Aku laadimise põhitõed ja laadimisprofiil

Liitium{0}}ioonlaadijad on seadmed, mis reguleerivad aku laadimisvoolu ja -pinget ning mida kasutatakse tavaliselt kaasaskantavates seadmetes, nagu mobiiltelefonid, sülearvutid ja tahvelarvutid. Võrreldes teiste akude keemiaga on Li-ioonakud ühe suurima energiatihedusega, pakuvad kõrgemat pinget elemendi kohta, taluvad suuremat voolu ja neid ei pea tilklaadima, kui aku on täielikult laetud. Lisaks ei ole Li-ioonakudel mäluefekti, mis tähendab, et nad ei "mäleta" väiksemat laadimisvõimsust, kui need laaditakse enne täielikku tühjenemist. Li-ioonakusid tuleb siiski laadida kindla konstantse voolu ja konstantse pinge (CC-CV) laadimisprofiiliga, mida reguleeritakse automaatselt sõltuvalt aku temperatuurist ja pingetasemest.

Laadimisprofiil on liitium{0}}ioonakude põhiaspekt, kuna see kirjeldab, kuidas aku pinge ja vool aku laadimise ajal muutuvad.

Li-ioonakud järgivad suhteliselt levinud laadimisprofiili, mida kirjeldatakse üksikasjalikumalt allpool. Pange tähele, et kui laadija IC võimaldab konfigureerida, võib projekteerijal olla võimalik nende faaside jaoks oma läved määrata. Need seadistatavad läved on väga kasulikud, arvestades, et enamik akutootjaid määrab erinevatele maksimaalsetele laadimisvoolutasemetele teatud läved. Konfigureeritavus võib pakkuda täiendavat turvalisust, kaitstes akut üle-pinge ja üle{5}}temperatuuri, aga ka ülekoormuste eest, mis kõik võivad akut jäädavalt kahjustada või vähendada selle mahtuvust.

Nihkelaeng:

Tavaliselt kasutatakse nirelaadimise faasi ainult siis, kui aku pinge on madalam kui väga madal (umbes 2,1 V). Selles olekus võib aku sisemine kaitse-IC olla aku varem lahti ühendanud, kuna see on sügavalt tühjenenud või juhtus ülevoolu-. Laadija IC-l on aku mahtuvuse laadimiseks väike vool (tavaliselt 50 mA), mis käivitab kaitse-IC aku uuesti ühendamiseks, sulgedes FET-id. Kuigi tilklaadimine kestab tavaliselt mõne sekundi, peaks laadija IC-sse integreerima taimeri, mis peatab laadimise, kui akupakki teatud aja jooksul uuesti ei ühendata, kuna see näitab, et aku on kahjustatud.

Eel{0}}tasu:

Kui aku on uuesti-ühendatud või tühi, algab eellaadimine. Eellaadimise ajal-hakkab laadija tühjenenud akut ohutult laadima madala voolutasemega, mis on tavaliselt C / 10 (kus C on võimsus (mAh)). Eellaadimise- tulemusena tõuseb aku pinge aeglaselt. Eellaadimise-eesmärk on aku ohutu laadimine madala vooluga. See hoiab ära elemendi kahjustamise, kuni selle pinge jõuab kõrgemale tasemele.

Püsivoolu (CC) tasu:

Kiirlaadimiseks loetakse ka püsivoolu (CC) laadimist, mida kirjeldatakse üksikasjalikumalt allpool. CC laadimine algab pärast eellaadimist-, kui aku on jõudnud umbes 3 V elemendi kohta. CC laadimisfaasis on akul ohutu taluda suuremaid laadimisvoolusid vahemikus 0,5C kuni 3C. CC laadimine jätkub seni, kuni aku pinge on saavutanud "täis" ehk ujuva pinge taseme, misjärel algab konstantse pinge faas.

Püsipinge (CV) laadimine:

Liitiumelementide konstantse pinge (CV) lävi on tavaliselt 4,1–4,5 V elemendi kohta. Laadija IC jälgib aku pinget CC laadimise ajal. Kui aku jõuab CV-läveni, läheb laadija üle CC-lt CV-regulatsioonile. CV-laadimine on rakendatud, kuna laadija IC-s kuvatav välise akuploki pinge ületab komplektis oleva akuelemendi tegeliku pinge. Selle põhjuseks on elemendi sisemine takistus, PCB resistentsus ja kaitse-FET-i ja elemendi samaväärne seeriatakistus (ESR). Ohutu töö tagamiseks ei tohi laadija IC lasta aku pingel ületada maksimaalset ujuvpinget.

Tasu lõpetamine:

Laadija IC määrab, millal laadimistsükkel lõpetada, võttes aluseks akusse siseneva voolu, mis langeb CV-faasi ajal alla seatud läve (umbes C / 10). Sel hetkel loetakse aku täielikult laetuks ja laadimine on lõppenud. Kui laadija IC-s on laadimise lõpetamine keelatud, väheneb laadimisvool loomulikult 0 mA-ni, kuid praktikas tehakse seda harva. Selle põhjuseks on asjaolu, et akusse minev laetuse hulk väheneb CV laadimise ajal plahvatuslikult (kuna elemendi pinge kasvab nagu suurel kondensaatoril) ja aku laadimine võtaks väga vähese mahutavuse juures oluliselt kauem aega.

Tegelik laadimisvool võib igal hetkel olla madalam kui see, mis on seatud ahela regulatsioonide tõttu, nagu sisendvoolu piirang, sisendpinge piirang, soojusregulatsioon või aku temperatuur.