ტელეფონის ბატარეის დიაგრამა. როგორ მუშაობს ტელეფონის ბატარეა და როგორ მუშაობს? ბატარეის დიზაინის პრინციპები

წავიდა ის დრო, როდესაც მობილური ტელეფონების ბატარეები აწყობილი იყო ისევე, როგორც მანქანის ბატარეები, მხოლოდ მინიატურაში. მხოლოდ 20 წლის წინ, მობილური ტელეფონის ბატარეა დამზადდა ნაწილებისგან, რომლებიც, როგორც ჩანს, იმეორებდა უფრო დიდი ძმის მოწყობილობების მთელ კომპლექსს. ნახატზე ნაჩვენებია ერთ-ერთი ამ ელემენტის კვეთა.

მეცნიერება და პრაქტიკა ერთობლივად უწყობს ხელს ტექნოლოგიურ პროგრესს. 1991 წელს გამოჩნდა ლითიუმ-იონური ბატარეები, რომლებშიც ელექტროდების კათოდური მასალა გამოიყენება ალუმინის კილიტაზე, ხოლო ანოდური მასალა გამოიყენება სპილენძზე.

ლითიუმის იონები ელექტრული დენის გავლენით შეჰყავთ გრაფიტის კრისტალურ ბადეში და ქმნიან ქიმიურ კავშირებს ნახშირბადის მოლეკულებთან. როდესაც ეს ბმები იშლება, ენერგია გამოიყოფა, რომელიც გარდაიქმნება ელექტრულ დენად ბატარეის ბოძებზე.

ბოლო წლებში გამოჩნდა ლითიუმ პოლიმერული ბატარეები.

დიაგრამა გვიჩვენებს, თუ რამდენად მარტივად არის შექმნილი მობილური ტელეფონისთვის ასეთი ბატარეა.

ტელეფონის ბატარეის ბანკები

ბატარეის ქილა არის რბილი პლასტმასის ჩანთები, რომლებიც სავსეა ლითიუმის ხსნარით პოლიმერში, კონსისტენციის მსგავსი არაჟანი. ბატარეის მდგომარეობის მონიტორინგისთვის, კონტროლერი უკავშირდება ბანკებს. იგი შექმნილია როგორც ელექტრონული დაფა და შეუძლია შეზღუდოს დამტენის კავშირი, რომელიც არ აკმაყოფილებს პარამეტრებს და მობილურის ბატარეა არ დაიტენება, რაც არ უნდა ვეცადოთ. მობილური ტელეფონის დაფასთან დასაკავშირებლად ჩვეულებრივი 2 კონტაქტის ნაცვლად, ბატარეის მოწყობილობა იყენებს კონექტორს - მრავალპოლუსიან კავშირს.

როგორ მუშაობს ტელეფონის ბატარეა და როგორ მუშაობს?

ასეთი DC წყაროებიდან ენერგიის შენახვისა და განთავისუფლების პროცესი ლითიუმ-იონური ბატარეების მსგავსია, მაგრამ მათი წარმოება გაცილებით იაფია, თუმცა ზოგიერთი მახასიათებლით ისინი ჩამორჩებიან წინამორბედებს.

ძირითადი უსაფრთხოების ზომები, რომლებიც უნდა იქნას მიღებული პატარა ტელეფონის ბატარეების გამოყენებისას, არ განსხვავდება მანქანებში ნაპოვნი მჟავე ან ტუტე DC დენის წყაროების მუშაობის უსაფრთხოების ზომებისგან. დატენვა გაზრდილი ძაბვით, რაც იწვევს ბატარეის უჯრედების გადახურებას ან მოკლე ჩართვას, შეიძლება გამოიწვიოს ხანძარი. და როგორც მოგეხსენებათ, პატარა ნაპერწკალი ანთებს დიდ ცეცხლს.

ამიტომ თითოეულ ბატარეას აქვს ბატარეის კონტროლერი, რომელიც თიშავს დატენვას, როდესაც მიიღწევა გარკვეული მნიშვნელობა და თიშავს ტელეფონს, როდესაც გამონადენი კრიტიკულ წერტილს მიაღწევს.

