Prodhimi i qarqeve të integruara filloi në vitin 1978 dhe vazhdon edhe sot e kësaj dite. Mikroqarku bën të mundur prodhimin e llojeve të ndryshme të alarmeve dhe karikuesve për përdorim të përditshëm. Mikroqarku tl431 përdoret gjerësisht në pajisjet shtëpiake: monitorë, regjistrues kasetë, tableta. TL431 është një lloj rregullatori i tensionit i programueshëm.

Diagrami i lidhjes dhe parimi i funksionimit

Parimi i funksionimit është mjaft i thjeshtë. Stabilizuesi ka një tension referencë konstante, dhe nëse voltazhi i furnizuar është më i vogël se ky vlerësim, transistori do të mbyllet dhe nuk do të lejojë që rryma të rrjedhë. Kjo mund të shihet qartë në diagramin e mëposhtëm.

Nëse kjo vlerë tejkalohet, dioda zener e rregullueshme do të hapë kryqëzimin P-N të tranzistorit dhe rryma do të rrjedhë më tej në diodë, nga plus në minus. Tensioni i daljes do të jetë konstant. Prandaj, nëse rryma bie nën tensionin e referencës, amplifikatori i kontrolluar operacional do të fiket.

Pika dhe parametrat teknikë

Përforcuesi operacional është i disponueshëm në paketa të ndryshme. Fillimisht ishte një byk TO-92, por me kalimin e kohës u zëvendësua nga një version më i ri, SOT-23. Më poshtë është pika dhe llojet e shtëpive, duke filluar me atë më "të lashtën" dhe duke përfunduar me versionin e përditësuar.

Në figurë mund të shihni se pinout tl431 ndryshon në varësi të llojit të rastit. tl431 ka analoge shtëpiake KR142EN19A, KR142EN19A. Ekzistojnë gjithashtu analoge të huaj të tl431: KA431AZ, KIA431, LM431BCM, AS431, 3s1265r, të cilat nuk janë në asnjë mënyrë inferiore ndaj versionit vendas.

Karakteristikat e TL431

Ky operativ operon nga 2.5V në 36V. Rryma e funksionimit të amplifikatorit varion nga 1A në 100 mA, por ekziston një nuancë e rëndësishme: nëse kërkohet stabilitet në funksionimin e stabilizatorit, atëherë rryma nuk duhet të bjerë nën 5 mA në hyrje. TL431 ka një vlerë të tensionit referencë e cila përcaktohet nga shkronja e 6-të në shënimin:

• Nëse nuk ka shkronjë, atëherë saktësia është 2%.
• Shkronja A në shënim tregon - 1% saktësi.
• Shkronja B tregon - 0,5% saktësi.

Një specifikim teknik më i detajuar është paraqitur në Fig. 4

Në përshkrimin e tl431A, mund të shihni se vlera aktuale është mjaft e vogël dhe arrin në 100 mA të deklaruar, dhe sasia e fuqisë që shpërndajnë këto raste nuk i kalon qindra milivat. Kjo nuk mjafton. Nëse duhet të punoni me rryma më serioze, atëherë do të ishte më e saktë të përdorni transistorë të fuqishëm me parametra të përmirësuar.

Kontrolli i stabilizatorit

Menjëherë lind një pyetje me vend: si të kontrolloni tl431 me një multimetër. Siç tregon praktika, nuk do të mund të kontrolloni vetëm me një multimetër. Për të testuar tl431 me një multimetër, duhet të montoni një qark. Për ta bërë këtë do t'ju nevojiten: tre rezistorë (njëra prej tyre është prerëse), një llambë LED ose dritë dhe një burim DC 5V.

Rezistenca R3 duhet të zgjidhet në atë mënyrë që të kufizojë rrymën në 20 mA në qarkun e energjisë. Vlera e saj nominale është afërsisht 100 ohms. Rezistorët R2 dhe R3 veprojnë si balancues. Sapo voltazhi të jetë 2.5 V në elektrodën e kontrollit, kryqëzimi LED do të hapet dhe voltazhi do të rrjedhë përmes tij. Ky qark është i mirë sepse LED vepron si një tregues.

Burimi DC - 5V është i fiksuar, dhe mikroqarku tl431 mund të kontrollohet duke përdorur një rezistencë të ndryshueshme R2. Kur mikrocirkuit nuk i jepet energji elektrike, dioda nuk ndizet. Pas ndryshimit të rezistencës duke përdorur një makinë prerëse, LED ndizet. Pas kësaj, multimetri duhet të kalojë në modalitetin e matjes DC dhe të matë tensionin në terminalin e kontrollit, i cili duhet të jetë 2.5. Nëse tensioni është i pranishëm dhe LED është ndezur, atëherë elementi mund të konsiderohet duke punuar.

Bazuar në përforcuesin e rrymës funksionale tl431, mund të krijoni një stabilizues të thjeshtë. Për të krijuar vlerën e kërkuar U, do të nevojiten tre rezistorë. Është e nevojshme të llogaritet vlera nominale e tensionit të programuar të stabilizatorit. Llogaritja mund të bëhet duke përdorur formulën: Uout=Vref(1 + R1/R2). Sipas formulës, U në dalje varet nga vlerat e R1 dhe R2. Sa më e lartë të jetë rezistenca e R1 dhe R2, aq më i ulët është voltazhi i fazës së daljes. Pasi të keni marrë vlerësimin R2, vlera e R1 mund të llogaritet si më poshtë: R1=R2(Uout/Vref – 1). Stabilizuesi i rregullueshëm mund të aktivizohet në tre mënyra.

Është e nevojshme të merret parasysh një nuancë e rëndësishme: rezistenca R3 mund të llogaritet duke përdorur formulën me të cilën janë llogaritur vlerësimet e R2 dhe R2. Ju nuk duhet të instaloni një elektrolit polar ose jopolar në fazën e daljes për të shmangur ndërhyrjet në dalje.

Karikues celulari

Stabilizuesi mund të përdoret si një lloj kufizues i rrymës. Kjo pronë do të jetë e dobishme në pajisjet për karikimin e telefonave celularë.

Nëse voltazhi në fazën e daljes nuk arrin 4.2 V, rryma në qarqet e fuqisë është e kufizuar. Pasi të arrijë 4.2 V të deklaruar, stabilizuesi zvogëlon vlerën e tensionit - prandaj, vlera aktuale gjithashtu bie. Elementet e qarkut VT1 VT2 dhe R1-R3 janë përgjegjës për kufizimin e vlerës së rrymës në qark. Rezistenca R1 anashkalon VT1. Pas tejkalimit të 0.6 V, elementi VT1 hapet dhe gradualisht kufizon furnizimin e tensionit në transistorin bipolar VT2.

Bazuar në transistorin VT3, vlera aktuale zvogëlohet ndjeshëm. Tranzicionet po mbyllen gradualisht. Tensioni bie, gjë që bën që rryma të bjerë. Sapo U i afrohet 4.2 V, stabilizuesi tl431 fillon të zvogëlojë vlerën e tij në fazat e daljes së pajisjes dhe ngarkimi ndalon. Për të prodhuar pajisjen, duhet të përdorni grupin e mëposhtëm të elementeve:

E nevojshme kushtojini vëmendje të veçantë transistorit az431. Për të ulur në mënyrë uniforme tensionin në fazat e daljes, këshillohet të instaloni transistorin az431; fleta e të dhënave të tranzitorit bipolar mund të shihet në tabelë.

Është ky tranzistor që redukton pa probleme tensionin dhe rrymën. Karakteristikat e tensionit aktual të këtij elementi janë të përshtatshme për zgjidhjen e detyrës.

Përforcuesi operacional TL431 është një element shumëfunksional dhe bën të mundur dizajnimin e pajisjeve të ndryshme: karikues telefoni celular, sisteme alarmi dhe shumë më tepër. Siç tregon praktika, përforcuesi operacional ka karakteristika të mira dhe nuk është inferior ndaj analogëve të huaj.

Stabilizuesi i integruar TL431 zakonisht përdoret në furnizimin me energji elektrike. Por ju ende mund të zgjidhni shumë fusha të përdorimit për të. Ne do të përshkruajmë disa nga këto qarqe në këtë artikull, dhe gjithashtu do të flasim për pajisje të dobishme dhe të thjeshta të bëra duke përdorur çipin TL431. Por në këtë rast, nuk ka nevojë të frikësohemi nga termi "mikroqark"; ai ka vetëm tre dalje, dhe në pamje është i ngjashëm me një transistor të thjeshtë me fuqi të ulët TO90.

Çfarë është çipi TL431?

Ndodh që të gjithë inxhinierët elektronikë të dinë numrat magjikë TL431, analoge me 494. Çfarë është?

Teksas Instrument Company ishte në origjinën e zhvillimit të gjysmëpërçuesve. Ata kanë qenë gjithmonë në vendin e parë në prodhimin e komponentëve elektronikë, duke mbetur vazhdimisht në dhjetë liderët botërorë. Qarku i parë i integruar u zhvillua në vitin 1958 nga një punonjës i kësaj kompanie, Jack Kilby.

