리튬 이온 방전 회로. 리튬 이온 배터리 보호(리튬 이온 보호 컨트롤러). 그래서 여기에 "민중"머리 스카프의 동일한 수정 사항이 있습니다.

모든 라디오 아마추어는 리튬 이온 배터리 캔 1개용 충전판에 매우 익숙합니다. 그것은 저렴한 가격과 좋은 출력 매개 변수로 인해 큰 수요가 있습니다.




5볼트의 전압에서 이전에 표시된 배터리를 충전하는 데 사용됩니다. 이러한 스카프는 리튬 이온 배터리 형태의 자율 전원으로 집에서 만든 디자인에 널리 사용됩니다.



이 컨트롤러는 보호 기능이 있는 것과 없는 두 가지 버전으로 생산됩니다. 보호 기능이 있는 것은 약간 비쌉니다.




다양한 기능을 제공하는 보호

1) 과방전, 과충전, 과부하 및 단락의 경우 배터리를 분리합니다.





오늘 우리는이 스카프를 매우 자세히 확인하고 제조업체가 약속 한 매개 변수가 실제 매개 변수와 일치하는지 이해하고 다른 테스트를 준비하고 운전했습니다.
보드 매개변수는 아래와 같습니다.




그리고 이것들은 보호 기능이있는 상위 구성표, 하위 구성표입니다.




현미경으로 보면 보드의 품질이 매우 우수하다는 것을 알 수 있습니다. 양면 유리 섬유, "소폴" 없음, 실크 스크린 인쇄가 있으며 모든 입력 및 출력이 표시되어 있으므로 주의하면 연결을 혼동하는 것이 현실적이지 않습니다.




마이크로 회로는 1A 영역에서 최대 충전 전류를 제공할 수 있으며, 이 전류는 Rx 저항(빨간색으로 강조 표시됨)을 선택하여 변경할 수 있습니다.




그리고 이것은 이전에 지정된 저항의 저항에 따른 출력 전류 플레이트입니다.



마이크로 회로는 최종 충전 전압(약 4.2볼트)을 설정하고 충전 전류를 제한합니다. 보드에는 빨간색과 파란색의 두 개의 LED가 있습니다(색상이 다를 수 있음). 첫 번째는 충전 중이고 두 번째는 배터리가 완전히 충전되면 켜집니다.




5볼트를 공급하는 마이크로 USB 커넥터가 있습니다.




첫 번째 테스트.
배터리가 충전될 출력 전압을 확인해 보겠습니다. 4.1~4.2V여야 합니다.





맞습니다. 불만은 없습니다.

두 번째 테스트
출력 전류를 확인해 보겠습니다. 이 보드에서 최대 전류는 기본적으로 약 1A로 설정되어 있습니다.
보호가 트리거될 때까지 보드의 출력을 로드하여 큰 입력 소비 또는 방전된 배터리를 시뮬레이션합니다.




최대 전류는 선언된 전류에 가깝습니다. 계속 진행하겠습니다.

테스트 3
배터리 대신에 4볼트 영역에서 전압이 미리 설정된 실험실 전원 공급 장치가 연결됩니다. 보호 장치가 배터리를 분리할 때까지 전압을 낮추고 멀티미터는 출력 전압을 표시합니다.





보시다시피 2.4-2.5V에서 출력 전압이 사라졌습니다. 즉, 보호 기능이 작동 중입니다. 그러나이 전압은 임계 전압보다 낮습니다. 2.8V가 가장 많을 것이라고 생각합니다. 일반적으로 보호 기능이 작동하는 정도로 배터리를 방전하는 것은 권장하지 않습니다.

테스트 4
보호 전류를 확인합니다.
이러한 목적을 위해 전자 부하가 사용되었으며 점차적으로 전류를 증가시킵니다.




보호는 약 3.5A의 전류에서 작동합니다(비디오에서 명확하게 볼 수 있음).

단점 중 나는 미세 회로가 뻔뻔스럽게 가열되고 열 집약적 인 보드조차도 저장하지 않는다는 점에 유의 할 것입니다. 그런데 미세 회로 자체에는 효과적인 열 전달을위한 기판이 있으며이 기판은 기판에 납땜되어 있습니다. 후자는 방열판의 역할을 합니다.





추가할 것이 없다고 생각합니다. 모두가 완벽하게 보았고, 보드는 소형 리튬 이온 배터리 셀 1개용 충전 컨트롤러와 관련하여 탁월한 예산 옵션입니다.
나는 이것이 중국 엔지니어의 가장 성공적인 개발 중 하나라고 생각하며, 이는 무시할 수 있는 가격 때문에 모든 사람이 사용할 수 있습니다.
머물게되어 기쁩니다!

이 장치는 앞에서 이미 간략하게 설명하였으니, 좀 더 구체적으로 작성하여 실제로 적용해 보도록 하겠다.

뽁뽁이로 잘 싸서 보내주셨어요


보드는 아직 분할되지 않았지만 잘 분할되었습니다.



보드 크기 27x17x4mm
표준 microUSB 커넥터 또는 중복 접점 + 및 -를 통해 충전에 연결
배터리는 핀 B + 및 B-에 연결됩니다.
부하는 OUT + 및 OUT- 핀에 연결됩니다.



모든 칩은 잘 알려져 있고 테스트되었습니다.

실제 장치 다이어그램


TP4056 입력에는 제한 저항이 없습니다. 분명히 연결 케이블이 이 기능을 수행합니다.
실제 충전 전류는 0.93A입니다.
배터리 전압이 4.19V일 때 충전이 비활성화됩니다.
배터리의 전류 소비는 3μA에 불과하며 이는 모든 배터리의 자체 방전보다 훨씬 적습니다.
일부 요소에 대한 설명
TP4056 - 1A 리튬 충전 컨트롤러 칩

여기에서 자세히 설명

DW01A - 리튬 보호 칩

FS8205A - 전자 키 25mOhm 4A

R3(1.2kOhm) - 배터리 충전 전류 설정

값을 변경하여 충전 전류를 줄일 수 있습니다.


