Распродажа

Электронные компоненты со склада по низким ценам, подробнее >>>

Журнал Компел

2010: 
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9
2009: 
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
13, 14, 15, 16
2008: 
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
13, 14, 15, 16
2007: 
1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12
13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20
2005: 
1, 2, 3

Новости электроники

Мне нравится

Комментарии

дима пишет в теме Параметры биполярных транзисторов серии КТ827:

люди куплю транзистар кт 827А 0688759652

тамара плохова пишет в теме Журнал Радио 9 номер 1971 год. :

как молоды мы были и как быстро пробежали годы кулотино самое счастливое мое время

Ивашка пишет в теме Параметры отечественных излучающих диодов ИК диапазона:

Светодиод - это диод который излучает свет. А если диод имеет ИК излучение, то это ИК диод, а не "ИК светодиод" и "Светодиод инфракрасный", как указано на сайте.

Владимир пишет в теме 2Т963А-2 (RUS) со склада в Москве. Транзистор биполярный отечественный:

Подскажите 2т963а-2 гарантийный срок

Владимир II пишет... пишет в теме Параметры биполярных транзисторов серии КТ372:

Спасибо!

Журнал "Новости Электроники", номер 15, 2009 год.

Интегральные схемы управления зарядом аккумуляторов производства Maxim

Андрей Никитин
В современных сложных портативных электронных устройствах использование невосстанавливаемых батарей становится экономически неэффективным═√ на длительном промежутке времени суммарная стоимость необходимого количества разовых батарей многократно превышает стоимость одного аккумулятора. В статье рассматриваются основные типы аккумуляторов, применяемых в мобильной электронной технике, а также интегральные схемы управления батарейным питанием (Battery Management), выпускаемые компанией Maxim Integrated Products.

 

Электрический аккумулятор - это химический источник тока многоразового действия. Он используется для накопления энергии и автономного питания различных электронных устройств. Принцип действия аккумулятора основан на обратимости химической реакции. Работоспособность аккумулятора может быть восстановлена путем его заряда, то есть при пропускании тока в направлении, обратном направлению тока при разряде. Несколько аккумуляторов, последовательно соединенных в одну электрическую цепь, часто называет аккумуляторной батареей. Электрические и эксплуатационные характеристики аккумулятора зависят от материала электродов и состава электролита.

Рассмотрим основные параметры аккумуляторов и аккумуляторных батарей:

В современной электронной технике наиболее распространены следующие типы аккумуляторов:

Рассмотрим коротко особенности каждого из них. Никель-кадмиевый аккумулятор - химический источник тока, электрохимическая система которого устроена следующим образом: анодом является металлический кадмий (в виде порошка), электролитом - гидроксид калия с добавкой гидроксида лития, катодом - гидрат окиси никеля с графитовым порошком. Первыми в мобильных электронных устройствах стали применяться именно никель-кадмиевые аккумуляторы.

Основные достоинства:

Основные недостатки:

Несколько слов об «эффекте памяти». Под этим понимается потеря емкости аккумулятора в случае частой зарядки не полностью разряженного аккумулятора. В этом случае происходит укрупнение кристаллов рабочего вещества (электролита) аккумулятора. Чем мельче кристаллы электролита, тем больше их суммарная площадь и, следовательно, максимально количество энергии, запасаемой аккумулятором. При укрупнении кристаллов в процессе эксплуатации суммарная площадь их поверхности уменьшается и, как следствие, уменьшается реальная емкость - иными словами, «аккумулятор не держит».

В никель-металлогидридных аккумуляторах в качестве анода используется водородный металлогидридный электрод (обычно никель-лантан или гидрид никель-литий), в качестве электролита - гидроксид калия, в качестве катода - оксид никеля. Исследования в области технологии изготовления Ni-MH аккумуляторов начались как попытка преодоления недостатков никель-кадмиевых аккумуляторов.

