Meetod USB-pordi rakendamiseks NIMH liitiumakude nutikal laadimisel

2022/04/08

Autor: Iflowpower –Kaasaskantava elektrijaama tarnija

Ülevaade Universal Serial Bus (USB) port on kahesuunaline andmeport toite ja maandusega. USB-ga saab ühendada igat tüüpi välisseadmeid, sealhulgas väliseid draive, salvestusseadmeid, klaviatuure, hiirt, juhtmevaba liidest, kaamerat, kaamerat, MP3-mängijat ja mitmeid ainulaadseid elektroonikaseadmeid. Nendel seadmetel on palju akutoitel, mõnel on sisseehitatud akud.

Aku laadimise disaini osas on ulatuslik USB toonud nii võimalusi kui ka väljakutseid. Selles artiklis kirjeldatakse, kuidas ühendada lihtne akulaadija USB-toiteallikaga. Artiklis vaadeldakse USB-toitesiini omadusi, sealhulgas pinget, voolupiirangut, liigvoolu, pistikut ja kaabliühenduse probleeme.

Samal ajal tutvustatakse NiMH ja liitiumioonaku tehnoloogiat, laadimismeetodit ja laadimise lõpetamise tehnikat. USB-pordi realiseerimiseks NIMH aku laadimiseks antakse täielik näidisahel ja esitatakse laadimisandmed. USB-funktsioon USB-siin võib toita väikese võimsusega elektroonikaseadmeid.

Bussi toiteallikas on võrgust isoleeritud ja sellel on hea stabiilsus. Siiski on piiratud arv vooluvoolusid ning koormuse ja hosti või toite vahel on potentsiaalne koostalitlusvõime. USB-port koosneb 90 oomist; kahesuunaline diferentsiaalkilp keerdpaar, VBus (+ 5V võimsus) ja.

See 4 rida on varjestatud alumiiniumfooliumi sisemise kilbiga ja kudumisvõrguga. Uusim USB-spetsifikatsioonistandard on versioon 2.0, mille saate tasuta hankida USB-organisatsioonilt.

Standardstandardi saavutamiseks peate funktsionaalse kontrolleri kaudu rakendama kahepoolset suhtlust seadmete ja hostide vahel. Tavaliselt on 1 ühiku koormus 100 mA (maksimaalne). Iga seade lubab maksimaalseks voolutugevuseks olla 5 ühikut.

USB-pordi saab jagada kahte tüüpi madala võimsusega portideks ja suure võimsusega pordideks ning väikese võimsusega pordid suudavad toita 1 ühikulist koormusvoolu, suure võimsusega pordid kuni 5 ühikulist koormust. Kui seade on just USB-porti ühendatud, tuvastab loendusprotsess seadme ja määrab selle koormusnõuded. Selle protsessi käigus tohib ainult seade hostilt vastu võtta kuni 1 koormusühiku.

Kui loendusprotsess on lõppenud, saab suure võimsusega seade voolu rohkem teada saada, kui hosti toitehaldustarkvara seda lubab. Mõned hostsüsteemid (sh allavoolu USB-jaoturid) pakuvad voolu piiramise funktsiooni kaitsmete või aktiivsete vooludetektorite kaudu. Kui USB-seade loendusprotsessi ei võta, neeldub USB-pordist suur vool (üle 1 koormusühiku) ja peamine võimalus tuvastab liigvoolu oleku ja sulgeb ühe või mitu kasutatavat USB-porti.

Paljudel turul pakutavatel USB-seadmetel, sealhulgas sõltumatutel akulaadijatel, puudub loendusprotsesside haldamiseks funktsionaalne kontroller, kuid neelduvate seadmete voolud ületavad 100 mA. Need seadmed võivad ebasobivates tingimustes probleeme tekitada. Näiteks kui seade, mille siini toitega USB-jaoturisse on sisestatud 500 mA vool, ja õige loendusprotsess võivad põhjustada jaoturi ja hosti pordi ülekoormamise.

Hosti operatsioonisüsteem on keerukam, kui kasutada täiustatud toitehaldust, eriti sülearvutite puhul, see tahab alati olla võimalikult madal. Mõnes energiasäästurežiimis väljastab arvuti USB-seadmele ootelkäskluse ja siis loetakse, et seade läks vähese energiatarbega režiimi. Seade sisaldab funktsionaalset kontrollerit, mis suudab hostiga suhelda, on alati parem lähenemine, isegi kui tegemist on väikese võimsusega seadmetega.

USB 2.0 spetsifikatsioon on väga põhjalik, toiteallika kvaliteet, pistiku struktuur, kaabli materjal, lubatud pingelangus ja liigvool jne. Madala voolu ja suure voolu pordidel on erinevad võimsusnäitajad.

