[Dragony]

А если вам не нужна большая мощность?

ZXLD381



Микросхема представляет собой драйвер для светодиода, способный работать от низкого напряжения, к примеру - одной батарейки 1.5В формата ААА. Микросхема драйвера имеет высокую эффективность (КПД) 85% и способна «высосать» батарейку практически полностью, до остаточного напряжения 0,8В.

Характеристики микросхемы драйвера



Схема драйвера очень проста.



Как вы видите, кроме этой крохотной микросхемы нужна всего одна деталь — дроссель, и именно индуктивностью дросселя задается ток светодиода.
Для фонарика подходит яркий белый светодиод, потребляющий ток 30мА, соответственно нужно намотать дроссель индуктивностью 10мкГн. Эффективность драйвера составляет 75-92% в диапазоне 0.8-1.5В, что очень неплохо.

При помощи этой микросхемы-драйвера, вы можете переделать почти любой раритетный фонарик на питание от одной батарейки 1.5В.

(Источник: https://mysku.club/blog/ali... )

Ну и на сладкое...

LT1937

LT1937 – Step-Up DC-DC преобразователь, специально разработанный для управления светодиодами белого свечения (так написано в оригинале). Преобразователь может запитать два, три или четыре последовательно соединенных светодиода от одного Li-ion аккумулятора, при этом в схеме не нужны последовательно включенные балластные резисторы. Частота коммутации — около 1,2МГц, что позволяет использовать миниатюрные внешние компоненты. Емкость внешнего конденсатора может быть меньше 0,22мкФ, что экономит место. Падение напряжения на резисторе — датчике тока составляет всего 95мВ.

LT1937 выпускается в низкопрофильных корпусах SC70 и ThinSOT.



Типовая схема включения



Характеристики



Микросхема будет работать при входном напряжении от 2,5В до 10В, максимальный выходной ток — 320мА.

Рабочий ток светодиода определяется сопротивлением резистора-датчика. Для большей точности рекомендуется использовать резисторы с допуском 1%.


Далее можно посмотреть на схемы с различными вариантами нагрузок. Есть возможность ввести защиту от обрыва в цепи светодиодов, понадобится дополнительный стабилитрон. Его рабочее напряжение должно быть выше, чем у цепочки последовательно соединенных светодиодов, и он должен выдерживать ток более 0,1мА.

Есть возможность плавной регулировки яркости (диммирования), «мягкого старта» и перевода микросхемы в ждущий режим.
Высокая частота переключения предъявляет особые требования к элементам схемы. Рекомендованные типы деталей указаны на рисунках.















В завершение — таблица с перечнем других микросхем подобного назначения.
(Все данные и схемы взяты из описания LT1937.)

Надеюсь, эта информация может пригодиться вам и при ремонте, и при разработке своих конструкций светильников.

[Dragony]

Лирическое отступление

"Чувствуешь запах? Это канифоль, сынок. Больше ничто в мире не пахнет так.
Я люблю запах канифоли поутру. Однажды мы паяли один макет, двенадцать часов подряд. И когда всё закончилось, я включил его. Там уже ничего не было лишнего, даже ни одной изначальной детали. Но запах! Вся комната была им пропитана. Это был запах… победы!
Когда-нибудь работа над этим макетом закончится."

Возможно, подобный пост уже был на форуме, но повторенье - мать ученья.

Возможно, многие видели вот такую «повышайку»:



Разводка платы может отличаться от той, которая есть у вас — если закупали раньше, изготовитель ее слегка доработал. Выводы резистора, которые в обзорах рекомендовалось соединять самостоятельно, могут быть соединены дорожками. Других отличий в схеме нет. Выходной конденсатор всё так же расположен весьма далеко от выхода. Значит, китайцы просто сделали универсальный вариант платы с возможностью установки постоянного резистора (свободное место присутствует) вместо подстроечного для варианта с фиксированным выходным напряжением.



По результатам разных тестов, выходное напряжение преобразователя начинает уменьшаться, а температура повышаться, когда входной ток превышает 2 А. В будущем светильнике токи будут явно небольшие, но в дальнейшем именно это значение (примерный максимум 2,5 А) будем считать предельным для MT3608 без дополнительного охлаждения и при сохранении приличной эффективности.
Для устойчивой работы преобразователя выходное напряжение должно превышать входное примерно на два Вольта. Так что сделать из 3В нужные для светодиода 3,2В вряд ли получится...
В предыдущих моих макетах этот преобразователь выдавал 12В, которые запитывали цепочки из трех соединенных последовательно светодиодов через схему линейного стабилизатора тока. Да, решение неэффективное, но иногда требуется что-то быстро спаять без лишних затрат и изысканий.

Для «правильного» питания светодиодов необходим источник со стабилизацией выходного тока, а в исходном варианте платы MT3608 стабилизирует напряжение. Необходимую переделку сделать не так уж и сложно. Обычно источник питания регулирует выходные параметры на основании информации, получаемой по входу обратной связи (FeedBack). При стабилизации напряжения сигнал берётся с резистивного делителя, подключенного к выходу источника. При стабилизации тока – с шунта, включённого последовательно с нагрузкой. Есть и другие схемы, но эти самые распространённые. Источник питания будет менять напряжение (ток) на выходе, пока на входе обратной связи не будет достигнуто определённое напряжение (у MT3608 оно равно 0,6 В).

