В качестве источника питания для низких электронных продуктов (в основном продуктов с аккумулятором) USB предоставляет все больше и больше возможностей для применения, а вездесущий USB также предоставляет больше возможностей и большие проблемы для дизайна зарядного устройства. В этой статье представлена простое соединение между зарядным устройством аккумулятора и источником питания USB, подробно описывает характеристики шины USB и связанных технологий, методов зарядки и методов зарядки завершения батарей NIMH и LI+, а также предоставляет полный пример интеллектуальной зарядки батареи NIMH через USB -порт.
Универсальный порт последовательной шины (USB) представляет собой двунаправленный порт данных с мощностью и землей. USB может подключать все типы периферийных устройств, включая внешние диски, устройства для хранения, клавиатуры, мышей, беспроводные интерфейсы, камеры и камеры, MP3 -плееры и бесчисленные электронные устройства. Многие из этих устройств питаются батареями, некоторые из которых поставляются со встроенными в батареях. Для зарядки аккумулятора широко используемый USB приносит как возможности, так и проблемы. В этой статье объясняется, как взаимодействовать с простого аккумуляторного зарядного устройства с помощью источника питания USB. В статье охватывают характеристики шины USB, включая напряжение, ограничение тока, ток всплеска, разъемы и проблемы с подключением к кабелю. Он также вводит технологию батареи никелевого водорода (NIMH) и литийную батарею, методы зарядки и технологию зарядки. Полная схема примера предоставляется для достижения интеллектуальной зарядки батарей NIMH через USB -порты, и предоставляются данные зарядки.
USB -функции
USB -шина может обеспечить питание для низких электронных устройств. Питание шины изолируется от энергосистемы и обладает хорошей стабильностью. Тем не менее, доступный ток ограничен, и существуют потенциальные проблемы взаимодействия между нагрузкой и хостом или источником питания.
Требования к зарядке батареи
1 、 Одноклеточный литий - Ион и литий - Полимерные батареи
В настоящее время, когда литийные батареи заряжаются до их максимальной номинальной емкости, их напряжение обычно составляет от 4,1 В до 4,2 В. Диапазон напряжений более новых и большей емкости в настоящее время на рынке составляет от 4,3 до 4,4 В. Типичный призматический литий - Ионные (Li+) и литий -полимерные (Li Poly) батареи имеют емкости от 600 мАч до 1400 мАч.
Для батарей Li+и Li Poly предпочтительная кривая зарядки должна начинаться с постоянной зарядки тока и продолжаться до тех пор, пока напряжение батареи не достигнет номинального напряжения. Затем зарядное устройство регулирует напряжение на обоих концах аккумулятора. Эти два метода регулировки составляют метод зарядки постоянного тока (CC) и постоянного напряжения (CV). Следовательно, этот тип зарядного устройства обычно называют зарядным устройством CCCV. После того, как зарядное устройство CCCV входит в режим CV, ток зарядки аккумулятора начинает уменьшаться. Если для зарядки используется типичная частота зарядки от 0,5 ° С до 1,5 ° С, зарядное устройство переключится с режима CC в режим CV, когда аккумулятор достигнет 80% до 90% от полной емкости. Как только зарядное устройство входит в режим зарядки CV, оно контролирует ток батареи; Когда ток достигает минимального порога (несколько миллиампер или десятков миллиампер), зарядное устройство завершает зарядку. Типичная кривая зарядки литиевых батарей показана на рисунке.
Из индикатора падения напряжения USB можно видеть, что низкое напряжение порта в нижнем потоке в центре мощности порта не имеет достаточного запаса, что затрудняет зарядку аккумулятора до 4,2 В. Небольшое количество дополнительного сопротивления на пути зарядки может препятствовать нормальной зарядке. Батареи Li+и Li Poly должны быть заряжены при соответствующих температурах.
Максимальная температура зарядки, рекомендованная производителем, обычно составляет от+45 ° C до+55 ° C, и максимально допустимая температура сброса может быть увеличена примерно на 10 ° C. Материалы, используемые в этих батареях, обладают очень активными химическими свойствами, и если температура батареи превышает+70 ° C, сжигание будет. Зарядные устройства для лития аккумулятора должны иметь тепловую схему отключения, которая контролирует температуру батареи. Если температура батареи превышает рекомендуемую максимальную температуру зарядки производителя, зарядка будет прекращена.
2 、 Никелевые водородные батареи (NIMH)
Батареи NIMH тяжелее литийных батарей и имеют более низкую плотность энергии. Батареи NIMH всегда были дешевле, чем литийные батареи, но в последнее время разница в цене между ними сужалась. Батареи NIMH имеют стандартные размеры и могут напрямую заменить щелочные батареи в большинстве приложений. Номинальное напряжение каждой батареи составляет 1,2 В, что достигнет 1,5 В при полной зарядке.
Источник постоянного тока обычно используется для зарядки батарей NIMH. Когда он достигает полностью заряженного состояния, возникает экзотермическая химическая реакция, что приводит к повышению температуры батареи и уменьшению напряжения клеммы батареи. Он может обнаружить скорость повышения температуры или отрицательного изменения напряжения аккумулятора и использоваться для прекращения зарядки. Эти методы завершения зарядки называются DT/DT и - Δ V. Когда скорость зарядки очень низкая, DT/DT и - Δ V не очень очевидно и трудно точно обнаружить. Когда батарея начинает входить в состояние перезарядки, DT/DT и - Δ v -ответ начинает показывать. Если вы продолжите заряжаться в это время, это повредит батарею.
Обнаружение завершения намного проще, когда скорость зарядки больше, чем в C/3, чем когда скорость зарядки ниже. Скорость повышения температуры составляет приблизительно 1 ° C/минута - Δ Ответ V также более выражен, чем при низких показателях зарядки. После того, как быстрая зарядка была завершена, рекомендуется зарядить аккумулятор в более низком токе в течение определенного периода времени, чтобы полностью заряжать батарею (чтобы компенсировать зарядку). После завершения стадии дополнительной зарядки ток зарядки C/20 или C/30 используется для компенсации эффекта самостоятельного разряда и поддержания батареи в полностью заряженном состоянии. На рисунке 3 показана кривая напряжения батареи батареи NIMH (частично заряженная заранее), заряженная зарядным устройством DS2712 NIMH. На этом рисунке данные верхней кривой получаются, когда ток зарядки протекает в батарею, в то время как данные нижней кривой измеряются при отключении тока. В DS2712 эта разность напряжений используется для различения батарей NIMH и щелочных батарей. Если обнаружена щелочная батарея, DS2712 не будет заряжать его.
краткое содержание
Для зарядки аккумулятора небольших потребительских электронных устройств порт USB является экономичным и практическим источником питания. Чтобы полностью соответствовать спецификациям USB 2.0, нагрузка, подключенная к порту USB, должна иметь возможность общаться в обоих направлениях с хостом. Нагрузка также должна соответствовать требованиям управления питанием, включая режим низкого энергопотребления и средства для хоста, чтобы определить, когда вытащить большие токи из порта. Хотя частично совместимые системы могут вместить большинство USB -хозяев, иногда могут возникнуть неожиданные результаты. Только с хорошим пониманием требований к спецификации USB и ожиданий нагрузки может быть достигнут хороший баланс между совместимостью со спецификациями и сложностью нагрузки.
Время сообщения: 2023 - 12 - 28 17:22:28