R5 C2 - DW01A 전원 공급 장치 필터. 또한 배터리의 전압을 모니터링합니다.
R6 - 충전의 극성 반전을 방지하는 데 필요합니다. 또한 정상적인 보호 작동을 위해 키의 전압 강하를 측정합니다.
빨간색 LED - 배터리 충전 과정 표시
파란색 LED - 배터리 충전 종료 표시

보드는 짧은 시간 동안만 배터리 극성 반전을 견뎌냅니다. FS8205A 키는 빠르게 과열됩니다. 자체적으로 FS8205A 및 DW01A는 전류 제한 저항의 존재로 인한 배터리 극성 반전을 두려워하지 않지만 TP4056의 연결로 인해 극성 반전 전류가 이를 통해 흐르기 시작합니다.

배터리 전압이 4.0V일 때 측정된 키 임피던스는 0.052 Ohm입니다.
배터리 전압이 3.0V일 때 측정된 키 임피던스는 0.055 Ohm입니다.

과전류 보호 - 다음과 같은 경우 2단계 및 트립:
- 부하 전류가 3μs 동안 27A를 초과함
- 부하 전류가 10ms 동안 3A 초과
정보는 사양의 공식에 따라 계산되며 실제로 확인할 수 없습니다.
장기 최대 반동 전류는 약 2.5A로 밝혀졌으며 키가 눈에 띄게 뜨거워졌습니다. 0.32W를 잃습니다.

배터리 과방전 보호는 2.39V의 전압에서 작동합니다. 충분하지 않습니다. 모든 배터리가 그런 낮은 전압으로 안전하게 방전될 수 있는 것은 아닙니다.

나는 이 스카프를 1S2P 어셈블리에서 랩톱의 오래된 18500 배터리와 함께 작고 단순한 어린이용 무선 조종 자동차에 적용하려고 했습니다.

기계는 3개의 AA 배터리로 구동되었습니다. 18500 배터리는 그보다 훨씬 더 두껍고 배터리 구획의 덮개를 제거해야 했고 파티션을 물어뜯고 배터리를 접착해야 했습니다. 두께면에서 그들은 바닥과 같은 높이로 밝혀졌습니다.


그는 실런트로 스카프를 지붕에 붙이고 커넥터 아래에 컷을 만들었습니다.




이제 배터리를 이렇게 충전할 수 있습니다.


빨간색 충전 표시기는 빨간색 지붕 웰을 통해 표시됩니다.


지붕을 통한 충전 종료의 파란색 표시기는 거의 보이지 않습니다. 연결 커넥터 측면에서만 볼 수 있습니다.


차는 아래에서 가스 실린더와 같습니다 :)


자동차는 약 25분 동안 이 실린더를 타고 달립니다. 너무 많지는 않지만 오, 충분히 놀기에 충분합니다. 기계는 약 1시간 동안 충전됩니다.

결론 : 창의력을위한 작고 매우 유용한 장치 - 가져갈 수 있습니다. 더 주문하겠습니다.

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그리고 다시, DIY를 위한 장치.
이 모듈을 사용하면 miniUSB 케이블을 사용하여 USB 포트에서 리튬 이온 배터리(보호 및 비보호 모두)를 충전할 수 있습니다.

인쇄 회로 기판 - 금속 처리된 양면 유리 섬유, 깔끔한 설치.




특수 TP4056 충전 컨트롤러를 기반으로 조립된 충전.
실제 계획.


배터리 측면에서 장치는 아무것도 소모하지 않으며 배터리에 영구적으로 연결된 상태로 둘 수 있습니다. 출력 단락 보호 - 예(110mA 전류 제한 포함). 배터리 역극성 보호 기능이 없습니다.
miniUSB 전원 공급 장치는 보드의 10센트로 복제됩니다.




장치는 다음과 같이 작동합니다.
배터리 없이 전원이 연결되면 빨간색 LED가 켜지고 파란색이 주기적으로 깜박입니다.
방전된 배터리가 연결되면 빨간색 LED가 꺼지고 파란색 LED가 켜지면서 충전이 시작됩니다. 배터리 전압이 2.9V 미만인 한 충전 전류는 90-100mA로 제한됩니다. 전압이 2.9V 이상으로 상승하면 충전 전류가 800mA로 급격히 상승하고 공칭 1000mA까지 점진적으로 증가합니다.
전압이 4.1V에 도달하면 충전 전류가 점차 감소하기 시작한 다음 전압이 4.2V에서 안정화되고 충전 전류가 105mA로 감소한 후 LED가 주기적으로 전환되기 시작하여 충전이 계속되는 동안 충전이 종료되었음을 나타냅니다. 파란색 LED로 전환하면 ... 스위칭은 배터리 전압 모니터링의 히스테리시스에 따라 발생합니다.
공칭 충전 전류는 1.2kΩ 저항으로 설정됩니다. 필요한 경우 컨트롤러 사양에 따라 저항값을 높여 전류를 줄일 수 있습니다.
R(kOhm) - I(mA)
10 - 130
5 - 250
4 - 300
3 - 400
2 - 580
1.66 - 690
1.5 - 780
1.33 - 900
1.2 - 1000

최종 충전 전압은 4.2V로 하드코딩됩니다. 모든 배터리가 100% 충전되는 것은 아닙니다.
컨트롤러 사양.

결론: 이 장치는 간단하고 특정 작업에 유용합니다.