Вот схемы выходных цепей для разных вариантов стабилизации:



Видно, что меняется точка подключения входа микросхемы. По формулам можно рассчитать, какое напряжение или ток будет выдавать ваша плата.
Внимание! При обрыве или замыкании этого входа микросхема выходит из строя!
Для того, чтобы регулировать яркость свечения от 50 до 100%, в схему введен делитель из постоянного и переменного резисторов. Ранее стоявший рядом с конденсатором СМД-резистор «выходного» делителя выпаян (ну какой же он мелкий!..).

Схема после переделки (с сайта-источника):


Как автор материала соединил блоки в своем фонаре:



Есть защита - цепь ограничения выходного напряжения в случае отключения нагрузки. Я в свой макет поставил стабилитрон с напряжением 15В. Резистор 10 кОм ограничивает ток стабилитрона при срабатывании защиты до безопасного уровня. На диапазон регулировки он не влияет. При отключении светодиодов (в случае перегорания или обрыва провода) выходное напряжение ограничивается на уровне напряжения стабилизации стабилитронов. Оно должно быть выше, чем рабочее напряжение на цепочке светодиодов. (В данном случае стабилитрон можно ставить любой на напряжение больше 13 В.)
Мне регулировка яркости сейчас не требуется, поэтому подстроечник и дополнительный резистор (который «на землю») в схему не поставил. Изначально планировался рабочий ток 120 мА, поэтому в качестве датчика тока установлен резистор с номиналом 5Ом. Это и обеспечит ток в нагрузке Iн=0.6В/5Ом=0.12А.
Светодиоды — белого свечения, 3 шт. по 0,5Вт, соединены последовательно.
Их максимальный ток около 150мА. Значит, Кн=120/150=0,8 Да, светодиоды будут греться, но еще останется некоторый запас для обеспечения надежности.

При выборе резистора для шунта необходимо учитывать рассеиваемую на нем мощность. Рассеиваемая мощность:
P=I^2*R=0,12*0,12*5=0,072Вт. В принципе, туда можно поставить резистор и на 0,125Вт, но под рукой оказались только резисторы 10Ом 0,125Вт. В параллельном соединении получилось как раз 5Ом, и максимальная мощность рассеяния будет 0,25Вт. Значит, работать будут долго и надежно.

Вот макет возможного светильника:



(Видно, что сработал индикатор разряда - напряжение аккумулятора меньше 3,4В).

Плата контроля заряда/разряда, через нее подключен аккумулятор. Резисторы датчика специально оставил с длинными выводами, для наглядности. Видны защитный стабилитрон и резистор 10кОм, подключенный к входу микросхемы. Рядом валяется выдранный из платы подстроечник 10кОм.

При токе через светодиоды 120мА детали на плате преобразователя не греются (по крайней мере, заметно).

Мощность, теряемая на резисторе-датчике:
Рр=0,6*0,6/5=0,072Вт.
Мощность, расходуемая светодиодами:
Рсв=9,1В*0,12А=1,092Вт
Для интереса, подсчитал нечто вроде КПД вторичной цепи:
КПД=1,092/(0,072+1,092)=93%

(Информация отсюда: https://mysku.club/blog/ali... В материале описана переделка светодиодной кемпинговой лампы «Яркий луч» T-20LA на питание от литиевого аккумулятора. Заодно можете посмотреть кучу всяких разных графиков — как работает микросхема MT3608 в разных режимах. )

Для проверки повторяемости переделал еще один преобразователь — плата меньше размером, и со входом mini-USB. Хочу использовать ее при токе во вторичной цепи примерно 15-17мА, так что дроссель «другой системы» здесь не особенно навредит.

Переделка прошла успешно, в качестве токового датчика поставил параллельно два резистора номиналом 33Ом каждый. Ток через светодиоды (цепь 2P3S) составил около 36мА, примерно по 18мА на светодиод. В макете использованы обычные «индикаторные» светодиоды, посылка с теми, которые «сверхъяркие по 0,06Вт» ко мне еще не добралась. В переделываемом налобном фонарике их стояло шесть, благодаря косячной изначальной конструкции они сгорели все, некоторые даже «вдребезги». Надеюсь, мое изделие прослужит гораздо дольше. Хотя, Кн=18/20=0,9 — многовато... Ну ничего, будущее покажет. Если что — можно и увеличить номинал одного из резисторов, например, до 36Ом, а другого до 39Ом. Тогда ток через каждый светодиод будет примерно 16мА. Кн=16/20=0,8 — уже лучше. (Но чуть-чуть тусклее, хотя кто заметит такую разницу?..)



Многие могут сказать - «Как же так, 5Ом в датчике при 120мА — это очень много!.. То ли дело в фонариках, там резисторы 0,0... 0,1Ом!..»
В данном случае микросхеме преобразователя на управляющем входе требуется напряжение 0,6В, а его при малых токах с таких резисторов не получишь. Опять же, некоторые скажут: «Да поставь схему на операционном усилителе, всего делов-то!..» Но как быть тем, кто с трудом представляет себе, о чем вообще речь? Можно ли сделать попроще?..

Можно!.. Но об этом поговорим в следующий раз.

[BillDill]

10Ом читается тяжело. Если не сложно ставьте пробелы 10 Ом.

[Dragony]

Хорошо, буду ставить пробелы. Сам уже думал над этим...

