Proizvodnja integriranih kola započela je davne 1978. godine i traje do danas. Mikrokrug omogućava proizvodnju različitih tipova alarma i punjača za svakodnevnu upotrebu. Čip tl431 našao je široku primenu u kućanskih aparata: monitori, magnetofoni, tableti. TL431 je vrsta programabilnog regulatora napona.

Šema povezivanja i princip rada

Princip rada je prilično jednostavan. Stabilizator ima konstantan referentni napon, i ako je dovedeni napon manji od ove vrijednosti, tranzistor će biti zatvoren i neće dozvoliti struji da teče. To se može jasno vidjeti na sljedećem dijagramu.

Ako se ova vrijednost prekorači, otvorit će se podesiva zener dioda P-N spoj tranzistor, a struja će teći dalje do diode, od plusa do minusa. Izlazni napon će biti konstantan. U skladu s tim, ako struja padne ispod referentnog napona, kontrolirano operaciono pojačalo će se isključiti.

Pinout i tehnički parametri

Operativno pojačalo je dostupno u različitim paketima. U početku je to bio trup TO-92, ali je s vremenom zamijenjen novim nova opcija SOT-23. Ispod je pinout i vrste kućišta, počevši od onog najdrevnijeg i završavajući ažuriranom verzijom.

Na slici možete vidjeti da pinout tl431 varira ovisno o vrsti kućišta. tl431 ima domaće analoge KR142EN19A, KR142EN19A. Postoje također strani analozi tl431: KA431AZ, KIA431, LM431BCM, AS431, 3s1265r, koji ni na koji način nisu inferiorni u odnosu na domaću verziju.

Karakteristike TL431

Ovo operacijsko pojačalo radi od 2.5V do 36V. Radna struja pojačala se kreće od 1A do 100 mA, ali postoji jedan važna nijansa: ako je potrebna stabilnost u radu stabilizatora, tada struja ne bi trebala pasti ispod 5 mA na ulazu. TL431 ima referentnu vrijednost napona što je određeno šestim slovom u oznaci:

• Ako nema slova, tačnost je 2%.
• Slovo A u oznaci označava - 1% tačnosti.
• Slovo B označava - 0,5% tačnosti.

Detaljnije tehničke specifikacije prikazano na slici 4

U opisu tl431A možete vidjeti da je trenutna vrijednost prilično mala i iznosi navedenih 100 mA, a količina snage koju ovi kućišta raspršuju ne prelazi stotine milivata. Ovo nije dovoljno. Ako morate raditi sa ozbiljnijim strujama, tada bi bilo ispravnije koristiti moćni tranzistori sa poboljšanim parametrima.

Provjera stabilizatora

Odmah se nameće jedno relevantno pitanje: kako provjeriti tl431 multimetrom. Kao što praksa pokazuje, nećete moći provjeriti samo multimetrom. Da biste testirali tl431 multimetrom, trebali biste sastaviti krug. Da biste to učinili, trebat će vam: tri otpornika (jedan od njih je trimer), LED ili sijalica i 5V DC izvor.

Otpornik R3 mora biti odabran na takav način da ograničava struju na 20 mA u strujnom kolu. Njegova nominalna vrijednost je oko 100 oma. Otpornici R2 i R3 djeluju kao balanseri. Čim napon na kontrolnoj elektrodi bude 2,5 V, LED spoj će se otvoriti i napon će teći kroz njega. Ovaj krug je dobar jer LED dioda djeluje kao indikator.

Izvor istosmjerne struje - 5V je fiksni, a mikro krug tl431 može se kontrolirati pomoću varijabilnog otpornika R2. Kada se napajanje ne dovodi u mikro krug, dioda ne svijetli. Nakon što se otpor promijeni pomoću trimera, LED svijetli. Nakon toga, multimetar se mora prebaciti u DC način mjerenja i izmjeriti napon na kontrolnom terminalu, koji bi trebao biti 2,5. Ako je napon prisutan i LED je uključen, tada se može smatrati da element radi.

Na osnovu operativnog strujnog pojačala tl431, možete kreirati jednostavan stabilizator. Za kreiranje potrebne vrijednosti U bit će potrebna tri otpornika. Potrebno je izračunati nazivnu vrijednost programiranog napona stabilizatora. Proračun se može izvršiti pomoću formule: Uout=Vref(1 + R1/R2). Prema formuli, U na izlazu ovisi o vrijednostima R1 i R2. Što je veći otpor R1 i R2, to je niži napon izlaznog stupnja. Nakon dobijanja ocjene R2, vrijednost R1 se može izračunati na sljedeći način: R1=R2(Uout/Vref – 1). Podesivi stabilizator se može aktivirati na tri načina.

Potrebno je uzeti u obzir važnu nijansu: otpor R3 se može izračunati pomoću formule po kojoj su izračunate ocjene R2 i R2. Ne biste trebali instalirati polarni ili nepolarni elektrolit u izlazni stupanj kako biste izbjegli smetnje na izlazu.

Punjač za mobilni telefon

Stabilizator se može koristiti kao vrsta graničnika struje. Ovo svojstvo će biti korisno u uređajima za punjenje mobilnih telefona.

Ako napon u izlaznom stupnju ne dosegne 4,2 V, struja u strujnim krugovima je ograničena. Nakon dostizanja deklariranih 4,2 V, stabilizator smanjuje vrijednost napona - stoga i trenutna vrijednost opada. Elementi kola VT1 VT2 i R1-R3 su odgovorni za ograničavanje vrijednosti struje u kolu. Otpor R1 zaobilazi VT1. Nakon prekoračenja 0,6 V, element VT1 se otvara i postepeno ograničava napajanje bipolarnog tranzistora VT2.

Na osnovu tranzistora VT3, trenutna vrijednost naglo opada. Tranzicije se postepeno zatvaraju. Napon opada, što uzrokuje pad struje. Čim se U približi naponu od 4,2 V, stabilizator tl431 počinje smanjivati ​​svoju vrijednost u izlaznim fazama uređaja, a punjenje prestaje. Za proizvodnju uređaja morate koristiti sljedeći skup elemenata:

Neophodno obrnuto Posebna pažnja za tranzistor az431. Za ravnomjerno smanjenje napona u izlaznim stupnjevima, preporučljivo je instalirati tranzistor az431; podatkovni list bipolarnog tranzistora može se vidjeti u tabeli.

Upravo ovaj tranzistor glatko smanjuje napon i struju. Strujno-naponske karakteristike ovog elementa dobro su prikladne za rješavanje zadatka.

Operativno pojačalo TL431 je multifunkcionalni element i omogućava vam dizajn razni uređaji Dodatna oprema: punjači za mobilni telefoni, alarmni sistemi i još mnogo toga. Kao što praksa pokazuje, operaciono pojačalo ima dobre karakteristike i nije inferiorno u odnosu na strane analoge.

TL 431 je programabilni šant regulator napona. Iako se ovo integrirano kolo počelo proizvoditi kasnih 70-ih, još uvijek ne gubi svoju poziciju na tržištu i popularno je među radio amaterima i velikih proizvođača električna oprema. Ploča ovog programabilnog stabilizatora sadrži fotootpornik, senzor za mjerenje otpora i termistor. TL 431 se široko koriste u širokom spektru električnih uređaja, kućne i industrijske opreme. Najčešće se ova integrirana zener dioda može naći u napajanjima za kompjutere, televizore, štampače i punjače za litijum-jonske telefonske baterije.

TL 431 integrirana zener dioda

Ključne karakteristike programabilnog referentnog napona TL 431

• Nazivni radni napon na izlazu je od 2,5 do 36 V;
• Izlazna struja do 100 mA;
• Snaga 0,2 Watt;
• Raspon radne temperature za TL 431C od 0° do 70°;
• Raspon radne temperature za TL 431A je od -40° do +85°.

