa. Dioda este folosită ca o diodă de blocare pentru a preveni inversarea curentului de la baterie în cipul LP2951 atunci când tensiunea de intrare este oprită.

Acest încărcător produce un curent de încărcare destul de scăzut, astfel încât orice baterie 18650 se poate încărca peste noapte.

Microcircuitul poate fi achiziționat atât într-un pachet DIP, cât și într-un pachet SOIC (costă aproximativ 10 ruble per bucată).

MCP73831

Cipul vă permite să creați încărcătoarele potrivite și este, de asemenea, mai ieftin decât MAX1555.

O diagramă tipică de conectare este luată din:

Un avantaj important al circuitului este absența rezistențelor puternice cu rezistență scăzută care limitează curentul de încărcare. Aici curentul este setat de un rezistor conectat la al 5-lea pin al microcircuitului. Rezistența sa ar trebui să fie în intervalul 2-10 kOhm.

Încărcătorul asamblat arată astfel:

Microcircuitul se încălzește destul de bine în timpul funcționării, dar acest lucru nu pare să-l deranjeze. Își îndeplinește funcția.

Iată o altă versiune a unei plăci de circuit imprimat cu un LED SMD și un conector micro-USB:

LTC4054 (STC4054)

Schemă foarte simplă, opțiune grozavă! Permite încărcarea cu curent de până la 800 mA (vezi). Adevărat, tinde să devină foarte fierbinte, dar în acest caz protecția încorporată la supraîncălzire reduce curentul.

Circuitul poate fi simplificat semnificativ prin aruncarea unuia sau chiar a ambelor LED-uri cu un tranzistor. Apoi va arăta așa (trebuie să recunoașteți, nu ar putea fi mai simplu: câteva rezistențe și un condensator):

Una dintre opțiunile de plăci de circuit imprimat este disponibilă la . Placa este proiectată pentru elemente de dimensiune standard 0805.

I=1000/R. Nu ar trebui să setați imediat un curent ridicat; mai întâi vedeți cât de fierbinte devine microcircuitul. Pentru scopurile mele, am luat un rezistor de 2,7 kOhm, iar curentul de încărcare s-a dovedit a fi de aproximativ 360 mA.

Este puțin probabil că va fi posibilă adaptarea unui radiator la acest microcircuit și nu este un fapt că va fi eficient datorită rezistenței termice ridicate a joncțiunii cu carcasa de cristal. Producătorul recomandă să faceți radiatorul „prin cabluri” - să faceți urmele cât mai groase posibil și să lăsați folia sub corpul cipului. În general, cu cât rămâne mai multă folie „de pământ”, cu atât mai bine.

Apropo, cea mai mare parte a căldurii este disipată prin al 3-lea picior, așa că puteți face această urmă foarte lată și groasă (umpleți-o cu exces de lipit).

Pachetul de cip LTC4054 poate fi etichetat LTH7 sau LTADY.

LTH7 diferă de LTADY prin faptul că primul poate ridica o baterie foarte scăzută (la care tensiunea este mai mică de 2,9 volți), în timp ce al doilea nu poate (trebuie să o balansați separat).

Cipul s-a dovedit a fi foarte reușit, așa că are o grămadă de analogi: STC4054, MCP73831, TB4054, QX4054, TP4054, SGM4054, ACE4054, LP4054, U4054, BL4054, WPM4054, YPM4054, YPM4054, YPM4806PT 1, VS61 02, HX6001, LC6000, LN5060, CX9058, EC49016, CYT5026, Q7051. Înainte de a utiliza oricare dintre analogii, verificați fișele tehnice.

TP4056

Microcircuitul este realizat într-o carcasă SOP-8 (vezi), are pe burtă un radiator metalic care nu este conectat la contacte, ceea ce permite o îndepărtare mai eficientă a căldurii. Vă permite să încărcați bateria cu un curent de până la 1A (curentul depinde de rezistența de setare a curentului).