Основные достоинства:

Основные недостатки:

Литий-ионный аккумулятор - тип электрического аккумулятора, широко распространенный в современной бытовой электронной технике. В настоящее время это самый популярный тип аккумуляторов в таких устройствах как сотовые телефоны, ноутбуки, цифровые фотоаппараты, медиаплейеры. В качестве анода используется графит, а в качестве катода - оксиды лития с кобальтом или марганцем. Литий-кобальтовые пластины служат дольше, а литий-марганцевые значительно дешевле. В качестве электролита используют различные соли лития (раствор или гель). На сегодняшний момент существует множество разновидностей Li-ion аккумуляторов, отличить которые по внешнему виду невозможно. Поэтому отметим только те достоинства и недостатки, которые свойственны всем типам этих устройств.

Преимущества:

Недостатки:

Оптимальные условия хранения Li-Ion аккумуляторов достигаются при 40% заряде от емкости аккумулятора.

Попытки решения проблем с обеспечением безопасности эксплуатации Li-Ion аккумуляторов привели к появлению литий-полимерных аккумуляторов. Основное отличие - в используемом электролите: в литий-полимерных аккумуляторах используется не раствор или гель, а твердый сухой электролит (в виде пленки) в который для повышения электропроводности добавляется некоторое количество геля.

Основные преимущества:

Недостатки:

Основные технические характеристики перечисленнных типов аккумуляторов приведены в таблице 1.

Таблица 1. Технические характеристики основных видов аккумуляторов  
Параметр Тип аккумулятора
Ni-Cd Ni-MH Li-Ion Li-Pol
Удельная электроемкость, Вт.час.кг 45...85 60...120 110...160 100...130
ЭДС, В 1,25 1,25 3,6 3,6
Количество циклов заряд-разряд 1500 400 800 800
Саморазряд, %/месяц 20 30 10 10
Ток нагрузки, пиковый, А 20 5 2 2
Ток нагрузки, оптимальный, А 1 0,5 1 1
Диапазон рабочих температур, °С -40...60 -20...60 -20...60 0...60

 

Интегральные схемы управления батарейным питанием

Данные микросхемы включают в себя несколько классов, которые существенно отличаются по своему назначению:

Некоторые микросхемы реализуют несколько функций из приведенных выше.

Номенклатура интегральных схем заряда аккумуляторов, выпускаемая компанией Maxim, весьма широка и включает более 60 позиций. Основным критерием, по которому их можно классифицировать является тип обслуживаемых аккумуляторов, а именно:

Имеет смысл привести и другие классификации:

Микросхемы заряда никелевых аккумуляторов.

В таблице 2 приведены технические характеристики микросхем заряда никелевых аккумуляторов.

Таблица 2. Технические характеристики микросхем заряда никелевых аккумуляторов  
Изделие Поддерживаемые типы аккумуляторов Количество батарей Максимальное напряжение заряда, В Максимальный ток заряда, А Критерий окончания зарядки Регулятор Корпус/Число выводов
DS2710 NiCd, NiMH 1 5,5 4 -DV Импульсный TDFN/10
DS2711 NiCd, NiMH 1, 2 5,5 - -DV Линейный SOIC(N)/16 TSSOP/16
DS2712 NiCd, NiMH 1, 2 5,5 - -DV Импульсный SOIC(N)/16 TSSOP/16
DS2714 NiCd, NiMH 1, 2, 3, 4 5,5 - -DV Внешний TSSOP/20
DS2715 NiMH 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 16,5 - dT/dt Линейный, импульсный SOIC(N)/16
MAX712 NiMH 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 20 2 -DV Линейный, импульсный CDIP(N)/16 PDIP(N)/16 SOIC(N)/16
MAX713 NiCd, NiMH 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 20 2 -DV Линейный, импульсный CDIP(N)/16 PDIP(N)/16 SOIC(N)/16

Типичными для микросхем данного класса являются изделия DS2711 и DS2712, упрощенная схема включения которых представлена на рисунке 1 (при последовательном подключении двух батарей).

