ऊर्जा भण्डारणको लागि लिथियम-आयन ब्याट्री चार्ज गर्ने विधि

著者：Iflowpower – Portable Power Station ပေးသွင်းသူ

निकल-क्याडमियम जस्ता पुराना प्रविधिहरूको तुलनामा, लिथियम-आयन ब्याट्री रसायन विज्ञान प्रविधिले पोर्टेबल उपकरणहरूको पावर घनत्वमा धेरै सुधार गर्छ, र एकल चार्जिङ हुँदा यी प्रणालीहरूको सामान्य सञ्चालन समयलाई पछ्याउँछ। लिथियम-आयन ब्याट्रीको स्व-डिस्चार्ज अनुपात निकल-क्याडमियम र निकल धातु हाइड्राइडको आधा हुन्छ, जसले शेल्फ लाइफलाई पनि मद्दत गर्दछ, उपकरण चार्ज गर्न अनुमति दिन्छ, जसले गर्दा ग्राहकहरूले प्रयोग गर्नु अघि किन्नु पर्दैन। लिथियम आयनहरूको बेफाइदा पुरानो रसायन विज्ञान भन्दा पुरानो प्रविधि भन्दा बढी जटिल छ।

यद्यपि, सावधानीपूर्वक व्यवस्थापन गर्दा लिथियम आयनहरूको पावर डेलिभरीलाई अधिकतम बनाउन सकिन्छ, जसले गर्दा राम्रो अनुभव मात्र प्रदान हुँदैन, तर साना ब्याट्रीहरू प्रयोग गर्न तपाईंको डिजाइनलाई साँघुरो बनाउन पनि सकिन्छ। पहिरनयोग्य उपकरणको आकार र तौलमा ब्याट्रीको महत्त्वपूर्ण अनुपात हुने भएकोले, चार्जिङ सर्किटलाई अर्को चार्जिङ सर्किटमा प्रतिस्थापन गर्नु उल्लेखनीय छ। लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूको प्रमुख समस्या भनेको अत्यधिक चार्जिङको लागि धेरै संवेदनशील हुनु हो, किनभने धेरै उच्च भोल्टेजले भौतिक तनाव निम्त्याउन सक्छ, जसले गर्दा ब्याट्रीको आयु छोटो हुन्छ।

यदि चार्ज प्रति ब्याट्री ४.२V को भोल्टेज भन्दा बढी भयो भने, यसले सुरक्षा जोखिम पनि ल्याउनेछ। ब्याट्री वास्तविक सीमामा नपुगेकोले कम लागतको चार्जिङ सर्किटहरू बढी चार्ज हुन सक्छन्।

तिनीहरूले तथाकथित चार्जिङ र रनिङ रणनीतिहरू प्रयोग गर्छन्, यो रणनीतिको फाइदा यो छ कि यो छिटो देखिन्छ। यो रणनीतिले लिथियम आयन चार्जिङ कर्भका विशेषताहरू प्रयोग गर्दछ, जसलाई चार प्रमुख चरणहरूमा विभाजन गर्न सकिन्छ। पहिलो चरणले ब्याट्री आपूर्ति गर्न स्थिर प्रवाह प्रयोग गर्दछ।

ब्याट्रीको साथ, यसको भोल्टेज कम वा बढी रेखीय हुन्छ। भोल्टेज शिखरको वरपर समतल हुन्छ, जुन समयमा चार्जर रोक्न सक्छ। यद्यपि, यस समयमा लगभग ८५% मात्र चार्ज हुन्छ, जसले गर्दा सिद्धान्तमा प्रयोग समय कम हुन्छ।

थप रूपमा, सुरक्षा कारणहरूले गर्दा, कटअफ भोल्टेज सामान्यतया अधिकतम भोल्टेज भन्दा तल सेट गरिन्छ, जसले ब्याट्रीमा लागू हुने अधिकतम चार्जलाई अझ कम गर्छ। कटअफ भोल्टेज सामान्य अधिकतम ४ को सट्टा ३.८V छ।