See on oluline hosti ja koormuse vahelise konnektori pingelanguse ja pingelanguse kindlakstegemiseks ning see hõlmab ka pinge langust USB-st tarnitud jaoturil. Sealhulgas arvuti või host, host, host, suur vooluport, vool kuni 500 mA. Passiivsel siini toitega USB-jaoturil on nõrga vooluga pordid.

Tabelis 1 on toodud USB suure voolu ja väikese voolu pordi ülesvoolu (toite) kontaktide lubatud pingetolerants. Tabel 1.USB2.

0 Tehnilised andmed Toitekvaliteedi standardparameeter Nõue Dc-pinge, kõrge võimsusega port * 4,75 VTO 5,25 V alalispinge, madala võimsusega port * 4.

40 VTO 5,25 VMaksimaalne vaikevool (madal võimsus, peatamisrežiim) 500µMaksimaalne puhkevool (suur võimsus, peatatud režiim) 2500µMaksimaalne lubatud sisendmahtuvus (koormuse pool) 10µFMinimumRequiredOutputPutpacitance (hostipool) 120µLennata±20% Maximummallowablein RushchargeIntoload50µC * Need indikaatorid kehtivad ülesvoolu hosti või jaoturi pordi pistikute kohta. Arvesse tuleb võtta IXR-i langust kaablil ja pistikul.

USB2.0 spetsifikatsioonile vastavas hostis on suure võimsusega pordi ülesvoolu otsas 120µF, madal ESR mahtuvus. Ühendatud USB-seadme sisendmahtuvus on piiratud 10-gaµF, algses koormuse ühendamise faasis on hostilt (või isetoitel jaoturilt) saadav maksimaalne laengu maht lubatud olla 50µC.

Sel viisil on uue seadme USB-porti ühendamisel ülesvoolu pordi siirdepinge alla 0,5 V. Kui koormus peaks korralikult töötades olema rohkem sisendis, peab olema varustatud liigvoolu piirajaga, mis tagab, et vool ei ületaks suurema mahtuvuse laadimisel 100 mA.

Kui USB-porti toidab siini toiteallikas, on jaotur ühendatud väikese võimsusega seadmega ja USB-pordi alalispinge uppumine on näidatud joonisel 1. Kui suure võimsusega koormus on ühendatud siiniga, pingelangus ületab joonisel 1 näidatud indikaatori ja põhjustab siini ülekoormuse. Joonis 1.

Hosti pingelang väikese võimsusega koormusele on suurem, mis põhjustab siini ülekoormust joonisel toodud lubatud alalispinge korral. Aku laadimiseks on vaja üheelemendilist liitiumioon- ja liitiumpolümeerakut Tänapäeva liitiumioonaku laetakse maksimaalse nimivõimsuseni ja selle pinge jääb tavaliselt vahemikku 4,1–4 V.

2V. Praegusel turul müüakse uuendatud suuremat akut, mille pingevahemik on 4,3 V kuni 4 V.

4V. Tüüpiline prisma liitiumioonide (Li +) ja liitiumpolümeeride (li-poly) aku mahutavus on 600 mAh kuni 1400 mAh. Li + ja li-poly akude puhul algab eelistatud laadimiskõver pideva voolu laadimisega, mis on pidev aku pingeni, et jõuda nimipingeni.

Seejärel reguleeritakse laadija pinget aku mõlemas otsas. Need kaks reguleerimismeetodit moodustavad konstantse voolu (CC) konstantse pinge (CV) laadimismeetodi. Seetõttu nimetatakse seda tüüpi laadijat sageli CCCV-laadijaks.

Pärast seda, kui CCCV-laadija läheb CV-režiimi, hakkab aku laadimisvool langema. Kui tüüpiline laadimiskiirus on 0,5c kuni 1.

5c laadimisel lülitatakse laadija CV-režiimi, kui aku jõuab 80–90% täisvõimsusest. Kui laadija läheb CV-laadimisrežiimi, jälgitakse aku voolu; kui vool jõuab miinimumläveni (mitu milliamprit või kümneid milliampreid), lõpetab laadija laadimise. Liitiumioonaku tüüpiline laadimiskõver on näidatud joonisel 2.

Joonis 2. Tüüpiline kõver CCCV-laadijaga laadimisel, joonisel 1 näidatud USB pingelanguse indeksist ei ole pordi toiteallika jaoturi allavoolu madala võimsusega pordi pingel piisav varu, akut on raske laadida 4.2-ni. V.

Laadimisteel esinev väike lisatakistus takistab tavalist laadimist. LI + ja Li-Poly akusid tuleb laadida sobival temperatuuril. Tootja soovitatud kõrgeim laadimistemperatuur on tavaliselt +45°C kuni +55°C vahel võib maksimaalne lubatud tühjendustemperatuur olla kõrgem kui 10°C klass lahkus.

