Los circuitos integrados de administración de energía de ON Semiconductor (ONS) ya son bien conocidos por los desarrolladores nacionales. Se trata de convertidores AC/DC y controladores PWM, correctores de factor de potencia, convertidores DC/DC y, por supuesto, reguladores lineales. Sin embargo, prácticamente ninguno dispositivo portátil no puede prescindir de una batería y, en consecuencia, sin microcircuitos para su carga y protección. ONS tiene una gama de soluciones de administración de baterías en su línea de productos, que tradicionalmente para ONS combinan suficiente funcionalidad con bajo costo y facilidad de uso.
En la electrónica moderna, las baterías de NiCd/NiMH y Li-Ion/Li-Pol son las más comunes. Cada uno de ellos tiene sus propias ventajas y desventajas. Las baterías de níquel-cadmio (NiCd) son baratas y también tienen la mayor un gran número de ciclos de descarga/carga y un gran valor de la corriente de carga. Las principales desventajas son: alta autodescarga, así como el "efecto memoria", que conduce a una pérdida parcial de capacidad con la carga frecuente de una batería descargada de forma incompleta.
Baterías de hidruro metálico de níquel (NiMH) es un intento de eliminar las deficiencias de NiCd, en particular el "efecto memoria". Estas baterías son menos críticas para cargar después de una descarga incompleta y tienen casi el doble de NiCd en términos de capacidad específica. No sin pérdidas, las baterías de NiMH tienen menos ciclos de descarga/carga y una mayor autodescarga en comparación con las de NiCd.
Baterías de iones de litio (Li-Ion) tienen la mayor densidad de energía, lo que les permite superar a otros tipos de baterías en términos de capacidad para las mismas dimensiones generales. La baja autodescarga y la ausencia de un "efecto memoria" hacen que este tipo de batería no tenga pretensiones de uso. Sin embargo, para garantizar la seguridad de uso, las baterías de iones de litio requieren el uso de tecnologías y soluciones de diseño (películas porosas de poliolefina para aislar los electrodos positivo y negativo, la presencia de un termistor y una válvula de seguridad para aliviar el exceso de presión), que conducen a un aumento en el costo de las baterías a base de litio en comparación con otros elementos de potencia.
Baterías de polímero de litio (Li-Pol) es un intento de resolver el problema de seguridad de las baterías a base de litio mediante el uso de un electrolito seco sólido en lugar del electrolito similar a un gel en Li-Ion. Esta solución le permite obtener características similares a las baterías de Li-Ion a un costo menor. Además de una mayor seguridad, el uso de un electrolito sólido permite reducir el espesor de la batería (hasta 1,5 mm). El único inconveniente en comparación con las baterías Li-Ion es un rango de temperatura de funcionamiento menos amplio, en particular, no se recomienda cargar las baterías Li-Pol a temperaturas bajo cero.
Las aplicaciones portátiles actuales requieren la carga de batería más rápida posible, la prevención de sobrecarga, la duración máxima de la batería y la prevención de pérdida de capacidad. MC33340 Y MC33342- Controladores de carga de ON Semiconductor, que combinan todo lo que necesita para cargar y proteger rápidamente las baterías de NiCd y NiMH.
Implementación de controladores MC33340/42:
Estos controladores, combinados con un convertidor lineal o de pulsos externo, forman un sistema completo de carga de baterías. un ejemplo es circuito de carga usando un estabilizador clásico LM317 mostrado en la fig. 1.
Arroz. 1.
LM317 en este circuito funciona como una fuente de corriente estabilizada con el ajuste de la corriente de carga por la resistencia R7:
I chg(rápido) = (V ref + I adjR8)/R7. La corriente de carga por goteo se establece mediante la resistencia R5:
I chg (goteo) = (V in - V f (D3) - V batt) / R5. El divisor R2/R1 debe calcularse de tal manera que cuando la batería esté completamente cargada, la entrada Vsen sea inferior a 2 V:
R2 \u003d R1 (V batería / V sen - 1).
Con la ayuda de los pines t1, t2, t3, la lógica de tres bits (claves en el diagrama) establece el tiempo de carga 71 ... 283 min, o los límites superior e inferior de detección de temperatura.
Basado en el esquema presentado, ON Semiconductor ofrece placas de desarrollo MC33340EVB Y MC33342EVB.
Las baterías de litio requieren una alta estabilidad de voltaje de carga, por ejemplo, para la batería LIR14500 de EEMB, el voltaje de carga debe estar dentro de los 4,2 ± 0,05 V. Para cargar baterías de litio, ONS ofrece una solución totalmente integrada: NCP1835B. Este es un chip de carga con un regulador lineal, un perfil de carga CCCV (corriente constante, voltaje constante) y una corriente de carga de 30 ... 300 mA. Nutrición NCP1835B puede llevarse a cabo desde un adaptador AC/DC estándar o desde un puerto USB. Una variante del circuito de conmutación se muestra en la fig. 2.
Arroz. 2.
Características principales:
Otro punto importante en los sistemas de carga de baterías es la protección contra la superación de la tensión de entrada admisible. Las soluciones ofrecidas por ONS desconectan la salida del circuito de destino en caso de que haya un voltaje inaceptable presente en la entrada.
