Li ion захищений. Іонні акумулятори: як їх захистити? Захист від перезаряду
http://radiokot.ru/forum/viewtopic.php?f=11&t=116399
Вітаю вас, шановні радіокоти! Через сучасність широко набирають обертів літій-іонні акумулятори. Як відомо, у них чудові характеристики по потужності, терміну служби і все це при порівняно невеликих розмірах. Але вони мають один невеликий недолік: обов'язково потрібен контроль заряду і розряду. Інакше вони просто незворотно вийдуть із ладу.
Сподіваюся, що обговорення моєї ситуації допоможе іншим у подібній проблемі: у шуруповерті вийшла з ладу кнопка, а саме мікросхема, захована у компаунді. Такої кнопки у нас ніде немає, тому довелося переробити її, виключивши електронну начинку повністю, залишивши лише контакт замикання ланцюга електродвигуна. Через деякий час з'ясувалося, що акумулятори розрядилися більше за допустиму норму і подальша зарядка не допомагає. Я зробив висновок про те, що мікросхема в кнопці відповідала не тільки за кількість обертів за хвилину, а й за контроль розряду. Розібравши акумулятор я дізнався, що з 5 банок таки 3 робітники. Є другий такий самий "напівробітник" акумулятор. Тобто можна з двох зібрати один. Але проблема остаточно вирішиться, якщо зібрати контролер розряду самому (а заразом і розібратися як він працює) і вбудувати його в шуруповерт. Контролер заряду вже є в зарядному пристрої.
В інтернеті на жаль про це сказано мало і того, що мені потрібно там я не знайшов. Відчуваю весняний запах мікроконтролерів
http://www.kosmopoisk72.ru/index.php?op ... &Itemid=70 Тут контролер діє тільки на 2 банки. Допоможіть, будь ласка, розрахувати його так, щоб він діяв для п'яти банок.
http://www.radioscanner.ru/forum/topic38439.html тут він діє лише для однієї банки.
http://radiokot.ru/konkursCatDay2014/06/ Тут він занадто складний, тому що необхідний програматор і відповідна мікросхема. Крім того, в даній схемі ще плюс до всього закладений ще й контролер заряду. Я початківець радіоаматор. Може є щось з більш доступного та простого? Якщо ні, тоді я із задоволенням готовий освоїти мікроконтролери.
1. Підкажіть, як розрахувати контролер розряду для 5 банок?
2. Якщо найкращий варіант буде на мікроконтролері, то який саме придбати?
3. Яким саморобним (найпростішим) програматором його можна запрограмувати?
4. Як написати програму (код) для мікроконтролера?
5. Чи може краще контролювати розряд 5 банок, взявши за основу одну? І вбудувати його в сам акумулятор, а не в шуруповерт? Просто якщо в шуруповерті, то однієї схеми вистачить і на перший акумулятор і на другий. (я ж їх два відразу не можу включити)
Струм навантаження шуруповерта, як відомо великий: 10-12 А. Номінальна напруга однієї банки стандартна: 3,7 В, отже п'яти банок: 18,5 В. Було б чудово, якби ще був захист від КЗ (тобто якби пішов струм понад 12 А)
Рішення там одне. використовувати готові плати захисту. Або колгоспити з умощуванням ключів для вбудованих в стільникові та інші малопотужні хустки або брати готові типу таких (за посиланням є і потужніші, я викидав ІС ключі і ставив звичайні польовики). .
Схема контролера літій-іонного акумулятора
Пристрій та принцип роботи захисного контролера Li-ion/polymer акумулятора
Якщо розколупати будь-який акумулятор від стільникового телефону, можна виявити, що до висновків комірки акумулятора припаяна невелика друкована плата. Це так звана схема захисту, або Protection IC. Через свої особливості літієві акумуляторипотребують постійного контролю. Давайте розберемося детальніше, як влаштована схема захисту, і з яких елементів вона складається.
Рядова схема контролера заряду літієвого акумулятора є невеликою платою, на якій змонтована електронна схема з SMD компонентів. Схема контролера 1 осередку ("банки") на 3,7V, як правило, складається з двох мікросхем. Одна керуюча мікросхема, а інша виконавча - складання двох MOSFET-транзисторів.
На фото показано плату контролера заряду від акумулятора на 3,7V.
Мікросхема з маркуванням DW01-P у невеликому корпусі – це по суті "мозок" контролера. Ось типова схема включення цієї мікросхеми. На схемі G1 - осередок літій-іонного або полімерного акумулятора. FET1, FET2 – це MOSFET-транзистори.