ბატარეა არის მობილური ტელეფონის განუყოფელი ნაწილი, რომელიც უზრუნველყოფს მის ავტონომიურ მუშაობას. რამდენად ხშირად გჭირდებათ დამტენის გამოყენება, ეს დამოკიდებულია ბატარეის სწორად გამოყენებაზე, ასევე თქვენი ტელეფონის შესაძლებლობებზე.

ბატარეების ტიპები

მობილურ ტელეფონებში გამოიყენება ბატარეების სამი ძირითადი ტიპი: ნიკელ-კადმიუმი, ლითიუმ-იონი და ლითიუმ-პოლიმერი. სინამდვილეში, ისინი უფრო მეტია, მაგრამ დარჩენილი სახეობები არ არის გავრცელებული, ამიტომ მათ ამ სტატიის ფარგლებს გარეთ დავტოვებთ.

ნიკელ-კადმიუმის ბატარეები ოდესღაც ძალიან პოპულარული იყო, მაგრამ დღეს ისინი თითქმის მიტოვებულნი არიან გარემოზე მავნე ზემოქმედებისა და რიგი სხვა უარყოფითი მხარეების გამო. თანამედროვე მობილური ტელეფონები არ იყენებენ მათ, თუ ასეთ ბატარეას არ ნახავთ რომელიმე ძალიან ძველ მოდელში. ერთ დროს მათი ფართო გავრცელება განპირობებული იყო მათი დაბალი ფასით, მაგრამ სხვაგვარად მათ გააჩნდათ მთელი რიგი უარყოფითი თვისებები: სწრაფი თვითგამორთვა, დაბალი სიმძლავრის ფიზიკურ ზომასთან შეფარდება და ძლიერი გათბობა ექსპლუატაციის დროს. ნიკელ-კადმიუმის ბატარეებს აქვთ ეგრეთ წოდებული "მეხსიერების ეფექტი", რის გამოც ისინი რეგულარულად უნდა დამუხტავდეს და მთლიანად განმუხტოს რამდენიმე ციკლი ზედიზედ. ეს ეფექტი ვლინდება მაშინ, როდესაც ისინი იწყებენ ბატარეის დატენვას, რომელიც ჯერ კიდევ არ არის ბოლომდე დაცლილი. ეს ტოვებს მუხტს, რომლის გამოყენება შეუძლებელია და შედეგად, მოწყობილობის ბატარეის ხანგრძლივობა მცირდება. საშუალოდ, ნიკელ-კადმიუმის ბატარეებს ესაჭიროებათ 1000-ზე მეტი დატენვა-დამუხტვის ციკლი.

ლითიუმ-იონური ბატარეები ყველაზე ფართოდ გამოიყენება თანამედროვე მობილურ მოწყობილობებში. ისინი უფრო გამძლე და ნაკლებად საზიანოა გარემოსთვის, ვიდრე ნიკელ-კადმიუმი და ამავე დროს აქვთ გაცილებით მაღალი ენერგიის სიმკვრივე: მიუხედავად მათი მოკრძალებული ფიზიკური ზომებისა, მათ აქვთ შედარებით მაღალი ტევადობა. მათ არ აქვთ „მეხსიერების ეფექტი“ და ხასიათდებიან თვითგამონადენის დაბალი სიჩქარით. ამ ტიპის ბატარეის ნაკლოვანებები მოიცავს დაბერებას (თუნდაც ისინი არ გამოიყენება დანიშნულებისამებრ), ამიტომ არ არის რეკომენდებული მათი ყიდვა მომავალი გამოყენებისთვის. კიდევ უკეთესი, ყურადღება მიაქციეთ წარმოების თარიღს ახალი ლითიუმ-იონური ბატარეის შეძენისას. ამ ტიპის ბატარეა არ საჭიროებს განსაკუთრებულ მოვლას, მაგრამ თუ სათანადოდ ინახება (დამუხტულ მდგომარეობაში) და ფუნქციონირებს ტემპერატურის დიაპაზონში, ის გაცილებით მეტხანს გაძლებს. საშუალოდ, ლითიუმ-იონური ბატარეები, როგორც წესი, ძლებს 500-დან 1000-მდე დატენვა-გამომუხტვის ციკლს.

