Меню

Подготовка к зарядке аккумулятора автомобиля

Какими способами можно зарядить аккумулятор автомобиля

Каждый владелец автомобиля обязательно столкнётся с необходимостью зарядки аккумулятора. Этого процесса ещё никому не удавалось избежать. Если летом ещё можно отъездить без этого, то зимой в России аккумулятор точно придётся заряжать. И лучше это делать периодически, не дожидаясь полной разрядки аккумулятора. Иначе одним прекрасным утром вместо того, чтобы ехать на работу, вы будете в панике искать, как завести машину, если сел аккумулятор. Чтобы этого не произошло, мы советуем один раз в 2─3 месяца (а зимой 1 раз в месяц) заряжать аккумулятор от сетевого зарядного устройства. Ведь зарядки от генератора по время движения автомобиля АКБ не хватает и батарея частично разряжена. Ниже мы поговорим о том, что потребуется для зарядки, о мерах предосторожности и как правильно зарядить аккумулятор автомобиля.

Подготовка к зарядке аккумулятора автомобиля

Что вам потребуется для зарядки автомобильного аккумулятора?

  • Зарядное устройство (ЗУ);
  • Мультиметр или вольтметр;
  • Ареометр.

Аккумулятор, зарядное устройство, мультиметр, ареометр

Если вы ещё только собираетесь приобрести ЗУ, то в помощь вам статья про выбор зарядного устройства для автомобильного аккумулятора. Там подробно расписаны все критерии выбора таких устройств. Перед тем, как зарядить аккумулятор автомобиля, следует разобраться, какое для этого требуется ЗУ. Ниже приводятся основные параметры, которые следует держать в голове при выборе зарядного устройства:

  • выходное напряжение. Выбор этой характеристики напрямую зависит от номинального напряжения вашей аккумуляторной батареи. В продаже есть универсальные устройства, с помощью которых можно заряжать АКБ с разным номиналом 6, 12 и 24 вольта. Если у вас легковой автомобиль, то там установлен аккумулятор 12 вольт. Для их зарядки следует брать ЗУ с выходным напряжением не меньше 16 вольт. Этого значения хватит для полноценной зарядки аккумуляторной батареи;
  • наличие режимов для разных типов батарей. Сейчас в автомобилях наиболее распространены АКБ с жидким электролитом, ещё называемые WET. Также в продаже можно встретить AGM и GEL. Для них требуется специальное зарядное устройство. Подойдёт также многофункциональное ЗУ с режимом для гелевых АКБ. О требованиях к зарядному устройству для гелевых аккумуляторов читайте по указанной ссылке. Для WET аккумуляторов подходят и те и другие;
  • ток зарядки. Параметр выбирается в зависимости от того, какая номинальная ёмкость вашей аккумуляторной батареи. Зарядный ток вычисляется по формуле 0,1*С (С ─ номинальная ёмкость). Советуем купить зарядное устройство с небольшим запасом по току, что не функционировало на пределе.

Меры предосторожности при зарядке автомобильного аккумулятора

Перед тем как зарядить автомобильный аккумулятор, нужно принять меры предосторожности. Ведь автомобильная аккумуляторная батарея содержит в своём составе вредные химические вещества. Поэтому работать с ним и проводить зарядку следует с использованием индивидуальных средств защиты. Электролит, который залит в аккумулятор, представляет собой раствор серной кислоты в дистиллированной воде. Поэтому работать с электролитом, например при измерении плотности, нужно в резиновых перчатках и защитных очках. Это защитит слизистую глаз и кожу от попадания на них кислоты. При себе держите 10%-ный раствор пищевой соды, которая нейтрализует кислоту.

Аккумулятор, резиновые перчатки и пищевая сода

Помните, что при зарядке аккумулятора автомобиля, выделяется водород. Этот газ вместе с кислородом образуют взрывоопасную смесь. Достаточно небольшой искры, чтобы произошёл мощный хлопок. Именно поэтому важна хорошая вентиляция, чтобы рядом с АКБ не накапливался водород. Категорически запрещается курить рядом с аккумулятором, что-то жечь, резать металл с образованием искр и т. п. Помните, что взрыв аккумулятора, это не фантастика, а вполне реальное явление.

Как правильно заряжать автомобильный аккумулятор?

Многие автолюбители спрашивают, а нужно ли снимать АКБ с автомобиля для зарядки. Нет, это необязательно.

Зарядка аккумулятора прямо на машине [soc1] Чаще всего этот вопрос интересует тех, кто имеет машину с большим количеством электроники. И её отключение от питания чревато последующими сбоями. Но не забывайте, что в помещении с высокой влажностью зарядку проводить нельзя. Так, что если в гараже у вас сыро, то лучше забрать АКБ домой и заряжать там. Читайте подробнее о зарядке аккумулятора автомобиля, не снимая с машины. В общем виде процесс зарядки автомобильного аккумулятора выглядит следующим образом:

  • нужно выкрутить пробки из всех банок автомобильного аккумулятора и прикрыть ими отверстия. В результате электролит не будет выплёскиваться, а газы будут свободно выходить наружу;
  • затем подключаете «крокодилы» зарядного устройства на выводы аккумулятора соответствующей полярности;
  • затем включаете зарядное устройство в сеть и выбираете режим зарядки (о них будет сказано ниже). В среднем процесс зарядки для распространённых батарей 55 Ач продолжается от 8 до 12 часов;
  • после окончания зарядки подождите 2 часа и измерьте плотность электролита ареометром. Это позволит точно определить степень зарядки батареи. О связи степени заряженности и плотности электролита читайте в конце статьи;
  • после всех вышеописанных действий закрутите пробки банок и протрите корпус аккумулятора тряпкой, смоченной в 10%-ном растворе пищевой соды. Это устранит токопроводящую плёнку на поверхности и снизит саморазряд.