Цоколівка, зовнішній вигляд та призначення висновків мікросхеми DW01-P.
Транзистори MOSFETне входять до складу мікросхеми DW01-P і виконані у вигляді окремої мікросхеми-складання з 2 MOSFET транзисторів N-типу. Зазвичай використовується збірка з маркуванням 8205, а корпус може бути як 6-ти вивідний (SOT-23-6), так і 8-ми вивідний (TSSOP-8). Складання може маркуватися як TXY8205A, SSF8205, S8205A і т.д. Також можна зустріти збірки з маркуванням 8814 та аналогічні.
Ось цоколівка та склад мікросхеми S8205A в корпусі TSSOP-8.
Два польові транзистори використовуються для того, щоб окремо контролювати розряд і заряд комірки акумулятора. Для зручності їх виготовляють одному корпусі.
Той транзистор (FET1), що підключений до виводу OD ( Overdischarge) мікросхеми DW01-P, контролює розряд акумулятора - підключає/відключає навантаження. А той (FET2), що підключений до виводу OC ( Overcharge) – підключає/вимикає джерело живлення (зарядний пристрій). Таким чином, відкриваючи або закриваючи відповідний транзистор, можна, наприклад, вимикати навантаження (споживач) або зупиняти заряджання комірки акумулятора.
Давайте розберемося в логіці роботи мікросхеми управління та всієї схеми захисту в цілому.
Захист від перезаряду (Overcharge Protection).
Як відомо, перезаряд літієвого акумулятора понад 4,2 – 4,3V загрожує перегрівом і навіть вибухом.
Якщо напруга на комірці досягне 4,2 – 4,3V ( Overcharge Protection Voltage - VOCP), то мікросхема керування закриває транзистор FET2, тим самим перешкоджаючи подальшому заряду акумулятора. Акумулятор буде відключений від джерела живлення доти, доки напруга на елементі не знизиться нижче 4 – 4,1V ( Overcharge Release Voltage – VOCR) через саморозряд. Це лише в тому випадку, якщо до акумулятора не підключено навантаження, наприклад він вийнято зі стільникового телефону.
Якщо акумулятор підключений до навантаження, то транзистор FET2 знову відкривається, коли напруга на комірці впаде нижче 4,2V. Захист від перерозряду (Overdischarge Protection).
Якщо напруга на акумуляторі знижується нижче 2,3 – 2,5V ( Overdischarge Protection Voltage- VODP), то контролер вимикає MOSFET-транзистор розряду FET1 – він підключений висновку DO.
Тут є дуже цікава умова. Поки напруга на комірці акумулятора не перевищить 2,9 – 3,1V ( Overdischarge Release Voltage - VODR), навантаження буде повністю відключено. На клемах контролера буде 0V. Ті, хто мало знайомий із логікою роботи захисної схеми можуть прийняти такий стан справ за "смерть" акумулятора. Ось лише невеликий приклад.
Мініатюрний акумулятор Li-polymer 3,7V від MP3-плеєра. Склад: керуючий контролер - G2NK (серія S-8261), збирання польових транзисторів - KC3J1.
Акумулятор розрядився нижче 2,5V. Схема контролю відключила його від навантаження. На виході контролера 0V.
При цьому якщо виміряти напругу на комірці акумулятора, то після відключення навантаження воно трохи підросло і досягло рівня 2,7V.
Щоб контролер знову підключив акумулятор до "зовнішнього світу", тобто до навантаження, напруга на комірці акумулятора повинна бути 2,9 - 3,1V ( VODR).
Тут виникає дуже слушне питання.
За схемою видно, що висновки стоку (Drain) транзисторів FET1, FET2 з'єднані разом і нікуди не підключаються. Як же тече струм по такому ланцюзі, коли спрацьовує захист від перерозряду? Як нам знову підзарядити "банку" акумулятора, щоб контролер знову увімкнув транзистор розряду - FET1?
Якщо поритися в даташитах на мікросхеми захисту Li-ion/polymer (у тому числі DW01-P,G2NK), можна дізнатися, що після спрацьовування захисту від глибокого розряду, діє схема виявлення заряду - Charger Detection. Тобто при підключенні зарядного пристрою схема визначить, що зарядник підключений і дозволить процес заряду.
Зарядка до рівня 3,1V після глибокого розряду літієвої комірки може зайняти тривалий час - кілька годин.
