LI-ION POLYMER в буффере, реализация Опции

[chief_olimp]

Перечитал все темы но так и не уяснил для себя следущее. Можно ли использовать батарею на подобие этой следующим образом. К батарее подключен GSM модуль и LDO для контроллера и периферии. При отключении питания все питается от батареи. Вопрос как заряжать. Достаточно ли будет отраничить ток подаваемый на батарею от блока питания и напряжение на уровне 4.20В? При полностью заряженой батарее зарядное будет питать модуль и микроконтроллер. В чем я не прав? Заряжать понятное дело специализированными м/с.

[Alex11]

Идеологически все правильно, но есть две практические трудности, о которых надо не забыть. Обе связаны с имеющимися зарядными чипами. Все, или почти все из них, не умеют работать с аккумулятором, подключенным к нагрузке. Дело в том, что они измеряют только ток, проходящий через зарядную м/сх, а не через непосредственно аккумулятор, т.к. там нет отдельных цепей для подключения батареи и нагрузки. При этом возникает две проблемы, особенно, если потребляемый нагрузкой ток значителен. Одна - невозможность закончить заряд, т.к. потребляемый нагрузкой ток превышает лимит отключения заряда. Это еще пол беды, со временем отключится по таймеру, если чип приличный. Вторая беда хуже. Если аккумулятор разряжен сильно, то, как правило, потребление тока нагрузкой сильно возрастает, по сравнению с рабочим режимом. При этом схема заряда находится в режиме восстановления аккумулятора (заряд малым током) и не может поднять напряжение на аккумуляторе за заданное время (либо времени не хватает, либо происходит разряд вместо заряда). С некоторыми контроллерами это можно побороть (если токи основного заряда и предзаряда устанавливаются раздельно), а с некоторыми нет.

[chief_olimp]

нагрузка до 200мА (иногда до 2А). Максимальный разряд до 3.5В, при таком напряжении нагрузка отключается до появления питающего напряжения

[alexkok]

нагрузка до 200мА (иногда до 2А). Максимальный разряд до 3.5В, при таком напряжении нагрузка отключается до появления питающего напряжения

Если максимальный ток зарядного не превышает максимального зарядного тока батареи плюс миниальный ток нагрузки, то все нормально.
Т.е. для данной батареи Imax <= 950mA + I_load_min.
Но напряжение зарядного лучше уменьшить, вольт до четырех.

[MVJ]

..К батарее подключен GSM модуль и LDO для контроллера и периферии. При отключении питания все питается от батареи. Вопрос как заряжать. Достаточно ли будет отраничить ток подаваемый на батарею от блока питания и напряжение на уровне 4.20В? При полностью заряженой батарее зарядное будет питать модуль и микроконтроллер. В чем я не прав? Заряжать понятное дело специализированными м/с.

Не хотел создавать новый topic, поскольку у меня задача аналогичная, но я решил обойтись без специализированных м/с заряда, а входную цепь построить по схеме: ограничитель тока + ограничитель напряжения на 4.0В. Пока не нашел информации, как влияет длительное нахождение под таким напряжением на срок службы Li-ion аккумулятора и его свойства. Где бы об этом почитать?

[Alex11]

Если опускать напряжение заряда до 4.0, то Вы довольно сильно снижаете используемую емкость аккумулятора. Как это будет сказываться на сроке службы - не знаю, но полагаю, что не сильно.
chief_olimp: если у Вас полное отключение нагрузки при 3.5 В, то жить существенно легче. Тогда единственное, о чем надо позаботится - чтобы зарядный ток был больше суммы зарядного и нагрузки.
MVJ: Поскольку при полном заряде ток через аккумулятор не течет, то ему все равно, подключен зарядник или нет. Этот режим эквивалентен тому, что Вы зарядили аккумулятор и положили его в угол. Хотя стандартные зарядники действуют немного по-другому. После полного заряда вход отключается пока напряжение на аккумуляторе не упадет на 200-300 мВ, затем идет снова цикл подзаряда.