NCP349- una novedad de ONS, que protege contra sobretensiones de entrada de hasta 28 V. El microcircuito apaga la salida cuando la tensión de entrada supera el umbral superior o si no se alcanza el umbral inferior. También hay una salida FLAG# para señalización de sobretensión de entrada. esquema típico la aplicación se muestra en la fig. 3.
Arroz. 3.
Este microcircuito está disponible con varios umbrales inferiores (2,95 y 3,25 V) y superiores (5,68; 6,02; 6,4; 6,85 V), que están codificados en el nombre. El NCP360 tiene la misma funcionalidad que el NCP349 excepto por el voltaje máximo de entrada: 20V.
ON Semiconductor no tiene una gama muy amplia de microcircuitos para cargar baterías en comparación con sus competidores. Sin embargo, las soluciones presentadas en su segmento se caracterizan por características y precio competitivos, así como por la facilidad de uso.
Todos los radioaficionados conocen muy bien las placas de carga para una lata de baterías de iones de litio. Tiene una gran demanda debido a su bajo precio y buenos parámetros de producción.
Se utiliza para cargar las baterías mencionadas anteriormente a partir de un voltaje de 5 voltios. Bufandas similares se encuentran aplicación amplia en diseños hechos a sí mismos con una fuente de energía autónoma frente a las baterías de iones de litio.
Estos controladores se fabrican en dos versiones, con y sin protección. Los que tienen protección son un poco caros.
La protección cumple varias funciones.
1) Desconecta la batería durante descargas profundas, sobrecargas, sobrecargas y cortocircuitos.
Hoy revisaremos esta bufanda con gran detalle y comprenderemos si los parámetros prometidos por el fabricante corresponden a los reales, y también organizaremos otras pruebas, vamos.
Los parámetros de la placa se muestran a continuación.
Y estos son los esquemas, el superior con protección, el inferior sin
Bajo el microscopio, se nota que la placa es de muy buena calidad. Fibra de vidrio de doble cara, sin "calcetines", la serigrafía está presente, todas las entradas y salidas están marcadas, no es realista confundir la conexión, si tiene cuidado.
El microcircuito puede proporcionar una corriente de carga máxima en la región de 1 amperio, esta corriente se puede cambiar seleccionando una resistencia Rx (resaltada en rojo).
Y esta es una placa de la corriente de salida, dependiendo de la resistencia de la resistencia previamente especificada.
El microcircuito establece el voltaje de carga final (alrededor de 4,2 voltios) y limita la corriente de carga. La placa tiene dos LED, rojo y azul (los colores pueden ser diferentes), el primero se enciende durante la carga, el segundo cuando la batería está completamente cargada.
Hay un conector Micro USB, que se alimenta con un voltaje de 5 voltios.
Primer examen.
Vamos a revisar tensión de salida a la que se cargará la batería, debe estar entre 4,1 y 4,2V
Así es, no hay quejas.
Segunda prueba
Verifiquemos la corriente de salida, en estas placas la corriente máxima está configurada por defecto, y es de aproximadamente 1A.
Cargaremos la salida de la placa hasta que actúe la protección, simulando así un gran consumo en la entrada o una batería descargada.
La corriente máxima está cerca de la declarada, sigamos adelante.
Prueba 3
En lugar de la batería conectada bloque de laboratorio fuente de alimentación en la que el voltaje está preestablecido en la región de 4 voltios. Reducimos el voltaje hasta que la protección apague la batería, el multímetro muestra el voltaje de salida.
Como puede ver, a 2.4-2.5 voltios, el voltaje de salida desapareció, es decir, la protección está funcionando. Pero este voltaje está por debajo del crítico, creo que 2.8 Voltios sería lo más, en general, no aconsejo descargar la batería a tal punto que la protección funcione.
prueba 4
Comprobación de la corriente de funcionamiento de la protección.
Para estos fines, se utilizó una carga electrónica, aumentamos gradualmente la corriente.
La protección funciona con corrientes de unos 3,5 Amperios (claramente visibles en el vídeo)
De las deficiencias, solo señalaré que el microcircuito se calienta descaradamente e incluso una placa que consume mucho calor no ahorra, por cierto: el microcircuito en sí tiene un sustrato para una transferencia de calor eficiente y este sustrato está soldado a la placa, este último juega el papel de un disipador de calor.
Creo que no hay nada que agregar, todos lo vieron perfectamente, el tablero es una excelente opción económica cuando estamos hablando sobre el controlador de carga para una lata de batería Li-Ion de pequeña capacidad.
Creo que este es uno de los desarrollos más exitosos de los ingenieros chinos, que está al alcance de todos debido al precio insignificante.
¡Feliz de quedarme!
Primero debe decidir la terminología.
como tal no existen controladores de carga-descarga. Esto no tiene sentido. No tiene sentido gestionar el alta. La corriente de descarga depende de la carga: tanto como necesite, tanto necesitará. Lo único que debe hacer cuando se descarga es controlar el voltaje de la batería para evitar que se descargue en exceso. Para esto, aplica.