Рис. 1. Схема включения микросхем DS2711 и DS2712

 

 

Схема включения микросхем DS2711 и DS2712

 

Микросхемы обеспечивают:

Микросхемы содержат:

Некоторые пояснения относительно быстрого заряда аккумулятора и контроля завершения заряда по критерию «-DV». Под быстрым зарядом понимают заряд аккумулятора постоянным током величиной примерно 1C. Если номинальная емкость аккумулятора равна, к примеру, 1000 мА.час, то под током 1С понимают ток 1000 мА. Под током 0,25С (медленный заряд) - 250 мА и т.д.

Одним из методов определения окончания заряда никелевых аккумуляторов является «-DV». На рисунке 2 показан график напряжения на элементе при заряде. Зарядное устройство заряжает аккумулятор, и напряжение на нем возрастает. После того, как аккумулятор полностью заряжен, напряжение на нем начинает падать. Эффект наблюдается только при достаточно больших токах зарядки. Зарядное устройство должно определить это падение (оно составляет примерно 15...20 мВ для Ni-Cd и 5...10 мВ для Ni-MH аккумуляторов) и выключить зарядку. Естественно, соответствующий каскад микросхемы должен обладать необходимой чувствительностью (для DS2711 и DS2712 этот параметр равен 2 мВ).

Рис. 2. Кривая заряда никелевого аккумулятора

 

Кривая заряда никелевого аккумулятора

 

Другим способом определения завершения заряда является измерение скорости изменения температуры аккумулятора «dT/dt», которое реализовано в микросхеме DS2715. Суть его заключается в следующем. При зарядке элемента постоянным током большая часть электрической энергии преобразуется в химическую энергию. Когда аккумулятор полностью заряжен, то подводимая электрическая энергия будет преобразовываться в тепло. При достаточно большом зарядном токе можно определить окончание заряда по резкому увеличению температуры элемента, установив датчик температуры аккумулятора. Данный метод иллюстрируется рисунком 3.

Рис. 3. Кривая изменения температуры аккумулятора при заряде

 

 

Кривая изменения температуры аккумулятора при заряде

 

 

Микросхемы заряда литиевых аккумуляторов

Микросхемы данного класса представлены в линейке компании Maxim наиболее широко. В таблице 3 приведены технические характеристики микросхем заряда литиевых аккумуляторов.

