Зарядное импульсное: Импульсное зарядное устройство и его особенности

Содержание

Импульсное зарядное устройство Энергия Старт 25 РИ Е1701-0003

Тип Зарядное устройство
Напряжение заряжаемого АКБ, В 12
Максимальный ток заряда, А 18
Ёмкость заряжаемой АКБ, А*ч 5 — 180
Тип заряжаемых АКБ GEL / AGM / WET
Метод заряда Импульсный
Входное напряжение, В 230
Режим работы Автоматическое
Количество каналов заряда, шт. 1
Индикация Цифровой дисплей
Поддерживаемые режимы Стандартный режим, быстрый режим, автоматическое определение типа батареи

Защита От переполюсовки, от короткого замыкания, от перегрузки, от перезаряда
Тип устройства Сетевое
Длина, мм 200
Ширина, мм 175
Высота, мм 105
Вес, кг 1,4
Температура эксплуатации, °C -10. ..+40
Страна производства Китай
Гарантия, мес. 12

Возможность ручной регулировки зарядного тока
Типы заряжаемых АКБ: WET, AGM, GEL
Полная автоматизация заряда батареи
Широкий спектр напряжений заряжаемых батарей
Ёмкость подключаемых батарей, А*ч 5-180

Вес, кг:

Длина, мм:

Ширина, мм:

Высота, мм:

1.4

200

175

105

Импульсное зарядное устройство Энергия Старт 25 РИ Е1701-0003 — 1 шт.
Инструкция по эксплуатации — 1 шт.
Упаковка — 1 шт.

Паспорт зарядные устройства Энергия
Инструкция зарядное устройство Энергия Старт АИ/РИ

Устройство относится к разряду автоматических импульсных зарядных устройств — процесс заряда определяет заложенная программа на основе автоматически определяемых параметров аккумулятора: тип, уровень заряда батареи, на основе этих данных регулируется зарядный процесс.

Автоматизация процесса зарядки исключает перегрев батареи, есть защита от перегрузки, замыкания, неправильной полярности и перезаряда АКБ, невысокая стоимость делает его доступным широкому кругу потребителей.

Увеличение срока эксплуатации аккумулятора благодаря полному контролю со стороны автоматики зарядного устройства процесса заряда батареи.

Область применения: импульсное зарядное устройство предназначено для зарядки аккумуляторов мотоциклов, автомобилей, аккумуляторов для ИБП.

Принцип действия — импульсная автоматизированная подача напряжения на клеммы аккумулятора на основе программы зарядного устройства и анализируемых параметров батареи.

Особенности:

Автоматическое определение типа батареи
Цифровой амперметр для контроля зарядного тока
Множество автоматических защит
Компактные габариты и вес зарядного устройства
Порт USB

Виды защиты:

Защита от перегрузки
Защита от перегрева
Защита от короткого замыкания
Защита от неправильной полярности
Защита от перезаряда батарей

Сопутствующие товары

Аккумулятор WBR EVX 12-90C 20 953₽

Импульсное зарядное устрйство для аккумуляторов 12В 302300

Закрыто

Войти

Oписание
Cпецификация
Отзывы

Автоматическое зарядное устройство с программой сохранения заряда (импульсная зарядка) и 3 тестовыми функциями — тестирование аккумулятора, стартера и генератора!
Зарядка всех типов 12В аккумуляторов (WET, AGM, GEL, Ca / Ca)
Функция восстановления батареи (1,5 А / 16,0 В)
Тест аккумулятора, стартера и генератора

     Многоуровневая программа зарядки
     Кривая I/U сокращает время зарядки аккумулятора
     Импульсное поддержание зарядки
     Зарядное устройство может быть подключено к аккумулятору в течение более длительного периода времени, что помогает поддерживать его готовность благодаря программе импульсной зарядки
     Абсолютно безопасно для использования
     Не повреждает электронику автомобиля, не искрится
     Защита от перемены полюсов и коротких замыканий
     Степень защиты: IP65
     Легкое и компактное зарядное устройство для наружного использования
     Функция холодного времени: 3,6 А / 14,7 В

Bес: 0,55 кг

Mощность: 0,06 kB

Емкость аккумулятора: 1,2 — 75 Ah

Класс защиты (IP): 65

Количество программ: 8 штук

Номинальное напряжение аккумулятора: 12 В

Размеры: 202 x 90 x 45 мм

Средний ток зарядки: 0,8 — 3,6 A

Электропитание: 230/1 В/фаз

product. reviews.null

Чтобы оставить отзыв, вы должны быть авторизованный, нажмите здесь!