Preciznost integriranog kola TL 431 označena je šestim slovom u oznaci:

• Tačnost bez slova – 2%;
• Slovo A – 1%;
• Slovo B – 0,5%.

Njegova široka upotreba je zbog niske cijene, univerzalnog oblika, pouzdanosti i dobre otpornosti na agresivne faktore. spoljašnje okruženje. Ali treba napomenuti i tačnost ovog regulatora napona. To mu je omogućilo da zauzme nišu u mikroelektroničkim uređajima.

Glavna svrha TL 431 je stabilizacija referentnog napona u kolu. Pod uslovom da je napon na ulazu izvora ispod nominalnog referentnog napona, tranzistor u programabilnom modulu će biti zatvoren i struja koja prolazi između katode i anode neće prelaziti 1 mA. Ako izlazni napon pređe programirani nivo, tranzistor će se otvoriti i struja moći će slobodno proći od katode do anode.

Šema ožičenja TL 431

Ovisno o radnom naponu uređaja, spojno kolo će se sastojati od jednostepenog pretvarača i ekspandera (za uređaje od 2,48 V) ili modulatora malog kapaciteta (za uređaje od 3,3 V). A takođe i za smanjenje rizika kratki spoj, osigurač je ugrađen u krug, obično iza zener diode. Na fizičku vezu utiče faktor oblika uređaja u kojem će se TL 431 kolo nalaziti i uslovi okruženje(uglavnom temperatura).

Stabilizator na bazi TL 431

Najjednostavniji stabilizator baziran na TL 431 je parametarski stabilizator. Da biste to učinili, trebate uključiti dva otpornika R 1, R 2 u krug kroz koji možete postaviti izlazni napon za TL 431 koristeći formulu: U out = Vref (1 + R 1/ R 2). Kao što se može vidjeti iz formule ovdje, izlazni napon će biti direktno proporcionalan omjeru R 1 prema R 2. Integrirano kolo će zadržati napon na 2,5 V. Za otpornik R 1, izlazna vrijednost se izračunava na sljedeći način: R 1 = R 2 (U izlaz / Vref - 1).

Ovaj regulatorni krug se obično koristi u fiksnim ili podesivi napon. Takvi stabilizatori napona na TL 431 mogu se naći u štampačima, katerima i industrijskim izvorima napajanja. Ako je potrebno izračunati napon za fiksna napajanja, onda koristimo formulu Vo = (1 + R 1/ R 2) Vref.

Vremenski relej

Precizne karakteristike TL 431 omogućavaju da se koristi u druge svrhe osim za predviđene svrhe. Zbog činjenice da je ulazna struja ovog podesivi stabilizator je od 2 do 4 µA, tada pomoću ovog mikrokola možete sastaviti privremeni relej. Ulogu tajmera u njemu će igrati R1, koji će se početi postepeno puniti nakon otvaranja kontakata S 1 C 1. Kada napon na izlazu stabilizatora dostigne 2,5 V, tranzistor DA1 će biti otvoren, struja će početi da teče kroz LED diode optokaplera PC 817, a otvoreni fotootpornik će zatvoriti kolo.

Termostabilizator na bazi TL 431

Tehničke karakteristike TL 431 omogućuju stvaranje termički stabilnih stabilizatora struje na temelju njega. U kojem otpornik R2 djeluje kao povratni šant, na njemu se stalno održava vrijednost od 2,5 V. Kao rezultat, vrijednost struje opterećenja će se izračunati pomoću formule In = 2,5/R2.

Pinout i provjera ispravnosti TL 431

Faktor oblika TL 431 i njegov pinout ovisit će o proizvođaču. Postoje opcije u starim TO-92 i novim SOT-23 paketima. Ne zaboravi domaći analog: KR142EN19A je također rasprostranjen na tržištu. U većini slučajeva, pinout se primjenjuje direktno na ploču. Međutim, to ne rade svi proizvođači, a u nekim slučajevima morat ćete potražiti informacije o pinovima u tehničkom listu određenog uređaja.

TL 431 je integrirano kolo i sastoji se od 10 tranzistora. Zbog toga ga je nemoguće provjeriti multimetrom. Da biste provjerili ispravnost TL 431 čipa, trebate koristiti testno kolo. Naravno, često nema smisla tražiti izgorjeli element i lakše je zamijeniti cijeli krug.

Programi za kalkulaciju za TL 431

Na Internetu postoji mnogo stranica na kojima možete preuzeti kalkulatorske programe za izračunavanje parametara napona i struje. Mogu ukazivati ​​na vrste otpornika, kondenzatora, mikro krugova i drugo komponente shema. Kalkulatori TL 431 su takođe dostupni na mreži, oni su inferiorni u funkcionalnosti od instaliranih programa, ali ako su vam potrebni samo ulaz/izlaz i maksimalne vrijednosti kruga, onda će se nositi s ovim zadatkom.

Nikolay Petrushov

TL431, kakva je ovo "zver"?

Rice. 1 TL431.

TL431 je nastao kasnih 70-ih i još uvijek se široko koristi u industriji iu radioamaterskim aktivnostima.
Ali unatoč poodmakloj dobi, nisu svi radio-amateri pobliže upoznati s ovim prekrasnim kućištem i njegovim mogućnostima.
U ovom članku pokušat ću upoznati radio-amatere s ovim mikro krugom.

Prvo, pogledajmo šta se nalazi unutar njega i okrenimo se dokumentaciji za mikro krug, "tabelu sa podacima" (usput, analozi ovog mikrokola su KA431 i naši mikro krugovi KR142EN19A, K1156ER5x).
A unutar njega ima desetak tranzistora i samo tri izlaza, pa šta je to?

Rice. 2 Uređaj TL431.

Ispostavilo se da je sve vrlo jednostavno. Unutra je konvencionalno op-amp (trokut u blok dijagramu) s izlaznim tranzistorom i izvorom referentnog napona.
Samo ovdje ovo kolo igra nešto drugačiju ulogu, naime ulogu zener diode. Naziva se i „kontrolisana Zener dioda“.
Kako on radi?
Pogledajmo blok dijagram TL431 na slici 2. Iz dijagrama možete vidjeti da op-pojačalo ima (veoma stabilan) ugrađeni izvor referentnog napona od 2,5 volti (mali kvadrat) povezan na inverzni ulaz, jedan direktni ulaz ( R), tranzistor na izlazu op-amp, kolektor (K) i emiter (A), koji su kombinovani sa terminalima za napajanje pojačala i zaštitnom diodom protiv promene polariteta. Maksimalna struja opterećenja ovog tranzistora je do 100 mA, maksimalni napon je do 36 volti.

Rice. 3 Pinout TL431.

Sada, koristeći primjer jednostavnog kola prikazanog na slici 4, pogledajmo kako sve to funkcionira.
Već znamo da se unutar čipa nalazi ugrađen izvor referentnog napona - 2,5 volti. U prvim izdanjima mikro krugova, koji su se zvali TL430, napon ugrađenog izvora bio je 3 volta, u kasnijim izdanjima dostiže 1,5 volta.
To znači da je za otvaranje izlaznog tranzistora potrebno na ulaz (R) operacijskog pojačala staviti napon nešto veći od referentnih 2,5 volti (prefiks "malo" se može izostaviti, jer je razlika nekoliko milivolti i u budućnosti ćemo pretpostaviti da se na ulaz mora primijeniti napon jednak referentnom), tada će se na izlazu operativnog pojačala pojaviti napon i izlazni tranzistor će se otvoriti.
Pojednostavljeno rečeno, TL431 je nešto poput tranzistora sa efektom polja (ili samo tranzistora), koji se otvara kada se na njegov ulaz dovede napon od 2,5 volti (ili više). Prag otvaranja-zatvaranja izlaznog tranzistora je ovdje vrlo stabilan zbog prisustva ugrađenog stabilnog referentnog izvora napona.