Таблица 3. Технические характеристики микросхем заряда литиевых аккумуляторов  
Изделие Поддерживаемые типы аккумуляторов Количество батарей Максимальное напряжение заряда, В Максимальный ток заряда, А Критерий
окончания зарядки
Регулятор Корпус/ Число выводов
DS2731 Li-Ion, Li-Polymer 1 13,2 1,5 Минимальный
ток заряда
Импульсный TSSOP-EP/28
MAX1507 Li-Ion, Li-Polymer 1 7 0,8 Внешнее управление Линейный TDFN-EP/8
MAX1508 Li-Ion, Li-Polymer 1 7 0,8 Внешнее управление Линейный TDFN-EP/8
MAX1551 Li-Ion, Li-Polymer 1 7 0,28 Внешнее управление Линейный TSOT/5
MAX1555 Li-Ion, Li-Polymer 1 7 0,28 Внешнее управление Линейный TSOT/5
MAX17005B Li-Ion, Li-Polymer 3, 4 26 5 Внешнее управление Импульсный TQFN/20
MAX17006B Li-Ion, Li-Polymer 2, 3 26 5 Внешнее управление Импульсный TQFN/20
MAX17015B Li-Ion, Li-Polymer 2, 3, 4, 5 26 5 Внешнее управление Импульсный TQFN/20
MAX1736 Li-Ion, Li-Polymer 1 22 2 Минимальный
ток заряда
Импульсный «SOT/6 ,
TDFN-EP/6»
MAX1737 Li-Ion, Li-Polymer 1, 2, 3, 4 28 4 Минимальный
ток заряда
Импульсный QSOP/28
MAX17435 Li-Ion, Li-Polymer 1, 2, 3, 4 26 7 Внешнее управление, Минимальный
ток заряда
Импульсный TQFN/24
MAX1757 Li-Ion, Li-Polymer 1, 2, 3 14 1,5 Минимальный
ток заряда
Импульсный SSOP/28
MAX1758 Li-Ion, Li-Polymer 1, 2, 3, 4 28 1,5 Минимальный
ток заряда
Импульсный SSOP/28
MAX1811 Li-Ion, Li-Polymer 1 6,5 0,5 Внешнее управление Линейный SOIC(N)/8
MAX1874 Li-Ion, Li-Polymer 1 6,5 1 Внешнее управление Линейный TQFN/16
MAX1879 Li-Ion, Li-Polymer 1 22 2 Внешнее управление Линейный µMAX/8
MAX1898 Li-Ion, Li-Polymer 1 12 1,4 Минимальный
ток заряда
Линейный µMAX/10
MAX1925 Li-Ion, Li-Polymer 1 12 2 Минимальный
ток заряда
Импульсный TQFN/12
MAX1926 Li-Ion, Li-Polymer 1 6,1 2 Минимальный
ток заряда
Импульсный TQFN/12
MAX745 Li-Ion, Li-Polymer 1, 2, 3, 4 24 4 Минимальный
ток заряда
Импульсный SSOP/20
MAX8600 Li-Ion, Li-Polymer 1 7 1 Минимальный
ток заряда
Линейный TDFN-EP/14
MAX8601 Li-Ion, Li-Polymer 1 7 1 Минимальный
ток заряда
Линейный TDFN-EP/14
MAX8606 Li-Ion, Li-Polymer 1 5,5 1 Минимальный
ток заряда
Линейный TDFN-EP/14
MAX8671X Li-Ion, Li-Polymer 1 6,6 1 Минимальный
ток заряда
Линейный TQFN/40
MAX8677A Li-Ion, Li-Polymer 1 6,6 1,5 Минимальный
ток заряда
Линейный TQFN/24
MAX8677C Li-Ion, Li-Polymer 1 6,6 1,5 Минимальный
ток заряда
Линейный TQFN/24
MAX8731A Li-Ion, Li-Polymer 1, 2, 3, 4 26 8 Внешнее управление, Минимальный
ток заряда
Импульсный TQFN/28
MAX8804 Li-Ion, Li-Polymer 1 7 0,7 Внешнее управление Линейный TDFN-EP/8
MAX8808 Li-Ion, Li-Polymer 1 6,5 1 Внешнее управление Линейный TDFN-EP/8
MAX8814 Li-Ion, Li-Polymer 1 6,5 0,6 Внешнее управление Линейный TDFN-EP/8
MAX8819 Li-Ion, Li-Polymer 1 5,5 1 Минимальный
ток заряда
Линейный TQFN/28
MAX8844 Li-Ion, Li-Polymer 1 7 1 Внешнее управление Линейный See Data Sheet
MAX8845 Li-Ion, Li-Polymer 1 7 1 Внешнее управление Линейный See Data Sheet
MAX8856 Li-Ion, Li-Polymer 1 5,5 1 Минимальный
ток заряда
Линейный TDFN-EP/14
MAX8903A Li-Ion, Li-Polymer 1 16 2 Минимальный
ток заряда
Импульсный TQFN/28

В качестве примера рассмотрим микросхему MAX8903A, упрощенная схема включения которой представлена на рисунке 4.

Рис. 4. Схема включения микросхемы MAX8903A

 

 

Схема включения микросхемы MAX8903A

 

Микросхема обеспечивает:

Микросхема содержит:

Рассмотрим метод определения полной загрузки литиевого аккумулятора по критерию «минимальный ток заряда». На рисунке 5 приведены кривые тока и напряжения при заряде литиевого аккумулятора.

Рис. 5. Кривая заряда литиевого аккумулятора

 

 

Кривая заряда литиевого аккумулятора

 

При частично разряженном аккумуляторе (VBAT = 3,0...4,2 В) включается режим быстрого заряда. При этом до достижения значения напряжения VBAT = 4,2 В величина зарядного тока остается максимальной. При достижении этого напряжения ток заряда постепенно уменьшается. Заряд аккумулятора считается завершенным, если ток заряда становится меньше некоторого порогового значения (примерно 0,1С). В этот момент зарядка прекращается.