Теперь для тех, кто спрашивает, как правильно зарядить автомобильный аккумулятор, рассмотрим различные режимы зарядки. Можно выделить два основных режима зарядки (постоянными током и напряжением) и один специальный (режим Boost). Рекомендуем прочитать материал про зарядные устройства для автомобильных аккумуляторов.

Как зарядить АКБ автомобиля постоянным током

Если силу тока можно отслеживать по встроенному амперметру ЗУ, то напряжение нужно контролировать при помощи мультиметра. Подробнее о норме заряда аккумулятора автомобиля читайте в статье по ссылке. Ниже описаны основные этапы зарядки автомобильной аккумуляторной батареи постоянным током:

  • включается ток, равный 0,1*С (номинальная ёмкость АКБ). Зарядка с этой силой тока ведётся, пока напряжение на выводах не достигнет 14,4 вольта;
  • после того как напряжение возрастает до 14,4 вольта, начинается активный гидролиз воды в АКБ. Поэтому ток снижается в два раза до 0,05*С. Этот этап продолжается до тех пор, пока напряжение не вырастет до 15 вольт;
  • после достижения 15 вольт ток снижается ещё в два раза до 0,025*С и зарядка продолжается. Периодически проверяйте ток и напряжение. Если они не меняются в течение 1─2 часов, то процесс зарядки закончен.

Преимущество зарядки постоянным током в том, что таким способом батарея заряжается наиболее полно. Рекомендуется использовать этот метод после глубокого разряда аккумулятора.

Как заряжается автомобильный аккумулятор с постоянным напряжением?

Теперь о том, как правильно заряжать автомобильный аккумулятор в автоматическом режиме. Этот способ подразумевает подачу постоянного напряжения на выводы батареи. При этом напряжение аккумулятора будет постоянно стремиться выровняться с тем, что на клеммах ЗУ. В результате через аккумулятор будет протекать ток, значение которого будет уменьшаться в процессе зарядки. При значении тока 200 мА процесс будет остановлен. Плюс здесь заключается в том, что вы можете поставить аккумулятор на зарядку и забыть о нём. Зарядное устройство самостоятельно прервёт процесс после того, как АКБ полностью зарядится. В зависимости от напряжения при зарядке будет меняться степень заряженности за сутки:

  • 14,4 вольта. Через сутки аккумулятор 12 вольт зарядится на 80%;
  • 15 вольт ─ 90%;
  • 16 вольт ─ 100%.

[soc2] Советуем также прочитать материал о том, сколько заряжать автомобильный аккумулятор.

Зарядка аккумулятора в режиме Boost

Режим Boost или ускоренная зарядка может пригодиться, когда требуется как можно скорее зарядить АКБ, хотя для одного запуска. Для этого подобный режим предусмотрен в современных зарядных устройствах.

Режим Boost на зарядном устройстве

Важно помнить, что режим Boost рекомендуется применять только в экстренных случаях, когда без этого действительно не обойтись. В остальных случаях заряжать аккумулятор следует штатным током зарядки 0,1*С. Если постоянно заряжать АКБ повышенным током, это будет значительно сокращать срок её службы. Если вы подбираете новую АКБ для своего автомобиля, то читайте статью про аккумулятор Аком.

Как зависит плотность электролита и степень заряженности аккумулятора автомобиля

Кроме того, что нужно знать, как зарядить аккумулятор автомобиля, следует помнить о проверке степени его заряженности. То есть, проконтролировать процесс и оценить полноту зарядки батареи. Достоверно оценить степень зарядки можно по плотности электролита в банках. Для этого есть прибор под названием ареометр.

Аккумулятор и ареометр После того как вы зарядили аккумулятор, дайте ему постоять в покое 1─2 часа, а затем измерьте плотность ареометром во всех банках. Плотность электролита полностью заряженного аккумулятора должна быть 1,27─1,29 гр./см 3 . Полностью разряженная АКБ имеет плотность электролита 1,1 гр./см 3 . В таблице ниже вы можете посмотреть зависимость плотности электролита и степени заряженности аккумулятора. Дополнительно советуем прочитать о том, как правильно заряжать аккумулятор автомобиля зарядным устройством.

[soc3] Ниже можно посмотреть видео об измерении плотности электролита автомобильного аккумулятора. Также советуем прочитать про напряжение аккумулятора автомобиля.

Опрос

Примите участие в опросе! [poll ] На этом про зарядку аккумулятора всё. Ещё раз напоминаем о необходимости соблюдать правила техники безопасности при работе с автомобильным аккумулятором! Советуем прочитать информацию о том, почему генератор не заряжает аккумулятор. Если у вас есть вопросы или дополнения к статье, то оставляйте их в комментариях. Голосуйте в опросе ниже, добавляйте нас в социальные закладки и оценивайте статью!