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리튬 이온 배터리가 완전 방전을 좋아하지 않는다는 것은 비밀이 아닙니다. 이것으로부터 그들은 시들고 시들고 또한 내부 저항을 증가시키고 용량을 잃습니다. 일부 표본(보호 기능이 있는 표본)은 깊은 동면에 빠질 수도 있습니다. 따라서 리튬 배터리를 사용할 때 최대 방전을 어떻게든 제한할 필요가 있습니다.

이를 위해 적시에 부하에서 배터리를 분리하는 특수 회로가 사용됩니다. 이러한 회로를 방전 컨트롤러라고도 합니다.

때문에 방전 컨트롤러는 방전 전류의 크기를 제어하지 않으며 엄밀히 말하면 컨트롤러가 아닙니다. 사실, 이것은 잘 정립되었지만 심방전 보호 체계에 대한 잘못된 이름입니다.

일반적인 믿음과 달리 내장 배터리(PCB 보드 또는 PCM 모듈)는 충전/방전 전류를 제한하거나 완전 방전 시 부하를 제때 분리하거나 충전 종료 시점을 정확하게 결정하기 위한 것이 아닙니다. .

처음에,보호 보드는 원칙적으로 충전 또는 방전 전류를 제한할 수 없습니다. 이것은 메모리에 의해 수행되어야 합니다. 그들이 할 수 있는 최대는 부하에 단락이 발생하거나 과열될 때 배터리를 차단하는 것입니다.

둘째,대부분의 보호 모듈은 2.5볼트 이하에서 리튬 이온 배터리를 분리합니다. 그리고 압도적인 대다수의 배터리에 대해 이것은 매우 강한 방전입니다. 이것은 전혀 허용되어서는 안 됩니다.

셋째,중국인들은 이 모듈을 수백만 명씩 리벳으로 박습니다... 정말 그들이 고품질의 정밀 부품을 사용한다고 믿습니까? 아니면 누군가 배터리에 설치하기 전에 테스트하고 조정하고 있습니까? 물론 그렇지 않습니다. 중국 판을 생산할 때 한 가지 원칙만 엄격하게 준수됩니다. 저렴할수록 좋습니다. 따라서 보호 기능이 정확히 4.2 ± 0.05V에서 충전기에서 배터리를 분리하면 이는 규칙성보다 우연일 가능성이 더 큽니다.

조금 더 일찍(예: 4.1V에서) 작동할 PCB 모듈이 있으면 좋습니다. 그러면 배터리는 용량의 약 10%를 차지하지 못할 것입니다. 배터리가 지속적으로 충전되는 경우(예: 최대 4.3V) 훨씬 더 나쁩니다. 그러면 서비스 수명이 줄어들고 용량이 감소하며 일반적으로 부풀어 오를 수 있습니다.

리튬 이온 배터리에 내장된 보호 보드는 방전 제한기로 사용할 수 없습니다! 그리고 충전 제한기로도 말이죠. 이 보드는 비정상적인 상황이 발생한 경우 배터리를 비상 종료하기 위한 용도로만 사용됩니다.

따라서 충전 제한 및/또는 너무 깊은 방전에 대한 보호를 위한 별도의 회로가 필요합니다.

우리는 개별 부품 및 ASIC에 대한 간단한 충전기에 대해 논의했습니다. 그리고 오늘 우리는 과도한 방전으로부터 리튬 배터리를 보호할 수 있는 오늘날 존재하는 솔루션에 대해 이야기할 것입니다.

먼저 6개의 요소로 구성된 간단하고 안정적인 리튬 이온 과방전 보호 회로를 제안합니다.

다이어그램에 표시된 등급은 전압이 ~ 10V로 떨어지면 부하에서 배터리 연결이 끊어집니다(금속 탐지기에서 직렬 연결된 18650 배터리 3개를 보호했습니다). 저항 R3을 선택하여 자체 트립 임계값을 설정할 수 있습니다.

그건 그렇고, 리튬 이온 배터리의 완전 방전 전압은 3.0V 이하입니다.

현장 작업자(예: 회로에서)는 컴퓨터에서 오래된 마더보드에서 녹아웃될 수 있으며 일반적으로 한 번에 여러 개가 있습니다. 그런데 TL-ku도 같은 곳에서 가져갈 수 있습니다.

커패시터 C1은 스위치가 켜져 있을 때 회로의 초기 시작에 필요합니다(T1의 게이트를 마이너스로 잠시 당겨 트랜지스터를 열고 전압 분배기 R3, R2에 전원을 공급함). 또한 C1을 충전한 후 트랜지스터를 켜는 데 필요한 전압은 TL431 미세 회로에 의해 유지됩니다.

주목! 다이어그램에 표시된 IRF4905 트랜지스터는 직렬 연결된 3개의 리튬 이온 배터리를 완벽하게 보호하지만 3.7볼트의 전압으로 하나의 뱅크를 보호하는 데는 전혀 적합하지 않습니다. 전계 효과 트랜지스터가 적합한지 여부를 결정하는 방법에 대해 말합니다.

이 회로의 단점: 부하의 단락(또는 너무 많은 전류 소비)의 경우 전계 효과 트랜지스터가 즉시 닫히지 않습니다. 반응 시간은 커패시터 C1의 커패시턴스에 따라 달라집니다. 그리고 이 시간 동안 무언가가 제대로 타버릴 시간이 있을 가능성이 큽니다. 부하의 단락에 즉시 응답하는 회로는 다음과 같습니다.

SA1 스위치는 보호가 트립된 후 회로를 "재시작"하는 데 필요합니다. 장치가 배터리를 제거하여 충전하도록 설계된 경우(별도 충전기에서) 이 스위치는 필요하지 않습니다.

저항 R1의 저항은 TL431 안정기가 최소 배터리 전압에서 작동하도록 해야 합니다. 양극-음극 전류가 0.4mA 이상이어야 합니다. 이것은 이 회로의 또 다른 단점을 만듭니다. 보호가 트리거된 후 회로는 배터리에서 에너지를 계속 소비합니다. 전류는 작지만 몇 달 만에 작은 배터리를 완전히 방전시키기에 충분합니다.