Al mismo tiempo, controladores por separado cargar no sólo existen, sino que son absolutamente necesarios para la implementación del proceso carga de iones de litio pilas Son ellos quienes establecen la corriente requerida, determinan el momento en que finaliza la carga, controlan la temperatura, etc. El controlador de carga es una parte integral de cualquier.
Basándome en mi experiencia, puedo decir que un controlador de carga/descarga en realidad se entiende como un circuito para proteger la batería de una descarga demasiado profunda y, por el contrario, de una sobrecarga.
En otras palabras, cuando hablamos de un controlador de carga/descarga, estamos hablando de la protección integrada en casi todas las baterías de iones de litio (módulos PCB o PCM). Aqui esta ella:
Y aquí también están: 
Es obvio que los tableros de protección se presentan en varios factores de forma y se ensamblan usando varios componentes electrónicos. En este artículo, solo veremos las opciones para proteger las baterías de iones de litio (o, si lo desea, los controladores de carga/descarga).
Dado que este nombre está tan bien establecido en la sociedad, también lo usaremos. Comencemos con quizás la opción más común en el chip DW01 (Plus).
Tal placa protectora para baterías de iones de litio se encuentra en una de cada dos baterías de teléfonos celulares. Para llegar a él, simplemente arranque el autoadhesivo con las inscripciones, que se pega sobre la batería.
El chip DW01 en sí tiene seis patas y dos transistores de efecto de campo están hechos estructuralmente en un paquete en forma de un conjunto de 8 patas.
Los pines 1 y 3 son el control de las teclas de protección de sobrecarga (FET1) y sobrecarga (FET2), respectivamente. Tensiones de umbral: 2,4 y 4,25 voltios. Conclusión 2: un sensor que mide la caída de voltaje en los transistores de efecto de campo, por lo que se implementa la protección contra sobrecorriente. La resistencia transitoria de los transistores actúa como una derivación de medición, por lo que el umbral de respuesta tiene una gran dispersión de un producto a otro.
Todo el esquema se parece a esto: 
El microcircuito derecho marcado 8205A son los transistores de efecto de campo que actúan como llaves en el circuito.
SEIKO ha desarrollado circuitos integrados dedicados para la protección de Li-Ion y baterías de polímero de litio de sobredescarga/recarga. Para proteger una lata se utilizan circuitos integrados de la serie S-8241. 
Las teclas de protección contra sobrecarga y sobredescarga funcionan a 2,3 V y 4,35 V, respectivamente. La protección de corriente se activa cuando la caída de voltaje a través de FET1-FET2 es de 200 mV.
Un esquema de protección similar para baterías de litio de una sola celda con protección contra sobredescarga, sobrecarga, exceso de carga y corrientes de descarga. Implementado usando el chip LV51140T. 
Tensiones de umbral: 2,5 y 4,25 voltios. El segundo tramo del microcircuito es la entrada del detector de sobrecarga de corriente (valores límite: 0,2 V en descarga y -0,7 V en carga). El pin 4 no se utiliza.
El diseño del circuito es similar a los anteriores. En modo operativo, el microcircuito consume alrededor de 3 μA, en modo de bloqueo, alrededor de 0,3 μA (letra C en la designación) y 1 μA (letra F en la designación). 
La serie R5421N contiene varias modificaciones que difieren en la magnitud del voltaje de respuesta durante la recarga. Los detalles se dan en la tabla:
Otra versión del controlador de carga/descarga, solo en el chip SA57608. 
Los voltajes a los que el microcircuito desconecta la jarra de los circuitos externos dependen de índice de letras. Ver tabla para más detalles:
SA57608 consume una corriente bastante grande en modo de suspensión, alrededor de 300 μA, lo que lo distingue de los análogos anteriores en el peor lado(allí las corrientes consumidas son del orden de fracciones de un microamperio).
Y finalmente, ofrecemos una solución interesante de uno de los líderes mundiales en la producción de componentes electrónicos On Semiconductor: un controlador de carga y descarga en un chip LC05111CMT. 
La solución es interesante porque los MOSFET clave están integrados en el propio microcircuito, por lo que solo quedan un par de resistencias y un condensador de los elementos adjuntos.
La resistencia transitoria de los transistores integrados es de ~11 miliohmios (0,011 ohmios). La corriente máxima de carga/descarga es de 10A. El voltaje máximo entre los terminales S1 y S2 es de 24 voltios (esto es importante cuando se combinan baterías en baterías).
El microcircuito se produce en el paquete WDFN6 2.6x4.0, 0.65P, Dual Flag.
El circuito, como se esperaba, brinda protección contra sobrecarga/descarga, sobrecorriente en la carga y sobrecarga de corriente.
Es importante entender que el módulo de protección y los controladores de carga no son lo mismo. Sí, sus funciones se superponen hasta cierto punto, pero sería un error llamar controlador de carga al módulo de protección integrado en la batería. Ahora déjame explicarte la diferencia.