Источник



Digitrode

цифровая электроника вычислительная техника встраиваемые системы

  • Вычислительная техника
    • Микроконтроллеры микропроцессоры
    • ПЛИС
    • Мини-ПК
  • Силовая электроника
  • Датчики
  • Интерфейсы
  • Теория
    • Программирование
    • ТАУ и ЦОС
  • Перспективные технологии
    • 3D печать
    • Робототехника
    • Искусственный интеллект
    • Криптовалюты

Чтение RSS

Что такое подтягивающий резистор: pull-up и pull-down, расчет подтягивающего резистора

Что такое подтягивающий резистор, и зачем он нужен?

Резисторы являются устройствами ограничения тока, которые широко используются в электронных схемах и изделиях. Резистор – это пассивный компонент, который обеспечивает сопротивление при протекании тока через него. Сегодня существует много разных типов резисторов.

Читайте также:  Триммер аккумуляторный Gardena SmallCut 300 Accu

Что такое подтягивающий резистор

Если мы рассмотрим цифровую схему, то ее контакты всегда будут либо в состоянии логического 0, либо в состоянии логической 1. В некоторых случаях нам нужно изменить состояние с 0 на 1 или с 1 на 0. В любом случае нам нужно удерживать цифровой контакт либо в 0 и затем изменить состояние на 1, либо нам нужно удерживать его на 1, а затем изменить на 0. В обоих случаях нам нужно сделать цифровой вывод либо «высоким», либо «низким», но его нельзя оставлять плавающим.

Таким образом, в каждом случае состояние меняется, как показано ниже.

Что такое подтягивающий резистор

Теперь, если мы заменим значение High и Low фактическим значением напряжения, то High будет логическим уровнем 1 (скажем, 5V), а Low будет заземлением или 0 В.

Что такое подтягивающий резистор

Pull-up резистор используется, чтобы сделать состояние по умолчанию цифрового вывода высоким, то есть High (на изображении выше это 5 В), а Pull-Down резистор делает в точности наоборот, он делает состояние по умолчанию цифрового контакта низким, то есть Low (0 В).

Но зачем нам нужны эти резисторы, вместо этого мы могли бы подключить цифровые логические выводы непосредственно к напряжению уровня логики или к земле, как показано на рисунке ниже?

Что такое подтягивающий резистор

Так делать нельзя. Поскольку цифровая схема работает при слабом токе, подключение логических контактов непосредственно к напряжению питания или заземлению не является хорошим вариантом. Поскольку прямое соединение в конечном итоге увеличивает ток, как и короткое замыкание, это может привести к повреждению чувствительной логической схемы. Чтобы контролировать ток, нам нужны резисторы с понижением или повышением напряжения. Подтягивающий к питанию (pull-up) резистор позволяет контролировать поток тока от источника напряжения питания к цифровым входным контактам, а подтягивающие к земле (pull-down) резисторы могут эффективно управлять током от цифровых контактов к земле. В то же время оба резистора, повышающий и понижающий, поддерживают цифровое состояние низкого или высокого логического уровня.

Где и как использовать подтягивающие резисторы

Ссылаясь на приведенное выше изображение микроконтроллера, где цифровые логические выводы закорочены с заземлением и питанием, мы могли бы изменить соединение, используя pull-up и pull-down резисторы. Предположим, нам нужно логическое состояние по умолчанию, и мы хотим изменить состояние с помощью некоторого взаимодействия или внешних периферийных устройств, мы используем pull-up или pull-down резисторы

Использование pull-up резистора

Если нам нужно высокое логическое состояние по умолчанию и мы хотим изменить состояние на низкое с помощью внешнего взаимодействия, мы можем использовать подтягивающий резистор, как показано на рисунке ниже.

Использование pull-up резистора

Цифровой логический входной контакт P0.5 может переключаться с логической 1 или High на логическую 0 или Low с помощью переключателя SW1. Резистор R1 действует как подтягивающий резистор. Он связан с логическим напряжением от источника питания 5В. Таким образом, когда переключатель не нажат, на контакт логического входа всегда подается напряжение по умолчанию 5 В, если контакт не закорочен на землю, то логический уровень станет низким (Low).

Однако, как мы уже говорили, контакт не может быть напрямую закорочен на землю или питание, поскольку это в конечном итоге приведет к повреждению цепи из-за короткого замыкания, но в этом случае мы снова замыкаем на землю с помощью замкнутого переключателя. Но, посмотрите внимательно, на самом деле это не короткое замыкание. Поскольку, согласно закону Ома, из-за сопротивления подтягивающего резистора небольшое количество тока будет течь от источника к резистору и переключателю и затем достигнет земли.

Если мы не используем этот подтягивающий резистор, выход будет непосредственно закорочен на землю при нажатии переключателя, с другой стороны, когда переключатель будет разомкнут, вывод логического уровня будет плавать, что может дать некоторый нежелательный результат.

Использование pull-down резистора

То же самое верно и для резистора с понижением напряжения. Рассмотрим нижеследующее соединение, где показан pull-down резистор в цепи.

Использование pull-down резистора

На изображении выше происходит прямо противоположное предыдущему варианту с pull-up резистором. Здесь мы имеем понижающий резистор R1, который связан с землей или 0В. Таким образом, вывод цифрового логического уровня P0.3 по умолчанию равен 0 до тех пор, пока не будет нажат переключатель, и вывод логического уровня не станет высоким. В этом случае небольшое количество тока протекает от источника 5 В через замкнутый переключатель и pull-down резистор, что предотвращает замыкание линии с источником 5 В.