[Dragony]

Измерение постоянного тока пявляется широко распространенной задачей. Для этого существует несколько решений. Самое популярное решение - при помощи шунта, который включен последовательно с нагрузкой. Ток, проходящий через сопротивление вызывает на нем падение напряжение, которое в случае использования цифровых схем подается на АЦП (аналого-цифровой преобразователь) для перевода в цифровое значение. При этом, сопротивление шунта должно быть заранее известным и очень точным. Также, оно должно быть по возможности минимальным, чтобы исключить его воздействие на нагрузку и уменьшить потери в виде нагрева.

Еще одно решение - измерение DC-тока бесконтактным методом при помощи измерения напряжённости магнитного поля, создаваемого проводником по которому течет ток, в полупроводниковом кристалле. Там используется эффект Холла. Хорошо подходит для измерения больших токов, но обладает меньшей точностью и более высокой стоимостью.

В настоящее время электронная промышленность предлагает большое количество разнообразных интегральных схем, облегчающих жизнь разработчика, перед которым стоит задача измерения тока. Как правило, среди радиолюбителей широко применяются решения с использованием операционных усилителей. Но здесь мы рассмотрим методы измерения постоянного тока и мощности при помощи токовых датчиков серии ZXCT фирмы Zetex Semiconductors (в настоящее время это Diodes Incorporated). Данные ИС компактны, достаточно дешевы и их можно купить в интернет-магазинах России, на eBay или AliExpress. 

Компания Diodes Incorporated выпускает токовые датчики с 2-мя видами выходного сигнала: токовый выход и потенциальный выход. Номенклатура продукции насчитывает с десяток ИС (интегральных схем) с токовым выходом и с десяток ИС с потенциальным выходом. Отличительной особенностью токовых датчиков ZXCT является использование минимума внешних элементов, отсутствует необходимость использования внешнего питания (кроме специализированных ИС), а также миниатюрные 3-х или 5-ти выводные корпуса SOT23/SOT25 (за исключением микросхем ZXCT1009 в корпусе SM-8 и ZXCT1030 в корпусе SO-8 )
Рассмотрим подключение токовых датчиков ZXCT1008 и ZXCT1009:



Датчики для измерения постоянного тока бывают High Side и Low Side (а также универсальными). Это определяет схему включения датчика. High Side - это измерение тока до нагрузки (т.е. между питанием и нагрузкой), а Low Side - измерение тока после нагрузки (т.е. между нагрузкой и землей). ZXCT1008 и ZXCT1009 являются High Side токовыми датчиками. Как видно из схемы, используется всего 3 контакта ИС. Ток потребления микросхем чрезвычайно мал, поэтому погрешностью измерения ввиду протекания тока через резистор RG можно пренебречь. 
В подключении ZXCT1010 и ZXCT1012 задействовано 4 вывода:



В данных ИС предусмотрен вывод "земли" GND, чтобы убрать ток покоя с выхода, что дает более высокую точность измерения при низких значениях Vsense (падение напряжения на шунте Rs).
Заявленная погрешность измерений вышеприведенных ИС при Vsense = 100мВ составляет 2.5%. Диапазон входного напряжения (Sense Voltage) составляет 2500 мВ. Напряжение питания: 2.5...20 Вольт.

Рассмотрим подключение ИС с потенциальным выходом (ZXCT1021, ZXCT1022, ZXCT1023 и др.):



Данные датчики бывают как минимум с 4-мя выводами, однако в отличие от датчиков с токовым выходом не требуют каких-либо внешних компонентов (естественно кроме шунта). Выходное напряжение, снимаемого с датчика рассчитывается по очень простой формуле: VOUT = k * RS * ILOAD , где k - коэффициент (10 или 100 в зависимости от ИС)

Расчеты
Как известно, падение напряжения на шунте вычислить очень просто: Vsense = RS * ILOAD, где RS - сопротивления резистора (шунта), а ILOAD - ток нагрузки.
Для микросхем с токовым выходом, выходной ток ИС рассчитывается по следующей формуле: IOUT = Gt * Vsense, где Gt - электрическая проводимость, измеряемая в А/В или См (Сименсах). Величина эта фиксированная и составляет 0.01 См, однако для некоторых ИС серии ZXCT таких как ZXCT1011, ZXCT1020, ее можно задавать при помощи внешнего резистора.

Для микросхем с потенциальным выходом, выходное напряжение ИС рассчитывается следующим образом: VOUT = k * Vsense, где k - постоянный коэффициент (10 или 100 в зависимости от ИС).

Переходим к практике
Попробуем рассчитать параметры для шунта сопротивлением 0.25 Ом. (Четыре резистора по 1 Ом, соединенные параллельно. Это пример на тот случай, если под рукой нет нормальных резисторов на доли Ома.) Максимальное падение напряжения на шунте: Vsense = 0.25 Ом * 1 А = 0.25 В,  потери мощности  PD = 0.25 В * 1 А = 0,25 Ватт, что является приемлемым значением. (Если же нет, ищите другой шунт...)
Далее, производим расчет выходного тока: Iout = Gt x Vsense
Для ИС с токовым выходом (на примере ZXCT1008/ZXCT1009), Gt = 0.01 А/В. Следовательно в этом случае выходной ток ИС будет равен Iout = 0.01 А/В * 0.25 В = 2,5 мА. Т.о. при максимальном токе нагрузки в 1 Ампер и сопротивлении шунта 0.25 Ом, на выходе микросхемы токового датчика получится ток в 2,5 мА. Нам остается посчитать подходящее значение резистора RG, чтобы на входе обратной связи (допустим, это вход рассмотренной ранее микросхемы преобразователя) получить нужное напряжение 0,6В.
Сопротивление рассчитывается очень просто: RG = Vout / Iout= 0,6В / 0.0025 А = 240 Ом , где Vout - требуемое выходное напряжение (в данном случае 0,6 В).
При данных номиналах схемы, для тока нагрузки в 1 Ампер мы получим выходное напряжение 0,6 В, а для 2 А соответственно 1,2 В.