La función más importante de cualquier controlador de carga es implementar el perfil de carga correcto (generalmente CC/CV - corriente constante/voltaje constante). Es decir, el controlador de carga debe poder limitar la corriente de carga a un nivel dado, controlando así la cantidad de energía "vertida" en la batería por unidad de tiempo. El exceso de energía se libera en forma de calor, por lo que cualquier controlador de carga se calienta bastante durante el funcionamiento.
Por esta razón, los controladores de carga nunca se integran en la batería (a diferencia de las placas de protección). Los controladores son solo parte del cargador correcto y nada más.
Además, ninguna placa de protección (o módulo de protección, llámalo como quieras) es capaz de limitar la corriente de carga. La placa solo controla el voltaje en el propio banco y, si supera los límites predeterminados, abre las teclas de salida, desconectando así el banco del mundo exterior. Por cierto, la protección contra cortocircuitos también funciona según el mismo principio: cuando cortocircuito el voltaje en el banco cae bruscamente y se activa el circuito de protección de descarga profunda.
La confusión entre los circuitos de protección de las baterías de litio y los controladores de carga surgió por la similitud del umbral de respuesta (~ 4.2V). Solo en el caso del módulo de protección, la lata se desconecta completamente de los terminales externos, y en el caso del controlador de carga, cambia al modo de estabilización de voltaje y una disminución gradual de la corriente de carga.
No es ningún secreto que a las baterías de iones de litio no les gustan las descargas profundas. A partir de esto, se marchitan y se marchitan, además de aumentar la resistencia interna y perder capacidad. Algunos ejemplares (los que tienen protección) pueden incluso sumergirse en una hibernación profunda, de la que es bastante problemático sacarlos. Por lo tanto, al usar baterías de litio, es necesario limitar de alguna manera su descarga máxima.
Para ello se utilizan circuitos especiales que desconectan la batería de la carga en el momento adecuado. A veces, estos circuitos se denominan controladores de descarga.
Porque el controlador de descarga no controla la magnitud de la corriente de descarga, estrictamente hablando, no es un controlador. De hecho, este es un nombre bien establecido, pero incorrecto, para los circuitos de protección contra descargas profundas.
Contrariamente a la creencia popular, las baterías integradas (placas PCB o módulos PCM) no están destinadas a limitar la corriente de carga/descarga, ni a apagar la carga de manera oportuna cuando la carga está completamente descargada, ni a determinar el final de la carga.
En primer lugar, los tableros de protección, en principio, no son capaces de limitar la corriente de carga o descarga. Esto debe ser hecho por la memoria. Lo máximo que son capaces de hacer es cortar la batería en caso de un cortocircuito en la carga o cuando se sobrecalienta.
En segundo lugar, la mayoría de los módulos de protección desactivan la batería de iones de litio a 2,5 voltios o incluso menos. Y para la gran mayoría de las baterías, esta es una descarga muy fuerte, esto no debería permitirse en absoluto.
Tercero, Los chinos están remachando estos módulos por millones... ¿De verdad crees que utilizan componentes de precisión de calidad? ¿O que alguien allí los prueba y ajusta antes de instalarlos en baterías? Por supuesto, esto no es cierto. En la producción de tableros chinos, solo se observa estrictamente un principio: cuanto más barato, mejor. Por lo tanto, si la protección desconecta la batería del cargador exactamente a 4,2 ± 0,05 V, es más probable que se trate de un feliz accidente que de un patrón.
Es bueno si tiene un módulo de PCB que se disparará un poco antes (por ejemplo, a 4,1 V). Entonces la batería simplemente no llegará a la docena por ciento de la capacidad y ya está. Es mucho peor si la batería se recarga constantemente, por ejemplo, hasta 4,3 V. Entonces la vida útil se reduce y la capacidad cae y, en general, puede aumentar.
¡Es IMPOSIBLE utilizar las placas de protección integradas en las baterías de iones de litio como limitadores de descarga! Y como limitadores de carga, también. Estas tarjetas están destinadas únicamente al apagado de emergencia de la batería en caso de situaciones anormales.
Por lo tanto, se necesitan circuitos independientes de limitación de carga y/o protección contra sobredescarga.
Consideramos cargadores simples en componentes discretos y circuitos integrados especializados en. Y hoy hablaremos de las soluciones que existen hoy en día para proteger la batería de litio de una descarga excesiva.
Para empezar, propongo un circuito de protección contra sobredescarga de iones de litio simple y confiable, que consta de solo 6 elementos. 
Las clasificaciones indicadas en el diagrama conducirán a la desconexión de las baterías de la carga cuando el voltaje caiga a ~ 10 voltios (hice protección para 3x 18650 baterías conectadas en serie, que están en mi detector de metales). Puede establecer su propio umbral de viaje seleccionando R3.
Por cierto, el voltaje de una descarga completa batería de iones de litio es de 3,0 V y nada menos.
Se puede sacar un trabajador de campo (como en el diagrama o similar) del viejo tarjeta madre desde una computadora, por lo general hay varios de ellos a la vez. TL-ku, por cierto, también se puede tomar desde allí.