Таким образом, для различных схем логического уровня мы можем использовать резисторы Pull-up и Pull-down. Это наиболее часто встречается в различном встроенном оборудовании, однопроводной системе протоколов, периферийных соединениях, Raspberry Pi, Arduino и прочих микроконтроллерных и микропроцессорных устройствах.

Расчет подтягивающего резистора

Теперь, когда мы знаем, как использовать подтягивающие резисторы Pull-up и Pull-down, возникает вопрос, как рассчитать номинал этих резисторов? Хотя во многих схемах цифрового логического уровня мы видим понижающие или понижающие резисторы в диапазоне от 2 кОм до 4,7 кОм. Но каково будет действительное номинальное значение?

Чтобы понять это, нам нужно знать, что такое логическое напряжение. Какое напряжение является низким логическим уровнем, а какое – высоким? Для различных логических уровней различные микроконтроллеры используют разные диапазоны напряжения для высокого логического уровня и низкого логического уровня. Если мы рассмотрим вход уровня транзисторно-транзисторной логики (TTL), ниже на графике будет показано минимальное логическое напряжение для высокого логического сигнала и максимальное логическое напряжение для обнаружения низкого логического сигнала.

Расчет подтягивающего резистора

Как мы видим, для логики TTL максимальное напряжение логического 0 составляет 0,8 В. Таким образом, если мы предоставим менее 0,8 В, логический уровень будет принят как 0. С другой стороны, если мы обеспечим более 2 В до максимума 5,25 В, сигнал будет распознан как высокий логический уровень. Но при напряжении от 0,8 до 2 В это пустая область, при этом напряжении нельзя гарантировать, что логика будет принята High или Low. Итак, для безопасности, в архитектуре TTL мы принимаем от 0 В до 0,8 В как низкий уровень и от 2 В до 5 В как высокие, что гарантирует, что 0 и 1 будут распознаваться логическими микросхемами при этом предельном напряжении.

Для определения значения подтягивающего резистора по формуле используется простой закон Ома:

V = I x R
R = V / I

В случае подтягивающего pull-up резистора, V будет напряжением источника. И ток будет максимальным током, потребляемым логическими линиями.

Rpull-up = (Vпит – Vвыс(min)) / Iпотр

Здесь Vпит – это напряжение питания, Vвыс(min) – это минимальное допустимое напряжение высокого логического уровня, а Iпотр – максимальный ток, потребляемый цифровым выводом.

То же самое относится и к pull-down резистору. Но формула имеет небольшое изменение.

Rpull-up = (Vниз(max) – 0) / Iотд

Здесь Vниз(max) – максимальное напряжение низкого логического уровня, а Iотд – максимальный ток, отдаваемый цифровым выводом.

Источник

Как правильно заряжать литий-ионные аккумуляторы

Вопреки распространенному мнению, вам не нужно заряжать новый литий-ионный аккумулятор. Это означает, что вам не нужно полностью разряжать и заряжать первый цикл батареи. Литиево-ионные аккумуляторы имеют максимальную емкость, доступную с самого начала, и 1-й заряд ничем не отличается от 10-го заряда.

Зарядка Li-ion аккумуляторов — кратко о правилах эксплуатации

Срок службы вашей литий-ионной батареи должен составлять от 300 до 500 циклов зарядки и разрядки, которые обычно составляют 2-3 года. Постепенно в течение этого срока службы литий-ионные аккумуляторы будут, естественно, испытывать снижение емкости из-за ряда факторов, включая циклический заряд, хранение, колебания температуры, частоту использования и общее старение.

Во избежание риска повреждения аккумулятора используйте только предусмотренное для этого интеллектуальное зарядное устройство. Наши интеллектуальные зарядные устройства имеют встроенные схемы, специально предназначенные для обеспечения правильного напряжения на наших литий-ионных элементах, что предотвращает перезарядку.

Как заряжать аккумулятор, правила

Литий-ионные аккумуляторы похожи на людей тем, что они не ведут себя одинаково и работают лучше всего при температурах, которые не являются ни слишком жаркими, ни холодными.

Эти батареи работают лучше при высоких температурах, чем при низких, так как тепло снижает внутреннее сопротивление и ускоряет химическую реакцию внутри батареи. Побочным эффектом этого процесса является то, что он создает нагрузку на батарею, что может привести к сокращению срока службы в жарких условиях в течение продолжительных периодов.

С другой стороны, низкие температуры увеличивают внутреннее сопротивление, что увеличивает нагрузку на аккумулятор и сокращает его емкость. Батареи, которые обеспечивают 100% -ную емкость при 27 ° C, обычно уменьшаются на 50% при -18 ° C и так далее.

Li ion аккумуляторы как правильно заряжать?

Что вы можете сделать: Температура окружающей среды значительно влияет на здоровье батареи. Чтобы максимизировать производительность и / или срок службы батареи, работайте и храните при прохладной, сухой температуре. Нагревание холодной батареи в вашем кармане или рюкзаке может обеспечить дополнительное время работы зимой.

Не разряжать полностью

Несоблюдение этих советов и инструкций может привести к повреждению аккумулятора до такой степени, что он станет непригодным для использования. Вы также можете поставить под угрозу свою безопасность и безопасность других людей, если батарея не используется должным образом. В сочетании с несовпадающим зарядным устройством может произойти перегрев или перезарядка, и существует риск возгорания.

Что вы можете сделать: Соблюдайте любые признаки физического повреждения аккумулятора. Не используйте, если батарея вмятина, разорвана или протекает. Соблюдайте признаки перезарядки и перегрева. Не используйте и не заряжайте, если вы обнаружили отек, дым или высокие температуры. Если вышеуказанные признаки обнаружены, прекратите использование и утилизируйте безопасно, вдали от легковоспламеняющихся материалов.

