0
0
0

Принцип работы зарядного устройства для Li-ion

Принцип работы зарядного устройства для Li-ion


Статья обновлена: 2020-12-10


Литий-ионные аккумуляторы имеют ресурс более 1000 циклов заряд-разряд. Но для его сохранения важно соблюдать правила эксплуатации элементов питания, в т. ч. обеспечивать им корректную и своевременную зарядку. Зарядные устройства для Li-ion аккумуляторных батарей и элементов питания должны быть надежными и предназначенными для данного типа накопителей.

Лучшими считаются «умные» зарядники с многофункциональными зарядными микросхемами. Они оснащены интеллектуальной системой контроля процесса подзарядки, отслеживают основные рабочие параметры и обеспечивают безопасную подзарядку.

Многие модели таких зарядников универсальны и позволяют заряжать элементы питания разных типоразмеров и типов химии. Для этого достаточно выбрать подходящий режим и параметры зарядки. Далее мы подробнее остановимся на выборе зарядки для литий-ионных АКБ.

Технология зарядки Li-ion аккумуляторов и АКБ

Лучшие зарядные устройства для Li-ion аккумуляторов – это надежные приборы, обеспечивающие эффективный и безопасный процесс восполнения заряда. Они используют оптимальный алгоритм подзарядки литиевых элементов, продлевающий срок их службы:

Этап подготовки – протекает с медленным ростом напряжения при постоянном токе. Разряженный аккумулятор не рекомендуется начинать заряжать высоким током, чтобы исключить риск его повреждения. Поэтому вначале происходит подготовка – медленная подзарядка небольшим током. Напряжение при этом контролируется. Когда его значение поднимается до заданной величины, стартует следующий этап.

Этап быстрой подзарядки – на нем происходит ускоренный рост напряжения при неизменном значении тока. Его значение зависит от емкости аккумулятора и необходимой длительности заряда. Допустимый ток заряда зависит от модели АКБ и указывается производителем в инструкции.

Завершающий этап. Здесь могут быть реализованы разные методы, например, плавное снижение тока при неизменном напряжении. Так обеспечивается плавное окончание процесса зарядки. Продолжительность этой стадии определяет таймер. По истечении заданного времени он отключает зарядный ток. Завершающий этап обеспечивает безопасное доведение уровня заряда до предельного значения. Но бывают и другие варианты завершения процесса зарядки:

  • Ограничение по предельному току заряда – устанавливается его максимум, и зарядник поддерживает максимальный постоянный ток до набора предельного напряжения или до истечения заданного таймером времени. Предельное напряжение и время на таймере можно настраивать при помощи внешних резисторов или интерфейсов.
  • Ограничение предельной температуры – процесс подзарядки завершается при достижении элементом питания конкретной температуры. Для ее измерения используется встроенный датчик, к примеру, термистор.
  • Ограничение минимального тока заряда. На стадии быстрой подзарядки такие приборы устанавливают постоянный ток. Когда напряжение дорастает до порогового значения, зарядный ток снижается, а после достижения минимума тока заряда – подзарядка завершается.
  • Ограничение таймером по заданному времени. Отсчет начинается на старте процесса подзарядки. Данный способ применяется и для защиты от чрезмерного заряда.
  • Внешнее управление. Такие модели имеют вход для управления током заряда, что позволяет использовать любые алгоритмы зарядки при помощи наружного микроконтроллера и осуществлять настройку зарядных устройств для Li-ion аккумуляторов.
  • Smart Battery Control – применяется совместно с интеллектуальными элементами питания с интегрированной функцией управления зарядом. Такие модели имеют шину SMBus.

Линейные и импульсные ЗУ

Зарядники для Li-ion батарей могут применять разные технологии. Для питания приборов с низковольтными микросхемам и компонентами используются низковольтные элементы питания. Для них используются зарядные устройства в виде понижающих преобразователей. Для снижения напряжения и регулировки тока используются преобразователи 2 типов – линейные или импульсные. Их сравнение приведено в таблице:

Тип ЗУ

Особенности

Преимущества

Линейные

Для управления током заряда они модулируют сопротивление интегрированного МОП-транзистора.

Низкая цена.

Компактность.

Минимум компонентов, без индуктивности и трансформаторов.

Для работы нужны только конденсаторы на входе/выходе.

Фильтрация не нужна.

Минимум собственных помех.

Импульсные

Для управления зарядным током производится изменение частоты ШИМ-сигнала или коэффициента заполнения. ШИМ-сигнал на выходе проходит через наружные фильтры для обеспечения стабильного напряжения и необходимого тока.

Высокие токи заряда – более 1А. Ограничивают их только предельные токи полевых транзисторов.

Большой диапазон напряжения на входе – их ограничивает только диапазон коэффициента заполнения.

Эффективная работа.

Минимум собственных потерь.

Незначительное выделение тепла.


Читайте в предыдущей статье нашего блога о внутреннем устройстве Li-ion аккумуляторов.

Комментарии
Рекомендуемые товары