Другой пример, рассчитаем параметры для тока нагрузки 300мА:
Напряжение на шунте:  Vsense = 0.25 Ом * 0,3 А = 0.075 В
Выходной ток микросхемы: Iout = 0.01 А/В * 0.075 В = 0.75 мА
Сопротивление нагрузки: RG = Vout / Iout= 0,6В / 0.00075А = 800 Ом
Потери на шунте:  PD = 0.075 В * 0,3 А = 0,0225 Вт,
В реальном изделии все будет зависеть от точности резистора шунта.
Для макетирования можно использовать вот такие переходники:



(Когда дождусь заказанных с Алиэкспресса деталей и «полуфабрикатов», попробую смакетировать еще несколько вариантов светильников.)

Теперь становится очевидным все преимущество специализированных микросхем по сравнению с обычным шунтом: в данном варианте, меняя сопротивление RG , мы можем подогнать нужное нам выходное напряжение с ИС датчика под любой диапазон АЦП (если будут нужны точные измерения, а не просто «обратная связь»). Конечно, это не все плюсы специализированных микросхем измерения тока. Промышленность выпускает множество самых разнообразных микросхем: бывают двунаправленные мониторы тока, а помимо токового и потенциального выходов, есть ИС с ШИМ, I2C, SPI выходами. И многие другие, здесь были рассмотрены одни из самых простых и доступных микросхем. (Разумеется, вам придется внимательно изучить документацию от производителя, если решите использовать эти микросхемы в своих изделиях. Мало ли, какие могут быть ньюансы... И не превышайте максимальное напряжение на измерительных входах датчиков.)

(Материалы отсюда: https://cxem.net/arduino/ar... )

[Dragony]

Работа над макетом потихоньку завершается...
Вместо свинцового аккумулятора будет работать литий-полимерный 1200мАч:



Плата контроля заряда/разряда доработана: резистор R3 номиналом 1,2кОм заменен резистором 2,2кОм, выпаянным с платы повышающего преобразователя (вот и он пригодился!.. ), вместо резистора R5 впаяны два диода, включенных последовательно. Теперь аккумулятор будет заряжаться током примерно 480мА, а разряжаться до напряжения 3,1В.



Макет собран в кучу, работает. Потребление от аккумулятора - примерно 110мА.



Разрисовывать каждую плату подетально не стал (о них подробно писал раньше), так что схема "блочная".



Вот такой "учебный" фонарик/светильник можно собрать из дешевых запчастей с Алиэкспресса. Разумеется, этим дело не ограничится, будем экспериментировать дальше.

[BillDill]

Повышайкам от одной АА нужен керамический конденсатор в параллель батарее?

Как контролировать заряд ионисторов на 2.7 и 3.0 В?

[Dragony]

Керамический конденсатор, если у вас повышайка, на входе очень даже желателен. Я с каких-то пор ставлю всегда. (даже если есть на самой плате). На высоких частотах внутреннее сопротивление источника питания может быть заметным. (кстати, это писали даже касательно схем усилителей НЧ, что уж говорить про сотни кГц...)
А где применяются ваши ионисторы? Насколько они критичны к микроамперной нагрузке? Схема на двух полевиках вполне способна показать критический уровень разряда. Но!.. Как только загорится красный светодиод - разряд заметно ускорится. Поэтому на такой случай можно вкрячить что-то вроде круглого элемента 2320 или как его там, только для светодиода. Ну и сразу после того, как засветилось, принимать меры. Или просто подключать контрольную плату самому, через кнопку...

Я у себя в метеостанции впаял ионистор паралельно питанию, чтобы каждый раз повторно не настраивать кучу данных после смены ААшек. Так что он там работает только в моменты "импульсной нагрузки" (когда станция запрашивает данные с выносных датчиков) и при смене питания.

[Dragony]

Как правильно заряжать литий-ионные аккумуляторы

Наиболее правильным способом заряда литиевых аккумуляторов является заряд в два этапа. Именно этот способ использует компания Sony во всех своих зарядниках. Несмотря на более сложный контроллер заряда, это обеспечивает более полный заряд li-ion аккумуляторов, без уменьшения срока их службы.
На первом этапе должен обеспечиваться постоянный ток заряда. Величина тока составляет 0.2-0.5С. Для ускоренного заряда допускается увеличение тока до 0.5-1.0С (где С - это емкость аккумулятора).

Например, для аккумулятора емкостью 3000 мАч, номинальный ток заряда на первом этапе равен 600-1500 мА, а ток ускоренного заряда может лежать в пределах 1.5-3А.

Для обеспечения постоянного зарядного тока заданной величины, схема зарядного устройства (ЗУ) должна уметь поднимать напряжение на клеммах аккумулятора. По сути, на первом этапе ЗУ работает как классический стабилизатор тока.
Важно: если планируется заряд аккумуляторов со встроенной платой защиты (PCB), то при конструировании схемы ЗУ необходимо убедиться, что напряжение холостого хода схемы никогда не сможет превысить 6-7 вольт. В противном случае плата защиты может выйти из строя.
В момент, когда напряжение на аккумуляторе поднимется до значения 4.2 вольта, аккумулятор наберет приблизительно 70-80% своей емкости (конкретное значение емкости будет зависеть от тока заряда: при ускоренном заряде будет чуть меньше, при номинальном - чуть больше). Этот момент является окончанием первого этапа заряда и служит сигналом для перехода ко второму (и последнему) этапу.

