Ladegerät für Li-lon-Akkus. Schema, Beschreibung

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Ladegerät für Li-lon-Akkus. Enzyklopädie der Funkelektronik und Elektrotechnik

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Lexikon der Funkelektronik und Elektrotechnik / Ladegeräte, Batterien, galvanische Zellen

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Derzeit werden häufig Lithium-Ionen- (Li-Ion) und Lithium-Polymer-Batterien (Li-Pol) verwendet. Sie zeichnen sich durch ein großes Fassungsvermögen bei geringerem Gewicht und geringeren Abmessungen aus. In Mobiltelefonen kommt eine recht große Auswahl solcher Akkus zum Einsatz.

Die Besonderheit des Ladens solcher Energiespeicher liegt in der strikten Einhaltung der Lademodi, deren Nichtbeachtung zum Ausfall und manchmal zur Explosion der Batterien führt.

Zum Laden von Li-Ion-Akkus werden spezielle Mikroschaltungen hergestellt, die ein sicheres Laden gewährleisten. Ich biete ein Ladegerät auf Basis des MC34674-Chips an. Der IC ist ein voll integriertes Fertiggerät zum Laden von einzelligen Li-Ion- und Li-Pol-Akkus. Diese Mikroschaltung liefert einen maximalen Ladestrom von 1 A bei einer Eingangsspannung von 4,3 ... 10 V.

Der Mikroschaltkreis bietet Schutz vor hoher Eingangsspannung (aber nicht mehr als 28 V), Überhitzung des Mikroschaltkreises und der Batterie. Der IC ermöglicht das Laden vollständig entladener Batterien mit niedrigem Strom. Die Chipabmessungen betragen 2x3 mm, sodass das zusammengebaute Ladegerät nur sehr wenig Platz einnimmt und in ein tragbares Produkt integriert werden kann.

Der Ladevorgang besteht aus drei Stufen.

1. Beim sogenannten „Tropfladen“ wird der Akku vollständig entladen, die Spannung an ihm liegt unter 2,7 V. Der Ladevorgang erfolgt mit einer variierenden Eingangsspannung, die etwa 60 mV höher ist als die Spannung am Akku.

2. Die Batteriespannung ist höher als 2,7 V. Gleichstromladung.

3. Batteriespannung - 4,2 V.

Beim Wiederaufladen bei konstanter Spannung sinkt der Strom allmählich auf Null.

Während des Ladevorgangs wird die Größe von Strom und Spannung gesteuert.

Wenn ein Energieverbraucher parallel zum Ladegerät angeschlossen ist und während seines Betriebs die Spannung an der Batterie auf 4,1 V absinkt, wird der DC-Lademodus (maximal möglich) wieder eingeschaltet. Wenn die Temperatur des Kristalls während des Ladevorgangs auf 110 °C ansteigt, stoppt der Ladevorgang, um einen Ausfall des Mikroschaltkreises zu vermeiden. Mit der Mikroschaltung können Sie den Ladestrom des Akkus abhängig von seiner Temperatur anpassen (dazu muss ein NTC-Thermistor in den Akku eingebaut sein).

Mobiltelefonbatterien verfügen normalerweise über einen solchen Thermistor.

Im Ladegerät (Abb. 1) wird die Versorgungsspannung über die USB-Schnittstelle oder von einer externen Quelle dem X2-Anschluss zugeführt, durchläuft die Sicherung FU1, wird durch die Drossel L1 und den Kondensator C3 gefiltert und geglättet und dem Eingang der Mikroschaltung D1 zugeführt. Der Kondensator C4 und der Varistor R6 dienen zur Dämpfung von Überspannungen im Stromkreis.

Die Ladespannung von Pin 8 D1 wird der „+“-Batterie GB1 zugeführt.

Mit der R1-R2-Rt-C2-Kette wird ein "Temperaturfenster" eingestellt, in dem geladen wird.

(zum Vergrößern klicken)

Bei diesen Widerstandswerten (bei Rt+R2=120 kOhm) liegt die obere Abschalttemperatur bei +55°C, die untere (bei Rt+R2=290 kOhm) bei -40°C.

Der EN-Eingang (Pin 4) D1 dient zum externen Einschalten (logisch „0“) oder Ausschalten (logisch 1) der Mikroschaltung. Die Ausgänge GRN (Pin 2) und RED (Pin 3) dienen zur Anzeige der Betriebsart des Ladegeräts.

In dieser Schaltung werden diese Pins mit den freien Ports des Mikrocontrollers des tragbaren Geräts verbunden.

Wenn die Schaltung die Verwendung eines Mikrocontrollers nicht vorsieht, muss Pin 4 geerdet werden, die Widerstände der Widerstände R3 und R4 auf 470 Ohm reduziert, statt +5 V an Pin 1 D1 angeschlossen werden und die LEDs in Reihe mit den Widerständen einschalten, um den Betriebsmodus des Ladegeräts anzuzeigen. Wenn Uvx_norma=0 und Zar_Bat=1, wird die Batterie geladen. Wenn Uvx_norma=1 und Zar_Bat=0, wird der Akku geladen.

Das Gerät ist auf einer einseitigen Leiterplatte mit den Abmessungen 9x13 mm montiert (Abb. 2). Es werden Chipkomponenten verwendet: C1, C2, C4 – Größe 0402, C3 – 1206, R1, R5 – 0402, R6 – 0805, L1 – 3216, FU1 – 0402.

Ladegerät für Li-lon-Akkus

Autor: S. Abramov, Orenburg

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