Sot, TI prodhon një gamë të gjerë mikroqarqesh, emrat e tyre fillojnë me shkronjat SN dhe TL. Këto janë, përkatësisht, mikroqarqe logjike dhe analoge që kanë hyrë përgjithmonë në historinë e ndërmarrjes TI dhe ende përdoren gjerësisht.

Ndër të preferuarat në listën e mikroqarqeve "magjike", me shumë mundësi duhet të përfshini një të integruar stabilizues TL431. Ka 10 transistorë të instaluar në paketën me 3 dalje të këtij mikroqarku dhe funksioni që kryen është identik me një diodë të thjeshtë zener (diodë Zener).

Por falë këtij ndërlikimi, mikroqarku ka një pjerrësi të shtuar të karakteristikave dhe stabilitet më të lartë termik. Karakteristika e tij kryesore është se me ndihmën e një ndarësi të jashtëm, tensioni i stabilizimit mund të ndryshohet në intervalin 2.6…32 volt. Në TL431 moderne, analogu i pragut të poshtëm ka 1.25 volt.

Analogu TL431 u zhvillua nga inxhinieri Barney Holland kur ai po kopjonte një qark stabilizues nga një kompani tjetër. Tek ne do të thoshin grisje, jo kopjim. Dhe Holland huazoi një burim të tensionit referencë nga qarku origjinal, dhe mbi këtë bazë zhvilloi një çip të veçantë stabilizues. Në fillim u quajt TL430, dhe pas disa modifikimeve u bë i njohur si TL431.

Që atëherë ka kaluar shumë kohë, por sot nuk ka asnjë furnizim të vetëm me energji elektrike për një kompjuter ku nuk është i instaluar. Qarku gjithashtu ka gjetur aplikim në pothuajse të gjitha furnizimet me energji të ulët komutuese. Një nga këto burime gjendet sot në çdo shtëpi - një karikues për telefonat celularë. Këtë jetëgjatësi vetëm mund ta ketë zili.

Holland gjithashtu zhvilloi qarkun jo më pak të famshëm dhe ende në kërkesë TL494. Kjo kontrollues PWM me frekuencë të dyfishtë, në bazë të të cilave bëhen shumë lloje të furnizimit me energji elektrike. Prandaj, numri 494 konsiderohet gjithashtu me të drejtë "magjik". Por le të kalojmë në shikimin e produkteve të ndryshme bazuar në TL431.

Alarmet dhe treguesit

Qarqet analoge TL431 mund të përdoren jo vetëm për qëllimin e tyre të synuar si dioda zener në furnizimin me energji elektrike. Bazuar në këtë çip, është e mundur të krijohen alarme të ndryshme zanore dhe tregues ndriçimi. Këto pajisje mund të përdoren për të kontrolluar shumë parametra të ndryshëm.

Për fillim, kjo tension normal të tensionit. Nëse një sasi fizike përfaqësohet si tension duke përdorur sensorë, atëherë mund të krijoni pajisje që kontrollojnë, për shembull:

• lagështia dhe temperatura;
• niveli i ujit në rezervuar;
• presion gazi ose lëngu;
• ndriçim

Parimi i funksionimit të këtij alarmi bazohet në faktin se kur voltazhi në elektrodën e kontrollit të diodës zener DA1 (dalja 1) është më pak se 2.6 volt, dioda zener është e mbyllur, vetëm një rrymë e ulët kalon nëpër të, zakonisht jo më shumë se 0,20 ... 0,30 mA. Por kjo rrymë është e mjaftueshme që dioda HL1 të shkëlqejë dobët. Për të parandaluar që ky fenomen të ndodhë, mund të lidhni një rezistencë me një rezistencë paralele me diodën afërsisht 1…2 KOhm.

Nëse voltazhi në elektrodën e kontrollit është më shumë se 2,6 volt, dioda zener do të hapet dhe dioda HL1 do të ndizet. Kufizimi i kërkuar i tensionit përmes diodës zener DA1 dhe diodës HL1 krijohet nga R3. Rryma më e lartë e diodës zener është 100 mA, ndërsa dioda HL1 ka të njëjtin parametër vetëm 22 mA. Nga kjo gjendje mund të llogaritet rezistenca e rezistencës R3. Më saktësisht, rezistenca llogaritet duke përdorur formulën e mëposhtme.

R3=(Upit – Uhl - Uda) / Ihl, ku:

• Uda - rrymë në një çip të hapur (zakonisht 2 volt);
• Uhl - rënia e rrymës së drejtpërdrejtë nëpër diodë;
• Upit – rryma e furnizimit;
• Ihl – tension i diodës (në rangun 4...12 mA).

Ju gjithashtu duhet të mbani mend se voltazhi më i lartë për TL431 është vetëm 36 Volt. Ky parametër nuk duhet të tejkalohet.

Niveli i alarmit

Rryma në elektrodën e kontrollit kur dioda HL1 (Uз) ndizet, vendoset nga ndarësi R1, R2. Karakteristikat e ndarësit përcaktohen nga formula:

R2=2,5хR1/(Uz – 2,5)

Për të rregulluar sa më saktë pragun e ndërrimit, mund të zëvendësoni rezistencën R2 me një makinë prerëse, me një tregues 1.5 herë më të lartë se sa është llogaritur. Pastaj, kur të kryhet akordimi, ai mund të zëvendësohet me një rezistencë konstante, rezistenca e tij duhet të jetë e barabartë me rezistencën e pjesës së instaluar të prerësit.

Si të kontrolloni qarkun kalues ​​TL431? Për të monitoruar disa nivele të rrymës, do të nevojiten 3 nga këto alarme, secila prej tyre rregullohet në një tension specifik. Në këtë mënyrë ju mund të bëni një linjë të tërë shkallësh dhe treguesish.

Për të fuqizuar qarkun e treguesit, i cili përbëhet nga rezistenca R3 dhe dioda HL1, mund të përdorni një burim energjie të veçantë, madje edhe të pastabilizuar. Në këtë rast, rryma e kontrolluar furnizohet në daljen e sipërme të rezistencës R1 në qark, e cila duhet të shkëputet nga rezistenca R3. Me këtë lidhje, rryma e kontrolluar mund të jetë në rangun nga 3 deri në dhjetëra volt.

Dallimi midis këtij qarku dhe atij të mëparshëm është se dioda është e lidhur ndryshe. Kjo lidhje quhet e kundërt, pasi dioda ndizet vetëm nëse qarku është i mbyllur. Në rastin kur rryma e kontrolluar tejkalon pragun e specifikuar nga ndarësi R1, R2, qarku është i hapur dhe rryma kalon përmes rezistencës R3 dhe nxjerr 3 - 2 të mikroqarkut.

Në diagram, në këtë rast, voltazhi bie në 2 volt, gjë që nuk mjafton për të ndezur LED. Për të siguruar që dioda të mos ndizet, dy dioda janë instaluar në seri me të.

Nëse rryma e kontrolluar është më e vogël se ajo e vendosur nga ndarësi R1, qarku R2 do të mbyllet, rryma në daljen e tij do të jetë dukshëm më e madhe se 2 volt, sepse Dioda HL1 do të ndizet.

Nëse ju duhet vetëm të monitoroni ndryshimin e rrymës, atëherë treguesi mund të bëhet sipas diagramit.

Ky tregues përdor një diodë HL1 me 2 ngjyra. Nëse rryma e monitoruar tejkalon vlerën e caktuar, dioda e kuqe ndizet, dhe nëse rryma është më e ulët, atëherë dioda e gjelbër ndizet. Nëse voltazhi ndodhet afër këtij pragu, të dy LED shuhen, sepse pozicioni i transferimit të diodës zener ka një pjerrësi të caktuar.

Nëse keni nevojë të gjurmoni një ndryshim në një sasi fizike, atëherë R2 zëvendësohet me një sensor që ndryshon rezistencën nën ndikimin e mjedisit.

Në mënyrë konvencionale, diagrami përmban disa sensorë njëkohësisht. Nëse është një fototransistor, atëherë do të ketë një rele fotografike. Për sa kohë që ka dritë të mjaftueshme, fototransistori është i hapur dhe rezistenca e tij është e ulët. Prandaj, rryma në daljen e kontrollit DA1 nën pragun, si rezultat i kësaj dioda nuk ndizet.

Ndërsa drita zvogëlohet, rezistenca e fototransistorit rritet, kjo çon në një rritje të tensionit në daljen e kontrollit DA1. Nëse ky tension është më i madh se pragu (2,5 volt), atëherë hapet dioda zener dhe dioda ndizet.

Nëse lidhni një termistor, në vend të një fototransistori, në hyrjen e një mikroqarku, për shembull, serinë MMT, atëherë do të shfaqet një tregues i temperaturës: kur temperatura ulet, dioda do të ndizet.

Në çdo rast, pragu i përgjigjes vendoset duke përdorur rezistencën R1.