Полная разрядка производится не чаще раза в 3 месяца

Как правильно заряжать литий ионные аккумуляторы?

Зарядка ионно-литиевых батарей очень отличается от зарядки никель-кадмиевых или никель-металлогидридных батарей.

Важно! Зарядка литий-ионных батарей зависит от напряжения, а не от тока. Зарядка ионно-литиевых батарей больше похожа на зарядку свинцово-кислотных батарей.

Различия заключаются в том, что литий-ионные аккумуляторы имеют более высокое напряжение на элемент. Они также требуют гораздо более жестких допусков на напряжение при обнаружении полной зарядки, а после полной зарядки они не допускают или требуют подзарядки. Особенно важно иметь возможность точно определять состояние полной зарядки, поскольку литий-ионные аккумуляторы не допускают перезарядки.

Читайте также:  Электрон 3м Схема Принципиальная

Хранение с небольшим зарядом

Большинство литий-ионных аккумуляторов, ориентированных на потребителя, заряжаются до напряжения 4,2 В на элемент, и это допускает отклонение около ± 50 мВ на элемент. Зарядка сверх этого вызывает напряжение в элементе и приводит к окислению, что сокращает срок службы и производительность. Это также может вызвать проблемы с безопасностью.

Заряжать только оригинальной зарядкой

Зарядку литий-ионных аккумуляторов можно разделить на два основных этапа:

  • Заряд постоянного тока: на первой стадии зарядки литий-ионного аккумулятора или элемента тока заряда контролируется. Как правило, это составляет от 0,5 до 1,0 С. (Примечание: для батареи емкостью 2000 мАч скорость зарядки будет равна 2000 мА для скорости зарядки С). Для потребительских элементов LCO и батарей рекомендуется скорость зарядки не более 0,8 ° C.На этом этапе напряжение на ионно-литиевом элементе увеличивается для заряда постоянного тока. Время зарядки может быть около часа для этой стадии.
  • Заряд насыщения: Через некоторое время напряжение достигает пика в 4,2 В для элемента LCO. В этот момент элемент или батарея должны войти во вторую стадию зарядки, известную как заряд насыщения. Поддерживается постоянное напряжение 4,2 В, и ток будет постоянно падать. Конец цикла зарядки достигается, когда ток падает примерно до 10% от номинального тока. Время зарядки может быть около двух часов для этой стадии в зависимости от типа элемента и производителя и т. Д.

Эффективность заряда, то есть величина заряда, удерживаемого батареей или элементом, относительно количества заряда, поступающего в элемент, является высокой. Эффективность зарядки составляет от 95 до 99%. Это отражает относительно низкие уровни повышения температуры клеток.

Не перегревать аккумулятор при зарядке

Есть моменты, когда вы не можете использовать аккумулятор в течение длительного периода времени. Вот советы по поддержанию максимальной емкости батареи для длительного хранения.

Что нужно сделать: сохранить 40% уровня заряда перед тем, как поместить в хранилище. Поместите батарею в герметичный контейнер при низких температурах, например, в холодильнике (0–4 ° C), а не в морозильную камеру. Дайте батарее нагреться до комнатной температуры перед повторной зарядкой.

Характеристики при зарядке

Для зарадки литий-ионных аккумуляторов важнно два параметра:

  1. Ток зарядки. В батарее ток заряда начинает хим.реакции. Реакции варьируются от количества задействованой массы на пластинах и ее толщины, поверхности электродов, термального диапазона, незапланированного процесса электролиза воды. Слабый ток не активирует весь объем намазки электрода, а лишь его самый поверхностный слой.
  2. Напряжение. Напряжение на токовыводах не будет выше 12,5-12,6 Вольт. Такие аккумуляторы смогут полностью зарядить только специалисты. Рабочие напряжения современного аккумулятора, ниже которого не рекомендуется разряжать 10,8 В и выше которого точно нельзя подымать при зарядке 14.4 В.

Индикатор зарядки литий-ионного аккумулятора

Выполните следующие действия, чтобы сохранить работоспособность вашего аккумулятора.

Что вам нужно сделать: зарядите аккумулятор по мере необходимости. Не беспокойтесь о полной разрядке, так как частичная и случайная зарядка лучше для здоровья и долговечности вашей батареи. Для вашей собственной безопасности и здоровья вашей батареи используйте только специальное зарядное устройство. Хранить в сухом прохладном месте (25 ° C и ниже). Заряжать при комнатной температуре 25 ° С. Никогда не заряжайте при температуре ниже 0 ° C или выше 40 ° C.

Принимая во внимание количество энергии, запасенной в ионно-литиевых батареях, а также характер их химического состава и т. Д., Необходимо обеспечить, чтобы батареи заряжались надлежащим образом и с помощью соответствующего зарядного устройства и оборудования.

Зарядные устройства для литий-ионных аккумуляторов или аккумуляторные блоки оснащены различными механизмами для предотвращения повреждений и опасности. Часто эти механизмы предусмотрены в батарейном блоке, который затем можно использовать с простым зарядным устройством.