Schema de conectare necesită un minim de elemente suspendate:

Circuitul implementează procesul clasic de încărcare - mai întâi încărcarea cu un curent constant, apoi cu o tensiune constantă și un curent în scădere. Totul este științific. Dacă te uiți la încărcare pas cu pas, poți distinge mai multe etape:

1. Monitorizarea tensiunii bateriei conectate (acest lucru se întâmplă tot timpul).
2. Faza de preîncărcare (dacă bateria este descărcată sub 2,9 V). Încărcați cu un curent de 1/10 față de cel programat de rezistența R prog (100 mA la R prog = 1,2 kOhm) la un nivel de 2,9 V.
3. Încărcarea cu un curent maxim constant (1000 mA la R prog = 1,2 kOhm);
4. Când bateria ajunge la 4,2 V, tensiunea de pe baterie este fixată la acest nivel. Începe o scădere treptată a curentului de încărcare.
5. Când curentul ajunge la 1/10 din cel programat de rezistența R prog (100 mA la R prog = 1,2 kOhm), încărcătorul se oprește.
6. După finalizarea încărcării, controlerul continuă să monitorizeze tensiunea bateriei (vezi punctul 1). Curentul consumat de circuitul de monitorizare este de 2-3 µA. După ce tensiunea scade la 4,0 V, încărcarea începe din nou. Și așa mai departe într-un cerc.

Curentul de încărcare (în amperi) este calculat prin formula I=1200/R prog. Maximul admis este 1000 mA.

Un test de încărcare real cu o baterie de 3400 mAh 18650 este prezentat în grafic:

Avantajul microcircuitului este că curentul de încărcare este stabilit de un singur rezistor. Nu sunt necesare rezistențe puternice de rezistență scăzută. În plus, există un indicator al procesului de încărcare, precum și o indicație a sfârșitului încărcării. Când bateria nu este conectată, indicatorul clipește la fiecare câteva secunde.

Tensiunea de alimentare a circuitului trebuie să fie între 4,5...8 volți. Cu cât este mai aproape de 4,5V, cu atât mai bine (deci cipul se încălzește mai puțin).

Primul picior este folosit pentru a conecta un senzor de temperatură încorporat în bateria litiu-ion (de obicei terminalul din mijloc al bateriei unui telefon mobil). Dacă tensiunea de ieșire este sub 45% sau peste 80% din tensiunea de alimentare, încărcarea este suspendată. Dacă nu aveți nevoie de controlul temperaturii, plantați piciorul pe pământ.

Atenţie! Acest circuit are un dezavantaj semnificativ: absența unui circuit de protecție a polarității inverse a bateriei. În acest caz, controlerul este garantat să se ardă din cauza depășirii curentului maxim. În acest caz, tensiunea de alimentare a circuitului merge direct la baterie, ceea ce este foarte periculos.

Sigilul este simplu și se poate face într-o oră pe genunchi. Dacă timpul este esențial, puteți comanda module gata făcute. Unii producători de module gata făcute adaugă protecție împotriva supracurentului și supradescărcării (de exemplu, puteți alege de ce placă aveți nevoie - cu sau fără protecție și cu ce conector).

De asemenea, puteți găsi plăci gata făcute cu un contact pentru un senzor de temperatură. Sau chiar un modul de încărcare cu mai multe microcircuite paralele TP4056 pentru a crește curentul de încărcare și cu protecție la inversarea polarității (exemplu).

LTC1734

De asemenea, o schemă foarte simplă. Curentul de încărcare este setat de rezistența R prog (de exemplu, dacă instalați un rezistor de 3 kOhm, curentul va fi de 500 mA).

Microcircuitele sunt de obicei marcate pe carcasă: LTRG (se pot găsi adesea în telefoanele Samsung vechi).

Orice tranzistor pnp este potrivit, principalul lucru este că este proiectat pentru un anumit curent de încărcare.

Nu există un indicator de încărcare pe diagrama indicată, dar pe LTC1734 se spune că pinul „4” (Prog) are două funcții - setarea curentului și monitorizarea sfârșitului de încărcare a bateriei. De exemplu, este prezentat un circuit cu controlul sfârșitului de încărcare folosind comparatorul LT1716.

Comparatorul LT1716 în acest caz poate fi înlocuit cu un LM358 ieftin.

TL431 + tranzistor

Probabil că este dificil să vină cu un circuit care să utilizeze componente mai accesibile. Cel mai dificil lucru aici este să găsiți sursa de tensiune de referință TL431. Dar sunt atât de comune încât se găsesc aproape peste tot (rareori o sursă de alimentare se descurcă fără acest microcircuit).

