Устройство аккумуляторов телефонов
Приобретая мобильный телефон, человек, как правило, меньше всего задумывается над сроком его безотказной работы. А если и задумывается, то связывает его прежде всего с ненадежностью микросхем, радиоэлементов и механическими повреждениями. Исследования показывают, что первое место по отказам занимают элементы питания. В настоящее время в мобильных телефонах используют никель-кадмиевые (NiCd), никель-металл-гидридные (NiMH), литий-ионные (Li-Ion) и литий-полимерные (Li-Polymer) аккумуляторные батареи. Рассмотрим характеристики аккумуляторов.
Емкость аккумулятора – максимальное количество электричества, которое можно получить от одной полной зарядки. Обозначается латинской буквой С и выражается в ампер-часах (А-ч) или миллиампер-часах (мА-ч). Так, например, аккумулятор емкостью 720 мА-ч способен отдавать в нагрузку ток 720 мА в течение оного часа или 360 мА в течение двух часов. При этом, конечно, разрядный ток не должен превышать некоторой максимальной силы для конкретного типа аккумулятора, иначе его пластины быстро выйдут из строя.
Внутреннее сопротивление аккумулятора
Чем оно меньше, тем больший ток способен отдать аккумулятор в нагрузку. Это очень важная характеристика. В режиме приема мобильный телефон потребляет небольшой ток. Однако во время разговора ток резко возрастает. В этом случае аккумуляторы с различным внутренним сопротивлением ведут себя по-разному. Никель-кадмиевые, обладающие наименьшим внутренним сопротивлением, легко отдают требуемый ток. Никель-металл-гидридные обладают самым высоким сопротивлением, поэтому дают просадку напряжения, которая может привести к сбоям либо ваш телефон выдаст сигнал, что аккумулятор разряжен. Так как мобильные телефоны в процессе работы потребляют более или менее стабильный ток, то для их питания применяют литий-ионные либо литий-полимерные аккумуляторы. Никель-металл-гидридные применяют при питании устройств, потребляющих стабильный ток.
Плотность энергии (Energy Density) заряженной батареи
Измеряется в ватт-часах, отнесенных к килограмму массы аккумулятора (встречается и к литру объема). Здесь лидируют литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы (110. 160 Вт/кг), заметно уступают им аккумуляторы 100… 130 Вт/кг. Никель-металл-гидридные аккумуляторы имеют этот показатель 60… 120, никель-кадмиевые — 45… 80 Вт х ч/кг. Из сказанного следует, что наименьшими размерами и весом при одинаковой емкости обладают литий-полимерные и литий-ионные аккумуляторы, несколько большими — никель-металл-гидридные. А литий-полимерным аккумуляторам можно придать практически любую форму.
Время заряда аккумулятора
Это довольно важная характеристика, поскольку при интенсивной эксплуатации аккумуляторы мобильных телефонов приходится заряжать почти ежедневно. Варьируется от 1 часа у никель-кадмиевых (при необходимости их можно зарядить за 15 минут) и 2… 4 часов у никель-металл-гидридных, литий-ионных и литий-полимерных.
Номинальное напряжение одного элемента
У никель-кадмиевых и никель-металл-гидридных аккумуляторов номинальное напряжение составляет 1,25 В, у литий-ионных и литий-полимерных — 3,6 В. Причем у первых двух типов напряжение в процессе разряда практически стабильно, в то время как у литий-ионных аккумуляторов в процессе разряда оно линейно снижается от 4,2 до 2,8 В.
Саморазряд — уменьшение заряда заряженного, но не подключенного к потребителю энергии аккумулятора в процессе его хранения. Для никель-кадмиевых аккумуляторов это одно из слабых мест. У них потеря заряда достигает 10% в первые сутки после зарядки, а затем по 10% в месяц. Примерно такой же показатель и у никель-металл-гидридных аккумуляторов. Вне конкуренции по этому показателю литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы. У них саморазряд не превышает 2 – 5% в месяц, который происходит в основном из-за наличия схем контроля внутри аккумуляторов. Однако ограниченное время «жизни» этих аккумуляторов не дает полностью использовать это положительное качество.
Это одна из важнейших характеристик аккумуляторов, о которой пользователь задумывается почему-то в последнюю очередь. Для аккумуляторов с различной химией он определяется по-разному. Для одних аккумуляторов критичным является общее число рабочих циклов «заряд — разряд», в то время как для других — общее время их эксплуатации.
Никель-кадмиевые аккумуляторы выдерживают более 1500 циклов «заряд — разряд», и как показывает опыт, после восстановления могут проработать еще столько же. При правильном периодическом обслуживании никель-кадмиевые аккумуляторы служат от 5 до 10 и более лет, вплоть до механического износа их корпуса и внутренних контактов.
Никель-металл-гидридные аккумуляторы выдерживают около 500 циклов «заряд — разряд» и срок их службы редко превышает два года даже при весьма аккуратном их обслуживании.
Литий-ионные аккумуляторы можно заряжать-разряжать от 500 до 1000 раз. Но это число циклов полностью выбрать затруднительно из-за короткого срока службы — не более двух лет (по заявлениям производителей). Практически же литий-ионные аккумуляторы теряют свои эксплуатационные качества уже через год.
У литий-полимерных аккумуляторов число циклов «заряд — разряд» колеблется от 300 до 500, и они также редко служат более года. Кроме того, срок службы зависит и от степени разряда — при частичных разрядах он больше, чем при полных.
Никель-кадмиевые аккумуляторы имеют наименьшее время заряда, допускают наибольший ток нагрузки и обладают наименьшим соотношением цена — срок службы, но в то же время они наиболее критичны к точному соблюдению требований по правильной эксплуатации.
Число циклов «заряд — разряд» до снижения емкости на 80%/срок службы
Время быстрого заряда, ч
Токи нагрузки относительно емкости (С) — пиковый
Токи нагрузки относительно емкости (С) — наиболее приемлемый
Плотность энергии, Вт/кг
Саморазряд за месяц при комнатной температуре, /%
Напряжение на элементе, В
Диапазон рабочих температур, ° С
Год выхода на рынок
Сравнительная характеристика аккумуляторов
Это общеизвестная проблема для никель-кадмиевых и никель-металл-гидридных аккумуляторов. Эффект памяти состоит в частичной (временной) потере емкости аккумулятора, если он будет поставлен на зарядку до полного разряда. Аккумулятор как бы помнит точку начала очередного цикла подзарядки и при разрядке активно отдает только полученную во время последней подзарядки емкость. Иными словами, не полностью разряженный аккумулятор помнит свою предыдущую емкость и, будучи снова полностью заряженным, при разряде отдает только такой заряд, какой он отдал в предыдущем цикле разряда. Проявляется в том, что напряжение в цепи нагруженного и, казалось бы, нормально заряженного аккумулятора внезапно, раньше времени, падает. Эффект памяти реально проявляется в том, что в повседневной жизни пользователи редко дожидаются полной разрядки аккумуляторов перед тем, как поставить их на зарядку.
Физическая суть эффекта памяти заключается в том, что при неполном разряде аккумулятора происходит укрупнение частиц рабочего вещества аккумулятора, соответственно общая площадь соприкосновения рабочего вещества с электролитом уменьшается. Вследствие этого всего за несколько месяцев емкость никель-кадмиевого или никель-металл-гидридного аккумулятора может сократиться в несколько раз.
Поэтому весьма важными для этих типов батарей являются периодические обслуживания, которые состоят в полной разрядке, а затем в полной зарядке аккумулятора. Этот процесс принято называть тренировкой аккумулятора. Никель-кадмиевые аккумуляторы требуют ежемесячной тренировки, никель-металл-гидридные — раз в два-три месяца.
При заметном уменьшении емкости никель-кадмиевых и никель-металл-гидридных аккумуляторов их подвергают процедуре восстановления. Она заключается в очень глубоком разряде аккумулятора, дробящем крупные частицы рабочего вещества на более мелкие. Для этого имеется специальное оборудование, к примеру, анализатор аккумуляторных батарей С7000 канадской фирмы CADEX. Литий-ионные и литий-полимерные аккумуляторы не обладают эффектом памяти.
Каждый аккумулятор имеет два электрода — положительный и отрицательный. Между электродами помещается разделительный слой, препятствующий разноименным электродам внутри аккумулятора соприкасаться друг с другом. Пространство между электродами заполнено электролитом (кислотным либо щелочным). Электроды могут быть выполнены как чередующиеся пластины.
Вначале аккумуляторы имели пробки, позволявшие стравливать выделяющиеся при заряде газы и сменять электролит. Позднее разработчики придумали изготавливать разные по размерам электроды, что позволило весь выделяющийся газ поглощать непрореагировавшей частью внутри аккумулятора. А это дало возможность производить аккумуляторы в герметичном корпусе.
В корпусах многих моделей аккумуляторов имеется встроенная электроника, не допускающая глубокого разряда, чрезмерного заряда или высокой температуры.
На сегодняшний день применяют три основных метода заряда аккумуляторов:
— нормальный или медленный заряд;
— быстрый заряд;
— скоростной заряд.
Отключение аккумулятора по окончании заряда производится с использованием:
— контроля температуры;
— контроля напряжения заряда;
— контроля спада напряжения заряда;
— контроля тока в конце заряда;
— таймера.
Нормальный или медленный заряд. Этот метод хотя и редко, но применяют для заряда никель-кадмиевых и никель-металл-гидридных аккумуляторов. Он дешевый, но приводит к кристаллизации элементов аккумулятора, что снижает емкость и срок службы. Для заряда литий-ионных и литий полимерных аккумуляторов данный метод применять нельзя, так как происходят необратимые изменения внутренней структуры аккумуляторов.
Зарядное устройство представляет собой источник постоянного напряжения, в выходную цепь которого последовательно включен задающий ток резистор. Зарядный ток аккумуляторов принято численно выражать в частях емкости аккумулятора С. Ток нормального заряда составляет приблизительно 0,1С. Таким образом при емкости аккумулятора 720 мА/час величина 0,1С будет составлять 72 мА.
Быстрый заряд. Используется только для заряда никель-кадмиевых аккумуляторов током 0,5С. Окончание заряда определяется достижением напряжения на аккумуляторе определенной величины.
Скоростной заряд. Характеризуется зарядным током 1С и включает в себя все способы отключения аккумулятора по окончании заряда.
Для заряда никель-кадмиевых и никель-металл-гидридных аккумуляторов применяют метод контроля окончания заряда по резкому незначительному снижению напряжения на аккумуляторе. Его называют отрицательным дельта V-зарядом. Его величина составляет 10…30 мВ на элемент.
Метод контроля температуры использует то, что в конце заряда проходит более интенсивный нагрев аккумулятора, и окончание заряда можно контролировать по скорости изменения температуры. При заряде никель-кадмиевых и никель-металл-гидридных аккумуляторов окончание заряда определяется в том случае, если изменение температуры достигнет 1°С/мин. Абсолютным порогом перегрева считается 60 °С.
Губительное действие на аккумулятор оказывает перезаряд, особенно если по окончании заряда его принудительно отключают, а затем снова подключают к зарядному устройству. При каждой такой операции инициируется цикл скоростного заряда при его высоком начальном токе. Частые подключения устройств, имеющих никель-кадмиевые и никель-металл-гидридные аккумуляторы, к внешним источникам питания значительно сокращают срок службы аккумуляторов.