리튬 배터리 방전을 집에서 제어하기위한 다음 계획에는 이러한 단점이 없습니다. 보호가 트리거되면 장치에서 소비하는 전류가 너무 작아서 테스터도 감지하지 못합니다.

아래는 TL431 안정기를 사용하는 리튬 배터리 방전 제한기의 최신 버전입니다. 이를 통해 첫째, 원하는 응답 임계값을 쉽고 간단하게 설정할 수 있으며 둘째, 회로는 높은 온도 안정성과 명확한 셧다운을 갖습니다. 박수 치고 그게 다야!

오늘 TL-ku를 구입하는 것은 전혀 문제가 되지 않으며 번들당 5코펙에 판매됩니다. 저항 R1을 설치할 필요가 없습니다(어떤 경우에는 유해하기도 함). 작동 전압을 설정하는 트리머 R6은 선택된 저항이 있는 일정한 저항 체인으로 교체할 수 있습니다.

차단 모드를 종료하려면 보호 작동 임계값 이상으로 배터리를 충전한 다음 S1 "재설정" 버튼을 눌러야 합니다.

위의 모든 계획의 불편은 보호에 들어간 후 계획의 작동을 재개하려면 운영자 개입이 필요하다는 것입니다 (SA1 켜기 / 끄기 또는 버튼 누르기). 이것은 블로킹 모드에서 단순성과 낮은 전력 소비에 대한 대가입니다.

모든 단점(거의 모든 것)이 없는 가장 단순한 리튬 이온 과방전 보호 회로는 다음과 같습니다.

이 회로의 작동 원리는 처음 두 개(기사 시작 부분)와 매우 유사하지만 여기에는 TL431 미세 회로가 없으므로 자체 전류 소비를 매우 작은 값(약 10개)으로 줄일 수 있습니다. 마이크로암페어. 스위치나 리셋 버튼도 필요하지 않으며, 배터리의 전압이 지정된 임계값을 초과하는 즉시 회로가 배터리를 부하에 자동으로 연결합니다.

커패시터 C1은 펄스 부하에서 작동할 때 잘못된 경보를 억제합니다. 모든 저전력 다이오드가 적합합니다. 회로의 작동 전압을 결정하는 것은 특성과 숫자입니다(로컬에서 선택해야 함).

임의의 적합한 n-채널 전계 효과 트랜지스터가 사용될 수 있다. 가장 중요한 것은 변형 없이 부하 전류를 견딜 수 있고 낮은 게이트-소스 전압에서 열 수 있다는 것입니다. 예를 들어, P60N03LDG, IRLML6401 또는 이와 유사한 것(참조).

위의 회로는 모든 사람에게 좋지만 전계 효과 트랜지스터가 부드럽게 닫히는 한 가지 불쾌한 순간이 있습니다. 이것은 다이오드의 전류-전압 특성의 초기 구간의 평탄도 때문입니다.

이 단점은 최신 요소 기반, 즉 마이크로 전력 전압 감지기(전력 소비가 극히 낮은 전력 모니터)를 사용하여 제거할 수 있습니다. 심방전으로부터 리튬을 보호하기 위한 또 다른 계획은 다음과 같습니다.

MCP100 초소형 회로는 DIP 패키지와 평면 설계 모두에서 사용할 수 있습니다. 우리의 필요에 따라 3볼트 버전이 적합합니다 - MCP100T-300i / TT. 차단 모드의 일반적인 전류 소비는 45μA입니다. 소규모 도매 비용은 약 16 루블 / 개입니다.

더 나은 방법은 MCP100 대신 BD4730 모니터를 사용하는 것입니다. 그것은 직접 출력을 가지므로 회로에서 트랜지스터 Q1을 제외해야합니다 (마이크로 회로의 출력은 Q2의 게이트와 저항 R2에 직접 연결되고 R2는 47kOhm으로 증가해야 함).

이 회로는 문제 없이 10-12A의 전류를 전환하는 마이크로 옴 p-채널 MOSFET IRF7210을 사용합니다. Polevik은 약 1.5V의 게이트 전압에서 완전히 열리고 개방 상태에서는 무시할 수 있는 저항(0.01 미만 옴)! 요컨대, 매우 멋진 트랜지스터입니다. 그리고 가장 중요한 것은 너무 비싸지 않다는 것입니다.

제 생각에는 마지막 계획이 이상에 가장 가깝습니다. 라디오 구성 요소에 무제한으로 액세스할 수 있다면 그것을 선택할 것입니다.

회로를 약간 변경하면 N 채널 트랜지스터를 사용할 수 있습니다(음의 부하 회로에 포함됨).

BD47xx 전력 모니터(감독자, 감지기)는 100mV 단위로 작동 전압이 1.9V ~ 4.6V인 전체 미세 회로 라인이므로 항상 요구 사항을 충족할 수 있습니다.

작은 탈선

위의 모든 회로는 여러 배터리의 배터리에 연결할 수 있습니다(물론 약간의 조정 후). 그러나 은행의 용량이 다른 경우 회로가 작동하기 훨씬 전에 가장 약한 배터리가 지속적으로 심방전 상태가 됩니다. 따라서 이러한 경우 항상 동일한 용량의 배터리를 사용하는 것이 아니라 동일한 배치의 배터리를 사용하는 것이 좋습니다.

내 금속 탐지기에서 이 보호 기능이 2년 동안 완벽하게 작동했지만 각 배터리의 전압을 개인적으로 모니터링하는 것이 훨씬 더 정확할 것입니다.

각 셀에는 항상 개인용 리튬 이온 배터리 방전 컨트롤러를 사용하십시오. 그러면 배터리가 오래 지속됩니다.