Ei bine, tranzistorul TIP41 poate fi înlocuit cu oricare altul cu un curent de colector adecvat. Chiar și vechiul sovietic KT819, KT805 (sau KT815, KT817 mai puțin puternic) va face.

Configurarea circuitului se reduce la setarea tensiunii de ieșire (fără baterie!!!) folosind o rezistență de reglare la 4,2 volți. Rezistorul R1 setează valoarea maximă a curentului de încărcare.

Acest circuit implementează pe deplin procesul în două etape de încărcare a bateriilor cu litiu - mai întâi încărcarea cu curent continuu, apoi trecerea la faza de stabilizare a tensiunii și reducerea fără probleme a curentului la aproape zero. Singurul dezavantaj este repetabilitatea slabă a circuitului (este capricios în setare și pretențios la componentele folosite).

MCP73812

Există un alt microcircuit neglijat nemeritat de la Microcip - MCP73812 (vezi). Pe baza acesteia, se obține o opțiune de încărcare foarte bugetară (și ieftină!). Întregul kit de caroserie este doar un rezistor!

Apropo, microcircuitul este realizat într-un pachet prietenos cu lipirea - SOT23-5.

Singurul negativ este că se încălzește foarte mult și nu există nicio indicație de încărcare. De asemenea, cumva nu funcționează foarte fiabil dacă aveți o sursă de alimentare cu putere redusă (care provoacă o scădere a tensiunii).

În general, dacă indicația de încărcare nu este importantă pentru tine, iar un curent de 500 mA ți se potrivește, atunci MCP73812 este o opțiune foarte bună.

NCP1835

Este oferită o soluție complet integrată - NCP1835B, oferind stabilitate ridicată a tensiunii de încărcare (4,2 ±0,05 V).

Poate singurul dezavantaj al acestui microcircuit este dimensiunea prea miniaturală (carcasa DFN-10, dimensiunea 3x3 mm). Nu toată lumea poate oferi lipire de înaltă calitate a unor astfel de elemente miniaturale.

Dintre avantajele incontestabile aș dori să remarc următoarele:

1. Număr minim de părți ale corpului.
2. Posibilitate de încărcare a unei baterii complet descărcate (curent de preîncărcare 30 mA);
3. Determinarea sfârșitului încărcării.
4. Curent de încărcare programabil - până la 1000 mA.
5. Indicație de încărcare și eroare (capabil să detecteze bateriile neîncărcabile și să semnalizeze acest lucru).
6. Protecție împotriva încărcării pe termen lung (prin schimbarea capacității condensatorului C t, puteți seta timpul maxim de încărcare de la 6,6 la 784 de minute).

Costul microcircuitului nu este tocmai ieftin, dar nici atât de mare (~ 1 USD) încât să poți refuza să-l folosești. Dacă vă simțiți confortabil cu un fier de lipit, vă recomand să alegeți această opțiune.

O descriere mai detaliată este în.

Pot încărca o baterie litiu-ion fără controler?

Da, poti. Cu toate acestea, acest lucru va necesita un control atent al curentului și tensiunii de încărcare.

În general, nu va fi posibil să încărcați o baterie, de exemplu, 18650-ul nostru, fără încărcător. Încă trebuie să limitați cumva curentul maxim de încărcare, așa că cel puțin cea mai primitivă memorie va fi în continuare necesară.

Cel mai simplu încărcător pentru orice baterie cu litiu este un rezistor conectat în serie cu bateria:

Rezistența și puterea de disipare a rezistenței depind de tensiunea sursei de alimentare care va fi utilizată pentru încărcare.

De exemplu, să calculăm un rezistor pentru o sursă de alimentare de 5 volți. Vom încărca o baterie 18650 cu o capacitate de 2400 mAh.

Deci, chiar la începutul încărcării, căderea de tensiune pe rezistor va fi:

U r = 5 - 2,8 = 2,2 Volți

Să presupunem că sursa noastră de alimentare de 5 V este evaluată pentru un curent maxim de 1 A. Circuitul va consuma cel mai mare curent chiar la începutul încărcării, când tensiunea bateriei este minimă și se ridică la 2,7-2,8 volți.