2. Второй этап заряда - это заряд аккумулятора постоянным напряжением, но постепенно снижающимся (падающим) током.

На этом этапе ЗУ поддерживает на аккумуляторе напряжение 4.15-4.25 вольта и контролирует значение тока.
По мере набора емкости, зарядный ток будет снижаться. Как только его значение уменьшится до 0.05-0.01С, процесс заряда считается оконченным.

Важным нюансом работы правильного зарядного устройства является его полное отключение от аккумулятора после окончания зарядки. Это связано с тем, что для литиевых аккумуляторов является крайне нежелательным их длительное нахождение под повышенным напряжением, которое обычно обеспечивает ЗУ (т.е. 4.18-4.24 вольта). Это приводит к ускоренной деградации химического состава аккумулятора и, как следствие снижению его емкости. Под длительным нахождением подразумевается десятки часов и более.
За время второго этапа заряда, аккумулятор успевает набрать еще примерно 0.1-0.15 своей емкости. Общий заряд аккумулятора таким образом достигает 90-95%, что является отличным показателем.

Здесь рассмотрены два основных этапа заряда. Однако, освещение вопроса зарядки литиевых аккумуляторов было бы неполным, если бы не был упомянут еще один этап заряда - т.н. «предзаряд».

Предварительный этап заряда (предзаряд) - этот этап используется только для глубоко разряженных аккумуляторов (ниже 2.5 В) для вывода их на нормальный эксплуатационный режим.

На этом этапе заряд обеспечивается постоянным током пониженной величины до тех пор, пока напряжение на аккумуляторе не достигнет значения 2.8 В.

Предварительный этап необходим для предотвращения вспучивания и разгерметизации (или даже взрыва с возгоранием) поврежденных аккумуляторов, имеющих, например, внутреннее короткое замыкание между электродами. Если через такой аккумулятор сразу пропустить большой ток заряда, это неминуемо приведет к его разогреву, а дальше как повезет.
Еще одна польза предзаряда - это предварительный прогрев аккумулятора, что актуально при заряде при низких температурах окружающей среды (в неотапливаемом помещении в холодное время года).

Интеллектуальная зарядка должна уметь контролировать напряжение на аккумуляторе во время предварительного этапа заряда и, в случае, если напряжение долгое время не поднимается, делать вывод о неисправности аккумулятора.

Все этапы заряда литий-ионного аккумулятора (включая этап предзаряда) схематично изображены на этом графике:



Превышение номинального зарядного напряжения на 0,15В может сократить срок службы аккумулятора вдвое. Понижение напряжения заряда на 0,1 вольт уменьшает емкость заряженной батареи примерно на 10%, но значительно продлевает срок ее службы. Напряжение полностью заряженного аккумулятора после извлечения его из зарядного устройства составляет 4.1-4.15 вольта.

Основные тезисы:

1. Каким током заряжать li-ion аккумулятор (например, 18650 или любой другой)?

Ток будет зависеть от того, насколько быстро вы хотели бы его зарядить и может лежать в пределах от 0.2С до 1С.

Например, для аккумулятора типоразмера 18650 емкостью 3400 мАч, минимальный ток заряда составляет 680 мА, а максимальный - 3400 мА.

2. Сколько времени нужно заряжать, например, те же аккумуляторные батарейки 18650?

Время заряда напрямую зависит от тока заряда и рассчитывается по формуле:

T = С / Iзар.

Например, время заряда нашего аккумулятора емкостью 3400 мА/ч током в 1А составит около 3.5 часов. (Но это по расчетам, в реальности время будет заметно больше.)

3. Как правильно зарядить литий-полимерный аккумулятор?
Любые литиевые аккумуляторы заряжаются одинаково. Не важно, литий-полимерный он или литий-ионный. Для обычных потребителей никакой разницы нет.

Что такое плата защиты?
Плата защиты (или PCB - power control board) предназначена для защиты от короткого замыкания, перезаряда и переразряда литиевой батареи. Как правило в модули защиты также встроена и защита от перегрева.

В целях соблюдения техники безопасности запрещено использование литиевых аккумуляторов в бытовых приборах, если в них не встроена плата защиты. Поэтому во всех аккумуляторах от сотовых телефонов всегда есть PCB-плата. Выходные клеммы АКБ размещены прямо на плате.
В этих платах используется шестивыводной контроллер заряда на специализированной микросхеме DW01 (JW01, JW11, K091, G2J, G3J, S8210, S8261, NE57600 и пр. аналоги). Задачей этого контроллера является отключение батареи от нагрузки при полном разряде батареи и отключение аккумулятора от зарядки при достижении 4,25В.
Если говорить об 18650, то они могут выпускаться как с платой защиты так и без нее. Модуль защиты располагается в районе минусовой клеммы аккумулятора. Плата увеличивает длину аккумулятора на 2-3 мм.



Аккумуляторы без PCB-модуля обычно входят в состав батарей, комплектуемых собственными схемами защиты.

Любой аккумулятор с защитой легко превращается в аккумулятор без защиты, достаточно его аккуратно разобрать. Аккумуляторы с защитой обязательно имеют соответствующее обозначение на корпусе ("Protected").
Не стоит путать PCB-плату с PCM-модулем (PCM - power charge module). Если первые служат только целям защиты аккумулятора, то вторые предназначены для управления процессом заряда - ограничивают ток заряда на заданном уровне, контролируют температуру и, вообще, обеспечивают весь процесс. PCM-плата - это и есть то, что называется контроллером заряда.