Need akud kasutavad materjale, keemilised omadused on väga elavad, kui aku temperatuur ületab +70°C, toimub põlemine. Liitiumioonakulaadijal peaks olema termiline väljalülitusahel, mis jälgib aku temperatuuri. Kui aku temperatuur ületab tootja soovitatud maksimaalset laadimistemperatuuri, siis laadimine katkestatakse.

NiMH-aku (NIMH) NIMH-aku on liitiumioonakudest olulisem ja selle energiatihedus on samuti madalam kui liitiumioonakudel. NIMH aku on olnud liitiumioonakust odavam, kuid mõlema hinnavahe viimasel ajal kahaneb. NIMH aku on standardse suurusega, mis võib enamikus rakendustes asendada leelispatareisid.

Iga aku nimipinge on 1,2 V, mis pärast täitumist jõuab 1,5 V-ni.

Tavaliselt laeb NIMH akusid pideva voolu allikatest. Kui see on täielikult täidetud, toimub termiline keemiline reaktsioon, mille tulemusel aku temperatuur tõuseb ja akupoolne pinge langeb. Tuvastatakse aku temperatuuri tõusu või negatiivse pinge muutumise kiirus ja laadimist kasutatakse lõpetamiseks.

Neid laadimise lõpetamise meetodeid nimetatakse vastavalt DT / DT ja -V. Kui laadimiskiirus on väga madal, ei ole DT / DT ja -V ilmne, seda on raske täpselt tuvastada. Kui aku hakkab ülelaadimisolekusse jõudma, hakkavad ilmuma DT / DT ja -V vastused.

Kui jätkate laadimist, on aku sellel hetkel kahjustatud. Lõpetamise tuvastamine on palju lihtsam, kui laadimiskiirus on suurem kui C / 3. Temperatuuri tõusu kiirus on ligikaudu 1°C / minutis on -V reaktsioon rohkem väljendunud kui madal laadimiskiirus.

Pärast kiirlaadimise lõppu on soovitatav väiksema vooluga akude täielikuks täislaadimiseks (laadimise laadimiseks) võtta vähem aega. Pärast laadimisfaasi lõppu kompenseeritakse isetühjenemise efekt C / 20 või C / 30 abil, nii et aku püsib täisolekus. Joonisel 3 on kujutatud aku pingekõverat, mis laadib NIMH akut (osa elektrist eelnevalt), kasutades laadijat DS2712NIMH.

Sellel joonisel on ülaltoodud kõvera andmed saadud, kui laadimisvool on akus ja alloleva kõvera andmed on mõõdetud voolu lõikamise hetkel. DS2712-s kasutatakse pingeerinevust NIMH-patareide ja leelispatareide eristamiseks. Leelispatarei tuvastamisel DS2712 seda ei lae.

Joonis 3. Laadige NIMH akut laadimiskontrolleri DS2712 abil.

VÕTA MEIEGA ÜHENDUST
Lihtsalt ütle meile oma nõuded, me saame teha rohkem, kui võite ette kujutada.
Saada oma päring
Chat with Us

Saada oma päring

Valige mõni muu keel
English
العربية
Deutsch
Español
français
italiano
日本語
한국어
Português
русский
简体中文
繁體中文
Afrikaans
አማርኛ
Azərbaycan
Беларуская
български
বাংলা
Bosanski
Català
Sugbuanon
Corsu
čeština
Cymraeg
dansk
Ελληνικά
Esperanto
Eesti
Euskara
فارسی
Suomi
Frysk
Gaeilgenah
Gàidhlig
Galego
ગુજરાતી
Hausa
Ōlelo Hawaiʻi
हिन्दी
Hmong
Hrvatski
Kreyòl ayisyen
Magyar
հայերեն
bahasa Indonesia
Igbo
Íslenska
עִברִית
Basa Jawa
ქართველი
Қазақ Тілі
ខ្មែរ
ಕನ್ನಡ
Kurdî (Kurmancî)
Кыргызча
Latin
Lëtzebuergesch
ລາວ
lietuvių
latviešu valoda‎
Malagasy
Maori
Македонски
മലയാളം
Монгол
मराठी
Bahasa Melayu
Maltese
ဗမာ
नेपाली
Nederlands
norsk
Chicheŵa
ਪੰਜਾਬੀ
Polski
پښتو
Română
سنڌي
සිංහල
Slovenčina
Slovenščina
Faasamoa
Shona
Af Soomaali
Shqip
Српски
Sesotho
Sundanese
svenska
Kiswahili
தமிழ்
తెలుగు
Точики
ภาษาไทย
Pilipino
Türkçe
Українська
اردو
O'zbek
Tiếng Việt
Xhosa
יידיש
èdè Yorùbá
Zulu
Praegune keel:Eesti