[Белый дед]

Просто ограничивать напряжение на литиевом аккумуляторе в режиме буферного подзаряда опасно - обязательно нужно делать отрицательный температурный коэффициент. Точное значение сказать нельзя, нужно смотреть характеристики аккумулятора.

[MVJ]

Если опускать напряжение заряда до 4.0, то Вы довольно сильно снижаете используемую емкость аккумулятора.

Если посмотреть кривую разряда Li-ion аккумулятора, то видно, что по крайней мере 85% емкости заключено на участке 4,0...3,6В. Пониженное напряжение ограничителя (4,0 -это условно, можно,например 4,1) я выбрал исодя из того, чтобы при колебании температуры оно не превысило максимально допустимое для аккумулятора 4,2В.

.. Поскольку при полном заряде ток через аккумулятор не течет, то ему все равно, подключен зарядник или нет. Этот режим эквивалентен тому, что Вы зарядили аккумулятор и положили его в угол.

Перед длительным хранением аккумуляторы должны быть заряжены на 40% емкости (напряжение окололо 3,7В). Не является ли длительное нахождение под напряжением анологом длительного хранения?

Просто ограничивать напряжение на литиевом аккумуляторе в режиме буферного подзаряда опасно - обязательно нужно делать отрицательный температурный коэффициент.

Вы имеете в виду, что при понижении тампературы окр. среды напряжение ограничителя нужно снижать? Я об этом думал и учту.

[HARMHARM]

Вы имеете в виду, что при понижении тампературы окр. среды напряжение ограничителя нужно снижать? Я об этом думал и учту.

Наоборот...

[chief_olimp]

А как насчет встроенной в батарею PCB? Не спасет ли она ситуацию. И еще. Если зарядка будет работать в импульсном режиме, то в период молчания аккумулятор будет питать нагрузку незначительно разряжаясь. Потом снова заряжаться. Как он это переносит. Хотя стандартная зарядка SIM300 так и работает вроде. Кто какие м/с использует. Габариты и тип корпуса мало интересуют. Больше цена, функциональность и доставабельность в Украине.

[HARMHARM]

Кто какие м/с использует. Габариты и тип корпуса мало интересуют. Больше цена, функциональность и доставабельность в Украине.

Уже ж писал вроде... Гамма специально везет. И батареи с защитой везут.

[chief_olimp]

Есть батарея от мобильного. 3.6В 480мА. Подключил к блоку питания, подал 4.1В. Току практически не взяла. Сейчас подсаживаю до 3.5В. Потом попробую зарядить током порядка 200мА и напряжением 4.1В. Отпишусь. Многие GSM сигнализации на базе сотового работают при постоянно подключеной зарядке и ничего.

[chief_olimp]

Как и следовало ожидать батарея быстро набрала 4.1В Потом ток начал уменьшатся и на данный момент составляет ~6мА. Зарядка длилась порядка 2-3 часов. Попробую еще подержать. Думаю ток должен до нуля скатиться.

[chief_olimp]

Ток упал до 1мА и думаю дошел бы до до нуля. Если в реальной схеме ограничить ток заряда так что бы пиковые токи нагрузка черпала из аккумулятора то он будет постоянно недозаряжен на 3-5% что в принципе не плохо. Хотя если выставить ток 0.5С. То аккумулятор возьмет заряд и станет в буффер. Желательно только ограничить напряжение на 0,1-0,5В от максимального.

[PIC_Embedder]

Желательно почитать материалы о заряде LI-ION POLYMER аккумуляторов. Их НЕЛЬЗЯ держать в буферном режиме с постоянным зарядом.

[chief_olimp]

Ток меньше 1мА... Обоснуйте. Есть куча примеров где все именно так и работает

[PIC_Embedder]

Ток меньше 1мА... Обоснуйте. Есть куча примеров где все именно так и работает

Каких например? Только изделие серьёзной фирмы, а не поделка.