LM317

Схема простого зарядного устройства на основе микросхемы LM317 с индикатором заряда:



Схема простейшая, вся настройка сводится к установке выходного напряжения 4.2 вольта с помощью подстроечного резистора R8 (без подключенного аккумулятора!) и установке тока заряда путем подбора резисторов R4, R6. Мощность резистора R1 - не менее 1 Ватт.

Как только погаснет светодиод, процесс заряда можно считать оконченным (зарядный ток до нуля никогда не уменьшится). Не рекомендуется долго держать аккумулятор в этой зарядке после того, как он полностью зарядится.

Микросхема LM317 широко применяется в различных стабилизаторах напряжения и тока (в зависимости от схемы включения).

Недостаток схемы: напряжение питания должно быть в пределах 8-12В. Это связано с тем, что для нормальной работы микросхемы LM317 разница между напряжением на аккумуляторе и напряжением питания должна быть не менее 4.25 Вольт. Таким образом, от USB-порта зарядить аккумулятор не получится. И оставлять аккумулятор подключенным без внимания тоже нельзя...

MAX1555 или MAX1551

MAX1551/MAX1555 - специализированные зарядные устройства для литиевых аккумуляторов, способные работать от USB или от отдельного адаптера питания (например, зарядника от телефона).

MAX1555Единственное отличие этих микросхем - МАХ1555 выдает сигнал для индикатора процесса заряда, а МАХ1551 - сигнал того, что питание включено.

Максимальное входное напряжение от DC-адаптера - 7 В, при питании от USB - 6 В. При снижении напряжения питания до 3.52 В, микросхема отключается и заряд прекращается.

Микросхема сама детектирует на каком входе присутствует напряжение питания и подключается к нему. Если питание идет по ЮСБ-шине, то максимальный ток заряда ограничивается 100 мА - это позволяет втыкать зарядник в USB-порт любого компьютера, не опасаясь сжечь южный мост.

При питании от отдельного блока питания, типовое значение зарядного тока составляет 280 мА.

В микросхемы встроена защита от перегрева. Но даже в этом случае схема продолжает работать, уменьшая ток заряда на 17 мА на каждый градус выше 110°C.

Имеется функция предварительного заряда (см. выше): до тех пор пока напряжение на аккумуляторе находится ниже 3В, микросхема ограничивает ток заряда на уровне 40 мА.

Микросхема имеет 5 выводов. Вот типовая схема включения:



Если есть гарантия, что на выходе вашего адаптера напряжение ни при каких обстоятельствах не сможет превысить 7 вольт, то можно обойтись без стабилизатора 7805.

Микросхемы не нуждается ни во внешних диодах, ни во внешних транзисторах. Недостаток: очень уж маленькие!..

LP2951

Стабилизатор LP2951 производится фирмой National Semiconductors. Он обеспечивает реализацию встроенной функции ограничения тока и позволяет формировать на выходе схемы стабильный уровень напряжения заряда литий-ионного аккумулятора.

Величина напряжения заряда составляет 4,08 - 4,26 вольта и выставляется резистором R3 при отключенном аккумуляторе. Напряжение держится очень точно.
Рекомендуется напряжение выше 4.2В не поднимать. Если заряжать до 4.1-4.15, в емкости потеряете совсем немного, зато аккумулятор выдержит значительно больше циклов заряд/разряд.

Ток заряда составляет 150 - 300мА, это значение ограничено внутренними цепями микросхемы LP2951 (зависит от производителя).

Диод применять с малым обратным током. Например, он может быть любым из серии 1N400X, какой удастся приобрести. Диод используется как блокировочный, для предотвращения обратного тока от аккумулятора в микросхему LP2951 при отключении входного напряжения.



Данная зарядка выдает довольно низкий зарядный ток, так что какой-нибудь аккумулятор 18650 может заряжаться всю ночь.

Микросхему можно купить как в DIP-корпусе, так и в корпусе SOIC.

MCP73831

Микросхема позволяет создавать правильные зарядные устройства, к тому же она дешевле, чем MAX1555.
Типовая схема включения взята из даташита:



Важным достоинством схемы является отсутствие низкоомных мощных резисторов, ограничивающих ток заряда. Здесь ток задается резистором, подключенным к 5-ому выводу микросхемы. Его сопротивление должно лежать в диапазоне 2-10 кОм.

Микросхема в процессе работы заметно нагревается, но это процессу не мешает.
Пожалуй, это одна из самых простейших зарядок для литий-ионных аккумуляторов 18650, которую можно сделать своими руками. Подходит и для li-pol батарей.

Если тока в 500 мА недостаточно, обратите внимание на схему с TP4056.

LTC4054 (STC4054)

Очень простая схема. Позволяет заряжать током до 800 мА. Правда, она сильно нагревается, но в этом случае встроенная защита снижает ток.



Схему можно существенно упростить, исключив один или оба светодиода с транзистором. Тогда она будет выглядеть вот так (согласитесь, проще некуда: два резистора и один конденсатор).



Ток заряда (в амперах) рассчитывается по формуле I=1000/R. Сразу большой ток выставлять не стоит, сначала посмотрите, насколько сильно будет греться микросхема. С резистором 2.7 кОм ток заряда получается около 360 мА.

Радиатор к этой микросхеме вряд ли получится приспособить, да и не факт, что он будет эффективен из-за высокого теплового сопротивления перехода кристалл-корпус. Производитель рекомендует делать теплоотвод "через выводы" - делать как можно более толстые дорожки и оставлять фольгу под корпусом микросхемы. И вообще, чем больше будет оставлено "земляной" фольги, тем лучше.

Кстати говоря, бОльшая часть тепла отводится через 3-ю ногу, так что можно сделать эту дорожку очень широкой (и залить ее избыточным количеством припоя).

Корпус микросхемы LTC4054 может иметь маркировку LTH7 или LTADY.
LTH7 от LTADY отличаются тем, что первая может поднять сильно севший аккумулятор (на котором напряжение меньше 2.9 вольт), а вторая - нет (нужно отдельно раскачивать).

Микросхема вышла очень удачной, поэтому имеет много аналогов: STC4054, MCP73831, TB4054, QX4054, TP4054, SGM4054, ACE4054, LP4054, U4054, BL4054, WPM4054, IT4504, Y1880, PT6102, PT6181, VS6102, HX6001, LC6000, LN5060, CX9058, EC49016, CYT5026, Q7051. Прежде, чем использовать какой-либо из аналогов, сверяйтесь по даташитам.

TP4056

Микросхема выполнена в корпусе SOP-8, имеет внизу металлический теплосьемник, не соединенный с контактами, что позволяет эффективнее отводить тепло. Позволяет заряжать аккумулятор током до 1А (ток зависит от токозадающего резистора).



Схема подключения требует минимума навесных элементов:



Схема реализует классический процесс заряда - сначала заряд постоянным током, затем постоянным напряжением и падающим током. Все по-научному. Если разобрать зарядку по шагам, то можно выделить несколько этапов:

-Контроль напряжения подключенного аккумулятора (это происходит постоянно).
-Этап предзаряда (если аккумулятор разряжен ниже 2.9 В). Заряд током 1/10 от запрограммированного резистором Rprog (100мА при Rprog = 1.2 кОм) до уровня 2.9 В.
-Зарядка максимальным током постоянной величины (1000мА при Rprog = 1.2 кОм);
-При достижении на батарее 4.2 В, напряжение на батарее фиксируется на этому уровне. Начинается плавное снижение зарядного тока.
-При достижении тока 1/10 от запрограммированного резистором Rprog (100мА при Rprog = 1.2кОм) зарядное устройство отключается.

После окончания зарядки контроллер продолжает мониторинг напряжения аккумулятора (см. п.1). Ток, потребляемый схемой мониторинга 2-3 мкА. После падения напряжения до 4.0В, зарядка включается снова. И так по кругу.

Ток заряда (в амперах) рассчитывается по формуле I=1200/Rprog. Допустимый максимум - 1000 мА.
Достоинство микросхемы в том, что ток заряда задается всего лишь одним резистором. Не требуются мощные низкоомные резисторы. Плюс имеется индикатор процесса заряда, а также индикация окончания зарядки. При не подключенном аккумуляторе, индикатор моргает с периодичностью раз в несколько секунд.

Напряжение питания схемы должно лежать в пределах 4.5...8 вольт. Чем ближе к 4.5В - тем лучше. (На некоторых платах с Алиэкспресса во входной цепи питания возле разъема USB есть резистор 0,4 Ома, который играет роль балласта и уменьшает нагрев микросхемы, забирая избыток напряжения на себя.)

Первый вывод используется для подключения датчика температуры, встроенного в литий-ионную батарею (обычно это средний вывод аккумулятора сотового телефона). Если на выводе напряжение будет ниже 45% или выше 80% от напряжения питания, то зарядка приостанавливается. Если контроль температуры вам не нужен, просто заземлите этот вывод.

Внимание! У данной схемы есть один существенный недостаток: отсутствие схемы защиты от переполюсовки батареи. В этом случае контроллер гарантированно выгорает из-за превышения максимального тока. При этом напряжение питания схемы напрямую попадает на аккумулятор, что очень опасно.



Можно найти готовые платы с выведенным контактом под температурный датчик. Или даже модуль зарядки с несколькими запараллеленными микросхемами TP4056 для увеличения зарядного тока и с защитой от переполюсовки.

LTC1734

Тоже очень простая схема. Ток заряда задается резистором Rprog (например, если поставить резистор на 3 кОм, ток будет равен 500 мА).

Микросхемы обычно имеют маркировку на корпусе: LTRG (их можно часто встретить в старых телефонах от «Самсунга»). Схема ЗУ для литиевых аккумуляторов на ИМС LTC1734:



Транзистор подойдет вообще любой p-n-p, главное, чтобы он был рассчитан на заданный ток зарядки.

Индикатора заряда на указанной схеме нет, но в даташите на LTC1734 сказано, что вывод "4" (Prog) имеет две функции - установку тока и контроль окончания заряда батареи. Для примера приведена схема с контролем окончания заряда при помощи компаратора LT1716.



Компаратор LT1716 в данном случае можно заменить дешевым LM358.

TL431 + транзистор

Наверное, сложно придумать схему из более доступных компонентов. Здесь самое сложное - это найти источник опорного напряжение TL431. Но они настолько распространены, что встречаются практически повсюду (редко какой источник питания обходится без этой микросхемы).



Транзистор TIP41 можно заменить любым другим с подходящим током коллектора. Подойдут даже старые советские КТ819, КТ805 (или менее мощные КТ815, КТ817).