적합한 전계 효과 트랜지스터를 선택하는 방법

리튬 이온 배터리를 심방전으로부터 보호하기 위한 위의 모든 체계는 키 모드에서 작동하는 MOSFET을 사용합니다. 동일한 트랜지스터가 과충전 보호, 단락 보호 및 기타 부하 제어가 필요한 경우에 일반적으로 사용됩니다.

물론 회로가 제대로 작동하려면 전계 효과 트랜지스터가 특정 요구 사항을 충족해야 합니다. 먼저 이러한 요구 사항을 결정한 다음 데이터 시트에 따라 몇 가지 트랜지스터를 가져옵니다. 기술 사양) 우리는 그들이 우리에게 적합한지 여부를 결정할 것입니다.

주목! 스위칭 속도, 게이트 커패시턴스 및 최대 펄스 드레인 전류와 같은 FET의 동적 특성은 고려하지 않습니다. 이러한 매개변수는 트랜지스터가 고주파수(인버터, 발전기, PWM 변조기 등)에서 작동할 때 매우 중요하지만 이 주제에 대한 논의는 이 기사의 범위를 벗어납니다.

따라서 조립할 회로를 즉시 결정해야 합니다. 따라서 전계 효과 트랜지스터의 첫 번째 요구 사항은 다음과 같습니다. 그는 그래야만 해 적합한 유형 (N 또는 P 채널). 이것이 첫 번째 일입니다.

최대 전류(부하 전류 또는 충전 전류 - 중요하지 않음)가 3A를 초과하지 않는다고 가정합니다. 따라서 두 번째 요구 사항은 다음과 같습니다. 현장 작업자는 이러한 전류를 오랫동안 견뎌야 합니다..

제삼. 우리의 회로가 18650 배터리를 완전 방전(한 캔)으로부터 보호한다고 가정해 보겠습니다. 따라서 3.0 ~ 4.3V의 작동 전압을 즉시 결정할 수 있습니다. 수단, 최대 허용 드레인-소스 전압 U ds 4.3볼트 이상이어야 합니다.

그러나 마지막 설명은 하나의 리튬 배터리 뱅크(또는 여러 개를 병렬로 연결)만 사용하는 경우에만 해당됩니다. 직렬로 연결된 여러 배터리의 배터리를 사용하여 부하에 전원을 공급하는 경우 트랜지스터의 최대 드레인-소스 전압은 전체 배터리의 총 전압을 초과해야 합니다..

이 점을 설명하기 위한 그림은 다음과 같습니다.

다이어그램에서 볼 수 있듯이 각 뱅크의 보호 회로에 직렬 연결된 3개의 18650 배터리의 경우 드레인 소스 전압 U ds> 12.6V(실제로 필요한 예를 들어 10%).

동시에, 이것은 게이트-소스 전압 Ugs가 3볼트 미만인 경우에도 전계 효과 트랜지스터가 완전히(또는 적어도 상당히 강하게) 열릴 수 있어야 함을 의미합니다. 사실, 더 낮은 전압, 예를 들어 2.5볼트에 초점을 맞추는 것이 더 낫습니다.

대략적인(초기) 추정치의 경우 데이터시트에서 "컷오프 전압" 표시기( 게이트 임계 전압)는 트랜지스터가 개방 임계값에 있는 전압입니다. 이 전압은 일반적으로 드레인 전류가 250μA에 도달할 때 측정됩니다.

이 모드에서 트랜지스터를 작동하는 것은 불가능하다는 것이 분명합니다. 출력 임피던스는 여전히 너무 높으며 과도한 전력으로 인해 단순히 타버릴 것입니다. 그렇기 때문에 트랜지스터의 차단 전압은 보호 회로의 작동 전압보다 낮아야 합니다.... 그리고 작을수록 좋습니다.

실제로 리튬 이온 배터리의 한 셀을 보호하려면 차단 전압이 1.5~2V 이하인 전계 효과 트랜지스터를 선택해야 합니다.

따라서 전계 효과 트랜지스터의 주요 요구 사항은 다음과 같습니다.

  • 트랜지스터 유형(p- 또는 n-채널);
  • 최대 허용 드레인 전류;
  • 최대 허용 드레인 - 소스 전압 U ds (배터리가 직렬 또는 병렬로 연결되는 방식을 기억하십시오);
  • 특정 게이트-소스 전압 Ugs에서 낮은 출력 임피던스(하나의 리튬 이온 뱅크를 보호하려면 2.5볼트에 집중해야 함);
  • 최대 허용 전력 손실.

이제 가자 구체적인 예... 예를 들어, IRF4905, IRL2505 및 IRLMS2002 트랜지스터가 있습니다. 더 자세히 살펴보겠습니다.

예 1 - IRF4905

데이터 시트를 열어 이것이 p-채널 트랜지스터임을 알 수 있습니다. 이것이 우리에게 적합하다면 더 살펴보겠습니다.

최대 드레인 전류 - 74A. 물론 풍부하지만 적합합니다.

드레인-소스 전압은 55V입니다. 문제의 상태에 따라 리튬 뱅크가 하나만 있으므로 전압이 필요 이상입니다.

다음으로 게이트의 개방 전압이 2.5V일 때 드레인-소스 저항이 어떻게 되는지에 대한 질문에 관심이 있습니다. 우리는 데이터시트를 보고 이 정보를 바로 볼 수 없습니다. 그러나 우리는 차단 전압 Ugs(th)가 2 ... 4 볼트 범위에 있음을 알 수 있습니다. 우리는 이것에 절대적으로 만족하지 않습니다.

마지막 요구 사항이 충족되지 않으므로 우리는 트랜지스터를 거부합니다.

예 2 - IRL2505

다음은 데이터시트입니다. 우리는 이것이 매우 강력한 N-채널 필드 연산자임을 보고 즉시 알 수 있습니다. 드레인 전류는 104A, 드레인-소스 전압은 55V입니다. 지금까지는 모든 것이 정상입니다.