Oдинаковые продукты:

Товар успешно добавлен в корзину!

Европейский Фонд Pегионального Pазвития

Контрактная Ho. L- ĀTA-14-2306 cофинансирование с ЛИДА проект «OOO «HCT AUTOMOTIVE внешние маркетинговые мероприятия».

Латвийское Aгентство Инвестиций и Pазвития

Cмотреть все. ..

Введение в быструю и импульсную зарядку | by BatteryBitsEditors | BatteryBits

BatteryBitsEditors

Опубликовано в

9 мин чтения

22 октября, 2022

Эта история предоставлена  Девати Раджан Раджагопалан Каннан

Фаст зарядка имеет решающее значение для внедрения электромобилей (EV), но зарядка более высоким током обычно происходит за счет срока службы батареи.
Многоступенчатая зарядка постоянным током (MCC), импульсная зарядка, ускоренная зарядка и профили переменного тока (VCP) относятся к методам быстрой зарядки, используемым для сокращения времени зарядки без снижения срока службы батареи.
Импульсная зарядка использует импульсы сильного тока, разделенные короткими периодами релаксации, чтобы свести к минимуму деградацию.
В литературе предполагается, что возможно сократить время зарядки на 5–20 %, но коммерческие импульсные зарядные устройства для электромобилей требуют нового оборудования и пока недоступны.

Введение

За последние несколько лет литий-ионные батареи (ЛИА) значительно улучшились в плане конструкции, производительности и срока службы. В результате область применения перезаряжаемых литий-ионных аккумуляторов расширилась от электронных устройств, включая телефоны, ноутбуки и цифровые камеры, до электромобилей (EV) и сетевых накопителей. Однако каждый раз, когда аккумулятор проходит цикл зарядки и разрядки, он немного теряет емкость, в конечном итоге достигая точки, в которой он больше не может хранить количество энергии, необходимое для приложения, и его необходимо заменить.

Стратегии управления батареями используются для минимизации этого ухудшения состояния и его влияния на потребителя. Одной из наиболее распространенных стратегий является ограничение напряжения или состояния заряда (SOC) аккумулятора. Например, многие коммерческие литий-ионные аккумуляторы можно циклически менять от 2,5 В до 4,2 В или от 0% до 100% SOC. Однако во время обычной работы система управления батареями может поддерживать SOC на уровне от 5% до 95%, предотвращая работу батареи на предельных значениях заряда и разряда и позволяя батарее поддерживать желаемый уровень емкости в течение многих циклов. .

Литий-ионные аккумуляторы с быстрой зарядкой

Сама стратегия зарядки имеет решающее значение для продления срока службы аккумулятора. Хотя почти всегда желательна более быстрая зарядка, общее правило состоит в том, что чем быстрее заряжается аккумулятор, тем быстрее он разряжается. В результате разрабатывается и реализуется множество различных стратегий, в том числе импульсная зарядка, для смягчения деградации от быстрой зарядки.

Существующие методы зарядки

Литий-ионные батареи обычно заряжают методом постоянного тока и постоянного напряжения (CC-CV), обычно от получаса до двух часов (от C/2 до 2C) в фазе CC плюс еще от получаса до одного часа в фазе CV для достижения полного заряда, в зависимости от химического состава и конструкции батареи. (Разряд 1C означает, что приложенный ток полностью зарядит разряженную батарею за 1 час, тогда как скорость 2C зарядит батарею за 30 минут.)

