Зарядное устройство для Li-lon-аккумуляторов

В настоящее время широкое распространение получили литий-ионные (Li-Ion) и литий-полимерные (Li-Pol) аккумуляторы. Их отличительная особенность — большая емкость при меньшем весе и габаритах. Достаточно большая номенклатура таких аккумуляторов применяется в сотовых телефонах. Специфика зарядки подобных накопителей электроэнергии заключается в строгом соблюдении режимов зарядки, несоблюдение которых приводит к выходу из строя, а иногда и взрыву аккумуляторов.

Для зарядки Li-lon аккумуляторов выпускаются специализированные микросхемы, обеспечивающие безопасную зарядку. Предлагаю зарядное устройство на микросхеме МС34674. ИМС представляет собой полностью интегрированное готовое устройство для зарядки одноэлементных Li-lon и Li-Pol аккумуляторов. Данная микросхема обеспечивает максимальный зарядный ток 1 А при входном напряжении 4,3...10 В. Микросхема обеспечивает защиту от высокого входного напряжения (но не более 28 В), перегрева микросхемы и аккумулятора. ИМС допускает зарядку полностью разряженных аккумуляторов малым током. Размеры чипа — 2x3 мм, поэтому собранное зарядное устройство занимает очень мало места и позволяет встраивать его в носимое изделие.
Процесс зарядки состоит из трех этапов.
1. Так называемая "капельная зарядка". Аккумулятор полностью разряжен, напряжение на нем ниже 2,7 В. Зарядка производится при изменяющемся входном напряжении, примерно на 60 мВ превышающем напряжение на аккумуляторе.
2.  Напряжение на аккумуляторе выше 2,7 В. Зарядка постоянным током.
3. Напряжения на аккумуляторе — 4,2 В. Дозарядка при постоянном напряжении, ток постепенно падает до нуля.
В процессе зарядки контролируется величина тока и напряжения. Если параллельно зарядному устройству включен потребитель энергии, и в процессе его работы напряжение на аккумуляторе упадет до 4,1 В, вновь включается режим зарядки постоянным током (максимально возможным). Когда в процессе зарядки температура кристалла увеличивается до 110°С, во избежание выхода из строя микросхемы зарядка прекращается. Микросхема позволяет регулировать ток заряда аккумулятора в зависимости от его температуры (для этого в аккумулятор должен быть встроен NTC термистор. В аккумуляторах для сотовых телефонов такой термистор обычно имеется).

Рис.1

В зарядном устройстве (рис.1) напряжение питания по USB-ин-терфейсу или от внешнего источника поступает на разъем Х2, проходит через предохранитель FU1, фильтруется и сглаживается дросселем L1 и конденсатором СЗ и подается на вход микросхемы D1. Конденсатор С4 и варис-тор R6 используются для гашения импульсных выбросов в цепи питания.
Напряжение заряда с вывода 8 D1 поступает на"+" аккумулятора GB1. С помощью цепочки R1-R2-Rt-C2 устанавливается "температурное окно4, в котором производится зарядка. С данными номиналами резисторов (при Rt+R2=120 кОм) верхняя температура отключения составляет +55°С, нижняя (при Rt+R2=290KOM) — -40°С.
Вход EN (вывод 4) D1 служит для внешнего включения (логическим "О") или выключения (логической "1") микросхемы. Выходы GRN (вывод 2) и RED (вывод 3) служат для индикации режима работы зарядного устройства. В данной схеме эти выводы подключаются к свободным портам микроконтроллера переносного устройства. Если в схеме не предусматривается использование микроконтроллера, то вывод 4 необходимо заземлить, сопротивления резисторов R3 и R4 уменьшить до 470 Ом, подключить их вместо +5 В к выводу 1 D1 и последовательно с резисторами включить светодио-ды для индикации режима работы зарядного устройства. Если Uvx_norma=0 и Zar_Bat=1, батарея заряжена. Если Uvx_norma=1 и Zar_Bat=0, батарея заряжается.
Устройство собрано на односторонней печатной плате размерами 9x13 мм (рис.2). В нем применены чип-компоненты: С1, С2, С4 — типоразмера 0402, СЗ — 1206, R1 ...R5 — 0402, R6 — 0805, L1 — 3216, FU1 — 0402.

С.АБРАМОВ, г.Оренбург.