२V, त्यसैले ब्याट्री क्षमताको ६०% उपलब्ध छ। बाँकी चार्जिङ संतृप्ति वा स्थिर भोल्टेज चरणको समयमा गरिन्छ। यद्यपि द्रुत चार्जरले चार्जिङ करेन्ट थपेर संतृप्ति चरणमा पुग्न आवश्यक समय घटाउन सक्छ, यसले संतृप्ति चरणलाई विस्तार गर्ने प्रभाव पार्छ, र तनावबाट जोगाउन संतृप्ति चरणलाई सावधानीपूर्वक र सही रूपमा व्यवस्थापन गर्दछ।

चित्र १: लिथियम आयन ब्याट्रीहरूको चार्जिङ चरण, उच्च तापक्रम अवस्थाहरूमा थर्मल समायोजन चरणहरू सहित। ब्याट्री ओभरफ्लोले भरिएको परीक्षण गर्न गाह्रो छ, त्यसैले ब्याट्री पूर्ण चार्ज हुन लागेको छ भनी संकेत गर्न समय वा वर्तमान स्तरलाई प्रोक्सीको रूपमा प्रयोग गरिन्छ। सामान्यतया, संतृप्ति चार्जिङ लगभग दुई घण्टाको हुन्छ, जसले गर्दा उचित समय मिल्छ।

संतृप्ति चार्ज गर्दा, वर्तमान सूचकांक घट्छ। जब करेन्ट पहिलो चरणमा प्रयोग गरिएको स्तरको लगभग ३% पुग्छ, ब्याट्री सामान्यतया पूर्ण रूपमा चार्ज भएको मानिन्छ र प्रक्रिया रोकिन सक्छ। संतृप्त चार्जिङको समयमा प्रयोग हुने भोल्टेजलाई एक प्रतिशत वा सोभन्दा राम्रोमा समायोजन गरिन्छ।

संतृप्त चार्ज गर्ने सर्किटहरूले हालको परीक्षण र प्रेस प्रयोग गरेर प्रक्रियाहरू व्यवस्थापन गर्न सक्छन् ताकि निश्चित समय पछि बिजुली काटियोस् र धातु लिथियम जम्मा होस्, जसको परिणामस्वरूप आगो लागोस्। चार्जिङ नियन्त्रण गर्न तापक्रम पनि उपयोगी हुन्छ। पहिलो चरणमा, आन्तरिक प्रतिरोध अपेक्षाकृत कम हुन्छ, ब्याट्री टेपर हुने छैन।

एकपटक संतृप्ति चरणमा प्रवेश गरेपछि, ब्याट्री न्यानो हुनेछ। त्यसकारण, तापक्रम सेन्सर ब्याट्री धेरै तातो नहुने र सुरक्षित जोखिम हुने कुरा सुनिश्चित गर्नेसँग सम्बन्धित छ। ब्याट्री निर्माताहरूले आफ्ना उत्पादनहरूको लागि सुरक्षित तापक्रम सीमा प्रदान गर्नेछन्, र सामान्यतया ब्याट्री प्याकमा चार्जर सर्किटमा ADC वा तुलनात्मक सर्किटहरूसँग प्रयोग गर्न सकिने थर्मिस्टरहरू आपूर्ति गर्नेछन्।

चार्जिङ प्रक्रिया गहिराइ घट्नु अघि चार्ज गरिनुपर्छ। यसले चार्ज गर्न मिल्ने ब्याट्री पुन: सुरु गर्न ट्रिकल चार्जिङ प्रयोग गर्दछ - परीक्षण गरिएको भोल्टेज 3V भन्दा कम हुनेछ। एकपटक ट्रिकल प्रक्रियामा पर्याप्त चार्ज आपूर्ति भएपछि, भोल्टेज ३V वा सोभन्दा बढीमा बढ्नेछ र सामान्य पहिलो चरणको चार्जिङ प्रक्रियालाई सम्हाल्न सकिन्छ।