ლითიუმ-პოლიმერული ბატარეები გაუმჯობესებულია ლითიუმ-იონურ ბატარეებთან შედარებით, მაგრამ უფრო იაფია. ისინი გამოირჩევიან მაღალი ენერგიის სიმკვრივით, ნელი თვითგამონადენით და კიდევ უფრო ეკოლოგიურად კეთილგანწყობილნი არიან. ლითიუმ-იონური ბატარეების მსგავსად, ისინი თანდათან დაბერდებიან. საშუალოდ, ლითიუმ-პოლიმერულ ბატარეებს აქვთ 500-დან 600-მდე დატენვა-დამუხტვის ციკლი.

ბატარეის მუშაობის მახასიათებლები

შემდეგ მიზეზებმა შეიძლება შეამციროს ბატარეების უმეტესობის სიცოცხლე ან სრულიად გამოუსადეგარი გახადოს ისინი:

• ოპერაციული წესების შეუსრულებლობა (ჰიპოთერმია, გადახურება, ტენიანობის შეღწევა);
• საკონტაქტო ჯგუფის ფიზიკური დაზიანება;
• გახსენით ბატარეა საკუთარ თავს სახლში;
• ხშირი დაცემა და დარტყმა;
• ბატარეის დატენვა ჩართული ტელეფონით;
• ბატარეის შეცვლა ჩართული ტელეფონით;
• რეგულარული გრძელვადიანი დატენვა (ერთ დღეზე მეტი ჩართვისას);
• გრძელვადიანი შენახვა ოპერაციის გარეშე.

განხილული სამი ტიპის ბატარეიდან ნებისმიერი დროთა განმავლობაში კარგავს თავის ტევადობას და უნდა შეიცვალოს 2-3 წლის მუდმივი გამოყენების შემდეგ. ეს ნორმალური პროცესია - მწარმოებლებს არ უნდა დააბრალოთ დაბალი ხარისხის პროდუქტი, რომელიც ხშირად გაცილებით ნაკლებს უძლებს, ვიდრე თავად მობილური ტელეფონი. თუ საჭიროა ჩანაცვლება, თქვენ უნდა აირჩიოთ უფრო ძვირადღირებული ბრენდირებული ბატარეები, ვიდრე იაფი ყალბი, რადგან დაზოგვა ამ შემთხვევაში შეიძლება ძალიან საეჭვო იყოს.

ასევე უნდა იცოდეთ, რომ თქვენი მოწყობილობის ბატარეის ხანგრძლივობაზე შეიძლება მნიშვნელოვნად იმოქმედოს მობილური ოპერატორის საბაზო სადგურების მდებარეობაზე. რაც უფრო შორს არის სადგური, მით მეტი ენერგიაა საჭირო სიგნალის მისაღებად და მით უფრო სწრაფად დასჭირდება ბატარეის დატენვა.

ტელეფონის არჩევა ბატარეის სიმძლავრის მიხედვით

დღეს გაყიდვაში შეგიძლიათ იპოვოთ ტელეფონები, რომლებიც აღჭურვილია 800-დან 1500 mAh-მდე სიმძლავრის ბატარეებით. არსებობს ტელეფონების მოდელები ბატარეის სიმძლავრით ამ დიაპაზონის მიღმა, მაგრამ ისინი უფრო გამონაკლისია წესიდან.

ტელეფონის ყიდვისას და მისი ბატარეის წინასწარი გაანგარიშებისას, სწორად უნდა შეაფასოთ მთლიანობაში მობილური მოწყობილობის შესაძლებლობები. ფაქტია, რომ 1300-1500 mAh ბატარეის ყველა ტელეფონი ან სმარტფონი არ იმუშავებს კვირების განმავლობაში, ყველაფერი შეიძლება იყოს პირიქით. მწარმოებელი ჩვეულებრივ მიუთითებს მოწყობილობის მახასიათებლებში არა მხოლოდ ბატარეის სიმძლავრეზე, არამედ ბატარეის ხანგრძლივობაზე უწყვეტი სატელეფონო ზარების დროს და ლოდინის რეჟიმში. პირველ შემთხვევაში ეს ჩვეულებრივ 5-8 საათია, მეორეში - დაახლოებით ორი კვირა. მაგრამ ეს არის მშრალი ნომრები უკიდურესი შემთხვევებისთვის - სინამდვილეში, ჩვენ გვესმის, რომ არავინ ისაუბრებს საათობით ან უბრალოდ არ უყურებს ტელეფონს დღე და ღამე. ამიტომ, ტელეფონის ფაქტობრივი მუშაობის დრო დამოკიდებული იქნება მის ტექნიკურ მახასიათებლებზე და ბატარეის სიმძლავრეზე და არა რომელიმე ფაქტორზე.

