توصیه شده, دسته‌بندی نشده, مقاله

همه چیز در مورد مدار شارژر باطری های لیتیوم یون

Battery-Sisoog-Protected

لزوم استفاده از باطری‌های لیتیوم یون و لیتیوم پلیمر

استفاده از گجت ها در  سالهای اخیر سیر صعودی داشته و می توان گفت یکی از قابلیتهای مهم این گجت ها, قابلیت متحرک بودن اونها هست.

به همین علت میتوان اهمیت وجود یک باطری سبک,ارزان قیمت, با قابلیت شارژ و خروجی توان مناسب را درک نمود.

باطری های لیتیون یون و پلیمر بهترین انتخاب برای تغذیه متحرک گجت شما هستند.

 

در این پست قصد داریم خیلی ساده و صریح در مورد باطری‌های لیتیوم یون، لیتیوم پلیمر و نحوه استفاده امن از آنها  توضیح داده و موارد امنیتی را متذکر شویم.

به عنوان مثال شما درحال ساخت یک گجت همراه با برد آردوینو هستید.

این گجت قرار است برای تامین نیرو از یک باطری موبایل لیتیوم یون استفاده کند. برای این منظور باید مدار را طوری طراحی نمایید که بتوان باطری را شارژ و استفاده طولانی مدت از آن را تضمین نمود.

 

باطری لیتیوم یون

مشخصات عمومی باطری های لیتیوم یون و لیتیوم پلیمر

باطری های لیتیوم یون و لیتیوم پلمیر به دلیل استفاده زیاد در صنعت تلفن های همراه هم اکنون با قیمت و فراوانی بسیار مناسب در بازار به فروش میرسند و بهترین انتخاب برای دستگاههای الکترونیکی شما هستند.

بر روی باطریهای لیتیون یون عدد 3.7 ولت نوشته شده است, ولی واقعیت این است که این باطری ها هنگامی که شارژ کامل داشته باشند به ولتاژ حدود 4.2 ولت میرسند و وقتی به 3.3 ولت برسن یعنی اینکه کاملا تخلیه شده اند و باید استفاده از اون متوقف شود.

میزان ظرفیت باطری غالبا بصورت mAh نوشته شده است و برای مثال باطری با ظرفیت 3000mAh به معنی آن است که باطری توانایی این را دارد که اگر شاررژ کامل باشد میتواند در مدت یکساعت 3000 میلی آمپر جریان خروجی بدهد, یا مثلا به مدت ده ساعت 300 میلی آمپر خروجی بدهد.

البته اکثر باطری های موجود در بازار کمتر از مقدار واقعی ذکر شده بر روی خود خروجی میدهند که پیشنهاد میکنم که اگر قرار است تعداد زیادی از یک نوع باطری خرید کنید و میزان ظرفیت آن هم برای شما اهمیت زیادی دارد حتما با تسترهای مخصوص, توان باطری را محاسبه نمایید.

(گاها دیده شده باطری های موجود در بازار  توان خروجی حتی کمتر از یک دهم مقدار نوشته شده را دارا هستند که لازم  است حتما دقت مناسب در کیفیت خرید خود انجام دهید.)

نکته: حتما به تاریخ انقضای قرار گرفته بر روی باطری نیز توجه کنید.

 

 

محافظت از باطری:  نحوه محافظت از باطریهای لیتیوم یون 

باطریهای لیتیوم یون و لیتیوم پلیمر فوق العاده حساس هستند, حتما شما هم داستانهای زیادی مبنی بر ترکیدگی این باطریها بخصوص در موبایلها شنیده اید.

غیر از بحث کیفیت لازم است حتما باطری شما توسط یک برد محافظ, محافظت شود و همچنین توسط یک مدار مناسب سیکل شارژ مناسب به آن اعمال گردد.

 

 برد محافظ باطری چیست؟ و  توضیح در مورد کارکرد برد محافظ باطری

لازم است برد محافظ  در شرایطی خاص, خروجی باطری شما را قطع نماید:

  • در صورت اتصال کوتاه خروجی باطری
  • در صورت افزایش دمای باطری و یا محیطی که باطری در ان قرار دارد.
  • در صورتیکه ولتاژ شارژ باطری بالاتر از 4.2 ولت گردید
  • و در صورتیکه ولتاژ باطری زیر 3 ولت بیاید.

تمامی باطریهای موبایلی نیز این برد محافظ را دارا هستند که  در زیر میتوانید حاصل کالبدشکافی یک باطری گوشی نوکیا و نمایش برد محافظ را مشاهده نمایید.

نکته مهم: برد محافظ به هیچ عنوان وظیفه مدیریت سیکل شارژ باطری را انجام نمیدهد و حتما باید برای مدیریت سیکل شارژ راهکار مناسب ( مشابه استفاده از چیپ های مخصوص توضیح داده شده در زیر) استفاده نمود.