우리는 전압 V gs (th) - 최대 2.0V를 확인합니다. 좋습니다!

그러나 2.5볼트의 게이트-소스 전압에서 트랜지스터가 갖는 저항을 봅시다. 우리는 그래프를 봅니다.

2.5V의 게이트 전압과 3A의 트랜지스터를 통한 전류로 3V의 전압이 양단으로 떨어집니다. 옴의 법칙에 따라 이 순간의 저항은 3V / 3A = 1옴이 됩니다.

따라서 배터리 뱅크의 전압이 약 3V이면 부하에 3A를 공급할 수 없습니다. 이를 위해서는 트랜지스터의 드레인-소스 저항과 함께 총 부하 저항이 1Ohm이어야 하기 때문입니다. 그리고 우리는 하나의 트랜지스터만 이미 1옴의 저항을 가지고 있습니다.

또한 이러한 내부 저항과 주어진 전류로 트랜지스터는 전력 (3A) 2 * 3 Ohm = 9W를 생성합니다. 따라서 라디에이터를 설치해야 합니다(라디에이터가 없는 TO-220 케이스는 0.5 ... 1W에서 소산될 수 있음).

추가 경보 벨은 제조업체가 트랜지스터의 출력 저항을 표시한 최소 게이트 전압이 4V라는 사실이어야 합니다.

이것은 말하자면 4V 미만의 전압 Ugs에서 현장 작업자의 작동이 제공되지 않았 음을 암시합니다.

위의 모든 사항을 고려하여, 우리는 트랜지스터를 거부합니다.

예 3 - IRLMS2002

그래서 우리는 상자에서 세 번째 후보자를 얻습니다. 그리고 즉시 그의 성능 특성을 살펴봅니다.

채널 N 유형, 모든 것이 순서대로 있다고 가정 해 봅시다.

최대 드레인 전류 - 6.5A. 적합합니다.

최대 허용 드레인-소스 전압 V dss = 20V. 괜찮은.

차단 전압 - 최대. 1.2볼트 그래도 괜찮아.

이 트랜지스터의 출력 저항을 찾기 위해 그래프를 볼 필요도 없습니다(이전 경우에서와 같이). 필요한 저항은 게이트 전압에 대해서만 표에 즉시 제공됩니다.

리튬 배터리(Li-Io, Li-Po)가 가장 많이 사용됩니다. 이 순간재충전 가능한 전기 에너지원. 리튬 배터리의 공칭 전압은 3.7V이며 케이스에 표시되어 있습니다. 그러나 100 % 충전 된 배터리의 전압은 4.2V이고 방전 된 "0"-2.5V는 3V 미만으로 배터리를 방전하는 것은 의미가 없습니다. 첫째, 이것에서 악화되고 두 번째 범위에서 3에서 2.5로 에너지의 몇 퍼센트만 배터리로 전달됩니다. 따라서 작동 전압 범위는 3 - 4.2V로 간주됩니다. 이 비디오에서 내가 선택한 리튬 배터리 사용 및 보관 팁을 볼 수 있습니다.

배터리 연결에는 직렬 및 병렬의 두 가지 옵션이 있습니다.

직렬 연결의 경우 모든 배터리의 전압을 합산하여 부하가 연결되면 각 배터리에서 회로의 총 전류와 동일한 전류가 흐르고 일반적으로 부하 저항이 방전 전류를 설정합니다. 학교에서 이것을 기억해야 합니다. 이제 재미있는 부분인 용량이 나옵니다. 이러한 연결이 있는 어셈블리의 용량은 가장 작은 용량의 배터리 용량과 동일합니다. 모든 배터리가 100% 충전되었다고 상상해 보십시오. 보세요, 방전 전류는 어디에서나 동일하고 가장 작은 용량의 배터리가 먼저 방전됩니다. 이것은 적어도 논리적입니다. 그리고 방전되자마자 이 어셈블리를 더 이상 로드할 수 없습니다. 예, 나머지 배터리는 아직 충전되어 있습니다. 그러나 전류를 계속 제거하면 약한 배터리가 과방전되어 실패하기 시작합니다. 즉, 직렬 연결된 어셈블리의 용량이 가장 작거나 가장 많이 방전된 배터리의 용량과 같다고 가정하는 것이 맞습니다. 여기에서 우리는 결론을 내립니다. 첫째, 동일한 용량의 배터리에서 직렬 배터리를 수집해야 하고, 둘째, 조립하기 전에 모두 동일한 방식, 즉 100%로 충전해야 합니다. BMS(Battery Monitoring System)라는 것이 있는데, 배터리의 각 배터리를 모니터링할 수 있으며, 그 중 하나가 방전되자마자 부하에서 전체 배터리를 분리합니다. 이에 대해서는 아래에서 설명합니다. 이제 그러한 배터리를 충전하는 것과 관련하여. 모든 배터리의 최대 전압 합계와 동일한 전압으로 충전해야 합니다. 리튬의 경우 4.2볼트입니다. 즉, 12.6V의 전압으로 3개의 배터리를 충전합니다. 배터리가 동일하지 않은 경우 어떻게 되는지 확인하십시오. 가장 작은 용량의 배터리가 가장 빨리 충전됩니다. 그러나 나머지는 여전히 청구되지 않습니다. 그리고 우리의 열악한 배터리는 나머지가 충전 될 때까지 튀고 재충전됩니다. 과방전, 리튬도 매우 싫어하고 악화됩니다. 이를 피하려면 이전 결론을 기억하십시오.