Щоб відновити літій-іонний/полімерний акумулятор, можна використовувати спеціальні прилади, наприклад, універсальний зарядний пристрій Turnigy Accucell 6. Про те, як це зробити, я вже розповідав тут.
Саме цим методом мені вдалося відновити Li-polymer 3,7V акумулятор MP3-плеєра. Зарядка від 2,7V до 4,2V зайняла 554 хвилини та 52 секунди, а це більше 9 годин! Ось стільки може тривати "відновна" зарядка.
Крім усього іншого, в функціонал мікросхем захисту літієвих аккумуляторів входить захист від перевантаження струмом ( Overcurrent Protection) та короткого замикання. Захист від струмового навантаження спрацьовує у разі різкого падіння напруги на певну величину. Після цього мікросхема обмежує струм навантаження. При короткому замиканні (КЗ) у навантаженні контролер повністю відключає її доти, доки замикання буде усунено.
Контролер заряду-розряду (PCM) для Li-Ion батареї 14,8В 4А 4S-EBD01-4http://zapas-m.ru/shop/UID_282.htmlАртикул: 0293Номінальна напруга: 14,8В Номінальний робочий струм: 4А Захист від перезаряду/перерозряду/перевантаження Вбудований терморезистор 335 руб.
|
|
Технічні характеристики Модель: 4S-EBD01-4 Кількість послідовно-з'єднаних Li-Ion АКБ: 4шт Робоча напруга: 11,2В... 16,8В Напруга перезаряду осередку (VCU): 4,275±0,025В Напруга перерозряду (VDD): 2,3±0,1В Номінальний робочий струм: 3А – 4А Порогове значення струму (IEC): 4А - 6А Захист від перезаряду Захист від перерозряду Захист від КЗ Розміри, мм: 15 х 46.1 х 2.62 Вага, гр: 2 Контролер: S-8254А ДаташитьS-8254А Контроль напруги на кожному з осередків: При виході напруги на якийсь із осередків за порогові значення вся батарея автоматично відключається. Контроль за струмом: При перевищенні струмом навантаження порогових значень вся батарея автоматично вимикається. Опис висновків:
|
Захист літій-іонних акумуляторів (Li-ion). Я думаю, що багато хто з вас знає, що, наприклад, всередині акумулятора від мобільного телефону є ще й схема захисту (контролер захисту), яка стежить за тим, щоб акумулятор (комірка, банку, ітд ...) не був перезаряджений вище напруги 4.2 В , або розряджений менше 2…3 У. Також схема захисту рятує від коротких замикань, відключаючи саму банку від споживача на момент короткого замикання. Коли акумулятор вичерпує термін служби, з нього можна дістати плату контролера захисту, а сам акумулятор викинути. Плата захисту може стати в нагоді для ремонту іншого акумулятора, для захисту банки (у якої немає схем захисту), або ж можна підключити плату до блоку живлення, і поекспериментувати з нею.
У мене було багато плат захисту від акумуляторів, що прийшли в непридатність. Але пошук в інеті по маркуванням мікросхем нічого не давав, наче мікросхеми засекречені. В інеті знаходилася документація лише на складання польових транзисторів, які є у складі плат захисту. Погляньмо на пристрій типової схеми захисту літій-іонного акумулятора. Нижче представлена плата контролера захисту, зібрана на мікросхемі контролера з позначенням VC87, та транзисторної збірки 8814 ():
На фото ми бачимо: 1 - контролер захисту (серце всієї схеми), 2 - складання з двох польових транзисторів (про них напишу нижче), 3 - резистор, що задає струм спрацьовування захисту (наприклад при КЗ), 4 - конденсатор живлення, 5 - резистор (на живлення мікросхеми-контролера), 6 - терморезистор (коштує деяких платах, контролю температури акумулятора).
Ось ще один варіант контролера (на цій платі терморезистор відсутній), зібраний на мікросхемі з позначенням G2JH, і на транзисторній збірці 8205A ():
Два польові транзистори потрібні для того, щоб можна було окремо керувати захистом при заряді (Charge) та захистом при розряді (Discharge) акумулятора. Даташити на транзистори знаходилися практично завжди, а ось на мікросхеми контролерів – ні в яку!! І днями раптом я натрапив на один цікавий даташит на якийсь контролер захисту літій-іонного акумулятора.