Настройка схемы сводится к установке выходного напряжения (без аккумулятора!) с помощью подстроечного резистора на уровне 4.2 вольта. Резистор R1 задает максимальное значение зарядного тока.

Данная схема полноценно реализует двухэтапный процесс заряда литиевых аккумуляторов - сначала зарядка постоянным током, затем переход к фазе стабилизации напряжения и плавное снижение тока практически до нуля. Единственный недостаток - плохая повторяемость схемы (капризна в настройке и требовательна к используемым компонентам).

MCP73812

Есть еще одна обделенная вниманием микросхема от компании Microchip - MCP73812. На ее базе получается очень бюджетный вариант зарядки. Весь обвес - всего один резистор!

Микросхема выполнена в удобном для пайки корпусе - SOT23-5.



Ее минусы - сильно греется и нет индикации заряда. Еще она как-то не очень надежно работает, если подключена к маломощному источнику питания (который дает просадку напряжения).

Если для вас индикация заряда не важна, и ток в 500 мА устраивает, то МСР73812 - очень неплохой вариант.

NCP1835

Предлагается полностью интегрированное решение - NCP1835B, обеспечивающее высокую стабильность зарядного напряжения (4.2 ±0.05 В).

Пожалуй, главным недостатком данной микросхемы является ее слишком миниатюрный размер (корпус DFN-10, размер 3х3 мм). Не каждому под силу обеспечить качественную пайку таких миниатюрных элементов.



Из неоспоримых преимуществ хотелось бы отметить следующее:

-Минимальное количество деталей обвеса.
-Возможность зарядки полностью разряженной батареи (предзаряд током 30мА);
-Определение окончания зарядки.
-Программируемый зарядный ток - до 1000 мА.
-Индикация заряда и ошибок (способна детектировать незаряжаемые батарейки и сигнализировать об этом).
-Защита от продолжительного заряда (изменяя емкость конденсатора Ст, можно задать максимальное время заряда от 6,6 до 784 минут).

(Источник: https://electro-shema.ru/ch... )

[Fableas]

 Сообщение от Dragony :

Выходной конденсатор всё так же расположен весьма далеко от выхода.

А если так?

[Dragony]

А это уже другая плата, от другого китайца. У меня такая тоже есть, тут нормально... Но электролит все равно вешаю.

[chem]

 Сообщение от Dragony :

Если говорить об 18650, то они могут выпускаться как с платой защиты так и без нее.

А можно пример именно выпуска 18650 с платой защиты?
Тем более на первое место поставили.
Был в полной уверенности, что плату ставят упаковщики и т.п.

[Dragony]

А в чем проблема? Смотрим на аккумулятор, часто которые с "пипкой" на плюсе - "защищенные". Ну или надпись есть сбоку...
Или вам конкретное фото нужно?
Тогда вот - смотрите на "низ" аккумулятора:



Сравните длину аккумуляторов:



Или вас что-то другое интересует?

[Meknotek]

Уж не знаю, куда писать, попробую здесь )
Подскажите, есть ли нормальный даташЫт на драйвер QX9920? может даже в виде статьи/FAQ/ролика на ютубе.

Нашел в сети 2шт, один на английском, с формулами и т.п., но какие размерности в формулах нифига не понятно. "На глаз" подбирать компоненты как-то не хочется.

Второй на китайском, но схемки и формулы там попроще, индуктивность вообще просто задана по схеме (без подбора по параметрам) и т.п.

(хотел собрать простенький драйвер, так нужно )))

П.С.: или лучше в какую-нибудь другую тему? если так, то пусть модераторы перенесут (или просто снесут )))

[alibek]

 Сообщение от Dragony :

А в чем проблема?

В терминологии.
АКБ производятся незащищённые.
Защиту ставят перепаковщики и бренды.

[BillDill]

Не бывает ёмкости мА/ч. Ну что за жертвы ЕГЭ.

[alibek]

А вдруг это не ёмкость, а производная токоотдачи по времени. Ну не может же быть, что взрослый человек такие ляпы делает.

[REman1970]

Читаете наискосок пропуская буквы
Dragony под каждым постом даёт ссылку на первоисточник
Статьи стоит перепроверять

[Dragony]

 Сообщение от alibek :

А вдруг это не ёмкость, а производная токоотдачи по времени. Ну не может же быть, что взрослый человек такие ляпы делает.

Ну, "дрогнула рука молодого хирурга"... Со всяким бывает.
И вообще, "Не ошибается только тот, кто ничего не делает"...

[Dragony]

 Сообщение от Meknotek :

Подскажите, есть ли нормальный даташЫт на драйвер QX9920? может даже в виде статьи/FAQ/ролика на ютубе.

Нашел в сети 2шт, один на английском, с формулами и т.п., но какие размерности в формулах нифига не понятно. "На глаз" подбирать компоненты как-то не хочется.

Второй на китайском, но схемки и формулы там попроще, индуктивность вообще просто задана по схеме (без подбора по параметрам) и т.п.

(хотел собрать простенький драйвер, так нужно )))

А чем другие драйверы не устраивают? (Кстати, возможно, это клон или "перепевка" чего-то другого...)

Посмотрел даташит: там меняется частота импульсов, на нее все и завязано, отсюда и всякие формулы (не особо сложные,но...)

Так что самый простой драйвер получается, если переделать платку преобразователя с Алиэкспресса, и при этом не требовать от нее невозможного. (разумеется, если не хочется ставить "7135" в цепи питания...)