병렬 연결로 넘어갑시다. 이러한 배터리의 용량은 그 안에 포함된 모든 배터리의 용량을 합한 것과 같습니다. 각 셀의 방전 전류는 총 부하 전류를 셀 수로 나눈 값과 같습니다. 즉, 그러한 어셈블리에 Akum이 많을수록 더 많은 전류를 전달할 수 있습니다. 긴장과 함께 흥미로운 일이 발생합니다. 전압이 다른, 즉 대략적으로 다른 비율로 충전된 배터리를 수집하면 연결 후 모든 셀의 전압이 같아질 때까지 에너지를 교환하기 시작합니다. 우리는 결론을 내립니다. Akum을 조립하기 전에 같은 방식으로 다시 충전해야 합니다. 그렇지 않으면 연결될 때 큰 전류가 흐르고 방전된 Akum이 손상되어 화재가 발생할 가능성이 큽니다. 방전 과정에서 배터리도 에너지를 교환합니다. 즉, 캔 중 하나의 용량이 낮 으면 나머지 캔은 자체보다 빨리 방전되지 않습니다. 즉, 용량이 다른 배터리를 병렬로 사용할 수 있습니다 . 유일한 예외는 고전류에서의 작업입니다. 에 다른 배터리부하가 걸리면 전압이 다른 방식으로 떨어지고 "강한"Akum과 "약한"Akum 사이에서 전류가 흐르기 시작하지만 전혀 필요하지 않습니다. 그리고 충전도 마찬가지입니다. 다른 용량의 배터리를 병렬로 절대적으로 안전하게 충전할 수 있습니다. 즉, 균형 조정이 필요하지 않으며 어셈블리가 자체 균형을 유지합니다.

두 경우 모두 고려하여 충전 전류와 방전 전류를 관찰해야 합니다. Li-Io의 충전 전류는 암페어 단위의 배터리 용량의 절반을 초과해서는 안 됩니다(1000mah 배터리 - 충전 0.5A, 배터리 2A, 충전 1A). 최대 방전 전류는 일반적으로 배터리의 데이터시트(TTX)에 표시됩니다. 예: 노트북 18650s 및 스마트폰의 배터리는 암페어 단위로 2 배터리 용량을 초과하는 전류로 로드할 수 없습니다(예: 2500mah의 경우 Akum, 즉 최대 2.5 * 2 = 5 암페어를 가져와야 함을 의미함). 그러나 방전 전류가 특성에 명확하게 표시되는 고전류 배터리가 있습니다.

중국 모듈로 배터리 충전 기능

표준 상용 충전 및 보호 모듈 20루블리튬 배터리용( 알리익스프레스 링크)
(판매자가 하나의 18650 셀에 대한 모듈로 배치) 모양, 크기 및 용량에 관계없이 모든 리튬 배터리를 충전할 수 있고 충전할 것입니다. 4.2볼트의 정확한 전압(완전히 충전된 배터리의 전압, 안구까지). 그것이 거대한 8000mah 리튬 패키지일지라도(물론, 우리는 하나의 3.6-3.7v 셀에 대해 이야기하고 있습니다). 이 모듈은 1A의 충전 전류를 제공합니다., 이것은 용량이 2000mah 이상인 배터리를 안전하게 충전할 수 있음을 의미합니다(2Ah, 이는 충전 전류가 용량의 절반, 1A임을 의미). 따라서 충전 시간(시간)은 배터리 용량(암페어)과 동일합니다. (사실, 1000mah마다 1시간 반에서 2시간 정도). 그건 그렇고, 배터리는 충전 중에 이미 부하에 연결할 수 있습니다.

중요한!더 작은 용량(예: 오래된 900mah 병 또는 작은 230mah 리튬 백)으로 배터리를 충전하려면 1A의 충전 전류가 많으므로 줄여야 합니다. 이것은 첨부된 표에 따라 모듈의 저항 R3을 교체하여 수행됩니다. 저항은 선택 사항인 smd이며 가장 일반적인 것이 합니다. 충전 전류는 배터리 용량의 절반(또는 그 이하, 큰 문제는 아님)이어야 함을 상기시켜 드리겠습니다.

그러나 판매자가 이 모듈이 하나의 18650 캔용이라고 하면 두 캔을 충전할 수 있습니까? 아니면 3개? 여러 개의 배터리로 대용량 보조 배터리를 조립해야 하는 경우 어떻게 해야 합니까?
할 수있다! 모든 리튬 배터리는 용량에 관계없이 병렬로 연결할 수 있습니다(모든 플러스는 플러스, 모든 마이너스는 마이너스). 병렬로 납땜된 배터리는 4.2v의 작동 전압을 유지하고 용량이 추가됩니다. 3400mah에서 한 캔, 900에서 두 번째 캔을 취하더라도 4300을 얻습니다. 배터리는 전체적으로 작동하며 용량에 비례하여 방전됩니다.
병렬 어셈블리의 전압은 모든 배터리에서 항상 동일합니다! 그리고 하나의 배터리가 다른 것보다 먼저 어셈블리에서 물리적으로 방전될 수 없으며, 여기서 선박 통신의 원리가 작동합니다. 반대를 주장하고 더 낮은 용량의 배터리가 더 빨리 방전되고 죽는다고 말하는 사람들은 SEQUENTIAL 어셈블리와 혼동되어 얼굴에 침을 뱉습니다.
중요한!서로 연결하기 전에 모든 배터리는 거의 동일한 전압을 가져야하므로 납땜시 균등 전류가 배터리 사이에 흐르지 않고 매우 클 수 있습니다. 따라서 조립하기 전에 각 배터리를 개별적으로 간단히 충전하는 것이 가장 좋습니다. 물론 동일한 1A 모듈을 사용하기 때문에 전체 어셈블리의 충전 시간이 늘어납니다. 그러나 최대 2A의 충전 전류를 수신하여 두 개의 모듈을 병렬화할 수 있습니다. 충전기많이 줄 수 있습니다). 이렇게 하려면 모듈의 모든 유사한 단자를 점퍼로 연결합니다(Out- 및 B + 제외, 다른 다임에 의해 보드에 복제되며 어쨌든 이미 연결됨). 또는 모듈( 알리익스프레스 링크), 미세 회로가 이미 병렬로 연결되어 있습니다. 이 모듈은 3A 전류로 충전할 수 있습니다.