Обоснование:
Этап струйной подзарядки для Li-ion аккумуляторов неприменим из-за того, что они не могут поглощать энергию при перезаряде. Более того, струйная подзарядка может вызвать металлизацию лития, что делает работу аккумулятора нестабильной.

Вся статья: http://www.powerinfo.ru/accumulator-liion.php

Уже писал об этом здесь.

[chief_olimp]

Тогда может предложите свой вариант системы с резервированием питания на базе Li-ion. Потребление 40мА-2А(импульсно). Мне уже многие говорили что нельзя, но никто не сказал как.

[Artem_Petrik]

Тогда может предложите свой вариант системы с резервированием питания на базе Li-ion. Потребление 40мА-2А(импульсно). Мне уже многие говорили что нельзя, но никто не сказал как.

Ну сделайте также как во всех мобильниках. Там зарядное устройство (внешнее) ограничивает ток. Внутри мобильника стоит только транзистор, включающий/отключающий зарядку от батареи. Во время заряда меряется напряжение на АКБ, и если оно достигло 4,2В - зарядка отключается. Заново подключается только если напряжение на аккумуляторе упало до определенной величины, скажем до 3,8В. Естественно меряются не мгновенные значения напряжения (при импульсе потребления в 2А оно ощутимо проседает), а усредняется за достаточно длительное время (несколько секунд думаю будет нормально).
Всего делов то - один транзистор прикрутить, и научить проц напряжение на аккумуляторе мерять. Правда для измерения придется поставить еще и хорошую опору для АЦП проца, у встроенной разброс велик.

[xemul]

Обоснование:
Этап струйной подзарядки для Li-ion аккумуляторов неприменим из-за того, что они не могут поглощать энергию при перезаряде. Более того, струйная подзарядка может вызвать металлизацию лития, что делает работу аккумулятора нестабильной.

Каким боком струйная (капельная) подзарядка (суть - вдувание некоторого заряда источником тока без оглядок на напряжение на акке) касается буферного режима (просто ограничение напряжения на акке)?
Первое для Li-xxx - смерть (как Вы справедливо заметили, перезаряд акка может привести к металлизации лития и разгерметизации банки с пиротехническими эффектами), второе - пофиг.
Ограничение напряжения для Li-xxx в бытовых приложениях 4.1..4.2 В (в зависимости от технологии анода), в промышленных/военных 3.8..3.9 В (срок службы существенно увеличивается). ТКН Li-xxx незначителен, в бытовухе на него забивают, а для пром/войны проблема вообще не стоИт.
Инфа не секретная, добывается непринужденным гугленьем.

[InsolentS]

Идеологически все правильно, но есть две практические трудности, о которых надо не забыть. Обе связаны с имеющимися зарядными чипами. Все, или почти все из них, не умеют работать с аккумулятором, подключенным к нагрузке. Дело в том, что они измеряют только ток, проходящий через зарядную м/сх, а не через непосредственно аккумулятор, т.к. там нет отдельных цепей для подключения батареи и нагрузки. При этом возникает две проблемы, особенно, если потребляемый нагрузкой ток значителен. Одна - невозможность закончить заряд, т.к. потребляемый нагрузкой ток превышает лимит отключения заряда. Это еще пол беды, со временем отключится по таймеру, если чип приличный. Вторая беда хуже. Если аккумулятор разряжен сильно, то, как правило, потребление тока нагрузкой сильно возрастает, по сравнению с рабочим режимом. При этом схема заряда находится в режиме восстановления аккумулятора (заряд малым током) и не может поднять напряжение на аккумуляторе за заданное время (либо времени не хватает, либо происходит разряд вместо заряда). С некоторыми контроллерами это можно побороть (если токи основного заряда и предзаряда устанавливаются раздельно), а с некоторыми нет.