लिंग्लर्टको LTC4065 चार्जर आईसीले सानो आकारको DFN प्याकेज प्रयोग गर्दछ जसले लिथियम आयन ब्याट्रीहरूको लागि आवश्यक विभिन्न चार्जिङ मोडहरूलाई समर्थन गर्न प्रतिक्रिया लूपहरू कसरी व्यवस्थित गर्ने भनेर आपूर्ति गर्दछ। यो उपकरणले स्थिर करेन्ट र स्थिर भोल्टेज चार्जिङ विधिहरू, साथै ब्याट्रीको प्रभावकारी चार्जिङ निकटतालाई अनुमति दिन स्थिर तापक्रमलाई समर्थन गर्दछ। उच्च तापक्रम चार्जिङलाई समर्थन गर्न, LTC4065 मा ताप सीमा सर्किट छ।

यसले चार्जिङ करेन्टलाई सामान्य परिवेशको तापक्रम अनुसार सेट गर्न सक्छ (सबैभन्दा खराब अवस्थामा होइन), र चार्जर स्वतः सबैभन्दा खराब अवस्थामा घटेको सुनिश्चित गर्न सक्छ। LTC4065 मा, तीन एम्पलीफायर प्रतिक्रिया लूपहरूले स्थिर वर्तमान, स्थिर भोल्टेज, र स्थिर तापक्रम मोड नियन्त्रण गर्छन्। चौथो एम्पलीफायर फिडब्याक लूप हालको स्रोत जोडीको आउटपुट प्रतिबाधा थप्न प्रयोग गरिन्छ ताकि एउटा ड्रेन करेन्ट दोस्रो ड्रेन करेन्टको हजार गुणा मात्र होस्।

स्थिर वर्तमान र स्थिर भोल्टेज सञ्चालनको लागि छुट्टै प्रतिक्रिया लूपले चार्जिङ वर्तमानलाई कम गर्न प्रयास गर्ने कुनै पनि मोडेलको आधारमा चार्जरलाई बल दिन्छ। अर्को एम्पलीफायर आउटपुट संतृप्त छ, जसले प्रणालीबाट यसको लूपलाई प्रभावकारी रूपमा हटाउँछ। स्थिर वर्तमान मोडमा हुँदा, यसलाई १v मा सही रूपमा चलाइन्छ।

प्रतिशत सहिष्णुता प्रतिरोधक (rPROG) प्रयोग गरेर करेन्ट प्रोग्राम गर्न प्रोग पिन। जब स्थिर भोल्टेज मोड मनपर्छ, स्थिर भोल्टेज लूपले यसको उल्टो इनपुटलाई आन्तरिक सन्दर्भ भोल्टेजमा ड्राइभ गर्छ। आन्तरिक रेजिस्टर डिभाइडरले ब्याट्री भोल्टेज ४ मा रहन्छ भनी सुनिश्चित गर्छ।

२V.Prog पिन भोल्टेजले स्थिर भोल्टेज मोडमा चार्जिङ करेन्टलाई पनि संकेत गर्न सक्छ। सामान्य काममा, चार्जिङ अवधि स्थिर-करेन्ट मोडबाट सुरु हुन्छ - ब्याट्रीमा डेलिभर गरिएको करेन्ट १०००V / rProg बराबर हुन्छ।

यदि LTC4065 को बिजुली खपत नजिक छ भने 115°C, सीमा तापक्रम एम्पलीफायरले चार्जिङ करेन्ट कम गर्न थाल्नेछ, चिपको तापक्रम लगभग सीमित गर्नेछ 115°C. तापक्रम प्रतिबन्ध मोडबाट बाहिर निस्किएपछि, LTC 4065 ले स्थिर वर्तमान मोड फर्काउनेछ वा स्थिर तापक्रम मोडबाट स्थिर भोल्टेज मोडमा प्रवेश गर्नेछ। चाहे त्यो मोड होस्, PROG पिनको भोल्टेज ब्याट्रीमा डेलिभर गरिएको करेन्टसँग समानुपातिक हुन्छ।