Se necesita el condensador C1 para iniciar inicialmente el circuito cuando se enciende el interruptor (tira brevemente de la compuerta T1 a menos, lo que abre el transistor y energiza el divisor de voltaje R3, R2). Además, después de cargar C1, el microcircuito TL431 mantiene el voltaje necesario para desbloquear el transistor.
¡Atención! El transistor IRF4905 indicado en el diagrama protegerá perfectamente tres baterías de iones de litio conectadas en serie, pero no es en absoluto adecuado para proteger un banco de 3,7 voltios. Sobre cómo determinar si un transistor de efecto de campo es adecuado o no, se dice.
La desventaja de este circuito: en caso de cortocircuito en la carga (o demasiado consumo de corriente), el transistor de efecto de campo no se cerrará inmediatamente. El tiempo de reacción dependerá de la capacitancia del capacitor C1. Y es muy posible que durante este tiempo algo tenga tiempo de quemarse correctamente. A continuación se presenta un circuito que responde instantáneamente a una pila corta en la carga: 
El interruptor SA1 es necesario para "reiniciar" el circuito después de que se haya disparado la protección. Si el diseño de su dispositivo prevé la extracción de la batería para cargarla (en un cargador separado), entonces este interruptor no es necesario.
La resistencia de la resistencia R1 debe ser tal que el estabilizador TL431 ingrese al modo de funcionamiento con el voltaje mínimo de la batería; se selecciona de tal manera que la corriente de ánodo-cátodo no sea inferior a 0,4 mA. Esto da lugar a otro inconveniente de este circuito: después de que se activa la protección, el circuito continúa consumiendo energía de la batería. La corriente, aunque pequeña, es suficiente para agotar por completo una batería pequeña en un par de meses.
El siguiente esquema para el control hecho a sí mismo de la descarga de baterías de litio carece de este inconveniente. Cuando se activa la protección, la corriente consumida por el dispositivo es tan pequeña que mi probador ni siquiera la detecta. 
A continuación se muestra una versión más moderna del limitador de descarga de batería de litio que utiliza el estabilizador TL431. Esto, en primer lugar, le permite establecer fácil y simplemente el umbral de respuesta deseado y, en segundo lugar, el circuito tiene estabilidad a alta temperatura y un apagado claro. ¡Aplaude y todo! 
Obtener TL-ku hoy no es un problema en absoluto, se venden por 5 kopeks por manojo. No es necesario instalar la resistencia R1 (en algunos casos, incluso es dañina). El trimmer R6, que establece el voltaje de respuesta, puede ser reemplazado por una cadena de resistencias fijas, con resistencias seleccionadas.
Para salir del modo de bloqueo, debe cargar la batería por encima del umbral de protección y luego presionar el botón S1 "Reset".
El inconveniente de todos los esquemas anteriores radica en el hecho de que para reanudar el funcionamiento de los esquemas después de entrar en protección, se requiere la intervención del operador (encender o apagar SA1 o presionar un botón). Esta es la compensación por la simplicidad y el bajo consumo de energía en el modo de bloqueo.
El circuito más simple para proteger los iones de litio de la sobredescarga, sin todas las deficiencias (bueno, casi todas) se muestra a continuación: 
El principio de funcionamiento de este circuito es muy similar a los dos primeros (al comienzo del artículo), pero no hay un microcircuito TL431 y, por lo tanto, la corriente de consumo propio se puede reducir a valores muy pequeños, alrededor de diez microamperios. . Tampoco se necesita un interruptor o botón de reinicio, el circuito conectará automáticamente la batería a la carga tan pronto como el voltaje exceda el valor de umbral especificado.
El condensador C1 suprime la activación falsa cuando se opera con una carga pulsada. Cualquier diodo de baja potencia es adecuado, son sus características y número los que determinan el voltaje de operación del circuito (tendrá que recogerlo localmente).
El transistor de efecto de campo se puede utilizar en cualquier canal n adecuado. Lo principal es que puede soportar la corriente de carga sin esforzarse y poder abrirse a un voltaje de fuente de puerta bajo. Por ejemplo, P60N03LDG, IRLML6401 o similar (ver).
El circuito anterior es bueno para todos, pero hay un momento desagradable: el cierre suave del transistor de efecto de campo. Esto se debe a la planitud de la sección inicial de la característica corriente-voltaje de los diodos.
Esta deficiencia se puede eliminar con la ayuda de modernos base del elemento, a saber, con la ayuda de detectores de voltaje de micropotencia (monitores de potencia con extremadamente bajo consumo de energía). Otro esquema para proteger el litio de la descarga profunda se presenta a continuación: 
El MCP100 está disponible en paquetes DIP y planos. Para nuestras necesidades, es adecuada una opción de 3 voltios: MCP100T-300i / TT. El consumo de corriente típico en modo de bloqueo es de 45 μA. El costo de la pequeña venta al por mayor es de aproximadamente 16 rublos / pieza.
Es aún mejor usar el monitor BD4730 en lugar del MCP100, porque. tiene una salida directa y, por lo tanto, será necesario excluir el transistor Q1 del circuito (conectar la salida del microcircuito directamente a la puerta Q2 y la resistencia R2, mientras aumenta R2 a 47 kOhm).