Rice. 4Šema strujnog kruga za TL431.

Iz dijagrama (slika 4) može se vidjeti da je djelitelj napona koji se sastoji od otpornika R2 i R3 priključen na R ulaz mikrokola TL431, otpornik R1 ograničava struju LED-a.
Budući da su djelitelji otpornici isti (napon napajanja je podijeljen na pola), izlazni tranzistor pojačala (TL-ki) će se otvoriti kada napon izvora napajanja bude 5 volti ili više (5/2 = 2,5). U ovom slučaju, 2,5 volti će se napajati na R ulaz iz razdjelnika R2-R3.
Odnosno, naša LED dioda će se upaliti (izlazni tranzistor će se otvoriti) kada je napon izvora napajanja 5 volti ili više. U skladu s tim će se ugasiti kada je napon izvora manji od 5 volti.
Ako povećate otpor otpornika R3 u kraku razdjelnika, tada će biti potrebno povećati napon napajanja na više od 5 volti, tako da napon na ulazu R mikrokruga napaja iz razdjelnika R2-R3 ponovo dostigne 2,5 volti i izlazni tranzistor TL otvara -ki.

Ispada da ako je ovaj djelitelj napona (R2-R3) spojen na izlaz napajanja, a katoda TL-ki na bazu ili kapiju kontrolnog tranzistora napajanja, onda promjenom krakova razdjelnika, na primjer promjenom vrijednosti R3, bit će moguće promijeniti izlazni napon ovog izvora napajanja, jer će se u isto vrijeme promijeniti i TL stabilizacijski napon (napon otvaranja izlaznog tranzistora) - tj. je, dobićemo kontroliranu zener diodu.
Ili ako odaberete razdjelnik bez promjene u budućnosti, možete postaviti izlazni napon napajanja strogo fiksiran na određenoj vrijednosti.

Zaključak;- ako se mikro krug koristi kao zener dioda (njegova glavna namjena), tada odabirom otpora razdjelnika R2-R3 možemo napraviti zener diodu sa bilo kojim stabilizacijskim naponom u rasponu od 2,5 - 36 volti (maksimalno ograničenje prema „tabelu sa podacima“).
Stabilizacijski napon od 2,5 volti dobiva se bez razdjelnika ako je ulaz TL spojen na njegovu katodu, odnosno, pinovi 1 i 3 su kratko spojeni.

Tada se nameću još pitanja. Da li je moguće, na primjer, zamijeniti TL431 običnim op-pojačalom?
- Moguće je samo ako želite da ga dizajnirate, ali ćete morati sastaviti svoj vlastiti izvor referentnog napona od 2,5 volti i opskrbiti op-amp odvojeno od izlaznog tranzistora, budući da njegova trenutna potrošnja može otvoriti aktuator. U tom slučaju možete napraviti referentni napon kakav god želite (ne nužno 2,5 volti), tada ćete morati ponovo izračunati otpor djelitelja koji se koristi u kombinaciji sa TL431, tako da pri datom izlaznom naponu napajanja, napon koji se dovodi na ulaz mikrokola jednak je referentnom.

Još jedno pitanje - da li je moguće koristiti TL431 kao običan komparator i na njemu izgraditi, recimo, termostat ili nešto slično?

Moguće je, ali budući da se razlikuje od konvencionalnog komparatora po prisutnosti ugrađenog referentnog izvora napona, krug će biti mnogo jednostavniji. Na primjer ovo;

Rice. 5 Termostat na TL431.

Ovdje je termistor (termistor) temperaturni senzor i on smanjuje svoj otpor kako temperatura raste, tj. ima negativan TCS ( Temperaturni koeficijent Otpor). Termistori sa pozitivnim TCS, tj. Otpor koji raste s porastom temperature naziva se pozistori.
U ovom termostatu, kada temperatura prijeđe zadati nivo (reguliran promjenjivim otpornikom), relej ili neki aktuator će proraditi i svojim kontaktima isključiti opterećenje (grijne elemente) ili, na primjer, uključiti ventilatore u zavisnosti od zadatak.
Ovaj krug ima malu histerezu, a da bi se povećala, potrebno je uvesti OOS između pinova 1-3, na primjer, rezistorski otpornik od 1,0 - 0,5 mOhm i njegova vrijednost se mora odabrati eksperimentalno ovisno o potrebnoj histerezi.
Ako je potrebno da aktuator radi kada temperatura padne, tada je potrebno zamijeniti senzor i regulatore, odnosno termistor mora biti uključen u nadlakticu, a promjenjivi otpor sa otpornikom u donjem kraku.
I u zaključku, lako možete razumjeti kako mikro krug TL431 radi u krugu snažnog napajanja za primopredajnik, što je prikazano na slici 6, i kakvu ulogu ovdje imaju otpornici R8 i R9 i kako su odabrani.

Rice. 6 Snažan blok napajanje 13 volti, 22 ampera.

Procjena karakteristika određenog punjača je teška bez razumijevanja kako bi primjerno punjenje litijum-jonske baterije zapravo trebalo da se odvija. Stoga, prije nego što prijeđemo direktno na dijagrame, prisjetimo se malo teorije.

Šta su litijumske baterije?

U zavisnosti od materijala od kojeg je napravljena pozitivna elektroda litijumske baterije, postoji nekoliko varijanti:

• sa litijum-kobaltatnom katodom;
• sa katodom na bazi litijevog željeznog fosfata;
• na bazi nikl-kobalt-aluminijuma;
• na bazi nikl-kobalt-mangana.

Sve ove baterije imaju svoje karakteristike, ali budući da ove nijanse nisu od fundamentalnog značaja za općeg potrošača, neće se razmatrati u ovom članku.

Također, sve Li-ion baterije se proizvode u različitim veličinama i faktorima oblika. Mogu biti u kućištu (na primjer, danas popularni 18650) ili laminirani ili prizmatični (gel-polimer baterije). Potonje su hermetički zatvorene vrećice napravljene od posebnog filma, koje sadrže elektrode i elektrodnu masu.

Najčešće veličine litij-ionskih baterija prikazane su u donjoj tabeli (sve imaju nominalni napon od 3,7 volti):

Oznaka	Standardna veličina	Slična veličina
XXYY0, Gdje XX- indikacija prečnika u mm, YY- vrijednost dužine u mm, 0 - odražava dizajn u obliku cilindra	10180	2/5 AAA
	10220	1/2 AAA (Ø odgovara AAA, ali polovina dužine)
	10280
	10430	AAA
	10440	AAA
	14250	1/2 AA
	14270	Ø AA, dužina CR2
	14430	Ø 14 mm (isto kao AA), ali kraće dužine
	14500	aa
	14670
	15266, 15270	CR2
	16340	CR123
	17500	150S/300S
	17670	2xCR123 (ili 168S/600S)
	18350
	18490
	18500	2xCR123 (ili 150A/300P)
	18650	2xCR123 (ili 168A/600P)
	18700
	22650
	25500
	26500	WITH
	26650
	32650
	33600	D
	42120

Unutrašnji elektrohemijski procesi se odvijaju na isti način i ne ovise o faktoru forme i dizajnu baterije, tako da sve što je dole navedeno važi podjednako za sve litijumske baterije.

Kako pravilno puniti litijum-jonske baterije

Većina na pravi način Litijumske baterije se pune u dve faze. Ovo je metod koji Sony koristi u svim svojim punjačima. Unatoč složenijem kontroleru punjenja, ovo osigurava potpunije punjenje litij-ionskih baterija bez smanjenja njihovog vijeka trajanja.