Atentie: aceste calcule nu iau in calcul posibilitatea ca bateria sa se descarce foarte profund iar tensiunea pe aceasta sa fie mult mai mica, chiar la zero.

Astfel, rezistența rezistorului necesară pentru a limita curentul la începutul încărcării la 1 Amper ar trebui să fie:

R = U / I = 2,2 / 1 = 2,2 Ohm

Disiparea puterii rezistenței:

P r = I 2 R = 1*1*2,2 = 2,2 W

La sfârșitul încărcării bateriei, când tensiunea de pe aceasta se apropie de 4,2 V, curentul de încărcare va fi:

Încarc = (U ip - 4,2) / R = (5 - 4,2) / 2,2 = 0,3 A

Adică, după cum vedem, toate valorile nu depășesc limitele permise pentru o anumită baterie: curentul inițial nu depășește curentul de încărcare maxim admisibil pentru o anumită baterie (2,4 A), iar curentul final depășește curentul. la care bateria nu mai câștigă capacitate ( 0,24 A).

Principalul dezavantaj al unei astfel de încărcări este necesitatea de a monitoriza constant tensiunea bateriei. Și opriți manual încărcarea imediat ce tensiunea ajunge la 4,2 volți. Faptul este că bateriile cu litiu tolerează foarte slab chiar și supratensiunea pe termen scurt - masele electrozilor încep să se degradeze rapid, ceea ce duce inevitabil la pierderea capacității. În același timp, sunt create toate condițiile prealabile pentru supraîncălzire și depresurizare.

Dacă bateria dvs. are o placă de protecție încorporată, despre care am discutat chiar mai sus, atunci totul devine mai simplu. Când se atinge o anumită tensiune pe baterie, placa în sine o va deconecta de la încărcător. Cu toate acestea, această metodă de încărcare are dezavantaje semnificative, despre care am discutat în.

Protecția încorporată în baterie nu va permite în niciun caz supraîncărcarea acesteia. Tot ce trebuie să faceți este să controlați curentul de încărcare astfel încât să nu depășească valorile admise pentru o anumită baterie (plăcile de protecție nu pot limita curentul de încărcare, din păcate).

Încărcarea utilizând o sursă de alimentare de laborator

Dacă ai o sursă de alimentare cu protecție de curent (limitare), atunci ești salvat! O astfel de sursă de alimentare este deja un încărcător cu drepturi depline care implementează profilul de încărcare corect, despre care am scris mai sus (CC/CV).

Tot ce trebuie să faceți pentru a încărca li-ion este să setați sursa de alimentare la 4,2 volți și să setați limita de curent dorită. Și poți conecta bateria.

Inițial, când bateria este încă descărcată, sursa de alimentare a laboratorului va funcționa în modul de protecție a curentului (adică, va stabiliza curentul de ieșire la un anumit nivel). Apoi, când tensiunea de pe bancă crește la setul de 4,2 V, sursa de alimentare va trece în modul de stabilizare a tensiunii, iar curentul va începe să scadă.

Când curentul scade la 0,05-0,1C, bateria poate fi considerată complet încărcată.

După cum puteți vedea, sursa de alimentare de laborator este un încărcător aproape ideal! Singurul lucru pe care nu îl poate face automat este să ia decizia de a încărca complet bateria și de a o opri. Dar acesta este un lucru mic căruia nici nu ar trebui să-i acordați atenție.

Cum se încarcă bateriile cu litiu?

Și dacă vorbim despre o baterie de unică folosință care nu este destinată reîncărcării, atunci răspunsul corect (și singurul corect) la această întrebare este NU.

Faptul este că orice baterie cu litiu (de exemplu, comuna CR2032 sub formă de tabletă plată) se caracterizează prin prezența unui strat de pasivizare intern care acoperă anodul de litiu. Acest strat previne o reacție chimică între anod și electrolit. Și alimentarea cu curent extern distruge stratul protector de mai sus, ducând la deteriorarea bateriei.

Apropo, dacă vorbim despre bateria nereîncărcabilă CR2032, atunci LIR2032, care este foarte asemănătoare cu aceasta, este deja o baterie cu drepturi depline. Poate și ar trebui să fie încărcat. Doar că tensiunea sa nu este de 3, ci de 3,6 V.