І тут, звідки не візьмись, з'явилося диво - порівнявши схему з даташита зі своїми платами захисту, я зрозумів: Схеми збігаються, це те саме, мікросхеми-клони! Прочитавши даташит, можна застосовувати подібні контролери у своїх саморобках, а змінивши номінал резистора, можна збільшити допустимий струм, який може віддати контролер до спрацьовування захисту.
Не секрет, що Li-ion акумулятори не люблять глибокого розряду. Від цього вони хиріють і марніють, а також збільшують внутрішній опір і втрачають ємність. Деякі екземпляри (ті, які із захистом) можуть навіть поринути у глибоку сплячку, звідки їх досить проблематично витягувати. Тому при використанні літієвих акумуляторів необхідно обмежити їх максимальний розряд.
Для цього застосовують спеціальні схеми, що відключають батарею від навантаження у потрібний момент. Іноді такі схеми називають контролерами розряду.
Т.к. Контролер розряду не управляє величиною струму розряду, він, строго кажучи, ніяким контролером не є. Насправді це стала, але некоректна назва схем захисту від глибокого розряду.
Попри поширену думку, вбудовані в акумулятори (PCB-плати або PCM-модулі) не призначені ні для обмеження струму заряду/розряду, ні для своєчасного відключення навантаження при повному розряді, ні для коректного визначення моменту закінчення заряду.
По перше,плати захисту у принципі неспроможні обмежувати струм заряду чи розряду. Цим має займатися ЗП. Максимум, на що вони здатні - це вирубати акумулятор при короткому замиканні навантаження або при його перегріві.
По-друге,більшість модулів захисту відключають li-ion батарею при напрузі 2.5 Вольта чи навіть менше. А для переважної більшості акумуляторів - це дуже сильний розряд, такого взагалі не можна допускати.
По-третє,китайці клепають ці модулі мільйонами... Ви вірите, що в них використовуються якісні прецизійні компоненти? Або що їх хтось там тестує та налаштовує перед встановленням в акумулятори? Зрозуміло, це негаразд. При виробництві китайських плат неухильно дотримується лише один принцип: що дешевше - то краще. Тому якщо захист відключатиме АКБ від зарядного пристрою точно при 4.2 ± 0.05, то це, швидше, щаслива випадковість, ніж закономірність.
Добре, якщо вам дістався PCB-модуль, який спрацьовуватиме трохи раніше (наприклад, при 4.1В). Тоді акумулятор просто не добере з десяток відсотків ємності та все. Набагато гірше, якщо акумулятор постійно перезаряджатиметься, наприклад, до 4.3В. Тоді і термін служби скорочується і ємність падає і взагалі може спалахнути.
Використовувати вбудовані в літій-іонний акумулятори плати захисту як обмежувачі розряду НЕ МОЖНА! І як обмежувач заряду - теж. Ці плати призначені лише для аварійного вимкнення акумулятора при виникненні нештатних ситуацій.
Тому потрібні окремі схеми обмеження заряду та/або захисту від надто глибокого розряду.
Прості зарядні пристрої на дискретних компонентах та спеціалізованих інтегральних схемах ми розглядали. А сьогодні поговоримо про існуючі на сьогоднішній день рішення, що дозволяють захистити літієвий акумулятор від великого розряду.
Для початку пропоную просту та надійну схему захисту Li-ion від перерозряду, що складається лише з 6 елементів. 
Вказані на схемі номінали дадуть приведуть до відключення акумуляторів від навантаження при зниженні напруги до ~10 Вольт (я робив захист для 3х послідовно включених акумуляторів 18650, що стоять у моєму металошукачі). Ви можете встановити свій власний поріг відключення шляхом підбору резистора R3.
До речі, напруга повного розряду Li-ion акумулятора становить 3.0 В і не менше.
Полевик (такий як у схемі або йому подібний) можна виколупати зі старої материнської плати від комп'ютера, зазвичай їх там відразу кілька штук коштує. ТЛ-ку, до речі, теж можна взяти звідти.
Конденсатор С1 потрібен для початкового запуску схеми при включенні вимикача (він короткочасно підтягує затвор Т1 до мінусу, що відкриває транзистор і випробовує дільник напруги R3, R2). Далі, після заряду С1, необхідне відмикання транзистора напруга підтримується мікросхемою TL431.
Увага! Вказаний на схемі транзистор IRF4905 відмінно захищатиме три послідовно включені літій-іонні акумулятори, але зовсім не підійде для захисту однієї банки напругою 3.7 Вольта. Про те, як самому визначити, чи підходить польовий транзистор чи ні, йдеться.