Ovdje govorimo o dvostepenom profilu punjenja za litijumske baterije, skraćeno CC/CV (konstantna struja, konstantni napon). Postoje i opcije s impulsnim i koraknim strujama, ali o njima se ne govori u ovom članku. Više o punjenju pulsna struja može se čitati.

Dakle, pogledajmo detaljnije obje faze punjenja.

1. U prvoj fazi Mora se osigurati stalna struja punjenja. Trenutna vrijednost je 0,2-0,5C. Za ubrzano punjenje, dozvoljeno je povećanje struje na 0,5-1,0C (gdje je C kapacitet baterije).

Na primjer, za bateriju kapaciteta 3000 mAh, nominalna struja punjenja u prvoj fazi je 600-1500 mA, a ubrzana struja punjenja može biti u rasponu od 1,5-3A.

Da bi se osigurala stalna struja punjenja određene vrijednosti, krug punjača mora biti u stanju povećati napon na terminalima baterije. Zapravo, u prvoj fazi punjač radi kao klasični stabilizator struje.

Bitan: Ako planirate puniti baterije s ugrađenom zaštitnom pločom (PCB), tada prilikom projektiranja kruga punjača morate osigurati da napon otvorenog kruga kruga nikada ne može prijeći 6-7 volti. U suprotnom, zaštitna ploča se može oštetiti.

U trenutku kada napon baterije poraste na 4,2 volta, baterija će dostići otprilike 70-80% svog kapaciteta ( specifično značenje Kapacitet će ovisiti o struji punjenja: s ubrzanim punjenjem bit će malo manji, s nominalnim punjenjem malo više). Ovaj trenutak označava kraj prve faze punjenja i služi kao signal za prelazak u drugu (i završnu) fazu.

2. Druga faza punjenja- ovo je punjenje baterije konstantnim naponom, ali postupno opadajućom (opadajućom) strujom.

U ovoj fazi, punjač održava napon od 4,15-4,25 volti na bateriji i kontrolira trenutnu vrijednost.

Kako se kapacitet povećava, struja punjenja će se smanjiti. Čim se njegova vrijednost smanji na 0,05-0,01C, proces punjenja se smatra završenim.

Važna nijansa ispravnog rada punjača je njegovo potpuno odvajanje od baterije nakon završetka punjenja. To je zbog činjenice da je za litijumske baterije krajnje nepoželjno da ostanu pod visokim naponom dugo vremena, što obično osigurava punjač (tj. 4,18-4,24 volta). To dovodi do ubrzane degradacije hemijski sastav baterija i, kao rezultat, smanjenje njenog kapaciteta. Dugotrajan boravak znači desetine sati ili više.

Tokom druge faze punjenja, baterija uspeva da dobije otprilike 0,1-0,15 više od svog kapaciteta. Ukupna napunjenost baterije tako dostiže 90-95%, što je odličan pokazatelj.

Pogledali smo dvije glavne faze punjenja. Međutim, obrada pitanja punjenja litijumskih baterija bila bi nepotpuna da se ne spominje još jedna faza punjenja - tzv. precharge.

Preliminarna faza punjenja (prethodno punjenje)- ova faza se koristi samo za duboko ispražnjene baterije (ispod 2,5 V) kako bi se dovele u normalan način rada.

U ovoj fazi, punjenje je osigurano smanjenom konstantnom strujom sve dok napon baterije ne dostigne 2,8 V.

Preliminarna faza je neophodna kako bi se spriječilo bubrenje i smanjenje tlaka (ili čak eksplozija vatrom) oštećenih baterija koje imaju, na primjer, unutrašnji kratki spoj između elektroda. Ako se velika struja punjenja odmah prođe kroz takvu bateriju, to će neizbježno dovesti do njenog zagrijavanja, a onda ovisi.

Još jedna prednost prethodnog punjenja je prethodno zagrevanje baterije, što je važno prilikom punjenja na niske temperature okruženje (u negrijanoj prostoriji tokom hladne sezone).

Inteligentno punjenje bi trebalo da bude u stanju da kontroliše napon na bateriji tokom preliminarna faza punjenje i, ako napon dugo vremena ne diže, zaključiti da je baterija neispravna.

Sve faze punjenja litijum-jonske baterije (uključujući fazu prethodnog punjenja) shematski su prikazane na ovom grafikonu:

Prekoračenje nazivnog napona punjenja za 0,15 V može smanjiti vijek trajanja baterije za polovicu. Smanjenje napona punjenja za 0,1 volt smanjuje kapacitet napunjene baterije za oko 10%, ali značajno produžava njen vijek trajanja. Napon potpuno napunjene baterije nakon vađenja iz punjača je 4,1-4,15 volti.

Dozvolite mi da sumiram gore navedeno i iznesem glavne tačke:

1. Koju struju trebam koristiti za punjenje li-jonske baterije (na primjer, 18650 ili bilo koje druge)?

Struja će ovisiti o tome koliko brzo želite da ga punite i može se kretati od 0,2C do 1C.

Na primjer, za bateriju veličine 18650 s kapacitetom od 3400 mAh, minimalna struja punjenja je 680 mA, a maksimalna je 3400 mA.

2. Koliko dugo je potrebno da se pune, na primjer, iste 18650 baterije?

Vrijeme punjenja direktno ovisi o struji punjenja i izračunava se pomoću formule:

T = C / I punjenje.

Na primjer, vrijeme punjenja naše baterije od 3400 mAh sa strujom od 1A bit će oko 3,5 sata.

3. Kako pravilno napuniti litijum-polimersku bateriju?

Sve litijumske baterije pune se na isti način. Nije bitno da li je litijum polimer ili litijum jonski. Za nas potrošače nema razlike.

Šta je zaštitna ploča?

Zaštitna ploča (ili PCB - ploča za kontrolu napajanja) je dizajnirana da zaštiti od kratkog spoja, prekomjernog punjenja i prekomjernog pražnjenja litijumske baterije. Zaštita od pregrijavanja je po pravilu ugrađena i u module zaštite.

Iz sigurnosnih razloga, zabranjeno je koristiti litijumske baterije u kućanskim aparatima osim ako nemaju ugrađenu zaštitnu ploču. Zato sve baterije mobilnih telefona uvijek imaju PCB ploču. Izlazni terminali baterije nalaze se direktno na ploči:

Ove ploče koriste šestokraki kontroler punjenja na specijalizovanom uređaju (JW01, JW11, K091, G2J, G3J, S8210, S8261, NE57600 i drugi analozi). Zadatak ovog kontrolera je da isključi bateriju iz opterećenja kada je baterija potpuno ispražnjena i isključi bateriju iz punjenja kada dostigne 4,25V.

Evo, na primjer, dijagrama ploče za zaštitu baterije BP-6M koja je bila isporučena sa starim Nokia telefonima:

Ako govorimo o 18650, mogu se proizvoditi sa ili bez zaštitne ploče. Zaštitni modul se nalazi u blizini negativnog terminala baterije.

Ploča povećava dužinu baterije za 2-3 mm.

Baterije bez PCB modula obično su uključene u isporučene baterije sopstvene šeme zaštita.

Svaka baterija sa zaštitom može se lako pretvoriti u bateriju bez zaštite; samo je trebate iznutriti.

Danas je maksimalni kapacitet baterije 18650 3400 mAh. Baterije sa zaštitom moraju imati odgovarajuću oznaku na kućištu ("Protected").

Nemojte brkati PCB ploču sa PCM modulom (PCM - modul napajanja). Ako prvi služe samo u svrhu zaštite baterije, onda su drugi dizajnirani za kontrolu procesa punjenja - ograničavaju struju punjenja na datom nivou, kontroliraju temperaturu i općenito osiguravaju cijeli proces. PCM ploča je ono što zovemo kontroler punjenja.

Nadam se da sada više nema pitanja, kako napuniti 18650 bateriju ili bilo koju drugu litijumsku bateriju? Zatim prelazimo na mali izbor gotovih rješenja sklopova za punjače (isti kontroleri punjenja).

Šeme punjenja za Li-ion baterije

Svi krugovi su prikladni za punjenje bilo koje litijumske baterije; ostaje samo odlučiti o struji punjenja i bazi elemenata.

LM317

Dijagram jednostavnog punjača na bazi LM317 čipa s indikatorom napunjenosti:

Krug je najjednostavniji, cijela postavka se svodi na postavljanje izlaznog napona na 4,2 volta pomoću trim otpornika R8 (bez priključene baterije!) i podešavanje struje punjenja odabirom otpornika R4, R6. Snaga otpornika R1 je najmanje 1 W.

Čim se LED ugasi, proces punjenja se može smatrati završenim (struja punjenja se nikada neće smanjiti na nulu). Nije preporučljivo držati bateriju na ovom punjenju dugo vremena nakon što je potpuno napunjena.

Mikrokrug lm317 se široko koristi u raznim stabilizatorima napona i struje (ovisno o strujnom krugu). Prodaje se na svakom uglu i košta peni (možete uzeti 10 komada za samo 55 rubalja).

LM317 dolazi u različitim kućištima:

Dodjela pinova (pinout):

Analozi LM317 čipa su: GL317, SG31, SG317, UC317T, ECG1900, LM31MDT, SP900, KR142EN12, KR1157EN1 (posljednja dva su domaće proizvodnje).

Struja punjenja se može povećati na 3A ako uzmete LM350 umjesto LM317. To će, međutim, biti skuplje - 11 rubalja po komadu.

Štampana ploča i sklop kola su prikazani u nastavku:

Stari sovjetski tranzistor KT361 može se zamijeniti slično p-n-p tranzistor (na primjer, KT3107, KT3108 ili buržoaski 2N5086, 2SA733, BC308A). Može se potpuno ukloniti ako indikator punjenja nije potreban.

Nedostatak kola: napon napajanja mora biti u rasponu od 8-12V. To je zbog činjenice da za normalan rad LM317 mikro krug, razlika između napona baterije i napona napajanja mora biti najmanje 4,25 volti. Stoga ga neće biti moguće napajati iz USB porta.

MAX1555 ili MAX1551

MAX1551/MAX1555 su specijalizovani punjači za Li+ baterije, koji mogu da rade preko USB-a ili preko zasebnog adaptera za napajanje (na primer, punjač telefona).

Jedina razlika između ovih mikro krugova je u tome što MAX1555 proizvodi signal koji ukazuje na proces punjenja, a MAX1551 proizvodi signal da je napajanje uključeno. One. 1555 je i dalje poželjniji u većini slučajeva, tako da je 1551 sada teško naći u prodaji.

Detaljan opis ovih mikro krugova od proizvođača je.

Maksimalni ulazni napon iz DC adaptera je 7 V, kada se napaja preko USB-a - 6 V. Kada napon napajanja padne na 3,52 V, mikrokolo se isključuje i punjenje prestaje.

Mikrokrug sam detektuje na kom je ulazu prisutan napon napajanja i povezuje se na njega. Ako se napajanje napaja preko USB magistrale, tada je maksimalna struja punjenja ograničena na 100 mA - to vam omogućava da uključite punjač u USB priključak bilo kojeg računala bez straha od spaljivanja južnog mosta.

Kada se napaja odvojenim napajanjem, tipična struja punjenja je 280 mA.

Čipovi imaju ugrađenu zaštitu od pregrijavanja. Ali čak i u ovom slučaju, krug nastavlja raditi, smanjujući struju punjenja za 17 mA za svaki stupanj iznad 110 ° C.

Postoji funkcija prethodnog punjenja (vidi gore): sve dok je napon baterije ispod 3V, mikrokolo ograničava struju punjenja na 40 mA.

Mikrokolo ima 5 pinova. Evo tipičnog dijagrama povezivanja:

Ako postoji garancija da napon na izlazu vašeg adaptera ni pod kojim okolnostima ne može prijeći 7 volti, onda možete bez stabilizatora 7805.

Opcija USB punjenja se može sklopiti, na primjer, na ovom.

Mikrokrug ne zahtijeva ni vanjske diode ni eksterne tranzistori. Općenito, naravno, prekrasne male stvari! Samo što su premalene i nezgodne za lemljenje. A i skupi su ().

LP2951

Stabilizator LP2951 proizvodi National Semiconductors (). Omogućuje implementaciju ugrađene funkcije ograničavanja struje i omogućava vam da generišete stabilan nivo napona punjenja za litijum-jonsku bateriju na izlazu kola.

Napon punjenja je 4,08 - 4,26 volti i postavlja se otpornikom R3 kada je baterija isključena. Napon se održava vrlo precizno.

Struja punjenja je 150 - 300mA, ova vrijednost je ograničena unutarnjim krugovima LP2951 čipa (ovisno o proizvođaču).

Koristite diodu s malom obrnutom strujom. Na primjer, to može biti bilo koja serija 1N400X koju možete kupiti. Dioda se koristi kao dioda za blokiranje kako bi se spriječila povratna struja iz baterije u LP2951 čip kada je ulazni napon isključen.

Ovaj punjač proizvodi prilično nisku struju punjenja, tako da se svaka 18650 baterija može puniti preko noći.

Mikrokrug se može kupiti iu DIP paketu iu SOIC paketu (košta oko 10 rubalja po komadu).

MCP73831

Čip vam omogućava da kreirate prave punjače, a takođe je jeftiniji od popularnog MAX1555.

Tipičan dijagram povezivanja je preuzet iz:

Važna prednost kruga je odsustvo snažnih otpornika niskog otpora koji ograničavaju struju punjenja. Ovdje se struja postavlja otpornikom spojenim na 5. pin mikrokola. Njegov otpor bi trebao biti u rasponu od 2-10 kOhm.

Sastavljen punjač izgleda ovako:

Mikrokrug se prilično dobro zagrijava tokom rada, ali čini se da mu to ne smeta. Ispunjava svoju funkciju.

Evo još jedne opcije štampana ploča sa SMD LED i mikro USB konektorom:

LTC4054 (STC4054)

Vrlo jednostavna shema, odlična opcija! Omogućava punjenje strujom do 800 mA (vidi). Istina, ima tendenciju da se jako zagrije, ali u ovom slučaju ugrađena zaštita od pregrijavanja smanjuje struju.

Krug se može značajno pojednostaviti izbacivanjem jedne ili čak obje LED diode s tranzistorom. Onda će to izgledati ovako (morate priznati, ne može biti jednostavnije: par otpornika i jedan kondenzator):

Jedna od opcija štampanih ploča dostupna je na . Ploča je dizajnirana za elemente standardne veličine 0805.

I=1000/R. Ne biste trebali odmah podesiti veliku struju; prvo pogledajte koliko će se mikrokolo zagrijati. Za svoje potrebe uzeo sam otpornik od 2,7 kOhm, a struja punjenja je bila oko 360 mA.

Malo je vjerovatno da će biti moguće prilagoditi radijator ovom mikrokrugu, a nije činjenica da će biti efikasan zbog visoke toplinske otpornosti spoja kristalnog kućišta. Proizvođač preporučuje da se hladnjak napravi “kroz provodnike” – da tragovi budu što deblji i da se folija ostavi ispod tijela čipa. Općenito, što je više "zemljane" folije ostalo, to bolje.

Između ostalog, večina toplina se uklanja kroz 3. krak, tako da ovaj trag možete učiniti vrlo širokim i debelim (napunite ga viškom lema).

LTC4054 paket čipa može biti označen kao LTH7 ili LTADY.

LTH7 se razlikuje od LTADY-a po tome što prvi može podići vrlo praznu bateriju (na kojoj je napon manji od 2,9 volti), dok drugi ne može (treba ga ljuljati zasebno).

Čip se pokazao veoma uspješnim, tako da ima gomilu analoga: STC4054, MCP73831, TB4054, QX4054, TP4054, SGM4054, ACE4054, LP4054, U4054, BL4054, ITPT408, BL4054, ITPT4080 , VS6102 , HX6001 , LC6000, LN5060, CX9058, EC49016, CYT5026, Q7051. Prije upotrebe bilo kojeg od analoga, provjerite tehničke listove.

TP4056

Mikrokolo je napravljeno u kućištu SOP-8 (vidi), na trbuhu ima metalni hladnjak koji nije spojen na kontakte, što omogućava efikasnije odvođenje topline. Omogućava punjenje baterije strujom do 1A (struja ovisi o otporniku za podešavanje struje).

Za dijagram povezivanja potreban je minimum visećih elemenata:

Kolo provodi klasični proces punjenja - prvo punjenje konstantnom strujom, zatim konstantnim naponom i opadajućom strujom. Sve je naučno. Ako pogledate punjenje korak po korak, možete razlikovati nekoliko faza:

1. Praćenje napona priključene baterije (ovo se stalno dešava).
2. Faza predpunjenja (ako je baterija prazna ispod 2,9 V). Napunite strujom od 1/10 od one koju je programirao otpornik R prog (100 mA na R prog = 1,2 kOhm) do nivoa od 2,9 V.
3. Punjenje maksimalnom konstantnom strujom (1000 mA pri R prog = 1,2 kOhm);
4. Kada baterija dostigne 4,2 V, napon na bateriji je fiksiran na ovom nivou. Počinje postepeno smanjenje struje punjenja.
5. Kada struja dostigne 1/10 one koju je programirao otpornik R prog (100 mA na R prog = 1,2 kOhm) Punjač isključuje se.
6. Nakon što je punjenje završeno, kontroler nastavlja pratiti napon baterije (vidi točku 1). Struja koju troši strujni krug je 2-3 µA. Nakon što napon padne na 4.0V, punjenje počinje ponovo. I tako u krug.

Struja punjenja (u amperima) se izračunava po formuli I=1200/R prog. Dozvoljeni maksimum je 1000 mA.

Pravi test punjenja sa baterijom od 3400 mAh 18650 prikazan je na grafikonu:

Prednost mikrokola je u tome što struju punjenja postavlja samo jedan otpornik. Snažni otpornici niskog otpora nisu potrebni. Plus tu je indikator procesa punjenja, kao i indikacija kraja punjenja. Kada baterija nije priključena, indikator treperi svakih nekoliko sekundi.

Napon napajanja kruga treba biti unutar 4,5...8 volti. Što je bliže 4,5V, to bolje (tako da se čip manje zagrijava).

Prva noga se koristi za povezivanje senzora temperature ugrađenog u litijum-jonsku bateriju (obično srednji terminal baterije mobitel). Ako je izlazni napon ispod 45% ili iznad 80% napona napajanja, punjenje se prekida. Ako vam nije potrebna kontrola temperature, samo stavite tu nogu na tlo.

Pažnja! Ovaj krug ima jedan značajan nedostatak: nepostojanje zaštitnog kruga od obrnutog polariteta baterije. U ovom slučaju, kontroler će zajamčeno izgorjeti zbog prekoračenja maksimalne struje. U ovom slučaju, napon napajanja kruga direktno ide na bateriju, što je vrlo opasno.

Pečat je jednostavan i može se napraviti za sat vremena na kolenu. Ako je vrijeme bitno, možete naručiti gotove module. Neki proizvođači gotovih modula dodaju zaštitu od prekomjerne struje i prekomjernog pražnjenja (na primjer, možete odabrati koju ploču trebate - sa ili bez zaštite i s kojim konektorom).

Možete pronaći i gotove ploče sa kontaktom za senzor temperature. Ili čak i modul za punjenje s nekoliko paralelnih TP4056 mikro krugova za povećanje struje punjenja i sa zaštitom od obrnutog polariteta (primjer).

LTC1734

Također vrlo jednostavna shema. Struja punjenja je podešena otpornikom R prog (na primjer, ako instalirate otpornik od 3 kOhm, struja će biti 500 mA).

Mikro kola su obično označena na kućištu: LTRG (često se mogu naći u starim Samsung telefonima).

Tranzistor će raditi sasvim dobro bilo koji p-n-p, glavna stvar je da je dizajniran za datu struju punjenja.

Na prikazanom dijagramu nema indikatora napunjenosti, ali na LTC1734 se kaže da pin “4” (Prog) ima dvije funkcije - podešavanje struje i praćenje kraja punjenja baterije. Na primjer, prikazano je kolo s kontrolom kraja punjenja pomoću komparatora LT1716.

Comparator LT1716 u ovom slučaju može se zamijeniti jeftinim LM358.

TL431 + tranzistor

Vjerojatno je teško smisliti sklop koji koristi pristupačnije komponente. Najteže je ovdje pronaći izvor referentnog napona TL431. Ali oni su toliko česti da se nalaze gotovo posvuda (rijetko kada izvor napajanja radi bez ovog mikrokruga).

Pa, TIP41 tranzistor se može zamijeniti bilo kojim drugim s odgovarajućom strujom kolektora. Čak će i stari sovjetski KT819, KT805 (ili manje moćni KT815, KT817) moći.

Postavljanje kola se svodi na postavljanje izlaznog napona (bez baterije!!!) pomoću trim otpornika na 4,2 volta. Otpornik R1 postavlja maksimalnu vrijednost struje punjenja.

Ovaj sklop u potpunosti implementira dvostepeni proces punjenja litijumskih baterija - prvo punjenje jednosmjernom strujom, zatim prelazak na fazu stabilizacije napona i glatko smanjenje struje na gotovo nulu. Jedini nedostatak je loša ponovljivost kola (kapriciozna je u postavljanju i zahtjevna za komponente koje se koriste).

MCP73812

Postoji još jedno nezasluženo zanemareno mikrokolo iz Microchipa - MCP73812 (vidi). Na osnovu toga dobija se vrlo jeftina opcija punjenja (i jeftina!). Cijeli body kit je samo jedan otpornik!

Inače, mikrokolo je napravljeno u paketu pogodnom za lemljenje - SOT23-5.

Jedini nedostatak je što se jako zagrije i nema indikacije napunjenosti. Također nekako ne radi vrlo pouzdano ako imate izvor napajanja male snage (što uzrokuje pad napona).

Općenito, ako vam indikacija punjenja nije važna, a struja od 500 mA vam odgovara, onda je MCP73812 vrlo dobra opcija.

NCP1835

Nudi se potpuno integrisano rešenje - NCP1835B, koje obezbeđuje visoku stabilnost napona punjenja (4,2 ±0,05 V).

Možda je jedini nedostatak ovog mikrokola njegova suviše minijaturna veličina (futrola DFN-10, veličine 3x3 mm). Ne može svatko osigurati kvalitetno lemljenje takvih minijaturnih elemenata.