Përveç treguesve të dritës së përshkruar, një tregues i zërit mund të bëhet gjithashtu bazuar në analogun TL431. Për të kontrolluar ujin, për shembull, në një banjë, një sensor i bërë nga dy pllaka çeliku inox, të vendosura në një distancë prej disa milimetra nga njëra-tjetra, është i lidhur me qark.

Nëse uji arrin sensorin, rezistenca e tij zvogëlohet dhe mikroqarku, me ndihmën e R1, R2, hyn në modalitetin linear. Pra, ndodh autogjenerimi në frekuencën rezonante NA1, në këtë rast do të tingëllojë një bip.

Për ta përmbledhur, do të doja të them se fusha kryesore e përdorimit të çipit TL434 është, natyrisht, furnizimi me energji elektrike. Por, siç mund ta shihni, aftësitë e mikrocirkut nuk janë absolutisht të kufizuara vetëm në këtë funksion, dhe shumë pajisje mund të montohen.

TL 431 është një rregullator i tensionit i programueshëm i shuntit. Edhe pse ky qark i integruar filloi të prodhohej në fund të viteve '70, ai ende nuk e humbet pozicionin e tij në treg dhe është i popullarizuar në mesin e amatorëve të radios dhe prodhuesve të mëdhenj të pajisjeve elektrike. Pllaka e këtij stabilizuesi të programueshëm përmban një fotorezistencë, një sensor për matjen e rezistencës dhe një termistor. TL 431 përdoren gjerësisht në një shumëllojshmëri të gjerë të pajisjeve elektrike, pajisjeve shtëpiake dhe industriale. Më shpesh, kjo diodë zener e integruar mund të gjendet në furnizimin me energji elektrike për kompjuterë, televizorë, printera dhe karikues për bateritë e telefonit litium-jon.

Diodë zener e integruar TL 431

Karakteristikat kryesore të referencës së tensionit të programueshëm TL 431

• Tensioni i vlerësuar i funksionimit në dalje është nga 2.5 në 36 V;
• Rryma e daljes deri në 100 mA;
• Fuqia 0.2 Watt;
• Gama e temperaturës së funksionimit për TL 431C nga 0° deri në 70°;
• Gama e temperaturës së funksionimit për TL 431A është nga -40° deri në +85°.

Saktësia e qarkut të integruar TL 431 tregohet me shkronjën e gjashtë në përcaktimin:

• Saktësia pa shkronjë – 2%;
• Shkronja A – 1%;
• Shkronja B – 0,5%.

Përdorimi i tij i gjerë është për shkak të çmimit të ulët, faktorit të formës universale, besueshmërisë dhe rezistencës së mirë ndaj faktorëve agresivë mjedisorë. Por duhet të theksohet gjithashtu saktësia e këtij rregullatori të tensionit. Kjo e lejoi atë të zinte një vend në pajisjet mikroelektronike.

Qëllimi kryesor i TL 431 është të stabilizojë tensionin e referencës në qark. Me kusht që voltazhi në hyrjen e burimit të jetë nën tensionin e vlerësuar të referencës, transistori në modulin e programueshëm do të mbyllet dhe rryma që kalon midis katodës dhe anodës nuk do të kalojë 1 mA. Nëse voltazhi i daljes tejkalon nivelin e programuar, transistori do të jetë i hapur dhe rryma elektrike do të mund të kalojë lirshëm nga katoda në anodë.

Diagrami i lidhjeve TL 431

Në varësi të tensionit të funksionimit të pajisjes, qarku i lidhjes do të përbëhet nga një konvertues dhe zgjerues njëfazor (për pajisjet 2.48 V) ose një modulator me kapacitet të vogël (për pajisjet 3.3 V). Dhe gjithashtu për të zvogëluar rrezikun e një qarku të shkurtër, një siguresë është instaluar në qark, zakonisht prapa diodës zener. Lidhja fizike ndikohet nga faktori i formës së pajisjes në të cilën do të vendoset qarku TL 431 dhe kushtet mjedisore (kryesisht temperatura).

Stabilizues i bazuar në TL 431

Stabilizuesi më i thjeshtë i bazuar në TL 431 është një stabilizues parametrik. Për ta bërë këtë, duhet të përfshini dy rezistorë R 1, R 2 në qark përmes të cilit mund të vendosni tensionin e daljes për TL 431 duke përdorur formulën: U out = Vref (1 + R 1 / R 2). Siç mund të shihet nga formula këtu, voltazhi i daljes do të jetë drejtpërdrejt proporcional me raportin R 1 me R 2. Qarku i integruar do të mbajë tensionin në 2.5 V. Për rezistencën R 1, vlera e daljes llogaritet si më poshtë: R 1 = R 2 (U jashtë / Vref - 1).

Ky qark rregullator përdoret zakonisht në furnizimet me energji fikse ose të ndryshueshme. Stabilizues të tillë të tensionit në TL 431 mund të gjenden në printera, komplotorë dhe furnizime industriale me energji elektrike. Nëse është e nevojshme të llogaritet tensioni për furnizimin me energji fikse, atëherë përdorim formulën Vo = (1 + R 1/ R 2) Vref.

Stafetë e kohës

Karakteristikat e saktësisë së TL 431 lejojnë që ai të përdoret për qëllime të ndryshme nga qëllimi i tij. Për shkak të faktit se rryma hyrëse e këtij stabilizuesi të rregullueshëm është nga 2 në 4 μA, një stafetë e përkohshme mund të montohet duke përdorur këtë çip. Roli i një kohëmatësi në të do të luhet nga R1, i cili do të fillojë të ngarkohet gradualisht pas hapjes së kontakteve S 1 C 1. Kur tensioni në daljen e stabilizatorit të arrijë 2.5 V, transistori DA1 do të jetë i hapur, rryma do të fillojë të rrjedhë përmes LED-ve të optoçiftit PC 817, dhe fotorezistenca e hapur do të mbyllë qarkun.

Stabilizues termik i bazuar në TL 431

Karakteristikat teknike të TL 431 bëjnë të mundur krijimin e stabilizuesve të rrymës termike të qëndrueshme bazuar në të. Në të cilin rezistenca R2 vepron si një shant kthyes, mbi të ruhet vazhdimisht një vlerë prej 2.5 V. Si rezultat, vlera e rrymës së ngarkesës do të llogaritet duke përdorur formulën In = 2.5/R2.

Pika dhe kontrolli i shërbimit të 431 TL

Forma TL 431 dhe pika e saj do të varen nga prodhuesi. Ekzistojnë opsione në paketat e vjetra TO-92 dhe të reja SOT-23. Mos harroni për analogun vendas: KR142EN19A është gjithashtu i përhapur në treg. Në shumicën e rasteve, pinout aplikohet direkt në tabelë. Sidoqoftë, jo të gjithë prodhuesit e bëjnë këtë, dhe në disa raste do t'ju duhet të kërkoni informacione për kunjat në fletën e të dhënave të një pajisjeje të veçantë.

TL 431 është një qark i integruar dhe përbëhet nga 10 transistorë. Për shkak të kësaj, është e pamundur ta kontrolloni atë me një multimetër. Për të kontrolluar shërbimin e çipit TL 431, duhet të përdorni një qark provë. Sigurisht, shpesh nuk ka kuptim të kërkosh një element të djegur dhe është më e lehtë të zëvendësosh të gjithë qarkun.

Programe llogaritëse për 431 TL

Ka shumë faqe në internet ku mund të shkarkoni programe llogaritëse për të llogaritur parametrat e tensionit dhe rrymës. Ato mund të tregojnë llojet e rezistorëve, kondensatorëve, mikroqarqeve dhe përbërësve të tjerë të qarkut. Llogaritësit TL 431 janë gjithashtu të disponueshëm në internet, ato janë inferiore në funksionalitet ndaj programeve të instaluara, por nëse ju nevojiten vetëm vlerat hyrëse/dalëse dhe maksimale të qarkut, atëherë ata do të përballen me këtë detyrë.

Vlerësimi i karakteristikave të një ngarkuesi të veçantë është i vështirë pa kuptuar se si duhet të vazhdojë në të vërtetë një ngarkim shembullor i një baterie li-jon. Prandaj, para se të kalojmë drejtpërdrejt në diagrame, le të kujtojmë një teori të vogël.

Çfarë janë bateritë e litiumit?

Në varësi të materialit nga cili është bërë elektroda pozitive e një baterie litium, ekzistojnë disa lloje:

• me katodë litium kobalt;
• me një katodë të bazuar në fosfat hekuri të litiuar;
• bazuar në nikel-kobalt-alumin;
• me bazë nikel-kobalt-mangan.

Të gjitha këto bateri kanë karakteristikat e tyre, por meqenëse këto nuanca nuk kanë një rëndësi thelbësore për konsumatorin e përgjithshëm, ato nuk do të merren parasysh në këtë artikull.