Существующие методы быстрой зарядки

Более быстрой зарядки можно добиться, просто увеличив силу тока, но повторная зарядка более высокими токами снижает срок службы и производительность батареи. Хотя степень деградации, вызванная быстрой зарядкой, может варьироваться в зависимости от химического состава батареи, наиболее часто используемые химические вещества, оксид лития-кобальта (LCO) для электронных устройств и оксид никеля-марганца-кобальта (NMC) и оксид никеля-кобальта-алюминия (NCA), подвержены потеря емкости с течением времени при непрерывной зарядке более высокими токами.

Общие стратегии быстрой зарядки описаны ниже:

Постоянный ток — постоянное напряжение (CC-CV) На сегодняшний день это наиболее распространенный метод зарядки. Аккумулятор заряжается постоянным током (CC) до отключения напряжения, после чего поддерживается постоянное напряжение (CV) до тех пор, пока ток не упадет почти до нуля. Фаза CV позволяет получить доступ к большей емкости батареи без превышения предела напряжения, но, поскольку ток во время фазы CV уменьшается экспоненциально, это значительно увеличивает время зарядки.

Постоянная мощность — постоянное напряжение (CP-CV) аналогичен CC-CV, за исключением того, что постоянная мощность используется вместо постоянного тока для зарядки до определенного предела напряжения перед переключением на постоянное напряжение. В одном исследовании зарядка CP-CV приводила к лучшему сохранению емкости, когда элемент был заряжен при 1C, возможно, из-за более низкого тока при высоком SOC, в то время как CC-CV лучше сохраняла емкость при 0,5C.

Многоступенчатые протоколы постоянного тока (MCC) стремятся смягчить деградацию от быстрой зарядки, ограничивая зарядку с более высокой скоростью C уменьшенным окном SOC. Типичные протоколы состоят из нескольких этапов CC, за которыми следует этап CV с более высокими токами при более низких SOC. Например, C-скорость от 1,5C до 3C может применяться только в течение нескольких минут при низком SOC, прежде чем ток снизится до менее 1C до конца заряда. Этот подход направлен на снижение тепловыделения и избежание условий, при которых возможно литиевое покрытие и другие виды деградации. Но даже это сокращение времени зарядки может быть реализовано не полностью. Хотя зарядка при более высоком токе позволяет ячейке быстрее достигать максимального зарядного напряжения, обычно это также приводит к тому, что шаг CV занимает больше времени. Одно исследование показало, что подход MCC-CV приводит к более высокой потере емкости по сравнению с CC-CV и CP-CV с той же средней скоростью C [1].

Импульсная зарядка Протоколы периодически прерывают зарядный ток короткими периодами покоя или разрядными импульсами. Считается, что импульсная зарядка подавляет рост дендритов и может осуществляться как с фазой CV, так и без нее. Некоторые исследования показали, что импульсная зарядка без CV сокращает время зарядки при сохранении более высоких мощностей из-за более высокого использования активного материала [3], [6], [7]. Другие исследования, однако, предполагают, что нет существенной разницы в снижении емкости между различными протоколами импульсной зарядки и CC-CV. Более подробно импульсная зарядка будет рассмотрена в последующих разделах этой статьи.

Ускоренная зарядка Протоколы обеспечивают высокий средний ток в начале заряда, за которым следует CC-CV при более низких токах. Начальный этап форсированного заряда обычно состоит из сильноточного CC или CV, в котором ячейка немедленно доводится до максимального напряжения, или их комбинации в CC-CV. Общий профиль может напоминать CV-CC-CV или CC-CV-CC-CV. Результаты ускоренной зарядки по сравнению с методами CC-CV не являются окончательными. Некоторые протоколы повышения мощности могут сократить время зарядки в обмен на более высокое снижение емкости.

Профили переменного тока (VCP) различной сложности также были предложены для быстрой зарядки. Одним из примеров этого является универсальный протокол напряжения (UVP), который был получен путем оптимизации набора кривых CC-CV и предназначен для сокращения времени зарядки и потерь энергии из-за нагрева. В этом методе ток быстро увеличивается при низких SOC, а затем быстро падает. Однако по мере старения элемента профили тока необходимо корректировать, чтобы учесть изменение внутреннего сопротивления элемента. Хотя этот метод позволил сократить время зарядки, последствия циклического старения все еще нуждаются в дальнейшем изучении.