Мінус цієї схеми: у разі КЗ в навантаженні (або занадто великого струму, що споживається), польовий транзистор закриється далеко не відразу. Час реакції залежатиме від ємності конденсатора С1. І цілком можливо, що за цей час щось встигне як слід вигоріти. Схема, що миттєво реагує на коротун у навантаженні, представлена нижче: 
Вимикач SA1 потрібний для "перезапуску" схеми після спрацьовування захисту. Якщо конструкція вашого приладу передбачає вилучення акумулятора для його заряджання (в окремому ЗУ), цей вимикач не потрібен.
Опір резистора R1 має бути таким, щоб стабілізатор TL431 виходив на робочий режим при мінімальній напрузі акумулятора - його підбирають таким чином, щоб струм анод-катод був не менше 0.4 мА. Це породжує ще один недолік цієї схеми – після спрацьовування захисту схема продовжує споживати енергію від батареї. Струм хоч і невеликий, але його цілком достатньо, щоб повністю висмоктати невеликий акумулятор за якісь пару-трійку місяців.
Нижче наведена схема саморобного контролю розряду літієвих акумуляторів позбавлена зазначеного недоліку. При спрацьовуванні захисту струм, що споживається пристроєм, настільки малий, що мій тестер його навіть не виявляє. 
Нижче представлений більш сучасний варіант обмежувача розряду літієвого акумулятора із застосуванням стабілізатора TL431. Це, по-перше, дозволяє легко і просто виставити потрібний поріг спрацьовування, а по-друге схема має високу температурну стабільність і чіткість відключення. Хлоп і все! 
Дістати ТЛ-ку сьогодні взагалі не проблема, вони продаються по 5 копійок за пучок. Резистор R1 не потрібно встановлювати (у деяких випадках він навіть шкідливий). Підстроєчник R6, що задає напругу спрацьовування, можна замінити ланцюжком з постійних резисторів з підібраними опорами.
Для виходу з режиму блокування потрібно зарядити акумулятор вище порога спрацьовування захисту, після чого натиснути кнопку S1 "Скинути".
Незручність всіх наведених вище схем полягає в тому, що для відновлення роботи схем після відходу в захист, потрібне втручання оператора (включити-вимкнути SA1 або натиснути кнопочку). Це плата за простоту та низьке споживання енергії у режимі блокування.
Найпростіша схема захисту li-ion від перерозряду, позбавлена всіх недоліків (ну майже всіх), показана нижче: 
Принцип дії цієї схеми дуже схожий на перші дві (на початку статті), але тут немає мікросхеми TL431, а тому власний струм споживання можна зменшити до дуже невеликих значень - близько десяти мікроампер. Вимикач або кнопка скидання також не потрібні, схема автоматично підключить акумулятор до навантаження, як тільки напруга на ньому перевищить задане граничне значення.
Конденсатор С1 пригнічує помилкові спрацьовування під час роботи на імпульсне навантаження. Діоди підійдуть будь-які малопотужні, саме їх характеристики та кількість визначають напругу спрацьовування схеми (доведеться підібрати за місцем).
Польовий транзистор можна використовувати будь-який n-канальний. Головне, щоб він не напружуючись витримував струм навантаження і вмів відкриватися при низькій напрузі затвор-витік. Наприклад, P60N03LDG, IRLML6401 або аналогічні (див. ).
Наведена вище схема всім хороша, але є один неприємний момент - плавне закриття польового транзистора. Це відбувається через пологість початкової ділянки вольт-амперної характеристики діодів.
Усунути цей недолік можна за допомогою сучасної елементної бази, а саме – за допомогою мікропотужних детекторів напруги (моніторів живлення з екстремально низьким енергоспоживанням). Чергова схема захисту літію від глибокого розряду представлена нижче: 
Мікросхеми MCP100 випускається як у DIP-корпусі, так і в планарному виконанні. Для наших потреб підійде 3-вольтовий варіант - MCP100T-300i/TT. Типовий струм споживання в режимі блокування - 45 мкА. Вартість дрібним оптом близько 16 руб/шт.
Ще краще замість MCP100 застосувати монітор BD4730, т.к. у нього вихід прямий і, отже, потрібно буде виключити із схеми транзистор Q1 (вихід мікросхеми з'єднати безпосередньо із затвором Q2 та резистором R2, при цьому R2 збільшити до 47 кОм).