 

برد محافظ باطری لیتیوم یون

در صورتیکه موارد بالا سمت یک باطری لیتیون یون رعایت نشود امکان باد کردن باطری و ترکیدن آن وجود دارد پس با این یک المان در الکترونیک اصلا شوخی نکنید و با آن با احترام برخورد کنید 🙂

در زیر نیز تصویر سه باطری متفاوت را می بنید که با اینکه برد محافظ هم دارند چون کیفیت مناسبی نداشته اند و همچنین گاها دمای آن نیز بالا رفته است به طرز بدی باد کرده اند که احتمال ترکیدگی را هم داشته اند:

 

باطری خراب و پف کرده

 

مهمترین موضوع در مورد باطریها رعایت سیکل شارژ این باطری میباشد.

طبق نمودار زیر لازم است ولتاژ و جریان برای شارژ طبق نمودار  رعایت گردد و در صورت عدم رعایت آن امکان آسیب دیدن باطری ( ترکیدن, باد کردن ..)  وجود دارد.

 

نمودار شارژ باطری لیتیون ین

رفتار باطری های لیتیوم یون و لیتیوم پلیمر

باطری ها جواب رفتار های نامناسب را با خراب شدن می‌دهند. پس باید به درستی با آنها رفتار نمود.

تقریبا اصول کاری اکثر باطری ها در هنگام شارژ مشابه هم است. و فقط در پاره‌ای از جزئیات با هم متفاوتند.

در بالا نمودار شار یک باطری لیتیوم یون 750mAh آورده شده است.

خب به چه صورت میتوان سیکل شارژ را بر روی باطری اعمال نمود؟

روش اول:

طراحی یک سیستم هوشمند که بتواند جریان و ولتاژ دو سر باطری را کنترل نماید و طبق الگوریتم عمل نماید.

این روش به دلیل حجم قطعات در نظر گرفته شده و همچنین لزوم هوشمندی آن سیستم غالبا در طراحی های روزمره انجام نمیشود و سعی میگردد از روش دوم استفاده شود. (هزینه و ابعاد و یپچیدگی آن از جمله معایب این روش میباشد)

روش دوم:

استفاده از آی سی های مخصوص این کار که در بازار میتوان با قیمت و ابعاد مناسبی تهیه نمود.

که در زیر یک نمونه  که ابعاد و قیمت مناسبی دارد و در بازار ایران نیز موجود هست را مشاهده می نمایید.

 

مدار شارژر 4054

 

ساخت مدار شارژ با LTC4054

شرکت Linear Technology در این مورد محصولات خوبی طراحی و ارائه کرده است. یکی از این محصولات آی سی LTC4054 است.

این چیپ را با کمترین متعلقات می‌توان استفاده نمود.

این چیپ بطور کامل مراحل شارژ و آنلاین نگه داشتن باطری  را پشتیبانی می‌کند. سایز تمام شده این شارژر به حدی کوچک است که می‌توان آن را همه جا استفاده نمود.

در زیر تصویر برخی بردهای مبتنی بر این چیپ را میتوانید مشاهده نمایید.

 

 

شارژر باطری لیتیوم یون

LTC4054 CHARGER



انتشار مطالب با ذکر نام و آدرس وب سایت سیسوگ، بلامانع است.

شما نیز میتوانید یکی از نویسندگان سیسوگ باشید.  همکاری با سیسوگ

 

نوشته های مشابه

20 دیدگاه در “همه چیز در مورد مدار شارژر باطری های لیتیوم یون

  1. Avatar ناشناس گفت:

    با سلام و خسته نباشید خدمت شما

    مهندس اگه ممکنه لطف کنید مراحل شارژ باطری لیتیوم یون و لیتیوم پلیمر رو مرحله به مرحله با ذکر جزییات توضیح بدید
    قصد دارم شارژر باطری رو خودم طراحی کنم برای همین لازمه که مراحل و جزییات لحظه به لحظه ی این کار رو بدونم
    با تشکر

    1. زئوس Zeus زئوس Zeus گفت:

      واقعا فکر نمیکنم جزییات خاصی داشته باشه ؛ تنها باید شارژ با جریان ثابت انجام بشه ؛ دمای باتری چک بشه ؛ اگر ولتاژ باتری از حد نرمال پایین تر بود ؛ با جریان خیلی کمتری ولتاژ رو به ولتاژ تخلیه برسونید و بعد با جریان مورد نظر شارژ کنید.
      همین

  2. Hamid Najafi حمید گفت:

    مدتی قبل روی یک پروژه با مصرف جریان بسیارکم (حدود ۵ میلی امپر) کار میکردم.
    صحبت هایی زده میشد که باطری لیتیوم پلیمر مناسب این کار نیست و دچار بادکردگی میشه و باطری های قلمی مانند لیتیوم یون رو توصیه کردند.
    (البته من هیچوقت متوجه نشدم چطور موبایل های قدیمی باطری لیتیوم یون بصورت تخت تولید میکردند!)
    کسی تجربه ای داره؟