आन्तरिक प्रेस-अफ-टाइम सर्किटरी र ट्रिकल चार्जिङ व्यवस्थापनले प्रभावकारी लिथियम-आयन ब्याट्री व्यवस्थापनको लागि आवश्यक कार्यहरूमा सुधार गरेको छ। यो उपकरणले ०.६% फ्लोटिंग भोल्टेज शुद्धता प्रदान गर्दछ, केवल दुई बाह्य कम्पोनेन्टहरू।

जब इनपुट पावर हटाइन्छ, LTC4065 स्वचालित रूपमा कम वर्तमान अवस्थामा प्रवेश गर्छ र ब्याट्री चुहावट कम हुन्छ 1μतल A। पावर लागू भएपछि, LTC4065 ले बन्द मोडमा प्रवेश गर्न सक्छ र पावर आपूर्तिलाई २० मा घटाउन सक्छ।

μतल A। चित्र २: चार्जिङ स्थिति प्रवाह चार्ट LTC4065 निर्णय यो जस्तै छ। LTC4065 जस्तै, MaximIntegrated MAX1551 मा पनि थर्मल सीमित कार्यहरू, इष्टतम चार्जिङ, सबैभन्दा खराब अवस्थामा ब्याट्री र इनपुट भोल्टेज द्वारा थर्मल रूपमा प्रतिबन्धित बिना नै छ।

ताप सीमा पुगेपछि, MAX १५५५१ र MAX १५५५ ले पूर्ण रूपमा चार्ज गर्न बन्द गर्दैनन्, तर बिस्तारै चार्जिङ करेन्ट घटाउँछन्, जसले प्रणालीमा चिसो हुँदा कार्य कायम राख्न मद्दत गर्दछ। SOT23 प्याकेज प्रयोग गरिन्छ, MAX1551 र MAX 1555 जस्तै, माइक्रोचिप टेक्नोलोजीद्वारा विकसित MCP73811 मा स्थिर दबाब र स्थिर वर्तमान चार्जिङ प्रदान गरिएको छ, पछिल्लो केवल बाह्य प्रतिरोधद्वारा प्रोग्राम गरिएको छ, र निर्मित ताप सेन्सर नियन्त्रण तापक्रम सीमा चार्जिङले सुसज्जित छ। टेक्सास इन्स्ट्रुमेन्ट्स (TI) को BQ2409X शृङ्खला एक उच्च एकीकृत रेखीय चार्जर उपकरण हो, जसले अन्तरिक्ष-उन्मुख पोर्टेबल प्रयोगलाई सामना गर्दछ।

यी आईसीहरू USB पोर्ट पावरको लागि डिजाइन गरिएका छन् वा उच्च इनपुट भोल्टेज दायरा र इनपुट ओभरभोल्टेज सुरक्षा भएका एसी एडेप्टरहरू समायोजित गर्न सकिँदैन। BQ2904X ले समायोजन, स्थिर वर्तमान र स्थिर भोल्टेज चार्जिङ गर्दछ। सबै चार्जिङ चरणहरूमा, आन्तरिक नियन्त्रण लूपले आन्तरिक तापक्रम थ्रेसहोल्ड नाघ्दा IC जंक्शन तापक्रम र कम चार्जिङ करेन्टको निगरानी गर्छ।

लिथियम-आयन ब्याट्रीहरूलाई चार्ज गर्ने प्रविधिहरूको संयोजनले पोर्टेबल र पहिरनयोग्य प्रणालीहरू निर्माण गर्न अनुमति दिन्छ जसले गर्दा निर्माण पोर्टेबल र पहिरनयोग्य प्रणालीहरू लामो समयसम्म टिक्छन्, तर सबैभन्दा लामो कार्य प्रदान गरिन्छ, र ब्याट्रीको आकार घटाउन सकिन्छ। सानो देखि तौल र जीवन बीचको उत्तम सम्झौता। .