У схемі застосовується мікроомний p-канальний MOSFET IRF7210, що без проблем комутує струми в 10-12 А. Полевик повністю відкривається вже при напрузі на затворі близько 1.5 В, у відкритому стані має мізерний опір (менше 0.01 Ом)! Коротше, дуже крутий транзистор. А, головне, не надто дорогий.
На мою думку, остання схема найбільш близька до ідеалу. Якби я мав необмежений доступ до радіодеталей, я б вибрав саме її.
Невелика зміна схеми дозволяє застосувати і N-канальний транзистор (тоді він включається до мінусового ланцюга навантаження): 
Монітори (супервізори, детектори) живлення BD47xx - це ціла лінійка мікросхем з напругою спрацьовування від 1.9 до 4.6 з кроком 100 мВ, так що можна завжди підібрати під ваші цілі.
Невеликий відступ
Будь-яку з наведених вище схем можна підключити до батареї з декількох акумуляторів (після деякої підстроювання, звичайно). Однак, якщо банки будуть мати ємність, то найслабший з акумуляторів буде постійно йти в глибокий розряд задовго до того, як схема спрацьовуватиме. Тому в таких випадках завжди рекомендується використовувати батареї не лише однакової ємності, а й бажано з однієї партії.
І хоча в моєму металодетекторі такий захист працює без нарікань вже років зо два, все ж таки набагато правильніше було б стежити за напругою на кожному акумуляторі персонально.
Завжди використовуйте персональний контролер розряду Li-ion акумулятора на кожну банку. Тоді будь-яка ваша батарея буде служити довго та щасливо.
Про те, як підібрати потрібний польовий транзистор
У всіх наведених вище схемах захисту літій-іонних акумуляторів від глибокого розряду застосовуються MOSFETи, що працюють у ключовому режимі. Такі ж транзистори зазвичай використовуються і в схемах захисту від перезаряду, захисту від КЗ та інших випадках, коли потрібно управління навантаженням.
Зрозуміло, щоб схема працювала як слід, польовий транзистор повинен задовольняти певним вимогам. Спочатку ми визначимося з цими вимогами, а потім візьмемо парочку транзисторів і за їхніми даташитами (за технічними характеристиками) визначимо, чи підходять вони нам чи ні.
Увага! Ми не розглядатимемо динамічні характеристики польових транзисторів, такі як швидкість перемикання, ємність затвора та максимальний імпульсний струм стоку. Зазначені параметри стають критично важливими під час роботи транзистора на високих частотах (інвертори, генератори, шим-модулятори тощо), проте обговорення цієї теми виходить за межі цієї статті.
Отже, ми маємо відразу ж визначитися зі схемою, яку хочемо зібрати. Звідси перша вимога до польового транзистора. він повинен бути відповідного типу(або N-або P-канальний). Це перше.
Припустимо, що максимальний струм (струм навантаження або струм заряду – не важливо) не перевищуватиме 3А. Звідси випливає друга вимога - полівик повинен тривалий час витримувати такий струм.
Третє. Допустимо наша схема забезпечуватиме захист акумулятора 18650 від глибокого розряду (однієї банки). Отже ми можемо відразу ж визначитися з робочою напругою: від 3.0 до 4.3 Вольта. Значить, максимальна допустима напруга сток-витік U dsмає бути більше ніж 4.3 Вольта.
Однак останнє твердження правильне лише у разі використання лише однієї банки літієвого акумулятора (або кількох включених паралельно). Якщо для живлення вашого навантаження буде задіяна батарея з декількох послідовно включених акумуляторів, то максимальна напруга сток-витік транзистора повинна перевищувати сумарну напругу всієї батареї.
Ось малюнок, який пояснює цей момент: 
Як видно зі схеми, для батареї з 3х послідовно включених акумуляторів 18650 у схемах захисту кожної банки необхідно застосовувати польовики з напругою сток-витік U ds > 12.6В (на практиці потрібно брати з деяким запасом, наприклад, 10%).
У той же час, це означає, що польовий транзистор повинен вміти повністю (або хоча б досить сильно) відкриватися вже при напрузі затвор-витік Ugs менше 3 Вольт. Насправді краще орієнтуватися на більш низьку напругу, наприклад, на 2.5 Вольта, щоб з запасом.
Для грубої (початкової) прикидки можна глянути в датасіті на показник "Напруга відсічення" ( Gate Threshold Voltage) - це напруга, у якому транзистор перебуває в порозі відкриття. Ця напруга, як правило, вимірюється в момент, коли струм стоку досягає 250 мкА.