El circuito utiliza un MOSFET IRF7210 de canal p de microohmios, que conmuta corrientes de 10-12 A sin problemas. )! En resumen, un transistor muy bueno. Y, lo más importante, no demasiado caro.
En mi opinión, el último esquema es el más cercano al ideal. Si tuviera acceso ilimitado a los componentes de la radio, la elegiría.
Un ligero cambio en el circuito permite el uso de un transistor de canal N (entonces se incluye en el circuito de carga negativa): 
Los monitores de potencia BD47xx (supervisores, detectores) son toda una línea de microcircuitos con una tensión de respuesta de 1,9 a 4,6 V en pasos de 100 mV, por lo que siempre puede elegir para sus propósitos.
Cualquiera de los circuitos anteriores se puede conectar a una batería de varias baterías (después de algunos ajustes, por supuesto). Sin embargo, si los bancos son de diferentes capacidades, entonces la más débil de las baterías se descargará constantemente mucho antes de que el circuito funcione. Por lo tanto, en tales casos, siempre se recomienda utilizar baterías no solo de la misma capacidad, sino preferiblemente del mismo lote.
Y aunque en mi detector de metales dicha protección funciona perfectamente desde hace dos años, sería mucho más correcto controlar personalmente el voltaje de cada batería.
Utilice siempre su controlador de descarga de batería de iones de litio personal para cada lata. Entonces cualquiera de sus baterías servirá felizmente para siempre.
Todos los circuitos anteriores para proteger las baterías de iones de litio contra descargas profundas utilizan MOSFET que funcionan en un modo clave. Los mismos transistores se usan comúnmente en protección contra sobrecargas, protección contra cortocircuitos y otras aplicaciones donde se requiere control de carga.
Por supuesto, para que el circuito funcione correctamente, el FET debe cumplir ciertos requisitos. Primero, determinaremos estos requisitos, y luego tomaremos un par de transistores y de acuerdo con sus hojas de datos (según especificaciones técnicas) determinaremos si son adecuados para nosotros o no.
¡Atención! No consideraremos las características dinámicas de los FET, como la velocidad de conmutación, la capacitancia de la puerta y la corriente de pulso de drenaje máxima. Estos parámetros se vuelven críticos cuando el transistor opera a altas frecuencias (inversores, generadores, moduladores PWM, etc.), pero la discusión de este tema está más allá del alcance de este artículo.
Entonces, debemos decidir inmediatamente sobre el circuito que queremos montar. De ahí el primer requisito para un transistor de efecto de campo: debe ser del tipo correcto(ya sea canal N o canal P). Este es el primero.
Supongamos que la corriente máxima (corriente de carga o corriente de carga, no importa) no excederá los 3A. Aquí es donde entra el segundo requisito. el trabajador de campo debe soportar tal corriente durante mucho tiempo.
Tercero. Digamos que nuestro circuito protegerá la batería 18650 de una descarga profunda (una puede). Por lo tanto, podemos determinar inmediatamente los voltajes de funcionamiento: de 3,0 a 4,3 voltios. Medio, Tensión drenaje-fuente máxima permitida U ds debe ser superior a 4,3 voltios.
Sin embargo, la última afirmación es cierta solo si se usa una sola lata de batería de litio (o varias conectadas en paralelo). Si se utiliza una batería de varias baterías conectadas en serie para alimentar su carga, entonces el voltaje máximo de fuente de drenaje del transistor debe exceder el voltaje total de toda la batería.
Aquí hay una imagen que explica este punto: 
Como se puede observar en el esquema, para una batería de 3 baterías 18650 conectadas en serie, en los circuitos de protección de cada banco, es necesario utilizar dispositivos de campo con tensión drenaje-fuente U ds > 12,6V (en la práctica, se hay que tomarlo con algún margen, por ejemplo, 10%).
Al mismo tiempo, esto significa que el transistor de efecto de campo debe poder abrirse completamente (o al menos lo suficientemente fuerte) ya con una tensión de fuente de puerta U gs inferior a 3 voltios. De hecho, es mejor centrarse en un voltaje más bajo, por ejemplo, 2,5 voltios, para que con un margen.
Para una estimación aproximada (inicial), puede buscar en la hoja de datos el indicador de "voltaje de corte" ( Voltaje de umbral) es la tensión a la que el transistor se encuentra en el umbral de apertura. Este voltaje generalmente se mide cuando la corriente de drenaje alcanza los 250 µA.
Está claro que es imposible operar el transistor en este modo, porque. su impedancia de salida sigue siendo demasiado alta y simplemente se quemará debido al exceso de potencia. Es por eso el voltaje de corte del transistor debe ser menor que el voltaje de operación del circuito de protección. Y cuanto más pequeño sea, mejor.
En la práctica, para proteger una lata de una batería de iones de litio, se debe seleccionar un transistor de efecto de campo con un voltaje de corte de no más de 1,5 a 2 voltios.
Por lo tanto, los requisitos principales para los transistores de efecto de campo son los siguientes:
Ahora vamos a tomar ejemplos concretos. Por ejemplo, tenemos a nuestra disposición los transistores IRF4905, IRL2505 e IRLMS2002. Echemos un vistazo más de cerca a ellos.
