bongrif.ruНа форумах частенько советуют использовать плату защиты от какого-либо литиевого аккумулятора (или, как ее еще называют, PCB-модуль) в качестве ограничителя заряда. То есть сделать зарядное устройство для литий-ионного аккумулятора из платы защиты.
Логика такова: по мере заряда напряжение на Li-ion аккумуляторе возрастает и как только оно достигнет определенного уровня, плата защиты сработает и прекратит зарядку.
Этот принцип, например, применен в схеме зарядки для фонарика, которая то и дело всплывает в интернетах:
На первый взгляд данное решение выглядит вполне логично, не так ли? Но если копнуть немного глубже, то оказывается минусов гораздо больше, чем плюсов.
Мы не будем заострять внимание на том, что в качестве источника зачем-то выбран 8-вольтовый блок питания. Уверен, это сделано для того, чтобы на R1 рассеивалось целых 10 Вт мощности. Резистор будет греть вашу квартиру долгими зимними вечерами.
Вместо этого присмотримся к значению порогового напряжения, при котором срабатывает защита от перезаряда. Элементом, задающим этот порог, является специализированная микросхема.
Первый минус
В платах защиты применяют микросхемы разных типов (подробнее об этом читайте в этой статье), наиболее распространенные из них представлены в таблице:
| Микросхема | DW01-P | 628-8241ABPM-G, 628-8242BACT, 628-8254AAJ-G |
628-8244AAA-G | AAT8660A, AAT8660F |
FS326E |
|---|---|---|---|---|---|
| Порог срабатывания защиты от перезаряда, В |
4.250±0.05 | 4.350 | 4.45 | 4.325±0.050 | 4.30±0.04 |
| Микросхема | AAT8660B, AAT8660G, SA57608Y, SA57608D |
AAT8660C, AAT8660H, AAT8660I |
AAT8660D, AAT8660E, AAT8660J |
FS326A, FS326C |
FS326B, R5421N112C, R5421N152F |
|---|---|---|---|---|---|
| Порог срабатывания защиты от перезаряда, В |
4.350±0.050 | 4.300±0.050 | 4.280±0.050 | 4.325±0.025 | 4.350±0.025 |
| Микросхема | FS326D | LV51140T, R5421N111C, R5421N151F |
SA57608B, SA57608G |
SA57608C | SA57608E |
|---|---|---|---|---|---|
| Порог срабатывания защиты от перезаряда, В |
4.300±0.025 | 4.250±0.025 | 4.280±0.025 | 4.295±0.025 | 4.275±0.025 |
Нормальным значением, до которого заряжают литий-ионный аккумулятор является 4.2 Вольта. Однако, как можно видеть из таблицы, большинство микросхем заточены под несколько... эээ... завышенное напряжение.
Это объясняется тем, что платы защиты рассчитаны на срабатывание при возникновении аварийной ситуации для предотвращения закритических режимов работы аккумулятора. Таких ситуаций при нормальной эксплуатации батарей вообще быть не должно.
Редкие перезаряды литиевого аккумулятора до напряжения, например, 4.35В (микросхема SA57608D), наверное, не приведут к каким-либо фатальным последствиям, но это не означает, что так будет всегда. Кто знает, в какой момент это приведет к выделению металлического лития из гелевого электролита, ведущего к неизбежному замыканию электродов и выходу аккумулятора из строя?
Второй минус
Второй момент, на который обычно мало кто обращает внимание - это кривая заряда Li-ion аккумуляторов. Давайте освежим ее в памяти. На графике ниже показан классический профиль заряда CC/CV, что расшифровывается как Constant Current / Constant Voltage (постоянный ток/постоянное напряжение). Такой способ заряда уже стал стандартом и большинство нормальных зарядных устройств старается его обеспечивать.
Если внимательно посмотреть на график, то можно заметить, что при напряжении на аккумуляторе в 4.2В, он еще не набрал свою полную емкость.
В нашем примере, максимальная емкость аккумулятора равна 2.1А/ч. В тот момент, когда напряжение на нем станет равным 4.2 Вольта, он оказывается заряжен всего лишь до 1.82 А/ч, что составляет 87% от своей макс. емкости.
И именно в этот момент плата защиты сработает и прекратит зарядку.
