контроллер заряда аккумулятора

Приступая к зарядке планшета или телефона, мало кто догадывается, что это очень сложный процесс, требующий постоянного контроля со стороны управляющих устройств. С поставленными задачами успешно справляется специальная плата – контроллер заряда аккумулятора, размещенный внутри элемента питания или непосредственно на нем. Компонент увеличивает срок службы батареи, предупреждает ее повреждение при несоблюдении правил эксплуатации.

Зачем нужен контроллер заряда аккумулятора 

Литий–ионные аккумуляторы постепенно занимают лидирующие позиции на рынке автономных источников питания. Устройства имеют массу достоинств. Прежде всего, это повышенная энергоемкость при стандартных размерах. Пользователь избавлен от необходимости в первичной полной зарядке с последующим разряжением. Устройство обладает низким саморазрядом, который на год составляет 10-20%. Потребитель имеет возможность регулярно выполнять небольшие подзарядки, не волнуясь о качестве батареи. Общий рабочий ресурс аккумулятора может достигать 10 лет, при количестве циклов более тысячи. К существенным недостаткам Li-ion компонента относится необходимость строгого соблюдения режима зарядки и разрядки, данные функции возложены на контроллер аккумулятора.

Процесс зарядки аккумулятора при помощи контроллера протекает по следующей схеме:

• в интервале от нуля и до достижения 10% происходит предварительное медленное накопление емкости заряда;
• в диапазоне до 70-85% зарядка происходит быстро максимальным постоянным током, величина которого хранится в памяти контроллера или какой он способен обеспечить, по времени процесс занимает 1 час;
• процесс завершения зарядки сопровождается постепенным уменьшением тока, скорость зависит от температуры и занимает несколько часов.

Как работает контроллер заряда аккумулятора

Простейший по конструкции и доступный по цене контроллер зарядки работает по принципу On/Off, обеспечивает защиту от перезарядки и перегрева. К недостаткам относится активация защитных функций при емкости батареи от 70%. Такие особенности сопровождаются постоянным недозарядом, отрицательно влияющим на энергоемкость источника питания и снижают срок его службы. Данных недостатков лишены PWM устройства. Их преимущество в понижении тока при достижении предельных отметок, таким образом обеспечивая полную зарядка батареи. Регулируя ток в зависимости от температуры, контроллер препятствует перегреву и обеспечивает лучшую зарядку. Более совершенные модификации – контроллеры заряда MPPT, они на 35% эффективнее предыдущих устройств. Их преимущество в автоматическом мониторинге значений тока и напряжения в системе, что дает возможность оптимизировать параметры, равномернее распределить энергию и достичь максимальной мощности. К недостаткам относится высокая стоимость. Гибридные контроллеры объединяют лучшие качества MPPT и PWM устройств. Аккумуляторные батареи на их основе отлично себя показывают в выравнивании и равномерном распределении между батареями энергии, полученной от ветрогенераторов и солнечных панелей. 

Функции контроллера заряда аккумулятора:

1. Контроль параметров процесса зарядки.
2. В процессе зарядки контроллер заряда батареи обеспечивает защиту цепи от короткого замыкания и перепадов напряжения.
3. Блокировка перезаряда достигается за счет лимита предельного напряжения. С Li-ion батареями он составляет около 4,2 В. При достижении контроллер автоматически отключит питание, тем самым предупредит взрыв и вздутие.
4. Предупреждение глубокой разрядки.
5. Контроллер батареи обеспечивает равномерную зарядку всех компонентов схемы. 
6. При понижении температуры зарядного устройства или угрозе его перегрева, с помощью терморезистора отключается подача питания на аккумулятор. 

Работа контроллера напрямую зависит от конструкционных особенностей и вспомогательного оборудования, входящего в состав аккумулятора. В отношении смартфонов, планшетов и ноутбуков хорошо себя зарекомендовали BMS-платы с распаянными электронными элементами.