Как отмечалось выше, рассматриваемая микросхема поддерживает режим подзарядки. При этом отслеживается снижение напряжения аккумулятора от номинального значения 4,2 В до порогового значения 4,1 В и ниже (вне режима быстрого заряда). Данная ситуация происходит по мере саморазряда аккумулятора. В этом случае включается режим быстрого заряда батареи, который прекращается опять же при достижении «минимального тока заряда».

Строго говоря, току заряда 0,1С соответствует заряд аккумулятора не полностью, а примерно на 95%. Желание «собрать крошки» привело к модификации метода «минимального тока заряда». Данная модификация используется в микросхемах MAX1757 и MAX1758. Ее суть заключается в том, что при достижении минимального тока зарядка не прекращается, а включается таймер (для рассматриваемых микросхем на 10...50 минут). Естественно, ток заряда будет продолжать снижаться, и предполагается, что оставшиеся 5% будут «собраны». Данная модификация, тем не менее, применяется не часто - литиевые аккумуляторы критичны к перегреванию. Неверно подобранное «добавленное время» приведет к срабатыванию температурной защиты. Единичный перегрев, в принципе, не страшен, но систематический (при каждой зарядке) отрицательно скажется на сроке службы батареи.

 

Универсальные микросхемы заряда аккумуляторов

Данный класс микросхем обеспечивает зарядку как никелевых, так и литиевых аккумуляторов. В таблице 4 приведены технические характеристики универсальных микросхем заряда.

Таблица 4. Технические характеристики универсальных микросхем заряда аккумуляторов  
Изделие Поддерживаемые типы аккумуляторов Количество батарей. Ni Количество батарей. Li Максимальное напряжение заряда, В Максимальный ток заряда, А Регулятор Корпус/Число выводов
MAX1501 Li-Ion, Li-Polymer, NiCd, NiMH 3 1 6,25 1,4 Линейный TQFN/16
MAX1535 Lead Acid, Li-Ion, Li-Polymer, NiCd, NiMH, Universal 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 2, 3, 4 28 8 Импульсный TQFN/32
MAX1535A Lead Acid, Li-Ion, Li-Polymer, NiCd, NiMH, Universal 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 2, 3, 4 28 8 Импульсный TQFN/32
MAX1640 Li-Ion, Li-Polymer, NiCd, NiMH 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 1, 2, 3, 4, 5, 6 26 Импульсный QSOP/16
MAX1641 Li-Ion, Li-Polymer, NiCd, NiMH 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16 1, 2, 3, 4, 5, 6 26 Импульсный QSOP/16
MAX1645 Lead Acid, Li-Ion, Li-Polymer, NiCd, NiMH, Universal 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 1, 2, 3, 4 28 3 Импульсный QSOP/28
MAX1645A Lead Acid, Li-Ion, Li-Polymer, NiCd, NiMH, Universal 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 2, 3, 4 28 3 Импульсный QSOP/28
MAX1645B Lead Acid, Li-Ion, Li-Polymer, NiCd, NiMH, Universal 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 2, 3, 4 28 3 Импульсный QSOP/28
MAX1647 Li-Ion, Li-Polymer, NiCd, NiMH, Universal 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 1, 2, 3, 4 28 4 Импульсный SSOP/20
MAX1772 Lead Acid, Li-Ion, Li-Polymer, NiCd, NiMH, Universal 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 2, 3, 4 28 4 Импульсный QSOP/28
MAX1870A Li-Ion, Li-Polymer, NiCd, NiMH 6, 9, 10 2, 3, 4 28 4 Импульсный TQFN/32
MAX1873 Li-Ion, Li-Polymer, NiCd, NiMH 5, 6, 7, 8, 9, 10 2, 3, 4 28 4 Импульсный QSOP/16
MAX1908 Lead Acid, Li-Ion, Li-Polymer, NiCd, NiMH, Universal 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 2, 3, 4 28 5 Импульсный TQFN/28
MAX1909 Lead Acid, Li-Ion, Li-Polymer, NiCd, NiMH, Universal 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 3, 4 28 5 Импульсный TQFN/28
MAX846A Li-Ion, Li-Polymer, NiCd, NiMH 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11 1, 2 20 2 Линейный QSOP/16
MAX8713 Lead Acid, Li-Ion, Li-Polymer, NiCd, NiMH, Universal 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 1, 2, 3, 4 28 2 Импульсный TQFN/24
MAX8724 Lead Acid, Li-Ion, Li-Polymer, NiCd, NiMH, Universal 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 2, 3, 4 28 5 Импульсный TQFN/28
MAX8725 Lead Acid, Li-Ion, Li-Polymer, NiCd, NiMH, Universal 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 3, 4 28 5 Импульсный TQFN/28
MAX8765 Lead Acid, Li-Ion, Li-Polymer, NiCd, NiMH, Universal 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10 2, 3, 4 28 5 Импульсный TQFN/28