Abrimos la hoja de datos y vemos que se trata de un transistor de canal p. Si nos conviene, miramos más allá.
La corriente de drenaje máxima es de 74A. Exagerado, por supuesto, pero encaja.
Voltaje de fuente de drenaje - 55V. De acuerdo con la condición del problema, solo tenemos una lata de litio, por lo que el voltaje es incluso mayor que el requerido.
A continuación, nos interesa la cuestión de cuál será la resistencia drenaje-fuente, con una tensión de apertura en la compuerta de 2,5V. Buscamos en la hoja de datos y, por lo tanto, no vemos inmediatamente esta información. Pero vemos que el voltaje de corte U gs (th) se encuentra en el rango de 2 ... 4 voltios. No estamos absolutamente satisfechos con esto.
El último requisito no se cumple, por lo que rechazamos el transistor.
Aquí está su hoja de datos. Miramos e inmediatamente vemos que este es un trabajador de campo de canal N muy poderoso. Corriente de drenaje - 104A, voltaje de fuente de drenaje - 55V. Siempre y cuando todo convenga.
Verificamos el voltaje V gs (th) - un máximo de 2.0 V. ¡Genial!
Pero veamos qué resistencia tendrá el transistor con un voltaje de fuente de puerta = 2.5 voltios. Veamos el gráfico: 
Resulta que con un voltaje de compuerta de 2.5V y una corriente a través del transistor de 3A, caerá un voltaje de 3V. De acuerdo con la ley de Ohm, su resistencia en este momento será de 3V / 3A \u003d 1 Ohm.
Así, cuando el voltaje en el banco de baterías es de unos 3 voltios, simplemente no puede entregar 3 A a la carga, ya que para esto la resistencia total de la carga, junto con la resistencia drenaje-fuente del transistor, debe ser de 1 ohm. Y tenemos un solo transistor que ya tiene una resistencia de 1 ohm.
Además, con tal resistencia interna y una corriente dada, se liberará potencia (3 A) 2 * 3 Ohm = 9 W en el transistor. Por lo tanto, será necesario instalar un radiador (la caja TO-220 sin radiador podrá disipar alrededor de 0,5 ... 1 W).
Una llamada de atención adicional debería ser el hecho de que el voltaje de puerta mínimo para el cual el fabricante indicó la resistencia de salida del transistor es de 4V.
Esto, por así decirlo, sugiere el hecho de que no se previó la operación del trabajador de campo a un voltaje U gs inferior a 4V.
Teniendo en cuenta todo lo anterior, rechazamos el transistor.
Entonces, sacamos a nuestro tercer candidato de la caja. E inmediatamente nos fijamos en sus características de rendimiento.
Canal tipo N, digamos que está bien.
La corriente de drenaje máxima es de 6,5 A. Adecuado.
El voltaje de fuente de drenaje máximo permitido es V dss = 20 V. Excelente.
Tensión de corte - máx. 1,2 voltios. Todavía bien.
Para averiguar la resistencia de salida de este transistor, ni siquiera tenemos que mirar los gráficos (como hicimos en el caso anterior): la resistencia requerida se muestra inmediatamente en la tabla solo para nuestro voltaje de puerta.
En el artículo hablaremos sobre el controlador de carga Li-Ion en el MCP73833.
Foto 1.
Hasta este momento, he estado usando controladores LT4054 y, para ser honesto, estoy satisfecho con ellos:
Permitía cargar baterías compactas de Li-Pol con una capacidad de hasta 3000 mAh.
Era ultracompacto: sot23-5
Tiene un indicador de carga de la batería.
Tiene un montón de protecciones, lo que lo convierte en un chip casi indestructible.
Figura 2.
Una ventaja adicional es que antes de comenzar a hacer algo con él, compré 50 de ellos por un precio muy modesto.
Identifiqué deficiencias en mi trabajo y, francamente, me pusieron en un estupor parcial:
La corriente máxima declarada es 1A, pensé. Pero ya a 300 mA durante la carga, el chip se calienta hasta 110 °C incluso en presencia de grandes polígonos de disipador térmico y un disipador térmico adherido a la superficie de plástico del chip.
Cuando se enciende la protección térmica, aparentemente se activa un comparador allí, que descarga rápidamente la corriente. Como resultado de esto, el microcircuito se convierte en un generador que mata la batería. Así que maté 2 baterías hasta que descubrí qué estaba mal con el osciloscopio.
En vista de lo anterior, tuve un problema con el tiempo de carga del dispositivo de aproximadamente 10 horas. Por supuesto, esto no me convenía mucho ni a mí ni a los consumidores de mis productos electrónicos, pero qué hacer: todos querían aumentar la vida útil con los mismos parámetros del dispositivo y, a veces, me consumen mucho.
En este sentido, comencé a buscar un controlador que tuviera muchos mejores parámetros y capacidades de disipación de calor, y mi elección se detuvo por el momento en el MCP73833, principalmente debido a que mi amigo tenía estos controladores en stock, y Pilé un par de piezas rápidamente (más rápido que él), soldé el prototipo y realicé las pruebas que necesitaba.