Механизм, требуемый литий-ионной батареей для зарядки и разрядки, включает в себя:

  • Зарядный ток: ток зарядки должен быть ограничен для литий-ионных аккумуляторов. Обычно максимальное значение составляет 0,8C, но более низкие значения обычно устанавливаются, чтобы дать некоторый запас. Для некоторых батарей возможна более быстрая зарядка.
  • Температура зарядки: температура заряда литий-ионной батареи должна контролироваться. Элемент или батарея не должны заряжаться, если температура ниже 0 ° C или выше 45 ° C.
  • Зарядный ток: защита от тока разряда необходима для предотвращения повреждения или взрыва в результате коротких замыканий.
  • Перенапряжение: защита от перенапряжения необходима для предотвращения слишком высокого напряжения, прикладываемого к клеммам батареи.
  • Защита от перезарядки: Схема защиты от перезарядки необходима для остановки процесса зарядки литий-ионных аккумуляторов, когда напряжение на элементе превышает 4,30 Вольт.
  • Защита от обратной полярности: литиево-ионная батарея необходима для защиты от неправильной полярности, так как это может привести к серьезным повреждениям или даже взрыву.
  • Литий-ионная переразрядка: защита от переразряда необходима для предотвращения падения напряжения батареи ниже примерно 2,3 В в зависимости от производителя.
  • Перегрев: защита от перегрева часто используется для предотвращения работы батареи, если температура поднимается слишком высоко. Температура выше 100 ° C может нанести непоправимый ущерб.

При использовании ионно-литиевой батареи обязательно использовать зарядное устройство производителя, поскольку в зарядном устройстве и батарейном блоке могут использоваться различные элементы защиты, в зависимости от конструкции.

Как сделать своими руками, пошагово

Понадобится один из четырех операционных усилителей (IC1a) и транзистор для создания виртуальной шины 2.5 В через GND, которая поглощает ток, который протекает через часть зарядного устройства схемы.

R2 и R3 представляют собой делитель напряжения с выходным напряжением около 2,5 В в зависимости от допусков резистора, операционный усилитель управляет транзистором таким образом, что независимо от тока, 2,5 В всегда будет падать через него.

Четыре операционных усилителя и светодиодные индикаторы питаются напрямую от источника питания 12 В, но на остальной цепи подается питание 9,5 В; между 12v и 2.5v рельсами.

Схема

Схема разработана таким образом, что любой, кто имеет базовые навыки пайки, может легко ее построить.

Печатная плата для зарядника

Плата выглядит таким образом, приобрести её можно на радио-рынке или заказать в интернете:

Как зарядить полностью разряженный аккумулятор

Для начала нужно определить его емкость и текущее состояние.

Плотность электролита на 100% заряженного аккумулятора должна быть выше 1,22 грамм на см³. Чтобы вычислить плотность электролита, нужно воспользоваться ареометром (продается в автомагазинах). Если брать в учет огромное количество видов ареометров, нельзя выдать одну рекомендацию по их эксплуатации.

Источник

Типы быстрых зарядок и нюансы используемых кабелей

Современные смартфоны потребляют намного больше энергии, чем их предшественники: больше быстродействие, больше экран, больше памяти, GPS, Bluetooth, Wi-Fi. Все это прекрасно, однако емкости аккумуляторов за прогрессом не поспевают. В результате многие современные смартфоны держат заряд не более суток. Рано или поздно вы забываете поставить вечером гаджет на зарядку, а утром понимаете, что через 15 минут выходить из дома, а заряда — «на донышке». Что делать? Бежать покупать портативный аккумулятор или можно что-то сделать за эти 15 минут?

Как долго должен заряжаться аккумулятор?

Так получилось, что USB стал стандартом для зарядных устройств всех гаджетов. Но разрабатывался этот стандарт, во-первых, давно, во-вторых, совсем не для этого.

Стандарт USB был разработан еще в 1996 году. Устройства тех лет, питающиеся от разъема USB, зачастую не имели контроллеров питания и могли просто сгореть, получив большой ток. Поэтому в стандарте вплоть до версии 2.0 максимальный ток составлял 500 мА, поэтому заряда смартфона с батарейкой емкостью в 3000 мАч требовалось 7-8 часов, хотя сам аккумулятор вполне мог бы потреблять 1,5 А и зарядиться за 2-3 часа.

Именно поэтому зарядка, идущая в комплекте с гаджетом, зачастую заряжает его намного быстрее — она просто выдает повышенный ток, рассчитанный на конкретный аккумулятор.

Сам стандарт разрабатывался для передачи данных, а не для питания. Разъемы и кабели USB не предназначены для больших токов, так что производители гаджетов столкнулись с неприятностями, начав выпускать такие зарядки с токами до 5А и более. Провода кабеля USB довольно тонкие, сопротивление их высоко. Но с увеличением тока падение напряжения на кабеле и его нагрев стали довольно существенными. Кроме того, появились случаи перегрева тонких контактов разъема. Поэтому большинство обычных зарядный устройств дают на выходе до 2А, а зарядка по-прежнему длится часами.

Что такое быстрая зарядка?

Это зарядка токами 1С и выше, то есть токами, кратными емкости аккумулятора. Например, 1А для емкости 1000 м·Ач и так далее. Поначалу такой режим считался крайне неблагоприятным для литий-ионных батарей. Но со временем ситуация изменилась — зарядка током 1С уже не вызывает заметного снижения ресурса у современных аккумуляторов, а зарядка током в 2С приводит к потере примерно 20 % емкости через 500–800 циклов заряда-разряда. Да, если пользоваться быстрой зарядкой ежедневно, через пару лет вы заметите падение емкости. Но вряд ли из-за этого стоит отказываться от возможности зарядить телефон за полчаса.