Відомо, що експлуатувати транзистор у режимі не можна, т.к. його вихідний опір ще дуже великий, і він просто згорить через перевищення потужності. Тому напруга відсічення транзистора має бути меншою від робочої напруги схеми захисту. І чим воно буде менше, тим краще.
На практиці для захисту однієї банки літій-іонного акумулятора слід підбирати польовий транзистор з напругою відсічення не більше 1.5 – 2 Вольт.
Таким чином, головні вимоги до польових транзисторів такі:
- тип транзистора (p-або n-channel);
- максимально допустимий струм стоку;
- максимально допустима напруга сток-витік U ds (згадуємо, як будуть включені наші акумулятори – послідовно чи паралельно);
- низький вихідний опір при певному напруженні затвор-витік U gs (для захисту однієї банки Li-ion слід орієнтуватися на 2.5 Вольта);
- максимально допустима потужність розсіювання.
Тепер на конкретних прикладах. Ось, наприклад, у нашому розпорядженні є транзистори IRF4905, IRL2505 та IRLMS2002. Погляньмо на них ближче.
Приклад 1 - IRF4905
Відкриваємо даташит і бачимо, що це транзистор із каналом p-типу (p-channel). Якщо нас це влаштовує, дивимось далі.
Максимальний струм стоку – 74А. З надлишком, звісно, але підходить.
Напруга сток-витік - 55V. У нас за умовою завдання лише одна банка літію, тож напруга навіть більша, ніж потрібно.
Далі нас цікавить питання, яким буде опір сток-витік, при напрузі на затворі 2.5V. Дивимося в даташит і так відразу не бачимо цієї інформації. Зате бачимо, що напруга відсічки U gs(th) лежить у діапазоні 2...4 Вольта. Нас це категорично не влаштовує.
Остання вимога не виконується, тому транзистор забраковуємо.
Приклад 2 - IRL2505
Ось його даташить. Дивимося й одразу бачимо, що це дуже потужний N-канальний полевик. Струм стоку - 104А, напруга стік-витік - 55В. Поки що все влаштовує.
Перевіряємо напругу V gs(th) – максимум 2.0 В. Відмінно!
Але давайте подивимося, який опір матиме транзистор при напрузі затвор-витік = 2.5 вольта. Дивимося графік: 
Виходить, що при напрузі на затворі 2.5В і струмі через транзистор 3А, на ньому падатиме напруга 3В. Відповідно до закону Ома, його опір у цей момент становитиме 3В/3А=1Ом.
Таким чином, при напрузі на банку акумулятора близько 3 Вольт він просто не зможе віддати в навантаження 3А, так як для цього загальний опір навантаження разом з опором сток-витік транзистора повинен становити 1 Ом. А у нас лише один транзистор вже має опір 1 Ом.
До того ж за такого внутрішнього опору і заданого струму, на транзисторі виділятиметься потужність (3 А) 2 * 3 Ом = 9 Вт. Тому знадобиться встановлення радіатора (корпус ТО-220 без радіатора зможе розсіювати десь 0.5...1 Вт).
Додатковим тривожним дзвінком повинен стати той факт, що мінімальна напруга затвора для якого виробник вказав вихідний опір транзистора 4В.
Це натякає на те, що експлуатація польовика при напрузі Ugs менше 4В не передбачалася.
Враховуючи все вищесказане, транзистор забраковуємо.
Приклад 3 - IRLMS2002
Отже, дістаємо із коробочки нашого третього кандидата. І відразу дивимося його ТТХ.
Канал N-типу, допустимо з цим все гаразд.
Струм стоку максимальний – 6.5 А. Підходить.
Максимально допустима напруга стік-витік V dss = 20V. Чудово.
Напруга відсічення – макс. 1.2 Вольта. Поки нормально.
Щоб дізнатися вихідний опір цього транзистора нам навіть не доведеться дивитися графіки (як ми це робили в попередньому випадку) - опір, що шукає, відразу наведено в таблиці якраз для нашої напруги на затворі.
Цей пристрій раніше вже було коротко описано, спробую написати докладніше та застосувати на практиці.
Надіслали добре замотавши пухирцем 
Плати ще не були розділені, але добре поділяються 
Розмір плати 27х17х4мм
Підключення до зарядки через стандартний роз'єм microUSB або через дублюючі контакти + та -
Акумулятор підключається до контактів B+ та B-
Навантаження підключається до контактів OUT+ та OUT- 
Всі чіпи добре відомі та перевірені 
Реальна схема пристрою 
Відсутній обмежуючий резистор на вході TP4056 - мабуть кабель підключення виконує цю функцію.