Među neospornim prednostima želim napomenuti sljedeće:

1. Minimalni broj dijelova tijela.
2. Mogućnost punjenja potpuno ispražnjene baterije (struja predpunjenja 30 mA);
3. Određivanje kraja punjenja.
4. Programabilna struja punjenja - do 1000 mA.
5. Indikacija punjenja i greške (može detektovati baterije koje se ne mogu puniti i to signalizirati).
6. Zaštita od dugotrajnog punjenja (promjenom kapacitivnosti kondenzatora C t možete podesiti maksimalno vrijeme punjenja od 6,6 do 784 minuta).

Cijena mikrokola nije baš jeftina, ali nije ni toliko visoka (~1$) da biste mogli odbiti da ga koristite. Ako vam odgovara lemilica, preporučio bih da odaberete ovu opciju.

Više Detaljan opis je u .

Mogu li puniti litijum-jonsku bateriju bez kontrolera?

Da, možeš. Međutim, to će zahtijevati blisku kontrolu struje i napona punjenja.

Općenito, neće biti moguće napuniti bateriju, na primjer, naš 18650, bez punjača. Još uvijek morate nekako ograničiti maksimalnu struju punjenja, tako da će i dalje biti potrebna barem najprimitivnija memorija.

Najjednostavniji punjač za bilo koju litijumsku bateriju je otpornik povezan serijski sa baterijom:

Otpor i disipacija snage otpornika zavise od napona izvora napajanja koji će se koristiti za punjenje.

Kao primjer, izračunajmo otpornik za napajanje od 5 volti. Punićemo bateriju 18650 kapaciteta 2400 mAh.

Dakle, na samom početku punjenja, pad napona na otporniku će biti:

U r = 5 - 2,8 = 2,2 volta

Recimo da je naše napajanje od 5V predviđeno za maksimalnu struju od 1A. Krug će potrošiti najveću struju na samom početku punjenja, kada je napon na bateriji minimalan i iznosi 2,7-2,8 volti.

Pažnja: ovi proračuni ne uzimaju u obzir mogućnost da baterija bude jako duboko ispražnjena i da napon na njoj može biti mnogo niži, čak i na nulu.

Dakle, otpor otpornika potreban za ograničavanje struje na samom početku punjenja na 1 Amper bi trebao biti:

R = U / I = 2,2 / 1 = 2,2 Ohm

Rasipanje snage otpornika:

P r = I 2 R = 1*1*2,2 = 2,2 W

Na samom kraju punjenja baterije, kada se napon na njoj približi 4,2 V, struja punjenja će biti:

I punjenje = (U ip - 4,2) / R = (5 - 4,2) / 2,2 = 0,3 A

Odnosno, kao što vidimo, sve vrijednosti ne prelaze dozvoljene granice za datu bateriju: početna struja ne prelazi maksimalnu dozvoljenu struju punjenja za datu bateriju (2,4 A), a konačna struja premašuje struju kada baterija više ne dobija kapacitet (0,24 A).

Većina glavni nedostatak Takvo punjenje zahtijeva stalno praćenje napona na bateriji. I ručno isključite punjenje čim napon dostigne 4,2 volta. Činjenica je da litijumske baterije vrlo loše podnose čak i kratkotrajni prenapon - mase elektroda počinju brzo degradirati, što neizbježno dovodi do gubitka kapaciteta. Istovremeno se stvaraju svi preduslovi za pregrijavanje i smanjenje pritiska.

Ako vaša baterija ima ugrađenu zaštitnu ploču, o čemu je bilo riječi gore, onda sve postaje jednostavnije. Kada se dostigne određeni napon na bateriji, sama ploča će je odvojiti od punjača. Međutim, ovaj način punjenja ima značajne nedostatke, o kojima smo govorili u.

Zaštita ugrađena u bateriju neće dozvoliti njeno prepunjavanje ni pod kojim okolnostima. Sve što treba da uradite je da kontrolišete struju punjenja tako da ne pređe važeće vrijednosti za ovu bateriju (zaštitne ploče ne mogu ograničiti struju punjenja, nažalost).

Punjenje pomoću laboratorijskog napajanja

Ako imate napajanje sa strujnom zaštitom (ograničenjem), onda ste spašeni! Takav izvor napajanja je već punopravni punjač koji implementira ispravan profil punjenja, o čemu smo pisali gore (CC/CV).

Sve što treba da uradite da biste napunili li-ion je da podesite napajanje na 4,2 volta i podesite željeno ograničenje struje. I možete spojiti bateriju.

U početku, kada je baterija još prazna, laboratorijski blok napajanje će raditi u režimu strujne zaštite (tj. stabilizovaće izlaznu struju na datom nivou). Zatim, kada napon na banci poraste na postavljenih 4,2V, napajanje će se prebaciti u režim stabilizacije napona, a struja će početi opadati.

Kada struja padne na 0,05-0,1C, baterija se može smatrati potpuno napunjenom.

Kao što vidite, laboratorijsko napajanje je gotovo idealan punjač! Jedina stvar koju ne može učiniti automatski je donijeti odluku da potpuno napuni bateriju i isključi se. Ali ovo je sitnica na koju ne treba ni obraćati pažnju.

Kako napuniti litijumske baterije?

A ako govorimo o bateriji za jednokratnu upotrebu koja nije namijenjena za punjenje, onda je tačan (i jedini ispravan) odgovor na ovo pitanje NE.

Činjenica je da bilo koju litijumsku bateriju (na primjer, uobičajeni CR2032 u obliku ravne tablete) karakterizira prisutnost unutarnjeg pasivizirajućeg sloja koji pokriva litijsku anodu. Ovaj sloj sprečava hemijska reakcija anoda sa elektrolitom. A dovod vanjske struje uništava gornji zaštitni sloj, što dovodi do oštećenja baterije.

Usput, ako govorimo o nepunjivoj CR2032 bateriji, onda je LIR2032, koja je vrlo slična njoj, već punopravna baterija. Može se i treba naplatiti. Samo njegov napon nije 3, već 3,6V.

O tome kako puniti litijumske baterije (bilo da se radi o bateriji telefona, 18650 ili bilo kojoj drugoj litij-ionskoj bateriji) raspravljalo se na početku članka.

85 kopejki/kom. Kupi MCP73812 65 RUR/kom. Kupi NCP1835 83 RUR/kom. Kupi *Svi čipovi sa besplatnom dostavom

Integrirani stabilizator TL431 se obično koristi u izvorima napajanja. Ali i dalje možete odabrati mnoga područja upotrebe za njega. U ovom članku ćemo opisati neke od ovih shema, a također ćemo govoriti o korisnim i jednostavnih uređaja, napravljen pomoću TL431 čipa. Ali u ovom slučaju, nema potrebe da se plašite pojma "mikrokrug"; ima samo tri izlaza, a po izgledu je sličan jednostavnom tranzistoru male snage TO90.

Šta je TL431 čip?

Desilo se da svi inženjeri elektronike znaju magične brojeve TL431, analogno 494. Šta je to?

Texas Instrument Company bio je u počecima razvoja poluprovodnika. U proizvodnji su uvijek bili na prvom mjestu elektronske komponente, konstantno ostaje u prvih deset svjetskih lidera. Prvo integrisano kolo razvio je davne 1958. godine zaposlenik ove kompanije, Jack Kilby.

Danas TI proizvodi širok spektar mikro krugova, njihova imena počinju slovima SN i TL. To su, redom, logička i analogna mikro kola koja su zauvijek ušla u povijest poduzeća TI i još uvijek se široko koriste.

Među favorite na listi "magičnih" mikrokola najvjerovatnije biste trebali uvrstiti i integrirani stabilizator TL431. U paketu s 3 izlaza ovog mikrokola ugrađeno je 10 tranzistora, a funkcija koju obavlja identična je jednostavnoj zener diodi (Zenner dioda).