Cum să încărcați bateriile cu litiu (fie o baterie de telefon, 18650 sau orice altă baterie li-ion) a fost discutată la începutul articolului.

Nikolai Petrușov

TL431, ce fel de „fiară” este aceasta?

Orez. 1 TL431.

TL431 a fost creat la sfârșitul anilor 70 și este încă utilizat pe scară largă în industrie și în activitățile de radio amator.
Dar, în ciuda vârstei sale înaintate, nu toți radioamatorii sunt familiarizați îndeaproape cu acest caz minunat și cu capacitățile sale.
În acest articol voi încerca să familiarizez radioamatorii cu acest microcircuit.

În primul rând, să ne uităm la ce se află în interiorul acestuia și să apelăm la documentația pentru microcircuit, „fișa de date” (apropo, analogii acestui microcircuit sunt KA431 și microcircuitele noastre KR142EN19A, K1156ER5x).
Și în interiorul lui există aproximativ o duzină de tranzistori și doar trei ieșiri, deci ce este?

Orez. 2 Dispozitiv TL431.

Se dovedește că totul este foarte simplu. În interior se află un op-amp convențional (triunghi în diagrama bloc) cu un tranzistor de ieșire și o sursă de tensiune de referință.
Numai că aici acest circuit joacă un rol ușor diferit, și anume rolul unei diode zener. Se mai numește și „diodă Zener controlată”.
Cum lucrează?
Să ne uităm la schema bloc TL431 din figura 2. Din diagramă puteți vedea că amplificatorul operațional are o sursă de tensiune de referință de 2,5 volți (foarte stabilă) încorporată (pătrat mic) conectată la intrarea inversă, o intrare directă ( R), un tranzistor la ieșirea amplificatorului operațional, un colector (K) și un emițător (A), care sunt combinate cu bornele de alimentare ale amplificatorului și o diodă de protecție împotriva inversării polarității. Curentul maxim de sarcină al acestui tranzistor este de până la 100 mA, tensiunea maximă este de până la 36 de volți.

Orez. 3 Pinout TL431.

Acum, folosind exemplul unui circuit simplu prezentat în Figura 4, să vedem cum funcționează totul.
Știm deja că în interiorul cipului există o sursă de tensiune de referință încorporată - 2,5 volți. În primele lansări de microcircuite, care au fost numite TL430, tensiunea sursei încorporate a fost de 3 volți, în lansările ulterioare ajunge la 1,5 volți.
Aceasta înseamnă că, pentru ca tranzistorul de ieșire să se deschidă, este necesar să se aplice o tensiune puțin mai mare decât referința de 2,5 volți la intrarea (R) a amplificatorului operațional (prefixul „puțin” poate fi omis, deoarece diferența este câțiva milivolți și în viitor vom presupune că la intrare trebuie aplicată o tensiune egală cu referința), apoi va apărea o tensiune la ieșirea amplificatorului operațional și tranzistorul de ieșire se va deschide.
Pentru a spune simplu, TL431 este ceva ca un tranzistor cu efect de câmp (sau doar un tranzistor), care se deschide atunci când la intrare este aplicată o tensiune de 2,5 volți (sau mai mult). Pragul de deschidere-închidere al tranzistorului de ieșire este foarte stabil aici datorită prezenței unei surse de tensiune de referință stabile încorporate.

Orez. 4 Schema de circuit pentru TL431.

Din diagramă (Fig. 4) se poate observa că un divizor de tensiune format din rezistențele R2 și R3 este conectat la intrarea R a microcircuitului TL431, rezistența R1 limitează curentul LED.
Deoarece rezistențele divizorului sunt aceleași (tensiunea de alimentare este împărțită la jumătate), tranzistorul de ieșire al amplificatorului (TL-ki) se va deschide atunci când tensiunea sursei de alimentare este de 5 volți sau mai mult (5/2 = 2,5). În acest caz, la intrarea R de la divizorul R2-R3 vor fi furnizați 2,5 volți.
Adică, LED-ul nostru se va aprinde (tranzistorul de ieșire se va deschide) atunci când tensiunea sursei de alimentare este de 5 volți sau mai mult. Se va stinge în mod corespunzător când tensiunea sursei este mai mică de 5 volți.
Dacă creșteți rezistența rezistenței R3 în brațul divizor, atunci va fi necesar să creșteți tensiunea sursei de alimentare la mai mult de 5 volți, astfel încât tensiunea la intrarea R a microcircuitului furnizat de la divizor R2-R3 ajunge din nou la 2,5 volți și tranzistorul de ieșire TL se deschide -ki.