Реальний струм заряду 0,93А.
Заряджання вимикається при напрузі на акумуляторі 4,19В
Струм від акумулятора всього 3мкА, що значно менше саморозряду будь-якого акумулятора.
Опис деяких елементів
TP4056 - чіп контролера заряду літію на 1А
Детально описував тут
DW01A - чіп захисту літію
FS8205A - електронний ключ 25мОм 4А
R3 (1,2кОм) - встановлення струму заряджання акумулятора
Змінюючи його номінал, можна зменшити зарядний струм
R5 C2 – фільтр ланцюга живлення DW01A. Через нього здійснюється контроль напруги на акумуляторі.
R6 - необхідний захисту від переполюсовки зарядки. Через нього також вимірюється зниження напруги на ключах для нормальної роботи захисту.
Червоний світлодіод – індикація процесу заряду акумулятора
Синій світлодіод – індикація закінчення заряду акумулятора
Переполюсовування акумулятора плата витримує лише короткочасно - швидко перегрівається ключ FS8205A. Самі по собі FS8205A і DW01A переполюсування акумулятора не бояться через наявність струмообмежувальних резисторів, але через підключення TP4056 струм переполюсування починає текти через нього.
При напрузі акумулятора 4,0V виміряний повний опір ключа 0,052 Ом
При напрузі акумулятора 3,0V виміряний повний опір ключа 0,055 Ом
Захист від струмового навантаження - двоступінчастий і спрацьовує, якщо:
- Струм навантаження перевищує 27А протягом 3мкс
- Струм навантаження перевищує 3А протягом 10мс
Інформація розрахована за формулами специфікації, реально це не перевірити.
Тривалий максимальний струм віддачі вийшов близько 2,5А, у своїй ключ помітно нагрівається, т.к. на ньому губиться 0,32Вт.
Захист від перерозряду акумулятора спрацьовує при напрузі 2,39В - обмаль, не всякий акумулятор можна безпечно розряджати до такої низької напруги.
Спробував пристосувати цю хустку в стару маленьку найпростішу радіокеровану дитячу машинку разом зі старими акумуляторами 18500 з ноутбука в збірці 1S2P
Машинка харчувалася від 3-х батарейок АА, т.к. акумулятори 18500 значно товщі за них, кришку батарейного відсіку довелося зняти, перегородки викусити, а акумулятори приклеїти. По товщині вони вийшли врівень з днищем. 
Хустку приклеїв герметиком до даху, під роз'єм зробив виріз. 
Тепер акумулятори можна заряджати так 
Червоний індикатор заряджання добре просвічується через червоний дах. 
Синій індикатор закінчення зарядки через дах майже не видно – його видно лише з боку роз'єму підключення. 
Машинка знизу виглядає як із газовими балонами:) 
На цих балонах машинка катається хвилин 25. Не дуже багато, ну та гаразд, награтися вистачає. Заряджається машинка близько години.
Висновок: маленький і дуже корисний для творчості пристрій можна брати. Замовлятиму ще.
Планую купити +227 Додати в обране Огляд сподобався +103 +259Контроль напруги на кожному з осередків:
При виході напруги на якийсь із осередків за порогові значення вся батарея автоматично відключається.
Контроль за струмом:
При перевищенні струмом навантаження порогових значень вся батарея автоматично вимикається.
Опис висновків:
"B-"- загальний мінус батареї
"B1"- +3,7В
"B2"- +7,4В
"B3"- +11,1В
"B+"- загальний плюс батареї
"P-"- мінус навантаження (зарядного пристрою)
"P+"- плюс навантаження (зарядного пристрою)
"T"- Вихід терморезистора NTC 10K
Контролер: S-8254А
Даташить на S-8254А.
Технічні характеристики
Модель: 4S-EBD01-4.
Кількість послідовно з'єднаних Li-Ion АКБ: 4шт.
Робоча напруга: 11,2В... 16,8В.
Напруга перезаряду осередку (VCU): 4,275±0,025В.
Напруга перерозряду (VDD): 2,3±0,1В.
Номінальний робочий струм: 3А – 4А.
Порогове значення струму (IEC): 4А – 6А.
Захист від перезаряджання.
Захист від перерозряду.
Захист від КЗ.
Розміри, мм: 15 х 46.1 х 2.62.
Вага: 2 гр.