Ali zahvaljujući ovoj komplikaciji, mikrokolo ima povećanu strminu karakteristika i veću termičku stabilnost. Njegova glavna karakteristika je da se uz pomoć eksternog razdjelnika stabilizacijski napon može mijenjati u rasponu od 2,6…32 volta. U modernom TL431, analog donjeg praga ima 1,25 volti.

Analog TL431 razvio je inženjer Barney Holland kada je kopirao stabilizatorsko kolo druge kompanije. Kod nas bi rekli ripanje, a ne kopiranje. I Holland je posudio referentni izvor napona iz originalnog kola, i na osnovu toga razvio poseban stabilizatorski čip. U početku se zvao TL430, a nakon određenih modifikacija postao je poznat kao TL431.

Od tada je prošlo dosta vremena, ali danas ne postoji niti jedno napajanje za računar gde nije instalirano. Kolo je također pronašlo primjenu u gotovo svim prekidačkim izvorima napajanja male snage. Jedan od ovih izvora danas se nalazi u svakom domu – punjač za mobilne telefone. Na ovoj dugovečnosti se može samo zavideti.

Holland je također razvio ništa manje poznat i još uvijek tražen krug TL494. Ovo dvofrekventni PWM kontroler, na osnovu kojih se izrađuju mnoge vrste napajanja. Stoga se broj 494 s pravom smatra „magičnim“. No, prijeđimo na pregled različitih proizvoda baziranih na TL431.

Alarmi i indikatori

Analogna kola TL431 mogu se koristiti ne samo za njihovu namjenu kao zener diode u izvorima napajanja. Na osnovu ovog čipa moguće je kreirati različite zvučne alarme i svjetlosne indikatore. Ovi uređaji se mogu koristiti za provjeru mnogih različitih parametara.

Za početak, ovo napon normalnog napona. Ako je neka fizička veličina predstavljena kao napon pomoću senzora, tada možete kreirati opremu koja kontrolira, na primjer:

• vlažnost i temperatura;
• nivo vode u rezervoaru;
• pritisak gasa ili tečnosti;
• osvjetljenje

Princip rada ovog alarma zasniva se na činjenici da kada je napon na kontrolnoj elektrodi zener diode DA1 (izlaz 1) manji od 2,6 volti, zener dioda je zatvorena, kroz nju prolazi samo niska struja, obično ne više od 0,20...0,30 mA. Ali ova struja je dovoljna da HL1 dioda slabo svijetli. Da biste spriječili da se ovaj fenomen dogodi, možete spojiti otpornik s otporom paralelnim s diodom približno 1…2 KOhm.

Ako je napon na kontrolnoj elektrodi veći od 2,6 volti, zener dioda će se otvoriti i dioda HL1 će zasvijetliti. Potrebno ograničenje napona kroz zener diodu DA1 i diodu HL1 kreira R3. Najveća struja zener diode je 100 mA, dok HL1 dioda ima isti parametar samo 22 mA. Tačno od ovo stanje i možete izračunati otpor otpornika R3. Preciznije, otpor se izračunava pomoću formule u nastavku.

R3=(Upit – Uhl - Uda) / Ihl, gdje je:

• Uda – struja na otvorenom čipu (obično 2 volta);
• Uhl – pad jednosmerne struje preko diode;
• Upit – struja napajanja;
• Ihl – napon diode (u opsegu 4...12 mA).

To također morate zapamtiti najviši napon za TL431 samo 36 volti. Ovaj parametar se ne smije prekoračiti.

Nivo alarma

Struja na kontrolnoj elektrodi kada se uključi dioda HL1 (Uz) postavlja se separatorom R1, R2. Karakteristike separatora određuju se formulom:

R2=2,5hR1/(Uz – 2,5)

Da biste što preciznije podesili prag prebacivanja, otpornik R2 možete zamijeniti trimerom, s indikatorom 1,5 puta višim od izračunatog. Zatim, kada se podešavanje završi, može se zamijeniti stalnim otpornikom, njegov otpor bi trebao biti jednak otporu ugrađenog dijela trimera.

Kako provjeriti TL431 sklopni krug? Za praćenje nekoliko nivoa struje bit će potrebna 3 ova alarma, svaki od njih je podešen na određeni napon. Na ovaj način možete napraviti čitav niz vaga i indikatora.

Za napajanje indikacijskog kruga, koji se sastoji od otpornika R3 i diode HL1, možete koristiti zasebni, čak i nestabilizirani izvor napajanja. U ovom slučaju, kontrolirana struja se dovodi na gornji izlaz otpornika R1 u krugu, koji se mora odvojiti od otpornika R3. Sa ovom vezom, kontrolirana struja može biti u rasponu od 3 do desetine volti.

Razlika između ovog kruga i prethodnog je u tome što je dioda drugačije spojena. Ova veza se naziva inverzna, jer se dioda uključuje samo ako je krug zatvoren. U slučaju kada kontrolirana struja premašuje prag naveden od strane separatora R1, R2, krug je otvoren, a struja prolazi kroz otpornik R3 i izlazi 3 - 2 mikrokola.

Na dijagramu, u ovom slučaju, napon pada na 2 volta, što nije dovoljno za uključivanje LED-a. Kako bi se osiguralo da se dioda ne uključuje, dvije diode se ugrađuju u seriju s njom.

Ako je kontrolirana struja manja od one koju postavlja separator R1, krug R2 će se zatvoriti, a struja na njegovom izlazu će biti znatno veća od 2 volta, jer dioda HL1 će se uključiti.

Ako trebate samo pratiti promjenu struje, onda se indikator može napraviti prema dijagramu.

IN ovaj indikator Korištena je 2-bojna dioda HL1. Ako nadzirana struja premašuje postavljenu vrijednost, uključuje se crvena dioda, a ako je struja manja, pali se zelena dioda. Ako se napon nalazi blizu ovog praga, obje LED diode se gase, jer prijenosni položaj zener diode ima određeni nagib.

Ako trebate pratiti neku promjenu fizička količina, tada se R2 zamjenjuje senzorom koji mijenja otpor pod utjecajem okoline.

Uobičajeno, dijagram sadrži nekoliko senzora istovremeno. Ako je fototranzistor, onda će postojati foto relej. Sve dok ima dovoljno svjetla, fototranzistor je otvoren i njegov otpor je nizak. Dakle, struja na kontrolnom izlazu DA1 ispod praga, kao rezultat toga dioda ne svijetli.

Kako se svjetlost smanjuje, otpor fototranzistora se povećava, što dovodi do povećanja napona na kontrolnom izlazu DA1. Ako je ovaj napon veći od praga (2,5 volti), tada se zener dioda otvara i dioda svijetli.

Ako spojite termistor, umjesto fototranzistora, na ulaz mikrokruga, na primjer, serije MMT, tada će se pojaviti indikator temperature: kada se temperatura smanji, dioda će se uključiti.

U svakom slučaju, prag odziva se postavlja pomoću otpornika R1.

Pored opisanih svjetlosnih indikatora, može se napraviti i zvučni indikator na bazi analognog TL431. Za kontrolu vode, na primjer, u kadi, senzor napravljen od dvije ploče od nehrđajućeg čelika, koje se nalaze na udaljenosti od nekoliko milimetara jedna od druge, spojen je na krug.

Ako voda dospije do senzora, njegov otpor se smanjuje, a mikro krug, uz pomoć R1, R2, ulazi u linearni način rada. Dakle, dolazi do autogeneracije na rezonantnoj frekvenciji NA1, u ovom slučaju će se oglasiti zvučni signal.

Da sumiramo, želio bih reći da je glavno područje upotrebe TL434 čipa, naravno, napajanje. Ali, kao što vidite, mogućnosti mikrosklopa apsolutno nisu ograničene samo na ovu funkciju, a mnogi uređaji se mogu sastaviti.