როგორც წესი, რაც უფრო მარტივია ტელეფონი, მით უფრო მეტხანს შეუძლია მუშაობა გადატენვის გარეშე. „გრძელვადიანი“ ტელეფონების ძირითადი ნაწილი არის ტიპიური „ყველა ერთში“ მოწყობილობები, რომლებსაც აქვთ ძალიან ჩვეულებრივი ეკრანი 2 ინჩამდე დიაგონალზე და არ გულისხმობს უკაბელო კომუნიკაციების მუდმივ გამოყენებას (Bluetooth, Wi-Fi, GPS მოდულები და ა.შ. .). ამ მოწყობილობების უმეტესობის ბატარეის სიმძლავრე მცირეა (1000 mAh-მდე), მაგრამ ენერგო ინტენსიური ფუნქციებისა და მოდულების არარსებობა ზომიერი დატვირთვის ქვეშ საშუალებას გაძლევთ დატენოთ იგი დაახლოებით 5-7 დღეში ერთხელ. ზომიერ დატვირთვაში ვგულისხმობთ ყოველდღიურ ზარებს 30-50 წუთის განმავლობაში, 2-3 გაგზავნილ/მიღებულ შეტყობინებას, კამერით გადაღებულ 1-2 სურათს, დამატებით აპლიკაციებთან (ბრაუზერი, ორგანიზატორი, აუდიო პლეერი) დაახლოებით ნახევარი საათის მუშაობას.

დღესდღეობით ძალიან პოპულარულია მობილური ტელეფონები და სმარტფონები სენსორული ეკრანებით. ისინი თანამედროვე და მოსახერხებელია, მაგრამ დატენვის გარეშე დიდხანს ვერ მუშაობენ. დიდი სენსორული ეკრანები (და ყველაზე ხშირად მათ დიაგონალზე 3-4 დიუმიანი აქვთ) ძალზე ენერგო ინტენსიურია, ხოლო ტექნიკის პლატფორმა (თუ ვსაუბრობთ სმარტფონზე) მნიშვნელოვან დატვირთვას აყენებს. გარდა ამისა, სენსორული ტელეფონები ყველაზე ხშირად გამოიყენება ელექტრონული ფოსტის შესამოწმებლად, მიმართულებების მისაღებად, მონაცემების გადასაცემად, მულტიმედიური შინაარსის სანახავად - ყველა ეს ფუნქცია დამატებით "ჭამს" ბატარეის სიმძლავრის სამართლიან წილს. იშვიათი გამონაკლისის გარდა, სენსორული ეკრანებით სმარტფონების მუშაობის განრიგი ასეთია: სამუშაო დღის განმავლობაში, საღამოს დამუხტვა.

მობილური ტელეფონები ძალიან სწრაფად მოძველებულია (ალბათ უფრო სწრაფად, ვიდრე კომპიუტერები) და ხშირად ირკვევა, რომ ტელეფონში ძველი ბატარეის გამოცვლა პრობლემატურია. ისინი უბრალოდ არ იწარმოება და, შესაბამისად, მაღალი ხარისხის ბატარეები არ იყიდება (ჩინური ხელნაკეთობები ხელნაკეთი პლასტმასის ჩანთებში არ ითვლება - მათ ყიდვას აზრი არ აქვს, ისინი, როგორც წესი, დიდი ხნის განმავლობაში არ ინარჩუნებენ დატენვას). სირცხვილია იდეალურად კარგი ტელეფონის გადაგდება, რომელსაც ძალიან მიჩვეული ხარ.