    1. Sisoog Os Sisoog Os گفت:

      البته باطری های لیتیوم یون تخت هم بادکردگی زیاد دارند و باد کردگی باطری های لیتیوم پلیمر با کیفیت خوب هم خیلی کم هست و خیلی موبایلها دارند الان استفاده میکنند.
      ولی واقعیت این هست که باطریهای قلمی لیتیوم یون بحث بادکردگی خیلی کمتر دارند و بنده هم شخصا نمونه ای ندیدم و همین دلیل هم مینونه باعث بشه اگه از نظر فضا میتونید باطری های لیتیوم یون قلمی استفاده کنید از اونها استفاده کنید

  3. Avatar فرید گفت:

    سلام
    با تشکر
    چند تا سوال
    1-از این باتری ها بخوای برای مثلا ماژول nrf استفاده کنی خب اینا از 3.7 ولت تا 4.2 میره بنابراین نمیشه مستقیم متصل کرد. به نظر شما راه حل استفاده از چه رگولاتوریه؟؟
    2-مدار شارژری هست که باتری اونجا نقش ups رو داشته باشه(یعنی باتری همیشه در حال شارژ باشه برق دستگاه قطع شد بیاد تو کار و آسیب هم نبینه)
    3-ایا این ای سی شارژ چراغ وضعیت فول باتری داره؟

    1. زئوس Zeus زئوس Zeus گفت:

      سلام دوست عزیز
      برای این کار شما باید از رگولاتر هایی با LDO پایین استفاده کنید مثل AMC7638 این رگولاتور ها اختلاف ولتاژ ورودی و خروجی کمی دارند ، به عنوان نمونه LM1117 برای این که بتونه ولتاژ 3.3 توی خروجی داشته باشه ولتاژ ورودی باید 1 ولت بیشتر باشه یعنی حدود 4.3 که اصلا برای استفاده با باتری مناسب نیست اما amc7638 نیاز به 360 میلی ولت داره یعنی با ولتاژ ورودی 3.6 میتونه خروجی 3.3 بده پس بهترین گزینه است.
      در مورد سوال دوم هم پست باتری پشتیبان برای دستگاه پوز رو مطالعه نمایید.

  4. Avatar علیرضا گفت:

    با درود
    قبل از هر چیزی دستتون درد نکنه همین دونستن اسم آی سی خیلی از تلف شدن وقت جلو گیری می کنه.
    من یک سوالی داشتم که اگر پاسخ بدید بسیار ممنون می شم قسمت شارژ که دیگه حله ولی در مورد دشارژ چطوری ؟؟آیا به غیر از اتصال کوتاه و کنترل جریان چیز دیگه ای می خواهد ؟؟
    و از اینا مهم تر آی سی ای هست که این کار رو بکنه و برای دشارژ باتری با شه ؟؟
    با سپاس

    1. Sisoog Os Sisoog Os گفت:

      سلام
      دوست عزیز متوجه منظورتون نشدم
      به هر حال بعد از شارژ وظیفه دشارژ برعهده مصرف کننده های مدار شما می باشد

      1. Avatar علیرضا گفت:

        البته می دونم که ربطی به شارژ نداره ولی یه مدار محافظ کلی می خواهم بزارم و منظورم اینه که قبل از مصرف کننده دو سر باتری آی سی ای هست قرار بگیره که اگر در دو سر مصرف کننده (خروجی مدار ) اتصال کوتاه اتفاق افتاد خود به خود قطع و بعدش وصل کنه (فیوز نه) یا اگر جریان از یه حدی بیشتر شد قطع کنه ؟؟
        با سپاس

        1. Sisoog Os Sisoog Os گفت:

          بردهای محافظی که روی باطری ها هستند دقیقا کارشون همین هست
          اگر خروجی جریان کشی زیادی داشته باشه یا اتصال کوتاه بشه سریع قطع میکنن
          همینطور از یک ولتاژی به پایین (حدود 3 ولت) خروجی قطع میشه تا به باطری آسیبی نرسیده
          محافظ باطری

          1. Avatar جواد گفت:

            سلام
            همین بردهای محافظی که روی باطری های لیتیوم هست نمی تونه وضعیت شارژ باطری رو کنترل کنه؟
            من یک باتری دارم که روی بردش دو تا آی سی 8205a هست که طبق دیتاشیت این آی سی برای مانیتور وضعیت باتری لیتیومی (محافظت در مقابل شارژ بیش از حد، دشارژ بیش از حد و اتصال کوتاه) بکار میره.
            دیتاشیت:
            https://www.ablic.com/en/doc/datasheet/battery_protection/S8205A_B_E.pdf
            حالا سوالم اینه که الان برای این باطری من باید حتما از مدار شارژ استفاده کنم یا لازم نیست خودش محافظت میکنه؟
            با تشکر