Permítanme no involucrarme en una traducción completa y exhaustiva de la hoja de datos (aunque esto es útil), sino hablar rápida y simplemente sobre lo que miré primero en este controlador y si me gustó o no.
1. esquema general las inclusiones son lo que llama la atención desde el principio. Es fácil ver que, a excepción de la indicación (que se puede hacer o no), el arnés consta de solo 4 partes. Incluyen dos condensadores de filtro, una resistencia para programar la corriente de carga de la batería y un termistor de 10k para controlar el sobrecalentamiento de la batería de Li-Ion. este esquema se muestra en la Figura 3. Definitivamente es genial.
figura 3 Diagrama de cableado MCP73833
2. Está mucho mejor con calor. Esto se puede ver incluso en el diagrama de conexión, ya que se ven patas idénticas que se pueden usar para disipar el calor. Además, observando el hecho de que el chip está disponible en paquetes msop-10 y DFN-10, que tienen un área de superficie más grande que sot23-5. Además, la carcasa DFN-10 tiene un sitio de prueba especial, que puede y debe usarse como disipación de calor en una gran superficie. Si no me cree, mire usted mismo la Figura 4. Muestra los pines de las patas de la caja del DFN-10 y el enrutamiento recomendado por el fabricante. placa de circuito impreso, con evacuación de calor mediante vertedero.
Figura 4
3. La presencia de un termistor para 10k. Eso sí, en la mayoría de los casos no lo usaré, ya que estoy seguro de que no sobrecalentaré la batería, pero: hay tareas en las que me refiero a una carga completa de la batería en apenas 30 minutos desde la fuente de alimentación. En tales casos, es posible la opción de sobrecalentar la batería.
4. Un sistema bastante complejo para indicar la carga de la batería. Como entendí y probé: 1 LED es responsable de si la energía se suministra desde el lado de la fuente de alimentación de carga. En teoría, la cosa no es tan necesaria, pero: tuve casos en los que rompí el conector y el controlador simplemente no recibió 5V en la entrada. En tales casos, quedó inmediatamente claro qué estaba mal. Una característica muy útil para los desarrolladores. Para los consumidores, se reemplaza fácilmente por un simple LED en la línea de entrada de 5 V, instalado con una resistencia limitadora de corriente.
5. Los otros dos LED se rompen durante la carga. Esto le permite descargar el MK (si no es necesario, por ejemplo, para mostrar la carga de la batería en la pantalla) en términos de procesar la carga de la batería durante la carga (la indicación está cargada o no).
6. Programación de la corriente de carga en un amplio rango. Personalmente, traté de extraer la corriente de carga de 1A en la placa que se muestra en la Figura 1 y, en la marca de 890 mA, la placa entró en protección térmica en un modo de funcionamiento estable. Como dice la gente, con polígonos grandes, se sacaron perfectamente de este controlador y 2A, pero descripción técnica la corriente máxima de carga es de 3A, pero tengo una serie de dudas relacionadas con la carga térmica del microcircuito.
7. Si cree en la hoja de datos, entonces este microcircuito tiene: Modo de regulador lineal de caída baja: modo de voltaje de entrada bajo. En estos modos, con la ayuda de un convertidor DC-DC, puede reducir cuidadosamente el voltaje en la entrada del microcircuito en el momento en que comienza la carga para reducir su generación de calor. Personalmente, traté de reducir el voltaje, y el calor se volvió lógicamente menor, pero al menos 0.3-0.4V deberían caer en este microcircuito para que pueda cargar la batería convenientemente con él. Puramente técnicamente, voy a hacer un pequeño módulo que hace esto automáticamente, pero no tengo el dinero ni el tiempo para esto, así que felizmente les pido a todos los que estén interesados en el correo. Si obtiene algunas personas más, publicaremos tal cosa en nuestro sitio web.
8. No me gustó que el estuche sea bastante pequeño. Es difícil soldarlo sin un secador de pelo (DFN-10), y no funcionará cualitativamente, digan lo que digan. El msop-10 es mejor, pero los principiantes necesitan mucho tiempo para aprender a soldarlo.
9. No me gustó que este controlador no tenga un BMS incorporado (que protege la batería de una carga/descarga rápida y otros problemas). Pero los controladores más caros del mismo TI tienen esas cosas.
10. Me gustó el precio. Estos controladores no son caros.
Y luego voy a implementar este chip en mis diversas ideas de dispositivos. Por ejemplo, ya se está produciendo en la fábrica. versión de prueba placa de desarrollo basada en baterías STM32F103RCT6 y 18650. Ya tengo una placa de depuración en este controlador, que ha demostrado ser muy buena y quiero complementarla con una versión portátil para poder llevar mi proyecto de trabajo conmigo y no pensar en la energía y buscar un tomacorriente donde pueda insertar la fuente de poder.
También lo usaré en todas las soluciones donde se requieran corrientes de carga de más de 300mA.
Espero que puedas usar esto útil y una ficha sencilla en sus dispositivos.
Si está interesado en la energía de la batería, aquí está mi video personal sobre la energía de la batería de los dispositivos.