Рисунок 1: Схематическое представление распространенных типов протоколов быстрой зарядки. а) Постоянный ток — постоянное напряжение (CC-CV), б) Постоянная мощность — постоянное напряжение (CP-CV), в) Многоступенчатый постоянный ток — постоянное напряжение (MCC-CV), г) Импульсный заряд, д) Ускоренный заряд с схема CC-CV-CC-CV, f) профиль переменного тока (VCP) [1]

Импульсная зарядка

Импульсная зарядка, один из нескольких методов зарядки для сокращения времени зарядки при сохранении срока службы, состоит из повторяющихся импульсов сильного тока, разделенных низким током или короткими периодами релаксации, как показано на рис. 2. Более длительная фаза CV по-прежнему необходима для доступа к емкости в верхней части заряда, хотя одно исследование предполагает, что начальную фазу CC также можно использовать для захвата некоторых из этих емкость [1], [5].

Рисунок 2: (a) Иллюстрация профиля импульс-CV для зарядки литий-ионных аккумуляторов Рисунок 2: (b) Схематическое изображение профиля импульса тока, используемого при импульсной зарядке, где Ip относится к пиковому импульсному току , Iavg эквивалентный постоянный ток, Δt ширина импульса и T период.

Общие параметры импульсной зарядки включают частоту, ширину импульса и релаксацию, а некоторые протоколы даже импульсируют отрицательные токи во время релаксации. Частота импульсов обычно находится в диапазоне от 200 мГц до 13 кГц с рабочим циклом от 25% до 75%. Средний ток IAvg является произведением пикового тока Ipk и коэффициента заполнения D :

, где коэффициент заполнения D представляет собой отношение ширины импульса Δt к периоду импульса T 9002 0 . Однако из-за этого рабочего цикла пиковый импульсный ток должен быть намного выше, чтобы поддерживать такой же средний ток перезарядки. На рис. 3 показана упрощенная схема импульсной зарядки и форма импульсного сигнала.