뻔한 사실에 유감이지만 사람들은 여전히 ​​혼란스러워서 병렬과 직렬의 차이점에 대해 논의해야 합니다.
평행 한연결(모든 플러스에서 플러스로, 모든 마이너스에서 마이너스로)은 배터리 전압을 4.2V로 유지하지만 모든 용량을 함께 추가하여 용량을 증가시킵니다. 모든 파워 뱅크는 여러 배터리의 병렬 연결을 사용합니다. 이러한 어셈블리는 여전히 USB에서 충전할 수 있으며 부스트 컨버터는 전압을 출력 5v로 올립니다.
연이은연결(다음 배터리의 플러스에서 마이너스로)은 충전된 4.2v 캔(2s - 8.4v, 3s - 12.6v 등)의 전압을 여러 번 증가시키지만 용량은 동일하게 유지됩니다. 2000mah 배터리 3개를 사용하면 조립 용량은 2000mah입니다.
중요한!순차적 조립의 경우 동일한 용량의 배터리만 사용하는 것이 신성하다고 믿어집니다. 사실은 그렇지 않습니다. 다른 것을 사용할 수 있지만 배터리 용량은 어셈블리의 가장 낮은 용량에 의해 결정됩니다. 3000 + 3000 + 800을 추가하면 800mah 어셈블리를 얻을 수 있습니다. 그런 다음 전문가가 울기 시작하면 용량이 적은 배터리가 더 빨리 방전되어 죽습니다. 상관없어! 주요하고 진정으로 신성한 규칙은 일관된 조립을 위해 필요한 수의 캔에 대해 BMS 보호 보드를 사용하는 것이 항상 그리고 절대적으로 필요하다는 것입니다. 각 셀의 전압을 결정하고 먼저 방전되는 경우 전체 어셈블리를 끕니다. 800 뱅크의 경우 방전되고 BMS가 배터리에서 부하를 분리하고 방전이 중지되고 나머지 뱅크에 2200mah의 잔여 충전량이 더 이상 중요하지 않습니다. 충전해야합니다.

BMS 보드는 단일 충전 모듈과 달리 순차 조립을 위한 충전기가 아닙니다. 충전하려면 필요합니다 필요한 전압 및 전류의 구성된 소스... Guyver가 이에 대한 비디오를 만들었으므로 시간을 낭비하지 말고 최대한 자세히 살펴보십시오.

여러 개의 단일 충전 모듈을 연결하여 데이지 체인을 충전할 수 있습니까?
사실, 몇 가지 가정이 있으면 가능합니다. 일부 수제 제품의 경우 직렬로 연결된 단일 모듈을 사용하는 방식이 입증되었지만 각 모듈에는 자체 전원 공급 장치가 필요합니다. 3s를 충전하는 경우 3개의 휴대폰 충전기를 하나의 모듈에 각각 연결합니다. 단일 소스를 사용할 때 - 전원 단락, 아무것도 작동하지 않습니다. 이러한 시스템은 또한 어셈블리를 보호하는 역할도 합니다(그러나 모듈은 3암페어 이하로 공급할 수 있음). 또는 완전히 충전될 때까지 모듈을 각 배터리에 연결하여 어셈블리를 일괄적으로 충전하기만 하면 됩니다.

배터리 충전 표시기

또한 가장 중요한 순간에 방전되지 않도록 배터리에 남아 있는 충전량이 대략 몇 퍼센트인지 아는 것 또한 시급한 문제입니다.
4.2볼트에서 병렬 어셈블리의 경우 가장 확실한 솔루션은 이미 충전 비율을 표시하는 디스플레이가 있는 기성품 파워뱅크 보드를 즉시 구입하는 것입니다. 이 백분율은 매우 정확하지는 않지만 여전히 도움이 됩니다. 문제의 가격은 약 150-200 루블이며 모두 Guyver의 웹 사이트에 표시됩니다. 보조배터리를 모으는 것이 아니라 다른 것을 모으더라도 이 보드는 집에서 만든 제품에 넣기에는 상당히 저렴하고 작습니다. 또한 이미 배터리를 충전하고 보호하는 기능이 있습니다.
하나 이상의 캔, 90-100r에 대한 기성품 소형 표시기가 있습니다.
글쎄, 가장 저렴하고 인기있는 방법은 5-5.1v로 조정 된 MT3608 승압 변환기 (30 루블)를 사용하는 것입니다. 사실 5볼트 컨버터로 보조배터리를 만든다면 아무것도 살 필요가 없습니다. 수정 버전은 출력 양극 단자(플러스가 됨)와 입력 양수 (LED의 경우 음수가 됨). 당신은 두 가지 플러스 사이에서 착각하지 않습니다! 사실 컨버터가 작동 중일 때 플러스 사이에 전압 차가 생성되고 +4.2와 + 5v는 서로간에 0.8v의 전압을 제공합니다. 배터리가 방전되면 전압이 떨어지고 변환기의 출력은 항상 안정적이므로 차이가 증가합니다. 그리고 뱅크의 전압이 3.2-3.4v일 때 차이는 LED를 켜는 데 필요한 값에 도달합니다. 충전할 시간이 되었음을 보여주기 시작합니다.

배터리 용량은 어떻게 측정하나요?

우리는 이미 Aimax b6이 측정에 필요하다는 의견에 익숙하지만 비용이 많이 들고 대부분의 라디오 아마추어에게는 불필요합니다. 하지만 1-2-3캔 배터리의 용량을 충분히 정확하고 저렴하게 측정할 수 있는 방법이 있습니다. 바로 간단한 USB 테스터입니다.