თუ იცით, როგორ დაიჭიროთ შედუღების უთო ხელში, შეგიძლიათ უბრალოდ მოაგვაროთ ეს პრობლემა. ეს შესაძლებელია, რადგან ენერგიის გადამზიდავი ყველა მობილური ტელეფონის ბატარეაში არის იგივე ტექნოლოგია - თითქმის ყოველთვის ლი-იონი(ლითიუმ-იონი) ან Li-პოლიმერი(ლითიუმის პოლიმერული) უჯრედი ძაბვით 3.6 — 3.7 ვოლტ. განსხვავება მხოლოდ ბატარეის ზომებშია, მასზე კონტაქტების ადგილმდებარეობასა და რაოდენობაში. თქვენ ყიდულობთ ნებისმიერ (ხაზს ვუსვამ ნებისმიერ) ბატარეას სხვა თანამედროვე ტელეფონიდან, დაახლოებით შესაფერისი ზომით, შემდეგ კი უბრალოდ უნდა ამოიღოთ ენერგიის გადამზიდავი იქიდან და გადაიტანოთ იგი ძველი აკუმულატორის კორპუსზე. გარდა ამისა, სიმარტივისთვის, მე დავარქმევ კორპუსის, კონტროლერის და ელექტრული ელემენტის აწყობას "ბატარეას" ან "ბატარეას", ხოლო ელექტრო ელემენტს ბატარეის შიგნით - "ენერგიის მატარებელს", ან "ელემენტს", ან "კანს". ბატარეა გამოიცვალა Siemens ME45 ტელეფონზე.

ასე რომ, ძველი ბატარეის აღდგენის პროცესი შედგება რამდენიმე მარტივი ნაბიჯისგან:

Ნაბიჯი 1. გახსენით ტელეფონი, ამოიღეთ ძველი ბატარეა, დაადგინეთ მისი ტიპი და მოცულობა. ჩემი Siemens ME45-ისთვის ეს იყო Li-Ion ბატარეა 840 mAh ტევადობით, ძაბვა 3.7 ვოლტი, იხილეთ ფოტო.

მთავარია დადგინდეს ელემენტის ტიპი(Li-Ion ან Li-Polymer). ფაქტია, რომ დატენვის რეჟიმი და ბატარეის კონტროლერის დიზაინი (სპეციალური ელექტრონული წრე, რომელიც უზრუნველყოფს სწორ დატენვას) ამაზეა დამოკიდებული. Li-Polymer ბატარეებს ეშინიათ ზედმეტი დატენვის, ამიტომ არ გირჩევთ, რომ ძველი ბატარეის Li-Ion ელემენტი შეცვალოთ Li-Polymer-ით.

შენიშვნა. ძაბვის თვალსაზრისით, Li-Ion და Li-Polymer თითქმის იგივეა. Li-Polymer აქვს დაბალი შიდა წინააღმდეგობა და უფრო მაღალი ენერგეტიკული ტევადობა, ვიდრე Li-Ion იგივე ზომითა და წონით, ამიტომ Li-Polymer ბატარეები გამოიყენება ელექტროსადგურებისთვის თვითმფრინავების მოდელირებაში. Li-Polymer-ის მინუსი არის ის, რომ მას ეშინია ზედმეტი დატენვის (ის ადიდებს და შეიძლება აფეთქდეს). არასოდეს დატოვოთ დამტენი Li-Polymer ბატარეა უყურადღებოდ და გამოიყენეთ მხოლოდ Li-Polymer-ისთვის შექმნილი დამტენები მის დასატენად!

ნაბიჯი 2. ახლა ღირს ძველი ბატარეის დაშლა და შინაარსის გაცნობა. შევსება არც თუ ისე რთულია - კორპუსი შეიცავს კონტროლერს (პატარა შარფი) და ენერგიის მატარებელს - წონიან ოთხკუთხედს ორი კონტაქტით. კონტროლერის კონტაქტები გარეთ გადის და მას შიგნით ენერგო გადამზიდავი უკავშირდება.

კონტროლერის დაფა ჩანს ქვემოდან, ხოლო ბატარეის გარე კონტაქტები ფონზეა, ამ ფოტოში ქვედა მარცხენა.

ენერგიის გადამზიდავი აწეულია, ჩანს გარე კონტაქტების უკანა მხარე, ასევე "-" ავტობუსი (მარცხნივ, ცენტრში) და "+" ენერგიის გადამზიდავი ავტობუსი (მარჯვნივ), შედუღებული კონტროლერთან. .

ეს არის კონტროლერის ზედა ხედი. ელემენტის დენის ავტობუსები ამ მხარეს არის შედუღებული (ფოტოში ის უკვე დალუქულია). დიდი რვაფეხა ჩიპი 9926Aარის საველე ეფექტის ტრანზისტორი, რომელიც ემსახურება როგორც გასაღებს და პატარა 6-ფეხა პატარა ნივთს 521Aსავარაუდოდ სპეციალიზებული ჩიპი (მე ვერ ვიპოვე მისი აღწერა), რომელიც ზომავს ელემენტის ძაბვას და განსაზღვრავს კონტროლერის ლოგიკას (აკონტროლებს ველის ეფექტის ტრანზისტორს და ელემენტის დატენვის პროცესს).

კონტროლერის დაფის ხედი "ქვემოდან"; გარე კონტაქტები შედუღებულია ამ მხარეს.

ნაბიჯი 3. გადადით მაღაზიაში, აჩვენეთ გამყიდველს თქვენი ძველი ბატარეა და სთხოვეთ გაყიდოს იგივე. გამყიდველი, რა თქმა უნდა, ამბობს, რომ ბოდიში, ასეთი ბატარეები არ არის. შემდეგ თქვენ სთხოვთ მას აჩვენოს ბატარეის ყველა მოდელი, რომელიც აქვს და შეარჩიოს ის, რომელიც ემთხვევა ტიპს (მაგალითად, თუ თქვენი ძველი ბატარეა იყო Li-Ion, მაშინ თქვენც უნდა მოძებნოთ Li-Ion ბატარეა) და აქვს სიმძლავრე, რომელიც თქვენთვის შესაფერისია (იზომება მილიამპერ/საათში). რაც უფრო დიდია ტევადობა, მით უკეთესი. ძაბვით ყველაფერი უფრო მარტივია, აქ ვერ შეცდებით - ყველა ბატარეას შიგნით აქვს ერთი ქილა ძაბვით 3.6 .. 3.7 ვოლტი. ასევე ყურადღება მიაქციეთ შეფუთვის ხარისხს და ბატარეის გამოშვების დროს, რაც უფრო ახალია ბატარეა, მით უკეთესი - უფრო დიდხანს გაძლებს. შეცვალეთ მხოლოდ Li-Ion Li-Ion-ით და Li-Polymer-ით Li-Polymer-ად!

ნაბიჯი 4. ფრთხილად დაშალეთ ახალი ბატარეა და გამოყავით ელემენტი კონტროლერისგან. თუ ეს შესაძლებელია, სცადეთ მისი გაფუჭება - ეს გაამარტივებს ელემენტის ძველ კონტროლერთან დაკავშირებას. მე არ შემეძლო მისი გაუქმება (სახსარი ნაერთით იყო სავსე) და უბრალოდ მომიწია მისი ამოღება. ამ პროცედურის შემდეგ ელემენტს უნდა გამოეყოს ორი კონტაქტი - პლუსი და მინუსი, რომელიც უნდა იყოს დაკონსერვებული და შემდეგ შედუღება ძველ კონტროლერზე. ყურადღება! არ შეცვალოთ პოლარობა და შემთხვევით არ მოაწყოთ ელემენტის კონტაქტები შედუღების დროს.

ამ ნაბიჯზე მომიწია მცირე პრობლემის წინაშე - ელემენტის დადებითი კონტაქტი ალუმინის იყო და კატეგორიულად უარი ვთქვი მომსახურებაზე. გარდა ამისა, ის იყო ძალიან დელიკატური (ძირითადად სქელი კილიტა) და შეეძლო ამოეღო ნებისმიერი უყურადღებო მოძრაობით. უნდა გამერკვია, როგორ დამემყარებინა მისთვის სანდო კონტაქტი. ძველი ბუდე მოვიდა სამაშველოში DIPმიკროსქემები - მისგან 2 კონტაქტი უბრალოდ შესაფერისი იყო ამ მიზნით. ისინი ზამბარიანი იყვნენ და კარგად უკავშირდებოდნენ ელემენტის კონტაქტს, იხილეთ ფოტოები.