Рис. 3: (а) микромодель импульсной зарядки; и (б) форма импульса [3]
Влияние импульсной зарядки на литий-ионные аккумуляторы
Импульсная зарядка при правильном применении может дать некоторые преимущества по сравнению с обычной зарядкой CC-CV. Большинство исследований показывают, что импульсная зарядка может сократить время зарядки на 5–20 % без какого-либо эффекта или лишь с небольшим сокращением срока службы [5], [8]. В некоторых литературных источниках предполагается, что импульсная зарядка более полезна для химических веществ, которые способны заряжать с более высокой скоростью C, таких как LFP и LTO. Хотя эти химические элементы уже могут заряжаться при более высоких скоростях C, в одном исследовании утверждается, что импульсная зарядка имеет дополнительное преимущество, заключающееся в повышении эффективности приема-передачи из-за возможности использовать больше активного запаса лития по сравнению с зарядкой CC [3]. Для сравнения, химические вещества с более высокой плотностью энергии, такие как оксид лития-кобальта (LCO), используемый в основном в электронике, оксид никеля-марганца-кобальта (NMC) и оксид никеля-кобальта-алюминия (NCA), имеют тенденцию к большей деградации при импульсной зарядке.
Возможна ли импульсная зарядка электромобилей?
Короткий ответ — нет, по крайней мере пока. С практической точки зрения, требуется более совершенная схема зарядки как для более высоких пиковых токов, так и для формы импульсного сигнала, которые еще предстоит оптимизировать. Кроме того, эти более высокие пиковые токи могут быстро нагревать элементы по сравнению с обычными CC-CV, поскольку резистивные потери пропорциональны квадрату тока, и эти повышенные температуры могут отрицательно сказаться на сроке службы батареи.
В то время как импульсная зарядка активно изучается, методика еще не достигла коммерциализации, а перспективные направления, такие как использование отрицательных токов, все еще находятся в стадии изучения. Учитывая, что быстрая зарядка имеет решающее значение для внедрения электромобилей, сохраняется большой интерес к разработке импульсной зарядки и других передовых методов зарядки.
Ссылки
[1] А. Томашевска, З. Чу, С. Фэн, С. О’Кейн, С. Лю, Дж. Чен, К. Цзи, Э. Эндлер, Р. Ли, Л. Лю, Ю. Ли, С. Чжэн, С. Феттерляйн, М. Гао, Дж. Ду, М. Паркес, М. Оуян, М. Маринеску, Г. Оффер, Б. Ву, Быстрая зарядка литий-ионного аккумулятора: обзор, Электронный транспорт 1 (2019 г.) 100011. doi:10.1016/j.etran.2019.100011.
[2] С. У. Чон, Дж.-В. Парк, Б.-К. Канг и Х.-Дж. Ли, Исследование стратегии зарядки аккумуляторов электромобилей с учетом емкости аккумулятора, IEEE Access 9 (2021) 89757–89767. doi: 10.1109/ACCESS.2021.3090763.
[3] Дж. М. Аманор-Боаду, А. Гизеппи-Эли, Э. Санчес-Синенсио, Влияние параметров импульсной зарядки на жизненный цикл литий-ионных полимерных батарей, Энергия 11 (2018) 1–15. doi: 10.3390/en11082162.
[4] Ф. Савой, П. Венет, М. Милле, Дж. Гроот, Влияние периодических импульсов тока на производительность литий-ионной батареи, IEEE Trans. Инд. Электрон. 59(2012) 3481–3488. doi:10.1109/TIE.2011.2172172.
[5] Д. Раджагопалан Каннан, М.Х. Уэзерспун, Влияние импульсной зарядки на коммерческие литий-ионные батареи с катодом литий-никель-марганец-кобальт (NMC), J. Power Sources. 479 (2020) 229085. doi:10.1016/j.jpowsour.2020.229085.
[6] С.-Ю. Лин, С.-К. Йен, Применение импульсного заряда для вторичной литиевой батареи, ECS Trans. 11 (2008) 55–62. дои: 10.1149/1.2938907.
[7] Дж. Ли, Э. Мерфи, Дж. Винник, П.А. Коль, Исследования срока службы коммерческих литий-ионных аккумуляторов при быстрой циклической зарядке-разрядке, J. Power Sources 102 (2001) 294–301. doi: 10.1016/S0378–7753(01)00821–7.
[8] Д. Раджагопалан Каннан, М.Х. Weatherspoon, Влияние импульсной зарядки на характеристики коммерческих литий-кобальтовых аккумуляторов (LCO), Int. Дж. Электрохим. наук, 16 (2021) 210453. doi:10.20964/2021.04.30.
Девати Раджан Раджагопалан Каннан имеет докторскую степень FAMU-FSU и в настоящее время является менеджером группы тестирования аккумуляторных батарей в компании Romeo Power, расположенной в Южной Калифорнии. Romeo Power производит аккумуляторные батареи для коммерческих электромобилей большой грузоподъемности.
Заинтересованы в публикации с помощью BatteryBits? Подайте заявку по телефону по этой ссылке , чтобы стать участником.
Присоединяйтесь к нашему обсуждению с другими профессионалами в области аккумуляторов в сообществе Slack space Battery Street !
Импульсные, линейные и импульсные методы зарядки Li+ аккумуляторов мобильных телефонов и КПК