          2. Sisoog Os Sisoog Os گفت:

            سلام
            این ها اصطلاحا محافظت کننده هستند نه مدیریت شارژ باطری
            شما اگر ولتاژ زیاد بزنید این مدار ارتباط با باطری را قطع میکنه
            اگر اتصال کوتاه کنید ارتباط با باطری را قطع میکنه
            و …..
            شما نیاز دارید جریان و ولتاژ کنترل شده ای را به مدار طبق االگوریتم شارژ باطری ها بدید و حتما نیاز به یک مدار شارژ مستقل دارید

  5. Avatar پیمان گفت:

    سلام، ممنون بابت اطلاعات مفید، دو نکته رو هم من میخواستم اضافه کنم. در دستگاه های حرفه ای مثل موبایل و لپ تاپ علاوه بر ولتاژ و جریان، دمای باتری هم در حین شارژ کنترل میشه. اگر دقت کرده باشید باتری های موبایل معمولا چهارتا ترمینال دارند که دوتا مربوط به سر مثبت و منفی و یکی مربوط به NTC روی باتری هست که جهت کنترل دمای باتری استفاده میشه. اما ترمینال چهارم برای باتری های متفاوت فرق داره و یک درگاه ارتباطی i2c/SMBus بین باتری و سیستم هست و باتریهای معمولی فاقد اون هستند.
    یک درخواست نامربوط هم دارم و اون هم اینه که لطفا به جای واژه ” گاهاً ” از ” گاهی ” استفاده کنید. ممنون.

    1. Sisoog Os Sisoog Os گفت:

      سلام
      متشکر از اطلاعاتتون
      درمورد گاهی هم سعی خواهیم کرد 🙂

  6. Avatar علی گفت:

    سلام ممنون از توضیحات خوبتون
    باطری گوشی من لیتیوم یون هست ومن اونو نمیذاشتم شارژش از20یا30 بیاد پایین که یک دفعه دیدم حجم باطری به طور ناگهانی وبیشتر کم شد که تعمیر کاران گفتند کالیبره کردن لازمه یعنی شارژ رو تاخاموش شدن گوشی وصل نکنم وبعد خاموش شدن شارژ کنم که اینکارا چند بار انجام دادم ولی نتیجه ای نگرفتم شما راهی یا پیشنهادی دارین یا راهنمایی در مورد هر چی که به دردم بخوره دارین؟
    (اینطوری حجم کم کرده که قبلا تقریبا 10تا5دقیقه طول میکشید1درصد کم کنه ولی حالا زمان خیلی کوتاه باهمون کار وجریان کشی از باطری)

    1. Sisoog Os Sisoog Os گفت:

      هر باطری بنا بر کیفیت و نوع و میزان مصرف یک طول عمر خاصی دارد
      باطری شما هم به نظر عمرش را کرده وبهتره یک باطری دیگه خرید کنید 🙂

  7. Avatar حسین گفت:

    سلام من یه شارژر برای دوتا باتری لیتیوم یونی ۱۸۶۵۰ میخوام یعنی ولتاژ ۸۰۴ ولت لطفا اگر میتونید کمک کنید سپاس

    1. زئوس Zeus زئوس Zeus گفت:

      سلام دوست عزیز ، فکر میکنم این مدل باتری مربوط به لیتاپ ها و کچت های شارژی است (باطری های استوانه ای)
      باتری های لیتومی معمولا در ولتاژ 3.6 ساخته و تولید می شوند ، این مدل باتری ها هم از این قائده جدا نیستند و احتمالا با مدار پیشنهادی این مقاله قابل شارژ هستند
      دقت داشته باشد در صورتی که باطری ها با هم موازی شده باشند با این مدار قابل شارژ هستند و اگر به صورت سری بسته شده باشند باید مدار دیگری تهیه کنید

      1. Avatar حسین گفت:

        درسته البته بعد از شارژ ولتاژ هر باتری ۴.۲ میشه که وقتی باهم سری بشن ۸.۴ میشه. منظورم باتریای ۱۸۶۵۰ هست

        1. زئوس Zeus زئوس Zeus گفت:

          خوب ببینید در واقع باتری شما از دو عدد باتری لیتیوم یون ساخته شده که با هم به صورت سری بسته شده اند ، معمولا در این حالت پایه وسط اتصال به عنوان لود بالانس باید در دسترس قرار گرفته باشه ، در این حالت با مدار پیشنهادی به صورت تک به تک میتونید باتری ها رو شارژ کنید.
          معمولا سر وسط با Bm نشون داده میشه

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *