Решения для питания мобильного устройства (Li-Ion в параллель)?

Question

[Ariman]

Добрый день.

Никогда раньше не занимался питанием мобильных устройств, но вот нужда заставила. Необходимо обеспечить следующее:


1) Выходное напряжение 5В, ток — до 1А

2) Запасаемой энергии не менее чем 8Ач * 5В — то есть не менее 40 Вт*ч.

3) Зарядка от USB

4) Минимальное количество компонентов / минимальная занимаемая на плате площадь.


Дело в том, что указанные параметры легко достижимы при использовании нескольких ячеек аккумулятора (вместе с buck-конвертером), но я нигде не видел высокоинтегрированной схемы балансировки.


Поэтому я хочу взять три-четыре отдельные ячейки такого типа:



Соединить их параллельно, предварительно выровняв напряжение, после чего использовать их как один аккумулятор с напряжением 3.7 и утроенной (учетверенной) емкостью, заряжая его, соответственно, одной специализированной микросхемой, которых, для одноячеечных весьма немало.

Таким образом пропадает нужда в балансировке, остается только поставить на выходе буст-конвертер до 5В.


Господа электронщики, имеет такое решение право на жизнь? Судя по гуглению часто трехячеечные аккумуляторы разбирают и пересобирают в параллель вместо последовательного…

Answer 1

[Влад Зайцев]

Можно. Но желательно ставить в параллель аккумуляторы с одинаковой емкостью. И очень желательно датчик температуры, который разорвет цепь при превышении температуры. Датчики такие есть в стандартных платах защиты.
Ставим на каждый аккумулятор такую плату, и параллелим. Заодно плата защиты спасет от полного разряда и перезаряда.

Comments

[Ariman]

А в тех что на фотографии как разе есть защитная схема. Не знаю, есть ли там температурный датчик, но точно есть защита от превышения по току, переразряда и перезаряда.

[Влад Зайцев]

Ну, я бы дублировал датчик, благо он стоит недорого. При повреждении одного аккумулятора другие полностью заряженные могут на нем высадить всю свою емкость. максимальный ток одного аккумулятора*4, для пожара будет достаточно.

[Ariman]

А у них параметры никак не фиксированы? То есть, если я достану такую плату из лишнего вот этого плоского аккума, она не будет по току-то фиксирована на его пределы? У трех аккумов же нагрузочная способность больше, а так, получается, больше чем от одного я не вытяну.

P.S. На этих аккумах стоит стандартная плата защиты, если в них ставят датчик температуры, то, по идее, он должен там быть — значит, у меня их будет как раз три, по одному на аккум, уже подключенные. Вы предлагаете еще дополнительно поставить куда-то?

[Влад Зайцев]

А зачем доставать? Пусть стоит. Я говорю о таких датчиках, которые например в микроволновки ставятся — такая таблетка, жестко установленная на определенную температуру. Нагревается — контакты размыкаются. Если у вас есть спецификации, и вы уверены что там есть датчик, то можно не добавлять.

[Ariman]

Боюсь, на такие ноунейм вещи спецификации не найти. Действительно имеет смысл тогда проложить «сендвич» из аккумов тремя датчиками. Они малогабаритные? Между аккумов лягут?
И они, я так понимаю, включаются последовательно с нагрузкой, то бишь, ток через них течет — на них ничего не падает особо?

[Влад Зайцев]

Разные есть, поищите «термопредохранитель». Вот сходу нашелся TZD-072, соответственно на 72 градуса. Обещают, что держит 15А, значит сильно упасть напряжение не должно

[Ariman]

Отлично, спасибо!

[rechmp]

А не проще использовать аккумуляторы с защитой, и нормальный cc\cv зарядник?
При таком комплекте вероятность возникновения критической ситуации при зарядке весьма мала. А вот при разрядке…

[Ariman]

По-моему я достаточно четко описал ТЗ. Я не могу сказать заказчику «давайте вместо того, чтобы втыкать в девайс USB-провод, мы сделаем там отсек под съемный аккум а вам в нагрузку подарим китайский зарядник». Вообще говоря, эти аккумуляторы, как я уже в который раз подчеркиваю, со встроенной защитой. И микросхема заряда — нормальная, cc\cv. То есть проблемы с переразрядом нет.

Что «при разрядке», я немного не понял последней мысли. И при каком «таком» комплекте?

[Atxmega]

TZD-072 — напряжение падать точно не будет, внутри две провлочки запаянные сплавом розе.

[Ariman]

А, так он не самовосстанавливающийся. Жаль.
P.S.
Китайцы параллелят не только аккумы, но и микрухи их заряжающие, надо же.
Вы видели, в девайсах типа того, что вы показали, стотят две микрухи, выдающие ток по 500-800 мА, они их параллелят чтобы получить 1-1.5А. Я было думал, они друг дружке будут мешать при зарядке. Надо взять на вооружение тогда, потому что эти вот мелкие, где все интегрировано, обычно больше 800 не отдают. А с таким током такую емкость будут заряжать сутки.

[Atxmega]

А, так он не самовосстанавливающийся. Жаль.

Если они у вас «сработают» — многое восстанавливать придется, даже 5 рублей(которые стоит предохранитель) вы и не заметите.

[Ariman]

Ну это при плохом исходе. Я скорее о другой ситуации — если будет стоять предохранитель на 72 градуса, допустим, и девайс ненароком перегреется, но аккумуляторы не сдетонируют еще)
Кстати в чип-дипе они в 30 раз дороже, чем пять рублей.

[Влад Зайцев]

Так никто не мешает взять на 100 градусов, а не на 70. Но тут уж есть вероятность, что аккумуляторы пойдут вразнос раньше, чем он сработает.

Answer 2

[rechmp]

Сам собираю сборку на 4шт 18560@2600 в параллель, использовал вот такую штуку.

Answer 3

[Atxmega]

Можно, даже посоветую вот такую вещь

Можете поставить АКБ как у вас в вопросе или 18650 Li-ion

Кстати, именно под эти аккумуляторы, вышеприведенный бокс и предназначен.

В параллель — в принципе, в АКБ для ноутбука так и сделано. Но там термодатчики. Поставте последовательно с каждым аккумулятором термопредохранитель
, градусов на 80.

Comments

[Влад Зайцев]

Можно просто оттуда плату вытащить.

[Ariman]

Большое спасибо! Рассматривал подобные круглые банки, но если удастся сделать на плоских было бы намного лучше, они идеально вписываются в форм-фактор.

[Atxmega]

Возьмите отсюда только плату. И поставьте плоские аккумуляторы. И вот ваше счастье. Бонусом — индикатор напряжения.

[Ariman]

Это вариант, конечно, я его в любом случае рассмотрю для прототипа, но у себя в запасе хотелось бы все-таки иметь свое решение, которое можно будет использовать в коммерческих продуктах.

[rechmp]

Для коммерции у вас полюбому будет заводская плата, а в таком случае найдете железячника, который докидает на нее по пару микросхем для правильной зарядки/разрядки аккумуляторов, там нит ничего сложного.

[Ariman]

Я и есть железячник, я разрабатываю заводскую плату. С Li-Ion непосредственно не работал, но о «паре микросхем» вполне себе осведомлен, я же все написал в вопросе — да, есть контроллеры, рассчитанные на одну ячейку. Для двух и более последовательно соединенных такой вариант не подойдет, так как нужен балансир. Нет, интегрированного решения для балансира я пока не видел, поэтому и задаю вопрос. Если «там нет ничего сложного», прошу указать конкретные микросхемы для балансировки.

[rechmp]

Простите, зачем балансир нужен в параллельной сборке?
В последовательной — понятно, хотя и их заряжают безбалансными микросхемами на 8.4, 12.6 итд вольт. В рациях например, такие зарядники стоят.
И да, есть usb-зарядники, как я привел по ссылке ниже и на 1.5-5А, попрос только в количестве запараллеленых микросхем.
Ни разу еще не видел какого-либо балансира на параллельных павер-банках.

[Ariman]

Вы так и будете додумывать условия, вместо того, чтобы прочесть мой изначальный вопрос? Я благодарен за желание помочь, но все-таки мы бы избежали большей части этого обсуждения если бы вы прочли внимательно то, о чем я спрашиваю)
Я же сказал с самого начала — требуемые мне параметры легко достижимы при использовании многоячеечных аккумуляторов (с последовательным соединением), но в этом случае требуется балансировка. Поэтому я решил пойти по другому пути и поставить аккумуляторы параллельно.
Цитирую свой вопрос:
>Таким образом пропадает нужда в балансировке, остается только поставить на выходе буст-конвертер до 5В.

Мой вопрос вообще изначально был относительно того, насколько безопасно взять аккумуляторы, которые я привел выше и запараллелить их, заряжая через микросхему для одноячеечного, на это я ответ уже получил, достаточно было картинки выше и информации о том, что это обычная практика.
И причем тут ток usb-зарядника? Я знаю что есть на большие токи, даже параллелить зарядные микросхемы не обязательно, есть с внешним транзистором. Не считая, правда, того, что 5А из компьютерого USB выжать проблематично, поэтому придется еще определять, воткнули тебя в комп или в зарядное устройство.

Расскажите мне лучше о безбалансных зарядниках, буду благодарен. Я видел достаточно интегрированные решения для этого — похуже, чем для одноячеечных в плане интеграции (больше площадь занимает, больше компонентов внешних), но не нашел информации о том, какие ограничения накладывает использование подобного зарядного устройства. Ведь аккумулятор же придется рано или поздно балансировать все равно? Если он будет запаян в устройство, то его еще и не достанешь для подключения к внешнему балансиру.

Answer 4

[Macinside]

Собираются и парралельно и последовательно.
Только по емкости и сопротивлению их надо бы потестить и отсортировать
Ну еще проще через контроллер все питать и заряжать он еще может и по температуре следить. Что оч полезно с липошками