Существует три метода зарядки Li+ аккумуляторов: импульсный, линейный и импульсный. Каждый метод имеет свои преимущества и недостатки. Импульсная зарядка сводит к минимуму рассеивание мощности в широком диапазоне напряжений адаптера переменного тока, но занимает больше места на плате и усложняет процесс по сравнению с линейной и импульсной зарядкой. Линейные зарядные устройства имеют небольшие размеры и отлично подходят для оборудования, чувствительного к шуму, но рассеиваемая мощность высока. Импульсные зарядные устройства компактны и эффективны, но требуют адаптера переменного тока с ограничением по току. Выберите метод зарядки на основе приоритетов стоимости, пространства и эффективности.
Зарядка Li+ аккумуляторов в мобильных телефонах и карманных компьютерах требует балансировки. С одной стороны, большой ток необходим для быстрой замены энергии, потребляемой аккумулятором при передаче голоса или данных. С другой стороны, зарядное устройство должно быть небольшим, чтобы соответствовать постоянно уменьшающимся форм-факторам мобильного телефона и КПК. Знание типов доступных зарядных устройств и компромиссов между ними позволяет разработчику выбрать правильное зарядное устройство для конкретного приложения.
Зарядное устройство для Li+ аккумуляторов должно ограничивать зарядный ток и максимальное напряжение аккумулятора. Разработчики должны проконсультироваться с производителем батареи, чтобы определить, что требуется для безопасной зарядки конкретной батареи. Другие функции часто добавляются для увеличения срока службы батарей или работы зарядного устройства. К ним относятся снижение зарядного тока для переразряженных элементов, обнаружение неисправных элементов, контроль напряжения батареи и/или замер уровня топлива, ограничение входного тока, отключение зарядного устройства после завершения зарядки, автоматический перезапуск зарядки после частичной разрядки, индикация состояния заряда и внешнее зарядное устройство включает/отключает управление.
Эти функции могут быть реализованы в самом зарядном устройстве, в ASIC или дискретной схеме или, возможно, в программном обеспечении микроконтроллера. Разработчики схем решают, какие функции включить и как их реализовать, исходя из конкретного приложения и допустимого уровня стоимости или сложности.
Зарядные устройства для аккумуляторов Li+ бывают трех типов: импульсные, линейные и импульсные. Основное различие между этими топологиями заключается в том, что они предлагают компромисс между размером и стоимостью и производительностью.
Линейные и импульсные зарядные устройства занимают мало места на плате и требуют минимум внешних компонентов. Хотя линейному зарядному устройству может не потребоваться много места на плате для размещения ИС и ее внешних компонентов, ему может потребоваться дополнительная площадь платы для рассеивания тепла, выделяемого проходным транзистором зарядного устройства. Импульсные зарядные устройства не создают этой проблемы. Однако для них требуется адаптер переменного тока с ограничением по току, который обычно стоит дороже.
На рис. 1 показана схема типичной схемы зарядного устройства Li+ с импульсным режимом. Он использует контроллер зарядного устройства MAX1737 Li+ с двумя n-канальными полевыми МОП-транзисторами для понижения напряжения адаптера переменного тока до напряжения аккумулятора. Рассеиваемая мощность этой схемы остается ниже примерно 1 Вт во всем диапазоне напряжений батареи и в широком диапазоне напряжений адаптера переменного тока. Эту схему можно легко масштабировать, чтобы можно было заряжать до четырех последовательных элементов током до 4 А.
Импульсные зарядные устройства имеют стабильно низкое рассеивание мощности при широком диапазоне входного напряжения и напряжения батареи, что является несомненным преимуществом перед линейными зарядными устройствами. Импульсные зарядные устройства также имеют преимущество перед импульсными зарядными устройствами: они хорошо работают в широком диапазоне входного напряжения, что позволяет использовать меньший и более дешевый сетевой адаптер переменного тока, чем при использовании импульсного зарядного устройства. Основными недостатками этого типа зарядного устройства являются его размер и сложность. Контроллер вместе с его внешними переключателями и LC-фильтром занимает больше места на плате, чем другие типы зарядных устройств. К другим недостаткам относятся электромагнитные помехи и электрические помехи, вызванные переключением зарядного устройства, и излучение, вызванное катушкой индуктивности выходного фильтра. Однако фиксированная частота переключения контроллера позволяет легко фильтровать электрические помехи, но необходимо соблюдать осторожность при компоновке схемы и выборе компонентов, чтобы предотвратить проблемы с помехами.