Чтобы не было потерь на тонких проводах, режимы быстрой зарядки используют повышенное напряжение в кабеле. ЗУ может выдавать напряжение до 20В, а в гаджете оно понизится до требуемых 5В с соответствующим увеличением тока. Например, если ЗУ обеспечивает напряжение 20В и ток 2А, то на аккумуляторе будут 5В и 8А.

Читайте также:  Управление нагрузкой переменного тока MOC3041 BT139

Для сохранения совместимости со старыми ЗУ и компьютерными USB, новым зарядным устройствам пришлось «поумнеть» — теперь они не сразу выдают максимальные ток и напряжение, а только после получения запроса от гаджета. К сожалению, способы «общения» ЗУ и гаджета у каждого производителя свои.

Типы быстрой зарядки

Quick Charge — стандарт компании Qualcomm, поддерживается устройствами, собранными на базе чипсетов Snapdragon, начиная с 2013 г. Максимальный поддерживаемый ток — 3А и 5A в версии 4, напряжение может меняться от 3,6 до 20 В, а также до 22 в версии 3 и до 21 в 4+. Стандарт теоретически обеспечивает до 100 Вт мощности, но практически такая мощность устройствами не поддерживается, а штатные ЗУ выдают всего 18 Вт. Контроль температуры в стандарт не вписан, так что нередки случаи перегрева при быстрой зарядке. Сейчас большинство производителей смартфонов обеспечивают контроль температуры при использовании QC. А стандарт QC 4 имеет полную поддержку протокола Power Delivery.

Adaptive Fast Charging компании Samsung основан на Quick Charge 2 и частично с ним совместим, поэтому заряжать его от ЗУ с поддержкой QC 2 можно, но зарядка идет медленнее, чем от штатного. Контроль температуры есть, так что зарядка безопасна.

Motorola Turbopower компанией Lenovo так же разработан на основе стандарта Quick Charge 2, с которым полностью совместим. Отличия незначительны, основное заключается не в самом стандарте, а в наличии штатного ЗУ Motorola на 25 Вт против 18 Вт у поддерживающих QC 2. По скорости зарядки уступает QC и PD последних версий.

Huawei Super Charge применяется на устройствах Huawei и тоже основан на Quick Charge 2. Напряжение может достигать 5В, ток — 5А, давая в итоге максимальную мощность 25 Вт. По скорости зарядки уступает QC и PD последних версий.

Pump Express разработан компанией MediaTek и поддерживается гаджетами, собранными на базе SoC этого производителя. Он также основан на Quick Charge 2, и полностью с ним совместим. Его мощность ограничена 15 Вт, поэтому на емких аккумуляторах он покажет меньшую скорость зарядки по сравнению с другими стандартами. Зато в Pump Express есть контроль температуры аккумулятора, что значительно повышает безопасность зарядки.

Быстрая зарядка Apple совместима с Power Delivery. ЗУ Apple может выдавать до 87 Вт, что позволяет быстро зарядить не только все модели iPhone, начиная с 8, но и емкие аккумуляторы iPad Pro и MacBook 12.

Oppo Vooc (и основанный на ней Dash Charge) выбиваются из остального ряда — это оригинальные, ни с чем не совместимые стандарты. Используются на устройствах OnePlus и Oppo. Зарядное устройство выдает до 25 Вт мощности. Из-за несовместимости стандартов быстрая зарядка осуществима только с помощью оригинальных зарядного устройства и кабеля.

Power Delivery — наиболее перспективный стандарт быстрой зарядки, разработанный консорциумом USB в 2015 году. Стандарт поддерживает напряжения питания до 20 В и ток до 3А, что в итоге дает до 60 Вт мощности. А наиболее перспективным он считается из-за того, что «встроен» в новый стандарт USB 3.1 и теперь любые устройства, использующие разъем Type-C, должны либо поддерживать Power Delivery, либо смириться с недовольством пользователей, пытающихся заряжать гаджеты от ЗУ с поддержкой PD. Apple и Qualcomm уже выбрали первый вариант.

USB 3.1 + Power Delivery = некоторые проблемы

Теперь «умным и быстрым» ЗУ может быть любое устройство, поддерживающее USB 3.1. Заряжаемое устройство определит возможности заряжающего порта, измерив сопротивление между парой контактов разъема — CC и Vbus. Если порт может выдать максимум 0,9 А, как обычный порт USB 3.0, сопротивление будет равно 56 кОм, 22 кОм «скажут» гаджету, что ЗУ может выдать до 1,5 А, а 10 кОм — 3А.

Но как быть с кабелями-переходниками с Type-C на USB 2.0? У первого — 24 контакта, у второго — всего 4, а тех, между которыми ЗУ должно выставлять сигнальное сопротивление, просто нет. Консорциум USB решил встраивать резисторы прямо внутрь кабеля: 10 кОм в кабеля для мощных ЗУ, 22 кОм — для ЗУ с выходным током 1,5 А, ну и для 0,9 А — 56 кОм.

А если перепутать? Чаще всего — ЗУ не даст максимального тока и зарядка будет идти в разы дольше. Если же ЗУ попытается дать гаджету ток больше, чем оно способно, то может выйти из строя, а в худшем случае — испортить и гаджет.