Даже если ваша плата сработывает при 4.35V (предположим, она собрана на микросхеме 628-8242BACT), это не изменит ситуацию коренным образом. Из-за того, что ближе к окончанию зарядки напряжение на аккумуляторе начинает возрастать очень быстро, разница в набранной емкости при 4.2В и 4.35В едва ли составит более нескольких процентов. А при использовании такой платы вы еще и сокращаете срок службы аккумулятора.
Выводы
Итак, резюмируя все вышесказанное, можно смело утверждать, что применять платы защиты (PCM-модули) вместо зарядки для литиевых аккумуляторов крайне нежелательно.
Во-первых, это приводит к постоянному превышению пределельно допустимого напряжения на аккумуляторе и, соответственно, снижению срока его службы.
Во-вторых, из-за особенностей процесса зарядки li-ion, применение платы защиты в качестве контроллера заряда не позволит использовать полную емкость литий-ионного аккумулятора. Заплатив за аккумуляторы емкостью 3400 мА/ч, вы сможете использовать не более 2950 мА/ч.
Для полноценной и безопасной зарядки литиевых аккумуляторов лучше всего применять специализированные микросхемы. Наиболее популярной на сегодняшний день является TP4056. Но с этой микросхемой нужно быть осторожным, она не имеет защиты от дурака переполюсовки.
Пользуйтесь литиевыми аккумуляторами правильно, не нарушайте рекомендованные производителем режимы заряда и они выдержат не менее 800 циклов заряд/разряд.
Помните, что даже при самой идеальной эксплуатации, литий-ионные аккумуляторы подвержены деградации (необратимой потери емкости). Также они имеют довольно большой саморазряд, равный примерно 10% в месяц.
"Также они имеют довольно большой саморазряд, равный примерно 10% в месяц." у формата 18650 соглашусь из практики, наблюдается такая проблема, а вот у АКБ формата которые используются в сотовых телефонах по ощущениям 10% максимум за год и конечно все зависит от качества материалов из которых изготовлен акб
В наше время они как раз таки актуальны, эти старые платки и их верхние пороги по напряжению. Я в свой смарт - беспощадный к банке, насилуемую потолком в 4 с лихом В, при замене на новую, торжественно влепил защиту, в аккурат промеж..
И в софте Batt.monitor выставил оралку. График потолка при CC - пила на 4.35В))
Есть всего два приложения по ограничению напряжения при root, но идут не на многих камнях.
Забыл поблагодарить автора, за очень полезные интересные начинающим статьи, да ещё и с даташитами!
Спасибо!
Получается, если плата в аккумуляторе с завода, она работает правильно, а если прилепил плату к аккумулятору сам, то уде не правильно?
В схеме фонарика аккумулятор подключен неправильно. Нужно подключить минус аккумулятора к 6 ножке DW01, а минус схемы фонарика к R1, как в самом аккумуляторе с защитой.
По такой схеме собирал разов 20-50. Саморазряда нет. Сам для себя ее и разработал ле этак 5 назад. Сама схема не может потреблять от акума. Только при заряде через транзистор и резистор. Фонарики лежат по пол года и работают потом на полную отдачу. Смотрите схему. Диод обратно не пропустит, а акумы заряженные лежат по году хоть бы что! А заряд регулируйте R1. Ставьте диод с меньшим падением.
А почему 10 ватт будет рассеиваться на резисторе ?
Может посчитать?
Так и график там от балды: где 100% емкости на графике не понятно, 4,35В не выделены...
А 10 Вт - в принципе правильно: U(R1)= U(пит) - U(бат),
P(R1) = U(R1)*U(R1)/R1
Если не учитывать сопротивления каналов открытых транзисторов и батареи, то при U (бат) = 2,5В P(R1) = 12.1Вт
Очень полезная статья! Благодарю!
Спасибо за статью.
Такие замечания: ёмкость аккумулятора измеряется в а ч, а не а/ч.
2. Ёмкость аккумулятора постоянная величина, и в процессе зарядки аккумулятор ёмкость набрать не может. Это называется уровень заряда аккумулятора и может выражаться либо в процентах, либо в напряжении на клемма при отключённом зарядом устройстве.