Схема зарядного устройства, показанная на рисунке 1, включает в себя множество других функций, которые увеличивают срок службы батареи и работу системы. Например, контроллер цепи зарядного устройства позволяет ограничить ток, протекающий в цепь. Когда этот ток достигает предела, контроллер автоматически уменьшает ток зарядки аккумулятора, ограничивая ток, который может протекать на вход схемы. Поскольку зарядное устройство ограничивает входной ток, для питания цепи можно использовать меньший и, как правило, более дешевый сетевой адаптер переменного тока.
Зарядное устройство включает в себя конечный автомат, который выключает зарядное устройство после завершения зарядки и автоматически перезапускает зарядку, когда часть заряда разрядилась в аккумуляторе. Функции безопасности включают щадящую предварительную зарядку сильно разряженных аккумуляторов при пониженном токе и возможность обнаружения неисправных аккумуляторов. Кроме того, индикаторы заряда и состояния могут напрямую управлять светодиодами или связываться с микроконтроллером.
Одним из способов минимизировать размер и сложность зарядного устройства является использование линейного зарядного устройства. В линейном зарядном устройстве используется проходной транзистор (обычно полевой МОП-транзистор, но иногда и биполярный транзистор), чтобы понизить напряжение адаптера переменного тока до напряжения батареи. Количество внешних компонентов намного меньше: для линейных зарядных устройств требуются входные и выходные обходные конденсаторы, а иногда требуется внешний проходной транзистор и резисторы для установки пределов напряжения и тока.
Главный недостаток линейного зарядного устройства — рассеиваемая мощность. Зарядное устройство просто снижает напряжение адаптера переменного тока до напряжения аккумулятора. Рассеиваемая мощность проходного элемента равна напряжению адаптера минус напряжение батареи, умноженное на зарядный ток. В случае зарядного устройства на 1 А, регулируемого напряжения адаптера переменного тока 5 В ± 10 % и напряжения аккумулятора, которое варьируется от 4,2 В до 2,5 В, рассеиваемая мощность может составлять от 0,3 Вт до 3,0 Вт.
На рис. 2 показано типичное линейное зарядное устройство Li+. В этой схеме используется MAX189.8 и внешний полевой МОП-транзистор с p-каналом для понижения напряжения адаптера переменного тока до напряжения батареи. Этот тип зарядного устройства намного проще, чем импульсный, в основном потому, что пассивный LC-фильтр не требуется. Он рассеивает наибольшую мощность, когда напряжение батареи минимально, поскольку в этом состоянии разница между фиксированным входным напряжением и напряжением батареи наибольшая. MAX1898 включает в себя функцию (называемую состоянием предварительной квалификации ), которая снижает зарядный ток для любого напряжения батареи менее 2,5 В. Таким образом, наихудшее рассеивание мощности происходит, когда напряжение батареи немного выше номинального порога предварительной квалификации 2,5 В, а входное напряжение максимально. Для входа 5 В ± 10% максимальное входное напряжение составляет 5,5 В. Учет допусков, MAX189Минимальное напряжение предварительной квалификации для 8 составляет 2,375 В. Таким образом, рассеиваемая мощность проходного транзистора в наихудшем случае составляет 3,125 Вт на ампер зарядного тока. При высоких зарядных токах (около 1 А) большое рассеивание мощности может привести к чрезмерному нагреву небольшого мобильного телефона или КПК, что может ухудшить его работу. К сожалению, уменьшение зарядного тока для устранения проблем с рассеянием мощности увеличивает время зарядки. Выбор между дополнительным нагревом и дополнительным временем зарядки может быть трудным, в зависимости от приложения.
Даже с учетом проблемы рассеивания мощности, связанной с линейной зарядкой, это может быть лучшим выбором для беспроводных устройств. Поскольку нет действия переключения и не требуются катушки индуктивности, линейные зарядные устройства имеют более низкие кондуктивные и излучаемые помехи, чем зарядные устройства других типов. Этот уменьшенный шум может сделать линейное зарядное устройство подходящим решением для чувствительных к шуму беспроводных устройств.