У меня такая же проблема - надо одновременно заряжать аккум и питать нагрузку, контроллер LP3947. Т.е., как я понял, если делать "в лоб", то при включенной нагрузке заряд аккума будет проходить коряво, т.к. контроллер будет получать неверное значение зарядного тока. Как выйти из ситуации? Думал поставить диодный ключ на BAT54C - один диод подключен к источнику питания, второй к аккуму, средняя точка на нагрузку. Но большой недостаток данного способа - сократится время жизни батареи из-за потерь в диоде.

[InsolentS]

Нашёл у linear серию "идеальных диодов" (ltc4411 ...) которые разработаны специально для решения моей задачи. Но их очень сложно достать и стоят нереальных денег, больше чем аккумулятор+цепь заряда Может быть есть более доступная альтернатива?

[AntonS]

Может пригодится BQ24032? Контроллер заряда + power path в одном флаконе. Только выход на нагрузку будет до 4,4В максимум при работе от внешнего источника питания или USB.

[elman]

Вот всех даташитах на все Li-Ion и Li-Pol аккумуляторы однозначно сказано - при достижении напряжения 4.2V и снижении тока заряда до 0.1 - 0.07С заряд ОТКЛЮЧАТЬ. Распространенные идеи в духе постепенного уменьшения тока до 0 может и верны при упрощении до закона Ома но аккумулятор не резистор, как минимум есть какой-то ток утечки, Какой и насколько он имеет значение судить не берусь, однако ВСЕ НОРМАЛЬНЫЕ зарядки отключают заряд полностью. Тот аргумент что "сигнализации работают годами воткнутые в зарядки" не учитывает что в самой мобилке есть контроллеро отключающий и включающий заряд когда нужно.
А потом рассказываем что Li-xx опасные, взрываются виде ли...

[Белый дед]

ТКН Li-xxx незначителен, в бытовухе на него забивают, а для пром/войны проблема вообще не стоИт.

Это вы очень сильно заблуждаетесь и вводите в заблуждение других.
Как раз для литиевых аккумуляторов крайне важно учитывать ТКН.
Во всех нормальных изделиях в аккумуляторе установлен датчик температуры, а контроллер заряда обязан измерять температуру.
Не нужно подражать китайцам - делайте правильно.

[alexkok]

Это вы очень сильно заблуждаетесь и вводите в заблуждение других.
Как раз для литиевых аккумуляторов крайне важно учитывать ТКН.

Это Вы вводите в заблуждение других.
ТКН там действительно незначителен, сам когда-то мерял.

Во всех нормальных изделиях в аккумуляторе установлен датчик температуры, а контроллер заряда обязан измерять температуру.

Датчик температуры используется для:
1. Отключения заряда/разряда при превышении предельно допустимых температур.
2. Расчета имеющегося в наличии заряда (он зависит от температуры).

[Белый дед]

Что по вашему означает "незначителен"?

[alexkok]

Что по вашему означает "незначителен"?

Примерно -0.05мВ/°C для 90% SOC (State of Charge) и -0.5мВ/°C для 10% SOC.

[Белый дед]

Примерно -0.05мВ/°C для 90% SOC (State of Charge) и -0.5мВ/°C для 10% SOC.

Это упрощенное представление. Разновидностей аккумуляторов довольно много. Температурный коэффициент зависит и от вида электродов и от типа электролита.
Мы занимались мощными высоконадежными системами электропитания, и для нас 0,5-1 мв/градус - это значительная величина.
А вот сотовый телефон заряжать - пожалуйста, как угодно.

[alexkok]

Это упрощенное представление. Разновидностей аккумуляторов довольно много. Температурный коэффициент зависит и от вида электродов и от типа электролита.

А эксперименальные данные у Вас есть?

Мы занимались мощными высоконадежными системами электропитания, и для нас 0,5-1 мв/градус - это значительная величина.

А как Вы её использовали, если не секрет?
И как измеряли?