Gjithashtu, të gjitha bateritë li-jonike prodhohen në madhësi dhe forma të ndryshme. Ato mund të jenë ose me kuti (për shembull, 18650 popullor sot) ose të laminuara ose prizmatike (bateri xhel-polimer). Këto të fundit janë çanta të mbyllura hermetikisht nga një film i veçantë, të cilat përmbajnë elektroda dhe masë elektrodë.

Madhësitë më të zakonshme të baterive li-jon janë paraqitur në tabelën më poshtë (të gjitha kanë një tension nominal prej 3.7 volt):

Proceset e brendshme elektrokimike vazhdojnë në të njëjtën mënyrë dhe nuk varen nga faktori i formës dhe modeli i baterisë, kështu që gjithçka e thënë më poshtë vlen njëlloj për të gjitha bateritë e litiumit.

Si të ngarkoni siç duhet bateritë litium-jon

Mënyra më e saktë për të ngarkuar bateritë e litiumit është ngarkimi në dy faza. Kjo është metoda që Sony përdor në të gjithë karikuesit e saj. Pavarësisht nga një kontrollues më kompleks i ngarkimit, kjo siguron një karikim më të plotë të baterive li-jon pa reduktuar jetëgjatësinë e tyre të shërbimit.

Këtu bëhet fjalë për një profil ngarkimi me dy faza për bateritë e litiumit, i shkurtuar si CC/CV (rrymë konstante, tension konstant). Ekzistojnë gjithashtu opsione me rryma pulsi dhe hapi, por ato nuk diskutohen në këtë artikull. Mund të lexoni më shumë rreth karikimit me rrymë pulsuese.

Pra, le të shohim më në detaje të dyja fazat e karikimit.

1. Në fazën e parë Duhet të sigurohet një rrymë e vazhdueshme karikimi. Vlera aktuale është 0.2-0.5C. Për karikim të përshpejtuar, lejohet të rritet rryma në 0,5-1,0C (ku C është kapaciteti i baterisë).

Për shembull, për një bateri me një kapacitet prej 3000 mAh, rryma nominale e ngarkimit në fazën e parë është 600-1500 mA, dhe rryma e përshpejtuar e ngarkimit mund të jetë në intervalin 1.5-3A.

Për të siguruar një rrymë karikimi konstante të një vlere të caktuar, qarku i ngarkuesit duhet të jetë në gjendje të rrisë tensionin në terminalet e baterisë. Në fakt, në fazën e parë karikuesi funksionon si një stabilizues klasik i rrymës.

E rëndësishme: Nëse planifikoni të ngarkoni bateritë me një tabelë mbrojtëse të integruar (PCB), atëherë kur hartoni qarkun e ngarkuesit duhet të siguroheni që tensioni i qarkut të hapur të qarkut të mos kalojë kurrë 6-7 volt. Përndryshe, bordi mbrojtës mund të dëmtohet.

Në momentin kur voltazhi në bateri rritet në 4.2 volt, bateria do të fitojë afërsisht 70-80% të kapacitetit të saj (vlera specifike e kapacitetit do të varet nga rryma e karikimit: me karikim të përshpejtuar do të jetë pak më pak, me një tarifa nominale - pak më shumë). Ky moment shënon fundin e fazës së parë të karikimit dhe shërben si sinjal për kalimin në fazën e dytë (dhe të fundit).

2. Faza e dytë e ngarkimit- kjo është duke e ngarkuar baterinë me një tension konstant, por një rrymë gradualisht në rënie (në rënie).

Në këtë fazë, ngarkuesi ruan një tension prej 4.15-4.25 volt në bateri dhe kontrollon vlerën aktuale.

Me rritjen e kapacitetit, rryma e karikimit do të ulet. Sapo vlera e tij ulet në 0,05-0,01C, procesi i karikimit konsiderohet i përfunduar.

Një nuancë e rëndësishme e funksionimit të saktë të karikuesit është shkëputja e plotë e tij nga bateria pas përfundimit të karikimit. Kjo për faktin se për bateritë e litiumit është jashtëzakonisht e padëshirueshme që ato të qëndrojnë nën tension të lartë për një kohë të gjatë, e cila zakonisht sigurohet nga ngarkuesi (d.m.th. 4.18-4.24 volt). Kjo çon në degradim të përshpejtuar të përbërjes kimike të baterisë dhe, si pasojë, një ulje të kapacitetit të saj. Qëndrimi afatgjatë nënkupton dhjetëra orë ose më shumë.

Gjatë fazës së dytë të karikimit, bateria arrin të fitojë afërsisht 0,1-0,15 më shumë nga kapaciteti i saj. Ngarkesa totale e baterisë arrin kështu 90-95%, që është një tregues i shkëlqyer.

Ne shikuam dy faza kryesore të karikimit. Sidoqoftë, mbulimi i çështjes së karikimit të baterive të litiumit do të ishte jo i plotë nëse nuk do të përmendej një fazë tjetër e karikimit - e ashtuquajtura. parapagesë.

Faza paraprake e tarifimit (parapagesë)- kjo fazë përdoret vetëm për bateritë e shkarkuara thellë (nën 2,5 V) për t'i sjellë ato në modalitetin normal të funksionimit.

Në këtë fazë, ngarkimi sigurohet me një rrymë konstante të reduktuar derisa voltazhi i baterisë të arrijë 2.8 V.

Faza paraprake është e nevojshme për të parandaluar ënjtjen dhe uljen e presionit (ose edhe shpërthimin me zjarr) të baterive të dëmtuara që kanë, për shembull, një qark të shkurtër të brendshëm midis elektrodave. Nëse një rrymë e madhe ngarkimi kalon menjëherë përmes një baterie të tillë, kjo në mënyrë të pashmangshme do të çojë në ngrohjen e saj, dhe pastaj varet.

Një përfitim tjetër i parakarikimit është ngrohja paraprake e baterisë, e cila është e rëndësishme kur karikohet në temperatura të ulëta të ambientit (në një dhomë të pa ngrohur gjatë sezonit të ftohtë).

Ngarkimi inteligjent duhet të jetë në gjendje të monitorojë tensionin në bateri gjatë fazës paraprake të karikimit dhe, nëse voltazhi nuk rritet për një kohë të gjatë, të nxjerrë një përfundim se bateria është e gabuar.

Të gjitha fazat e karikimit të një baterie litium-jon (përfshirë fazën e para-karikimit) përshkruhen në mënyrë skematike në këtë grafik:

Tejkalimi i tensionit të vlerësuar të karikimit me 0,15 V mund të zvogëlojë jetën e baterisë përgjysmë. Ulja e tensionit të karikimit me 0,1 volt zvogëlon kapacitetin e një baterie të ngarkuar me rreth 10%, por zgjat ndjeshëm jetën e saj të shërbimit. Tensioni i një baterie të ngarkuar plotësisht pas heqjes nga karikuesi është 4.1-4.15 volt.

Më lejoni të përmbledh sa më sipër dhe të përshkruaj pikat kryesore:

1. Çfarë rryme duhet të përdor për të ngarkuar një bateri li-jon (për shembull, 18650 ose ndonjë tjetër)?

Rryma do të varet nga sa shpejt dëshironi ta karikoni dhe mund të variojë nga 0,2C në 1C.

Për shembull, për një bateri me madhësi 18650 me një kapacitet prej 3400 mAh, rryma minimale e karikimit është 680 mA, dhe maksimumi është 3400 mA.

2. Sa kohë duhet për të ngarkuar, për shembull, të njëjtat bateri 18650?

Koha e karikimit varet drejtpërdrejt nga rryma e karikimit dhe llogaritet duke përdorur formulën:

T = C / ngarkoj.

Për shembull, koha e karikimit të baterisë sonë 3400 mAh me një rrymë prej 1A do të jetë rreth 3.5 orë.

3. Si të ngarkoni siç duhet një bateri polimer litium?

Të gjitha bateritë e litiumit ngarkohen në të njëjtën mënyrë. Nuk ka rëndësi nëse është polimer litium apo jon litium. Për ne, konsumatorët, nuk ka asnjë ndryshim.

Çfarë është një bord mbrojtës?

Pllaka mbrojtëse (ose PCB - bordi i kontrollit të fuqisë) është krijuar për të mbrojtur kundër qarkut të shkurtër, mbingarkimit dhe shkarkimit të tepërt të baterisë së litiumit. Si rregull, mbrojtja nga mbinxehja është gjithashtu e integruar në modulet e mbrojtjes.

Për arsye sigurie, është e ndaluar përdorimi i baterive litium në pajisjet shtëpiake, përveç nëse ato kanë një tabelë mbrojtëse të integruar. Kjo është arsyeja pse të gjitha bateritë e celularëve kanë gjithmonë një tabelë PCB. Terminalet e daljes së baterisë janë të vendosura direkt në tabelë:

Këto borde përdorin një kontrollues ngarkimi me gjashtë këmbë në një pajisje të specializuar (JW01, JW11, K091, G2J, G3J, S8210, S8261, NE57600 dhe analoge të tjera). Detyra e këtij kontrolluesi është të shkëputë baterinë nga ngarkesa kur bateria të jetë shkarkuar plotësisht dhe të shkëputë baterinë nga karikimi kur të arrijë 4.25 V.

Këtu, për shembull, është një diagram i bordit të mbrojtjes së baterisë BP-6M që u furnizua me telefonat e vjetër Nokia:

Nëse flasim për 18650, ato mund të prodhohen ose me ose pa një bord mbrojtës. Moduli i mbrojtjes ndodhet pranë terminalit negativ të baterisë.

Bordi rrit gjatësinë e baterisë me 2-3 mm.

Bateritë pa modul PCB zakonisht përfshihen në bateritë që vijnë me qarqet e tyre mbrojtëse.

Çdo bateri me mbrojtje mund të kthehet lehtësisht në një bateri pa mbrojtje; ju vetëm duhet ta nxirrni atë.

Sot, kapaciteti maksimal i baterisë 18650 është 3400 mAh. Bateritë me mbrojtje duhet të kenë një emërtim përkatës në kasë ("Të mbrojtura").

Mos e ngatërroni tabelën PCB me modulin PCM (PCM - moduli i ngarkimit të energjisë). Nëse të parët shërbejnë vetëm për qëllimin e mbrojtjes së baterisë, atëherë këto të fundit janë krijuar për të kontrolluar procesin e karikimit - ato kufizojnë rrymën e ngarkimit në një nivel të caktuar, kontrollojnë temperaturën dhe, në përgjithësi, sigurojnë të gjithë procesin. Pllaka PCM është ajo që ne e quajmë kontrollues ngarkimi.

Shpresoj që tani të mos ketë pyetje, si të ngarkoni një bateri 18650 ose ndonjë bateri tjetër litium? Pastaj kalojmë në një përzgjedhje të vogël të zgjidhjeve të gatshme të qarkut për karikuesit (të njëjtët kontrollues të ngarkimit).

Skemat e karikimit për bateritë li-jonike

Të gjitha qarqet janë të përshtatshme për të ngarkuar çdo bateri litium; gjithçka që mbetet është të vendosni për rrymën e karikimit dhe bazën e elementit.

LM317

Diagrami i një karikuesi të thjeshtë të bazuar në çipin LM317 me një tregues ngarkimi:

Qarku është më i thjeshti, i gjithë konfigurimi zbret në vendosjen e tensionit të daljes në 4.2 volt duke përdorur rezistencën zvogëluese R8 (pa një bateri të lidhur!) dhe vendosjen e rrymës së karikimit duke zgjedhur rezistorët R4, R6. Fuqia e rezistorit R1 është të paktën 1 Watt.

Sapo LED të fiket, procesi i karikimit mund të konsiderohet i përfunduar (rryma e karikimit nuk do të ulet kurrë në zero). Nuk rekomandohet ta mbani baterinë në këtë ngarkesë për një kohë të gjatë pasi të jetë ngarkuar plotësisht.

Mikroqarku lm317 përdoret gjerësisht në stabilizues të ndryshëm të tensionit dhe rrymës (në varësi të qarkut të lidhjes). Shitet në çdo cep dhe kushton qindarka (mund të marrësh 10 copë për vetëm 55 rubla).

LM317 vjen në kuti të ndryshme:

Caktimi i pinit (pinout):

Analogët e çipit LM317 janë: GL317, SG31, SG317, UC317T, ECG1900, LM31MDT, SP900, KR142EN12, KR1157EN1 (dy të fundit janë prodhim vendas).

Rryma e karikimit mund të rritet në 3A nëse merrni LM350 në vend të LM317. Sidoqoftë, do të jetë më e shtrenjtë - 11 rubla/copë.

Bordi i qarkut të printuar dhe montimi i qarkut janë paraqitur më poshtë:

Transistori i vjetër sovjetik KT361 mund të zëvendësohet me një transistor të ngjashëm pnp (për shembull, KT3107, KT3108 ose borgjez 2N5086, 2SA733, BC308A). Mund të hiqet fare nëse treguesi i ngarkimit nuk është i nevojshëm.

Disavantazhi i qarkut: voltazhi i furnizimit duhet të jetë në intervalin 8-12 V. Kjo për faktin se për funksionimin normal të çipit LM317, ndryshimi midis tensionit të baterisë dhe tensionit të furnizimit duhet të jetë së paku 4.25 volt. Kështu, nuk do të jetë e mundur ta fuqizoni atë nga porta USB.

MAX1555 ose MAX1551

MAX1551/MAX1555 janë karikues të specializuar për bateritë Li+, të aftë për të punuar nga USB ose nga një përshtatës i veçantë i energjisë (për shembull, një karikues telefoni).

Dallimi i vetëm midis këtyre mikroqarqeve është se MAX1555 prodhon një sinjal për të treguar procesin e karikimit dhe MAX1551 prodhon një sinjal që energjia është e ndezur. Ato. 1555 është ende i preferueshëm në shumicën e rasteve, kështu që 1551 tani është e vështirë të gjendet në shitje.

Një përshkrim i detajuar i këtyre mikroqarqeve nga prodhuesi është.

Tensioni maksimal i hyrjes nga përshtatësi DC është 7 V, kur mundësohet nga USB - 6 V. Kur tensioni i furnizimit bie në 3,52 V, mikroqarku fiket dhe karikimi ndalon.

Vetë mikroqarku zbulon se në cilën hyrje është i pranishëm voltazhi i furnizimit dhe lidhet me të. Nëse energjia furnizohet përmes autobusit USB, atëherë rryma maksimale e karikimit është e kufizuar në 100 mA - kjo ju lejon të lidhni karikuesin në portën USB të çdo kompjuteri pa frikën e djegies së urës jugore.

Kur mundësohet nga një furnizim i veçantë me energji elektrike, rryma tipike e karikimit është 280 mA.

Çipat kanë mbrojtje të integruar nga mbinxehja. Por edhe në këtë rast, qarku vazhdon të funksionojë, duke zvogëluar rrymën e ngarkimit me 17 mA për çdo shkallë mbi 110 ° C.

Ekziston një funksion para-karikimi (shih më lart): për sa kohë që voltazhi i baterisë është nën 3V, mikroqarku kufizon rrymën e karikimit në 40 mA.

Mikroqarku ka 5 kunja. Këtu është një diagram tipik i lidhjes:

Nëse ekziston një garanci që voltazhi në daljen e përshtatësit tuaj nuk mund të kalojë në asnjë rrethanë 7 volt, atëherë mund të bëni pa stabilizuesin 7805.

Opsioni i karikimit USB mund të montohet, për shembull, në këtë.

Mikroqarku nuk kërkon as dioda të jashtme dhe as transistorë të jashtëm. Në përgjithësi, natyrisht, gjëra të vogla të mrekullueshme! Vetëm ato janë shumë të vogla dhe të papërshtatshme për t'u bashkuar. Dhe ato janë gjithashtu të shtrenjta ().

LP2951

Stabilizuesi LP2951 është prodhuar nga National Semiconductors (). Ai siguron zbatimin e një funksioni të kufizuar të rrymës së integruar dhe ju lejon të gjeneroni një nivel të qëndrueshëm të tensionit të ngarkimit për një bateri litium-jon në daljen e qarkut.

Tensioni i karikimit është 4,08 - 4,26 volt dhe vendoset nga rezistenca R3 kur bateria shkëputet. Tensioni mbahet shumë saktë.

Rryma e ngarkimit është 150 - 300 mA, kjo vlerë është e kufizuar nga qarqet e brendshme të çipit LP2951 (në varësi të prodhuesit).

Përdorni diodën me një rrymë të vogël të kundërt. Për shembull, mund të jetë ndonjë nga seritë 1N400X që mund të blini. Dioda përdoret si një diodë bllokuese për të parandaluar rrymën e kundërt nga bateria në çipin LP2951 kur voltazhi i hyrjes fiket.

Ky karikues prodhon një rrymë karikimi mjaft të ulët, kështu që çdo bateri 18650 mund të karikojë gjatë natës.

Mikroqarku mund të blihet si në një paketë DIP ashtu edhe në një paketë SOIC (kushton rreth 10 rubla për copë).

MCP73831

Çipi ju lejon të krijoni karikuesit e duhur dhe është gjithashtu më i lirë se MAX1555 i shumëpërfolur.

Një diagram tipik i lidhjes është marrë nga:

Një avantazh i rëndësishëm i qarkut është mungesa e rezistorëve të fuqishëm me rezistencë të ulët që kufizojnë rrymën e ngarkesës. Këtu rryma vendoset nga një rezistencë e lidhur me pinin e 5-të të mikroqarkut. Rezistenca e tij duhet të jetë në intervalin 2-10 kOhm.

Ngarkuesi i montuar duket si ky:

Mikroqarku nxehet mjaft mirë gjatë funksionimit, por kjo nuk duket se e shqetëson atë. Ajo përmbush funksionin e saj.

Këtu është një version tjetër i një bord qarku të printuar me një SMD LED dhe një lidhës mikro-USB:

LTC4054 (STC4054)

Skema shumë e thjeshtë, opsion i shkëlqyeshëm! Lejon karikimin me rrymë deri në 800 mA (shih). Vërtetë, ka tendencë të nxehet shumë, por në këtë rast mbrojtja e integruar e mbinxehjes zvogëlon rrymën.

Qarku mund të thjeshtohet ndjeshëm duke hedhur një ose edhe të dy LED me një transistor. Atëherë do të duket kështu (duhet ta pranoni, nuk mund të jetë më e thjeshtë: disa rezistorë dhe një kondensator):

Një nga opsionet e bordit të qarkut të printuar është i disponueshëm në . Pllaka është projektuar për elementë të madhësisë standarde 0805.

I=1000/R. Nuk duhet të vendosni menjëherë një rrymë të lartë; së pari shikoni se sa nxehet mikroqarku. Për qëllimet e mia, mora një rezistencë 2.7 kOhm dhe rryma e ngarkimit doli të ishte rreth 360 mA.

Nuk ka gjasa që do të jetë e mundur të përshtatet një radiator në këtë mikroqark, dhe nuk është fakt që do të jetë efektiv për shkak të rezistencës së lartë termike të kryqëzimit të kasës kristal. Prodhuesi rekomandon bërjen e lavamanit të nxehtësisë "nëpërmjet plumbave" - ​​duke i bërë gjurmët sa më të trasha që të jetë e mundur dhe duke e lënë fletën nën trupin e çipit. Në përgjithësi, sa më shumë petë "tokë" të mbetet, aq më mirë.

Nga rruga, shumica e nxehtësisë shpërndahet përmes këmbës së tretë, kështu që ju mund ta bëni këtë gjurmë shumë të gjerë dhe të trashë (mbushni atë me saldim të tepërt).

Paketa e çipave LTC4054 mund të emërtohet LTH7 ose LTADY.

LTH7 ndryshon nga LTADY në atë që e para mund të ngrejë një bateri shumë të ulët (në të cilën voltazhi është më pak se 2.9 volt), ndërsa i dyti nuk mundet (duhet ta lëvizni veçmas).

Çipi doli të ishte shumë i suksesshëm, kështu që ka një sërë analogësh: STC4054, MCP73831, TB4054, QX4054, TP4054, SGM4054, ACE4054, LP4054, U4054, BL4054, WPM1381PT40, WPM181PT40, 81, VS61 02, HX6001, LC6000, LN5060, CX9058, EC49016, CYT5026, Q7051. Para se të përdorni ndonjë nga analogët, kontrolloni fletët e të dhënave.

TP4056

Mikroqarku është bërë në një strehë SOP-8 (shih), ai ka një lavaman metalik në bark që nuk është i lidhur me kontaktet, gjë që lejon heqjen më efikase të nxehtësisë. Ju lejon të karikoni baterinë me një rrymë deri në 1A (rryma varet nga rezistenca e cilësimit të rrymës).

Diagrami i lidhjes kërkon minimumin e elementëve të varur:

Qarku zbaton procesin klasik të karikimit - fillimisht karikimin me një rrymë konstante, pastaj me një tension konstant dhe një rrymë në rënie. Gjithçka është shkencore. Nëse shikoni karikimin hap pas hapi, mund të dalloni disa faza:

1. Monitorimi i tensionit të baterisë së lidhur (kjo ndodh gjatë gjithë kohës).
2. Faza e parakarikimit (nëse bateria është e shkarkuar nën 2,9 V). Ngarkoni me një rrymë prej 1/10 nga ajo e programuar nga rezistenca R prog (100 mA në R prog = 1.2 kOhm) në një nivel prej 2.9 V.
3. Karikimi me një rrymë konstante maksimale (1000 mA në R prog = 1.2 kOhm);
4. Kur bateria arrin 4.2 V, voltazhi në bateri fiksohet në këtë nivel. Fillon një ulje graduale e rrymës së karikimit.
5. Kur rryma arrin 1/10 e asaj të programuar nga rezistenca R prog (100 mA në R prog = 1,2 kOhm), karikuesi fiket.
6. Pas përfundimit të karikimit, kontrolluesi vazhdon të monitorojë tensionin e baterisë (shih pikën 1). Rryma e konsumuar nga qarku i monitorimit është 2-3 µA. Pasi tensioni të bjerë në 4.0 V, karikimi fillon përsëri. Dhe kështu me radhë në një rreth.

Rryma e ngarkimit (në amper) llogaritet me formulë I=1200/R prog. Maksimumi i lejuar është 1000 mA.

Një test i vërtetë karikimi me një bateri 3400 mAh 18650 tregohet në grafik:

Avantazhi i mikroqarkut është se rryma e ngarkimit vendoset nga vetëm një rezistencë. Rezistenca të fuqishme me rezistencë të ulët nuk kërkohen. Plus ka një tregues të procesit të karikimit, si dhe një tregues të përfundimit të karikimit. Kur bateria nuk është e lidhur, treguesi pulson çdo disa sekonda.

Tensioni i furnizimit të qarkut duhet të jetë brenda 4.5...8 volt. Sa më afër 4.5 V, aq më mirë (kështu që çipi nxehet më pak).

Këmba e parë përdoret për të lidhur një sensor të temperaturës të integruar në baterinë litium-jon (zakonisht terminali i mesëm i një baterie celulare). Nëse voltazhi i daljes është nën 45% ose mbi 80% të tensionit të furnizimit, karikimi pezullohet. Nëse nuk keni nevojë për kontroll të temperaturës, thjesht mbillni atë këmbë në tokë.

Kujdes! Ky qark ka një pengesë të rëndësishme: mungesën e një qarku mbrojtës të polaritetit të kundërt të baterisë. Në këtë rast, kontrolluesi garantohet të digjet për shkak të tejkalimit të rrymës maksimale. Në këtë rast, voltazhi i furnizimit të qarkut shkon drejtpërdrejt në bateri, gjë që është shumë e rrezikshme.

Shenja është e thjeshtë dhe mund të bëhet në një orë në gju. Nëse koha është thelbësore, mund të porosisni module të gatshme. Disa prodhues të moduleve të gatshme shtojnë mbrojtje kundër mbirrymës dhe shkarkimit të tepërt (për shembull, ju mund të zgjidhni cilin bord ju nevojitet - me ose pa mbrojtje, dhe me cilin lidhës).

Ju gjithashtu mund të gjeni pllaka të gatshme me një kontakt për një sensor të temperaturës. Ose edhe një modul karikimi me disa mikroqarqe paralele TP4056 për të rritur rrymën e karikimit dhe me mbrojtje nga polariteti i kundërt (shembull).

LTC1734

Gjithashtu një skemë shumë e thjeshtë. Rryma e karikimit caktohet nga rezistenca R prog (për shembull, nëse instaloni një rezistencë 3 kOhm, rryma do të jetë 500 mA).

Zakonisht mikroqarqet shënohen në kasë: LTRG (ato shpesh mund të gjenden në telefonat e vjetër Samsung).

Çdo tranzitor pnp është i përshtatshëm, gjëja kryesore është se ai është krijuar për një rrymë të caktuar ngarkimi.

Nuk ka asnjë tregues të ngarkimit në diagramin e treguar, por në LTC1734 thuhet se pin "4" (Prog) ka dy funksione - vendosjen e rrymës dhe monitorimin e fundit të ngarkimit të baterisë. Për shembull, tregohet një qark me kontrollin e fundit të karikimit duke përdorur krahasuesin LT1716.

Krahasuesi LT1716 në këtë rast mund të zëvendësohet me një LM358 të lirë.

TL431 + transistor

Ndoshta është e vështirë të krijohet një qark duke përdorur komponentë më të përballueshëm. Pjesa më e vështirë këtu është gjetja e burimit të tensionit të referencës TL431. Por ato janë aq të zakonshme saqë gjenden pothuajse kudo (rrallë një burim energjie bën pa këtë mikrocircuit).

Epo, transistori TIP41 mund të zëvendësohet me ndonjë tjetër me një rrymë kolektori të përshtatshme. Edhe KT819, KT805 i vjetër sovjetik (ose KT815 më pak i fuqishëm, KT817) do të bëjë.

Vendosja e qarkut zbret në vendosjen e tensionit të daljes (pa bateri!!!) duke përdorur një rezistencë të shkurtimit në 4.2 volt. Rezistenca R1 vendos vlerën maksimale të rrymës së karikimit.

Ky qark zbaton plotësisht procesin me dy faza të karikimit të baterive të litiumit - fillimisht karikimi me rrymë direkte, pastaj kalon në fazën e stabilizimit të tensionit dhe redukton pa probleme rrymën pothuajse në zero. E vetmja pengesë është përsëritshmëria e dobët e qarkut (është kapriçioz në konfigurim dhe kërkues për komponentët e përdorur).

MCP73812

Ekziston një tjetër mikroqark i lënë pas dore në mënyrë të pamerituar nga Microchip - MCP73812 (shih). Bazuar në të, merret një opsion tarifimi shumë buxhetor (dhe i lirë!). Kompleti i gjithë trupit është vetëm një rezistencë!

Nga rruga, mikroqarku është bërë në një paketë miqësore me saldimin - SOT23-5.

E vetmja negative është se nxehet shumë dhe nuk ka tregues ngarkese. Gjithashtu, disi nuk funksionon me shumë besueshmëri nëse keni një burim energjie me fuqi të ulët (i cili shkakton një rënie të tensionit).

Në përgjithësi, nëse treguesi i ngarkimit nuk është i rëndësishëm për ju dhe një rrymë prej 500 mA ju përshtatet, atëherë MCP73812 është një opsion shumë i mirë.

NCP1835

Ofrohet një zgjidhje plotësisht e integruar - NCP1835B, duke siguruar stabilitet të lartë të tensionit të karikimit (4,2 ±0,05 V).

Ndoshta e vetmja pengesë e këtij mikroqarku është madhësia e tij tepër miniaturë (kasës DFN-10, madhësia 3x3 mm). Jo të gjithë mund të ofrojnë bashkim me cilësi të lartë të elementeve të tillë miniaturë.

Ndër avantazhet e pamohueshme do të doja të shënoja sa vijon:

1. Numri minimal i pjesëve të trupit.
2. Mundësia e karikimit të një baterie plotësisht të shkarkuar (rryma e parakarikimit 30 mA);
3. Përcaktimi i përfundimit të karikimit.
4. Rryma e ngarkimit e programueshme - deri në 1000 mA.
5. Treguesi i ngarkimit dhe gabimit (i aftë të zbulojë bateritë e pakarikueshme dhe të sinjalizojë këtë).
6. Mbrojtje kundër karikimit afatgjatë (duke ndryshuar kapacitetin e kondensatorit C t, mund të vendosni kohën maksimale të karikimit nga 6.6 në 784 minuta).

Kostoja e mikroqarkut nuk është saktësisht e lirë, por edhe jo aq e lartë (~$1) sa të mund të refuzoni ta përdorni. Nëse jeni të kënaqur me një hekur saldimi, unë do t'ju rekomandoja të zgjidhni këtë opsion.

Një përshkrim më i detajuar është në.

A mund të ngarkoj një bateri litium-jon pa kontrollues?

Po ti mundesh. Megjithatë, kjo do të kërkojë kontroll të ngushtë të rrymës dhe tensionit të karikimit.

Në përgjithësi, nuk do të jetë e mundur të ngarkoni një bateri, për shembull, 18650 tonë, pa një karikues. Ju ende duhet të kufizoni disi rrymën maksimale të ngarkimit, kështu që të paktën memoria më primitive do të kërkohet ende.

Ngarkuesi më i thjeshtë për çdo bateri litiumi është një rezistencë e lidhur në seri me baterinë:

Rezistenca dhe shpërndarja e fuqisë së rezistencës varen nga voltazhi i burimit të energjisë që do të përdoret për karikim.

Si shembull, le të llogarisim një rezistencë për një furnizim me energji 5 volt. Ne do të ngarkojmë një bateri 18650 me një kapacitet 2400 mAh.

Pra, në fillimin e ngarkimit, rënia e tensionit në të gjithë rezistencën do të jetë:

U r = 5 - 2,8 = 2,2 Volt

Le të themi se furnizimi ynë me energji 5V është vlerësuar për një rrymë maksimale prej 1A. Qarku do të konsumojë rrymën më të lartë në fillimin e ngarkimit, kur voltazhi në bateri është minimal dhe arrin në 2.7-2.8 volt.

Kujdes: këto llogaritje nuk marrin parasysh mundësinë që bateria të shkarkohet shumë thellë dhe tensioni në të mund të jetë shumë më i ulët, madje deri në zero.

Kështu, rezistenca e rezistencës që kërkohet për të kufizuar rrymën në fillim të ngarkimit në 1 Amper duhet të jetë:

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

Shpërndarja e fuqisë së rezistencës:

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

Në fund të ngarkimit të baterisë, kur voltazhi në të afrohet 4.2 V, rryma e ngarkimit do të jetë:

ngarkoj = (U ip - 4.2) / R = (5 - 4.2) / 2.2 = 0.3 A

Kjo do të thotë, siç e shohim, të gjitha vlerat nuk shkojnë përtej kufijve të lejuar për një bateri të caktuar: rryma fillestare nuk e kalon rrymën maksimale të lejueshme të karikimit për një bateri të caktuar (2.4 A), dhe rryma përfundimtare tejkalon rrymën në të cilën bateria nuk fiton më kapacitet (0,24 A).

Disavantazhi kryesor i një ngarkimi të tillë është nevoja për të monitoruar vazhdimisht tensionin në bateri. Dhe fikeni manualisht ngarkesën sapo voltazhi të arrijë 4.2 Volt. Fakti është se bateritë e litiumit tolerojnë shumë dobët edhe mbitensionin afatshkurtër - masat e elektrodave fillojnë të degradohen shpejt, gjë që çon në mënyrë të pashmangshme në humbjen e kapacitetit. Në të njëjtën kohë, krijohen të gjitha parakushtet për mbinxehje dhe ulje të presionit.

Nëse bateria juaj ka një tabelë të integruar mbrojtëse, e cila u diskutua pak më lart, atëherë gjithçka bëhet më e thjeshtë. Kur të arrihet një tension i caktuar në bateri, vetë bordi do ta shkëputë atë nga ngarkuesi. Sidoqoftë, kjo metodë e tarifimit ka disavantazhe të rëndësishme, të cilat i diskutuam në.

Mbrojtja e integruar në bateri nuk do të lejojë që ajo të mbingarkohet në asnjë rrethanë. E tëra çfarë ju duhet të bëni është të kontrolloni rrymën e ngarkimit në mënyrë që të mos tejkalojë vlerat e lejuara për një bateri të caktuar (për fat të keq, tabelat mbrojtëse nuk mund të kufizojnë rrymën e karikimit).

Karikimi duke përdorur një furnizim me energji laboratorike

Nëse keni një furnizim me energji elektrike me mbrojtje aktuale (kufizim), atëherë jeni të shpëtuar! Një burim i tillë energjie është tashmë një karikues i plotë që zbaton profilin e saktë të ngarkimit, për të cilin kemi shkruar më lart (CC/CV).

Gjithçka që duhet të bëni për të ngarkuar li-ion është të vendosni furnizimin me energji në 4,2 volt dhe të vendosni kufirin e dëshiruar të rrymës. Dhe mund ta lidhni baterinë.

Fillimisht, kur bateria është ende e shkarkuar, furnizimi me energji laboratorike do të funksionojë në modalitetin e mbrojtjes aktuale (d.m.th., do të stabilizojë rrymën e daljes në një nivel të caktuar). Pastaj, kur voltazhi në bankë rritet në 4.2V të vendosur, furnizimi me energji elektrike do të kalojë në modalitetin e stabilizimit të tensionit dhe rryma do të fillojë të bjerë.

Kur rryma bie në 0,05-0,1C, bateria mund të konsiderohet e ngarkuar plotësisht.

Siç mund ta shihni, furnizimi me energji laboratorike është një karikues pothuajse ideal! E vetmja gjë që nuk mund të bëjë automatikisht është të marrë një vendim për të ngarkuar plotësisht baterinë dhe për të fikur. Por kjo është një gjë e vogël që as nuk duhet t'i kushtoni vëmendje.

Si të ngarkoni bateritë e litiumit?

Dhe nëse po flasim për një bateri të disponueshme që nuk është menduar për rimbushje, atëherë përgjigjja e saktë (dhe e vetmja e saktë) për këtë pyetje është JO.

Fakti është se çdo bateri litiumi (për shembull, CR2032 e zakonshme në formën e një tablete të sheshtë) karakterizohet nga prania e një shtrese të brendshme pasivizuese që mbulon anodën e litiumit. Kjo shtresë parandalon një reaksion kimik midis anodës dhe elektrolitit. Dhe furnizimi me rrymë të jashtme shkatërron shtresën e mësipërme mbrojtëse, duke çuar në dëmtimin e baterisë.

Nga rruga, nëse flasim për baterinë jo të rikarikueshme CR2032, atëherë LIR2032, i cili është shumë i ngjashëm me të, tashmë është një bateri e plotë. Mund dhe duhet të ngarkohet. Vetëm tensioni i tij nuk është 3, por 3.6 V.

Si të ngarkoni bateritë e litiumit (qoftë një bateri telefoni, 18650 ose ndonjë bateri tjetër li-jon) u diskutua në fillim të artikullit.

Nikolai Petrushov

TL431, çfarë lloj "bishë" është kjo?

Oriz. 1 TL431.

TL431 u krijua në fund të viteve '70 dhe ende përdoret gjerësisht në industri dhe në aktivitetet radio amatore.
Por, pavarësisht moshës së tij të shtyrë, jo të gjithë amatorët e radios e njohin nga afër këtë rast të mrekullueshëm dhe aftësitë e tij.
Në këtë artikull do të përpiqem të njoh amatorët e radios me këtë mikrocircuit.

Së pari, le të shohim se çfarë ka brenda tij dhe t'i drejtohemi dokumentacionit për mikroqarkun, "fletën e të dhënave" (nga rruga, analogët e këtij mikroqarku janë KA431, dhe mikroqarqet tona KR142EN19A, K1156ER5x).
Dhe brenda tij ka rreth një duzinë transistorë dhe vetëm tre dalje, pra çfarë është?

Oriz. 2 Pajisja TL431.

Rezulton se gjithçka është shumë e thjeshtë. Brenda është një op-amp konvencional (trekëndëshi në diagramin e bllokut) me një transistor në dalje dhe një burim të tensionit referues.
Vetëm këtu ky qark luan një rol paksa të ndryshëm, përkatësisht rolin e një diode zener. Quhet gjithashtu "Diodë e kontrolluar Zener".
Si punon ai?
Le të shohim bllok diagramin TL431 në Figurën 2. Nga diagrami mund të shihni se op-amp ka një burim të tensionit referencë 2,5 volt të integruar (shumë të qëndrueshëm) (katror i vogël) i lidhur me hyrjen e kundërt, një hyrje direkte ( R), një tranzitor në daljen op-amp, një kolektor (K) dhe një emetues (A), të cilët kombinohen me terminalet e furnizimit me energji të amplifikatorit dhe një diodë mbrojtëse kundër ndryshimit të polaritetit. Rryma maksimale e ngarkesës së këtij transistori është deri në 100 mA, voltazhi maksimal është deri në 36 volt.

Oriz. 3 Pika TL431.

Tani, duke përdorur shembullin e një qarku të thjeshtë të paraqitur në Figurën 4, le të shohim se si funksionon gjithçka.
Ne tashmë e dimë se brenda çipit ka një burim të integruar të tensionit referues - 2.5 volt. Në lëshimet e para të mikroqarqeve, të cilat quheshin TL430, voltazhi i burimit të integruar ishte 3 volt, në lëshimet e mëvonshme arrin në 1.5 volt.
Kjo do të thotë që në mënyrë që transistori i daljes të hapet, është e nevojshme të aplikoni një tension pak më të lartë se referenca 2,5 volt në hyrjen (R) të amplifikatorit operacional (prefiksi "pak" mund të hiqet, pasi ndryshimi është disa milivolt dhe në të ardhmen do të supozojmë se në hyrje duhet të aplikohet një tension i barabartë me referencën), atëherë në daljen e amplifikatorit operacional do të shfaqet një tension dhe transistori i daljes do të hapet.
Për ta thënë thjesht, TL431 është diçka si një transistor me efekt në terren (ose thjesht një transistor), i cili hapet kur një tension prej 2.5 volt (ose më shumë) aplikohet në hyrjen e tij. Pragu i hapjes-mbylljes së tranzistorit të daljes është shumë i qëndrueshëm këtu për shkak të pranisë së një burimi të tensionit referencë të qëndrueshëm të integruar.

Oriz. 4 Diagrami i qarkut për TL431.

Nga diagrami (Fig. 4) mund të shihet se një ndarës i tensionit i përbërë nga rezistorët R2 dhe R3 është i lidhur me hyrjen R të mikroqarkut TL431, rezistenca R1 kufizon rrymën LED.
Meqenëse rezistorët ndarës janë të njëjtë (tensioni i furnizimit me energji elektrike është i ndarë në gjysmë), transistori i daljes së amplifikatorit (TL-ki) do të hapet kur voltazhi i burimit të energjisë është 5 volt ose më shumë (5/2 = 2,5). Në këtë rast, 2.5 volt do të furnizohen në hyrjen R nga ndarësi R2-R3.
Kjo do të thotë, LED ynë do të ndizet (transistori i daljes do të hapet) kur voltazhi i burimit të energjisë është 5 volt ose më shumë. Ai do të fiket në përputhje me rrethanat kur voltazhi i burimit është më i vogël se 5 volt.
Nëse rritni rezistencën e rezistencës R3 në krahun ndarës, atëherë do të jetë e nevojshme të rritet tensioni i furnizimit me energji elektrike në më shumë se 5 volt, në mënyrë që tensioni në hyrjen R të mikroqarkut të furnizuar nga ndarësi R2-R3 përsëri arrin 2.5 volt dhe transistori i daljes TL hapet -ki.

Rezulton se nëse ky ndarës i tensionit (R2-R3) është i lidhur me daljen e furnizimit me energji elektrike, dhe katoda e TL-ki me bazën ose portën e transistorit të kontrollit të furnizimit me energji elektrike, atëherë duke ndryshuar krahët i ndarësit, për shembull duke ndryshuar vlerën e R3, do të jetë e mundur të ndryshohet tensioni i daljes së këtij furnizimi me energji elektrike, sepse në të njëjtën kohë, tensioni i stabilizimit TL (tensioni i hapjes së tranzistorit të daljes) do të ndryshojë gjithashtu - që është, ne do të marrim një diodë zener të kontrolluar.
Ose nëse zgjidhni një ndarës pa e ndryshuar atë në të ardhmen, mund ta bëni tensionin e daljes së furnizimit me energji të fiksuar rreptësisht në një vlerë të caktuar.

konkluzioni;- nëse mikroqarku përdoret si diodë zener (qëllimi i tij kryesor), atëherë duke zgjedhur rezistencat e ndarësit R2-R3 mund të bëjmë një diodë zener me çdo tension stabilizimi brenda intervalit 2,5 - 36 volt (kufizimi maksimal sipas "Fleta e të dhënave").
Një tension stabilizimi prej 2.5 volt merret pa ndarës nëse hyrja e TL është e lidhur me katodën e saj, domethënë kunjat 1 dhe 3 janë të lidhura me qark të shkurtër.

Pastaj lindin më shumë pyetje. A është e mundur, për shembull, të zëvendësohet TL431 me një op-amp të rregullt?
- Është e mundur vetëm nëse dëshironi ta dizajnoni, por do t'ju duhet të montoni burimin tuaj të tensionit të referencës 2,5 volt dhe të furnizoni energjinë me op-amp veçmas nga transistori i daljes, pasi konsumi aktual i tij mund të hapë aktivizuesin. Në këtë rast, ju mund të bëni tensionin e referencës çfarëdo që dëshironi (jo domosdoshmërisht 2,5 volt), atëherë do t'ju duhet të rillogaritni rezistencën e ndarësit të përdorur në lidhje me TL431, në mënyrë që në një tension të caktuar në dalje të furnizimit me energji elektrike, voltazhi i furnizuar në hyrjen e mikroqarkut është i barabartë me referencën.

Një pyetje tjetër - a është e mundur të përdoret TL431 si një krahasues i rregullt dhe të ndërtohet mbi të, të themi, një termostat ose diçka e ngjashme?

Është e mundur, por meqenëse ndryshon nga një krahasues konvencional në prani të një burimi të integruar të tensionit referues, qarku do të jetë shumë më i thjeshtë. Për shembull kjo;

Oriz. 5 Termostati në TL431.

Këtu termistori (termistori) është një sensor i temperaturës dhe zvogëlon rezistencën e tij me rritjen e temperaturës, d.m.th. ka një TCR negative (Temperature Coefficient of Resistance). Termistorët me TCS pozitive, d.m.th. Rezistenca e të cilave rritet me rritjen e temperaturës quhet pozistorë.
Në këtë termostat, kur temperatura tejkalon një nivel të caktuar (të rregulluar nga një rezistencë e ndryshueshme), një stafetë ose ndonjë aktivizues do të funksionojë dhe do të fikë ngarkesën (elementet ngrohëse) me kontaktet e tij, ose, për shembull, do të ndezë tifozët në varësi të detyrë.
Ky qark ka një histerezë të vogël, dhe për ta rritur atë, është e nevojshme të futni një OOS midis kunjave 1-3, për shembull, një rezistencë prerëse prej 1.0 - 0.5 mOhm dhe vlera e tij duhet të zgjidhet eksperimentalisht në varësi të histerezës së kërkuar.
Nëse është e nevojshme që aktivizuesi të funksionojë kur temperatura bie, atëherë sensori dhe rregullatorët duhet të ndërrohen, domethënë termistori duhet të përfshihet në krahun e sipërm dhe një rezistencë e ndryshueshme me një rezistencë në krahun e poshtëm.
Dhe si përfundim, mund të kuptoni lehtësisht se si funksionon mikroqarku TL431 në qarkun e një furnizimi të fuqishëm me energji elektrike për një marrës, i cili tregohet në Figurën 6, dhe çfarë roli luajnë rezistorët R8 dhe R9 këtu, dhe si zgjidhen ato.

Oriz. 6 Furnizues i fuqishëm 13 volt, 22 amper.