Масла в огонь подлили китайцы, начав засовывать резисторы 10 кОм во все кабели-переходники с Type-C на USB 2.0. В том числе и в дешевые тонкожильные, неспособные выдержать те 3А, которые он якобы должен пропускать.

Чтобы всем стало совсем «весело», консорциум USB регламентировал установку в кабели Type-C маркирующей микросхемы eMarker, информирующей оба подключенных к нему устройства о возможностях кабеля. Проблема в том, что дорогостоящий кабель с микросхемой eMarker может быстро сгореть на паре ЗУ–гаджет, поддерживающей какой-нибудь стандарт быстрой зарядки, отличной от Power Delivery. eMarker питается от 5В, а тот же QickCharge 2 и все основанные на нем протоколы запросто могут поднять напряжение питающей линии до 18 В.

Вывод один — не используйте для быстрой зарядки «случайные» кабели. Это особенно важно для кабелей с разъемами Type-C, но актуально и для старых разъемов: невооруженным глазом не заметить, что у кабеля сечение жил меньше и разъем контактирует неплотно. В результате зарядка будет идти намного дольше, и это еще не самое худшее: возникающий из-за искрения контактов нагрев может привести к повреждению разъема или вообще к воспламенению прилегающего пластика. Настоятельно рекомендуется не пользоваться для зарядки «чужими» проводами, пусть они и выглядят подходящими.

Источник

Что такое pull на зарядном устройстве

Чем может быть полезна быстрая зарядка

С увеличением ёмкости аккумуляторов телефонов потребовалось увеличить и мощность зарядных устройств, чтобы достичь маленького времени зарядки, для чего и нужно было увеличивать выходную мощность: напряжение, ток. Таким образом зарядные с Quick Charge 3.0 кроме 5 В могут выдавать 9В/12В/20В +возможность регулировки с шагом 0.2 В (до 12 В).

image

Ввиду распространенности ЗУ с этой технологией появляется интерес использовать их для получения повышенного напряжения без дополнительных преобразователей.

Схема подключения

Представленная схема позволит выводам, настроенным как двухтактный выход, подавать на выводы DN и DP нужные значения напряжения:

Оба вывода к минусу 0 В
Верхний вывод к плюсу, а нижний к минусу 0.6 В
Оба вывода к плюсу 3.3 В

image

Настройка в STM32CubeMX

Нужно настроить четыре любые выводы общего назначения как двухтактный выход (Output Push Pull) без подтяжки (No pull-up and no pull-down) с соответствующими названиями (ПКМ -> Enter User Label).

Описание протокола Quick Charge

QC 2.0 (из документа CHY100)

image

После включения в сеть замыкаются выводы DN, DP и начинает следить за уровнем на выводе DP, подаем на него напряжение от 0.325 В до 2 В (обычно 0.6 В) на время не менее 1.25 с и таким образом происходит вход в режим Быстрой Зарядки. Теперь на DN нужно подать минус (чтобы напряжение на нем упало ниже 0.325 В) на время не менее 1 мс. Остается выставить сочетание напряжения, соответствующее необходимому, согласно таблице:

image

QC 3.0 (из документа FAN6290Q)

В этой версии есть возможность изменять значение напряжения с шагом 200 мВ, для этого нужно выставить сочетание, соответствующее режиму Continuous Mode:

image

Перейти в него можно из любого другого (5В/9В/12В), а потом для увеличения выходного напряжения (DN: 3.3 В, DP: импульс 0.6-3.3-0.6В), а для уменьшения (DP: 0.6 В, DN: 3.3-0.6-3.3В).

image

Программирование

Остается завернуть изменение уровней сигнала согласно алгоритму в код с использованием библиотеки HAL, учитывая понятные ярлыки-названия, установленные в Кубе:

Таким образом получились функции:

Скачать проект в STM32CubeIDE можно на GitHub: Quick-Charge-STM32-HAL

Проверка работы

Остается подключить всё согласно схеме и выполнить функцию для получения нужного напряжения (для испытания используется безымянная китайская зарядка с QC 3.0):

image

Причем выходное напряжение можно изменить в любой момент:

image

При использовании разъема USB Type-C обязательно нужно добавить два резистора 5.1 кОм между CC1, CC2 и GND, чтобы устройство определялось как UFP (Upstream Facing Port).

Определение подключения

В случае, если питание будет подаваться на микроконтроллер уже после подключения, то выполнение нужной функции может выполнятся перед главным циклом один раз.
Если микроконтроллер питается от независимого источника, то выполнение функции можно назначить по внешнему прерыванию (вывод VBUS подключается через стабилизатор 3.3 В) или просто с помощью кнопки — можно сделать свой «триггер».

Проверка на разных ЗУ с USB-A и USB-C

Работоспособность проверена на различных недорогих зарядных, а также на мощных ноутбучных зарядок 65Вт с USB Type-C.

При этом наименьшее выходное напряжение может различаться — так, обычные имели нижний порог 4.2 В, а продвинутые — 3.7 В.

Подробнее в видео

Итого

Хоть стандартом становится технология Power Delivery (PD), но куча современных сетевых зарядных устройств как и многие переносные аккумуляторные ЗУ поддерживают в том числе Quick Charge (QC), что позволит с легкостью получить повышенное напряжения без использования дополнительных преобразователей.

Несмотря на то, что в теории можно получить даже 20 В, но на практике таких зарядок почти нет. Также стоит учесть, что при подключении слишком мощной нагрузки напряжение будет сильно просаживаться, а некоторые ЗУ вообще уйдут в защиту.

Источник