С точки зрения циклограммы заряда данные микросхемы не содержат каких-либо принципиальных отличий - они реализуют либо циклограмму заряда никелевых аккумуляторов (контроль отрицательного DV), либо циклограмму заряда литиевого аккумулятора (контроль минимального тока заряда). В простейшем случае (например, в микросхеме MAX1501) тип аккумулятора задается определенным уровнем сигнала на соответствующем входе.

В большинстве случаев применение универсальных микросхем предполагает:

При всем многообразии заряжаемых аккумуляторов алгоритм заряда сводится к применению одному из двух режимов: постоянный ток заряда и постоянное напряжение заряда.

В алгоритме постоянного тока заряда (CCI - Constant Charge I) измеряется напряжение аккумулятора. Этот алгоритм применяется:

При алгоритме постоянного напряжения заряда (CCV - Constant Charge V) измеряется ток, заряжающий аккумулятор. Этот алгоритм применяется на завершающей стадии быстрого заряда литиевого аккумулятора - измеряется ток заряда до момента достижения заданного минимального значения, которое свидетельствует о моменте окончания заряда.

Соответственно, два параметра - максимальный ток заряда и номинальное напряжение аккумулятора - позволяют реализовать алгоритм заряда как никелевого, так и литиевого аккумулятора. Хотя, конечно, особенности реализации этих алгоритмов и способы задания значений могут отличаться для различных микросхем рассматриваемого класса.

 

Заключение

В статье рассмотрены микросхемы управления зарядом аккумуляторов, предлагаемые компанией Maxim Integrated Products. Данному направлению уделяется достаточно пристальное внимание - за последние три года появилось около двадцати новых изделий. Помимо непосредственно микросхем управления зарядом активно разрабатываются и выпускаются сервисные микросхемы: индикаторы уровня заряда, схемы контроля состояния, защиты, применение которых также положительно сказывается на потребительских свойствах конечных изделий. В настоящее время линейка данных устройств, предлагаемых компанией Maxim, содержит около двадцати пяти изделий.

Из изложенного очевидно: широкая номенклатура микросхем управления батарейным питанием дает возможность выбрать оптимальный набор компонентов практически для любого мобильного электронного устройства, в котором в качестве источника питания используются наиболее распространенные типы аккумуляторов.

Получение технической информации, заказ образцов, поставка - e-mail: analog.vesti@compel.ru

 

 

 

 

 

 

 

Вернуться к содержанию номера





Darrelet пишет...

Пускозарядные устройства для автомобилей http://market-card.ml/

18/10/2015 18:35:57



Ваш комментарий к статье
Журнал "Новости Электроники", номер 15, 2009 год. :
Ваше имя:
Отзыв: Разрешено использование тэгов:
<b>жирный текст</b>
<i>курсив</i>
<a href="http://site.ru"> ссылка</a>