Зарядные устройства литий-ионных аккумуляторов умеют определять степень заряда аккумулятора.
Особенностью заряда литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов является ограничение напряжения заряда. В настоящее время эти аккумуляторы можно заряжать до 4,20 В. Допустимое отклонение составляет 0,05 В.
При заряде литий-ионных и литий-полимерных аккумуляторов током 1С время заряда составляет 2-3 часа. В процессе заряда они не нагреваются. Аккумулятор достигает состояния полного заряда, когда напряжение на нем достигает 4,20 В + 0,05 В, а ток при этом значительно снижается и составляет примерно 3% от начального тока заряда.
Иногда приходится заряжать полностью разряженные аккумуляторы. В телефоне такой заряд осуществляется автоматически. А если отсутствует зарядное устройство?
При отсутствии специального зарядного устройства заряд аккумуляторов можно осуществить при помощи источника питания с регулируемым на выходе напряжением и максимальным рабочим током 2А и приборами контроля тока и напряжения следующим образом.
Источник
Power Bank Схема Принципиальная
Их количество влияет только на объем будущего Power bank, но оптимальным будет от до mAh в общем.
На улице он самостоятельно заряжается с помощью солнечного света — как и задумано. 
Вместо него поставим туда контроллер заряда батареи.
Как собрать Power bank с aliexpress без схемы (5000 — 15000 mAh)
Пластмасса корпуса очень хорошая, достаточно эластичная, потому сломать тяжело.
Мы используем специальные электрические изоляторы для исключения контакта никелевой сварочной ленты и корпуса аккумуляторов. И наконец, присоедините внешние коннекторы USB и всё готово.
Родные имели падение около 0. Спереди расположен дисплей, причем матричный, что весьма неожиданно. 
Количество витков Причина повышения КПД кроется не столько в том, что устройство стало отключаться при более низком напряжении на аккумуляторе, сколько в том, что теперь напряжение на входе преобразователя выше, соответственно с повышением напряжения падает ток потребления по входу, соответственно более эффективно используется энергия. 
Схема включения CE Фото преобразователей Готовое устройство хотелось сделать достаточно функциональным, поэтому я решил использовать 2 преобразователя, если придётся заряжать сразу пару устройств, а для аккумуляторов решил взять аж 4 микросхемы TP, чтобы можно было использовать аккумуляторы с разной ёмкостью. Входное напряжение LT может быть ниже 2,2 В. 
Собираем Power Bank на солнечных батареях с фонариком
Шаг 1: Составляющие
Но так как характер потребления импульсный, то измерить его не очень удобно. Но куда большее удивление было после того, как я измерил падение на пружинах к аккумуляторам, 0. Она работает только с одним аккумулятором, если соединить хотя бы две такие схемы, то если хотя бы один аккумулятор из двух будет вставлен правильно, то второй транзистор будет также открыт. 
Виден, микроконтроллер, отдельные зарядные устройства и т. Добавьте экран с вольтажом, чтобы знать сколько заряда осталось в аккумуляторе. 
Я не стал рисовать полную принципиальную схему, так как не видел в этом смысла, но покажу принцип строения данного поверанка. Остается только проделать дырочки и зафиксировать все элементы термоклеем в коробочке. 
В боковой стенке вырезаны два отверстия под микро юсби разъемы, то есть одновременно можно заряжать два устройства. 
Все работает, индикатор светится красным, цепь собрана верно. Минус аккумулятора я припаял к минусу от преобразователя, провода брать желательно толстого сечения, потому как токи здесь будут от 1 до 3 ампер, в зависимости от того что вы будете заряжать. 
Для начала я выяснил, что на дорожках до диодов падает около 0. 
В тесте я использовал аккумуляторы Sony VTC4, которые участвовали в моем обзоре аккумуляторов. Инструкция Инструкция хоть и на английском, но очень подробная.