МАКС1898 включает в себя: индикатор зарядки, который может напрямую управлять светодиодом или микроконтроллером, цепь пониженного напряжения батареи, которая снижает зарядный ток для переразряженных батарей, таймер для отключения зарядного устройства после завершения зарядки и регулируемый порог перезапуска для автоматического возобновления зарядки. если батарея разряжена. Вывод ISET одновременно устанавливает зарядный ток и указывает его уровень, пока зарядное устройство регулирует напряжение. Напряжение на выводе ISET можно контролировать с помощью АЦП или компаратора, чтобы определить, когда ток зарядки батареи упал до достаточно низкого уровня; либо этот уровень, либо встроенный таймер можно использовать для прекращения зарядки. Контроллер также включает в себя выходной контакт, который указывает состояние зарядки (/CHG\), и комбинированный входной и выходной контакт (EN/OK), который одновременно указывает на наличие входного напряжения и включает зарядное устройство.
Третий тип зарядного устройства Li+, импульсное зарядное устройство, обладает некоторыми преимуществами как импульсных, так и линейных зарядных устройств. Как и импульсное зарядное устройство, импульсное зарядное устройство работает эффективно. Когда напряжение батареи, которую она заряжает, низкое, ее проходной транзистор остается включенным и проводит входной ток источника непосредственно к батарее. Когда напряжение батареи достигает напряжения регулирования батареи, зарядное устройство пульсирует входной ток для достижения желаемого зарядного тока, тем самым регулируя напряжение батареи на желаемом пределе напряжения. Поскольку транзистор не работает в своей линейной области во время этой части цикла заряда, а действует как переключатель, и рассеиваемая мощность намного ниже, чем у линейного зарядного устройства. Поскольку для импульсного зарядного устройства не требуется выходной LC-фильтр, оно меньше, чем импульсное зарядное устройство.
На рис. 3 показано импульсное зарядное устройство MAX1736 Li+. Он конкурирует с линейным зарядным устройством по простоте и небольшому количеству внешних компонентов. Благодаря более низкой рассеиваемой мощности компромисс между временем зарядки и рассеиваемой мощностью не нужно рассматривать, как в случае с линейным зарядным устройством.
Однако импульсное зарядное устройство не лишено особых требований. Во-первых, источник входного напряжения, который питает зарядное устройство, должен быть ограничен по току. Текущий предел должен быть достаточно точным; настенные кубы с таким уровнем точности не так широко доступны, как те, у которых нет точного ограничения тока. Они также дороже. Однако в некоторых случаях ограничение тока адаптера переменного тока указывается достаточно точно, чтобы гарантировать, что сбой в питаемом им устройстве не создаст угрозы безопасности. Если по этой или другим причинам требуется точное ограничение входного тока, то при его использовании для зарядки не возникает никаких дополнительных затрат.
MAX1736 автоматически заряжает аккумулятор низким током 6 мА, когда напряжение аккумулятора ниже 2,5 В, чтобы предотвратить его повреждение в состоянии переразряда. Однако контроллер не прекращает зарядку автоматически. В большинстве случаев он прекращает зарядку после того, как зарядный ток падает ниже некоторого порога, обычно 10% от предела зарядного тока. Чтобы настроить этот режим завершения заряда, вывод GATE MAX1736 используется для прямого управления входом микроконтроллера. Измеряя скважность напряжения на выводе GATE, микропроцессор определяет средний ток. Для случая 10 %, когда рабочий цикл на выводе GATE падает ниже 10 %, микроконтроллер прекращает зарядку. Микроконтроллер также может отключить MAX1736, управляя контактом EN. Когда источник входного сигнала отсутствует или контакт EN имеет низкий уровень, потребление батареи уменьшается до 2 мкА, чтобы зарядное устройство не разрядило батарею после завершения зарядки.
Импульсные зарядные устройства рассеивают небольшую мощность при широком диапазоне входных и зарядных напряжений и токов, но отличаются большей стоимостью и сложностью, чем другие типы. Линейные зарядные устройства меньше по размеру и менее сложны, чем импульсные устройства, но в большинстве случаев они рассеивают больше энергии. Импульсные зарядные устройства рассеивают значительно меньше энергии и занимают небольшую площадь на плате, но требуют более дорогих адаптеров переменного тока, которые ограничивают потребляемый от них ток.