Se pare că, dacă acest divizor de tensiune (R2-R3) este conectat la ieșirea sursei de alimentare, iar catodul TL-ki la baza sau poarta tranzistorului de control al sursei de alimentare, atunci prin schimbarea brațelor a divizorului, de exemplu prin modificarea valorii lui R3, va fi posibilă modificarea tensiunii de ieșire a acestei surse de alimentare, deoarece, în același timp, se va modifica și tensiunea de stabilizare TL (tensiunea de deschidere a tranzistorului de ieșire) - că este, vom obține o diodă zener controlată.
Sau dacă selectați un divizor fără a-l schimba în viitor, puteți face ca tensiunea de ieșire a sursei de alimentare să fie strict fixată la o anumită valoare.

Concluzie;- dacă microcircuitul este folosit ca diodă zener (scopul său principal), atunci prin selectarea rezistențelor divizorului R2-R3 putem realiza o diodă zener cu orice tensiune de stabilizare în intervalul 2,5 - 36 volți (limitare maximă conform „fișa de date”).
O tensiune de stabilizare de 2,5 volți se obține fără divizor dacă intrarea TL este conectată la catodul său, adică pinii 1 și 3 sunt scurtcircuitați.

Apoi apar mai multe întrebări. Este posibil, de exemplu, să înlocuiți TL431 cu un amplificator operațional obișnuit?
- Este posibil doar dacă doriți să o proiectați, dar va trebui să vă asamblați propria sursă de tensiune de referință de 2,5 volți și să furnizați putere amplificatorului operațional separat de tranzistorul de ieșire, deoarece consumul său de curent poate deschide actuatorul. În acest caz, puteți face tensiunea de referință orice doriți (nu neapărat 2,5 volți), apoi va trebui să recalculați rezistența divizorului utilizat împreună cu TL431, astfel încât la o anumită tensiune de ieșire a sursei de alimentare, tensiunea furnizată la intrarea microcircuitului este egală cu referința.

Încă o întrebare - este posibil să folosiți TL431 ca un comparator obișnuit și să construiți pe el, să zicem, un termostat sau ceva similar?

Este posibil, dar deoarece diferă de un comparator convențional în prezența unei surse de tensiune de referință încorporate, circuitul va fi mult mai simplu. De exemplu aceasta;

Orez. 5 Termostat pe TL431.

Aici termistorul (termistorul) este un senzor de temperatură și își scade rezistența pe măsură ce temperatura crește, de exemplu. are un TCR (Coeficient de rezistență de temperatură) negativ. Termistori cu TCS pozitiv, de ex. A cărei rezistență crește odată cu creșterea temperaturii se numește pozistori.
În acest termostat, atunci când temperatura depășește un nivel stabilit (reglat de o rezistență variabilă), un releu sau un actuator va funcționa și va opri sarcina (elementele de încălzire) cu contactele sale sau, de exemplu, va porni ventilatoarele în funcție de sarcina.
Acest circuit are o histerezis mică, iar pentru a o mări, este necesar să introduceți un OOS între pinii 1-3, de exemplu, un rezistor de reglare de 1,0 - 0,5 mOhm și valoarea acestuia trebuie selectată experimental în funcție de histerezisul cerut.
Dacă este necesar ca actuatorul să funcționeze atunci când temperatura scade, atunci senzorul și regulatoarele trebuie schimbate, adică termistorul trebuie să fie inclus în brațul superior și o rezistență variabilă cu un rezistor în brațul inferior.
Și, în concluzie, puteți înțelege cu ușurință cum funcționează microcircuitul TL431 în circuitul unei surse de alimentare puternice pentru un transceiver, care este prezentat în Figura 6, și ce rol joacă aici rezistențele R8 și R9 și cum sunt selectate.

Orez. 6 Sursă de alimentare puternică de 13 volți, 22 amperi.