Мощный универсальный Power Bank своими руками
15 комментариев
Причина повышения КПД кроется не столько в том, что устройство стало отключаться при более низком напряжении на аккумуляторе, сколько в том, что теперь напряжение на входе преобразователя выше, соответственно с повышением напряжения падает ток потребления по входу, соответственно более эффективно используется энергия. 
Меня часто спрашивают, как сделать простой бесперебойник 5 Вольт. 
С корпусом я определился. При соединении аккумуляторов напряжение на обеих должно быть одинаковым 4. 
Использован корпус от адаптера или инвертора, но можно использовать другой подходящий корпус. Электричество, получаемое от этих панелей, хранится в Li-Po батарее. Но после их заряда оказалось, что за долгое время работы в ноутбуке, ни одна из 6-ти проверенных мной банок не держала заряд они саморазряжались. По размерам он оказался достаточно вместителен. 
Но это, отнюдь, не говорит, что они лучше. Подключать светодиод на прямую нельзя, потому что он моментально сгорит, а подключил я его через резистор, на ОМ, при помощи тоненьких проводков подсоединил к минусу и плюсу.
15 комментариев
При подаче питания на Повербанк входные 5 Вольт через отдельный диод D1 поступают на вход преобразователя, а так как это напряжение выше, чем от аккумуляторов, то и питание производится от внешнего БП. Устанавливаем PCM на батарею.
При помощи четырех диодов D2-D5 организована защита от установки аккумулятора в неправильной полярности. Далее я установил USB на место где ранее был встроен выключатель от звонка, при помощи супер клея и соды.
До новых встреч! Этот корпус подходит для аккумулятора, который использовал я.
Power Bank. Внешний аккумулятор. Своими руками.
Навигация по записям
Затем ножиком убрал излишки застывшего клея. В качестве оценки КПД устройства я решил сравнить реальную емкость аккумуляторов и отдаваемую в нагрузку.
Одним из основных узлов схемы является повышающий dc-dc конвертор, инвертор — преобразователь напряжения.
Соедините всё, как показано на фотографии. Не забудьте о предохранителе. Причина повышения КПД кроется не столько в том, что устройство стало отключаться при более низком напряжении на аккумуляторе, сколько в том, что теперь напряжение на входе преобразователя выше, соответственно с повышением напряжения падает ток потребления по входу, соответственно более эффективно используется энергия.
Далее следует пайка. Вырезал из тонкого пластика подходящий кусок и приклеил. Кстати, разъемы очень легко запомнить, первый — ток 1 Ампер, второй — 2 Ампера, то есть , Происходит это очень быстро, нагрузка даже не успела это засечь, но из-за инерционности дисплея Повербанка удалось сфотографировать ток перед отключением.
Это более надежно и компактнее. Выше я писал, что есть два цветовых решения корпуса, я выбрал белый. За исключением корпуса. Подключать контакты контроллера надо в последовательности от «минимального» к «максимальному», т.
Я спроектировал его модель в программе Autodesk Inventor. Но при более внимательном осмотре видны следы флюса, а также иногда не очень аккуратная пайка. Я использовал проводник из меди с достаточно большим сечением, так как ток заряда аккумулятора порядка 1 ампер. Будет сделано также небольшое отверстие под выключатель питания.
Теперь о корпусе
Эта схема рассчитана на один литиевый аккумулятор. Их нужно заменить более яркими и вывести на переднюю панель. Входное напряжение LT может быть ниже 2,2 В. Для начала я выяснил, что на дорожках до диодов падает около 0.
Аккумуляторы также сойдут для наших потребностей! Разъем на контроллере может быть совершенно любым, именно таким, какой вам нужен. Планшет CUBE андроид , Данный планшет может без проблем брать от зарядного ток 2 Ампера, но в первом разъеме 1 А ток был превышен, а во втором 2 А ограничен на уровне 0.
Ремонт POWER BANK (не заряжает телефон)
Источник