აქ ჩანს ენერგიის გადამზიდავი, მისგან კონტროლერი უკვე მოწყვეტილია. მარცხნივ არის უარყოფითი კონტაქტი, ჩვენ მოვახერხეთ მისი დასხივება. მარჯვნივ არის დადებითი ალუმინის კონტაქტი და კონტაქტები სოკეტიდან, მომზადებული დასაკავშირებლად. იმისთვის, რომ უჯრედი აკუმულატორის კოლოფში მოთავსებულიყო, გვერდებზე ოდნავ მომიწია მისი შეკუმშვა. ეს ოპერაცია უნდა გაკეთდეს ძალიან ფრთხილად - არავითარ შემთხვევაში არ უნდა დაარღვიოთ ბატარეის ლუქი (განსაკუთრებით Li-Polymer-ისთვის).

სოკეტის კონტაქტები დამონტაჟებულია ელემენტის კონტაქტზე.

შემდეგ კონტაქტები გავამაგრე თხელი დაკონსერვებული ბირთვით MGTF მავთულისგან და საიმედოობისთვის მსუბუქად გავწურე, ვცდილობდი რაც შეიძლება ნაკლები როზი ჩამეყენებინა (ისე რომ არ მოხვედრილიყო ელემენტის კონტაქტსა და სოკეტის კონტაქტებს შორის).

თითქმის დასრულებული ბატარეა. რბილი ლურჯი სპაისერები (მე ავიღე დარტყმის შთამნთქმელი საყელურები ძველი CD-ROM-დან) იმისათვის, რომ ელემენტი არ ჩამოიხრჩო ბატარეის ყუთში. ყველაფერი რაც თქვენ უნდა გააკეთოთ, დახურეთ სახურავი და პროცესი დასრულებულია. მე არ დავაწებე თავსახური, უბრალოდ შევახვიე 2 ფენით ლენტით.

"ძველი ბიჭი" ახალი ბატარეით - ყველაფერი კარგადაა!

ეს არის ყველაფერი, რაც რჩება "დონორს" - ეტიკეტი და გატეხილი კონტროლერი.

Li-ion/პოლიმერული ბატარეის დამცავი კონტროლერის დიზაინი და მუშაობის პრინციპი

თუ რომელიმე მობილური ტელეფონის ბატარეას გამოარჩევთ, აღმოაჩენთ, რომ პატარა ბეჭდური მიკროსქემის დაფა მიმაგრებულია ბატარეის უჯრედის ტერმინალებზე. ეს არის ე.წ. დაცვის წრე, ანდაცვის IC. მისი მახასიათებლების გამოლითიუმის ბატარეებისაჭიროებს მუდმივ მონიტორინგს. მოდით უფრო დეტალურად განვიხილოთ, თუ როგორ არის სტრუქტურირებული დაცვის წრე და რა ელემენტებისგან შედგება.

ლითიუმის ბატარეის დამუხტვის კონტროლერის ჩვეულებრივი წრე არის პატარა დაფა, რომელზედაც დამონტაჟებულია SMD კომპონენტების ელექტრონული წრე. 3.7 ვ ძაბვის 1 უჯრედის ("ბანკი") მაკონტროლებელი წრე, როგორც წესი, შედგება ორი მიკროსქემისგან. ერთი საკონტროლო ჩიპი, ხოლო მეორე აღმასრულებელი - ორი MOSFET ტრანზისტორის შეკრება.

ფოტოზე ნაჩვენებია დამუხტვის კონტროლერის დაფა 3.7 ვ ბატარეიდან.

მიკროსქემა, სახელწოდებით DW01-P პატარა პაკეტში, არსებითად არის კონტროლერის "ტვინი". აქ არის ტიპიური მიკროსქემის დიაგრამა ამ მიკროსქემის დასაკავშირებლად. დიაგრამაში G1 არის ლითიუმ-იონური ან პოლიმერული ბატარეის უჯრედი. FET1, FET2 არის MOSFET ტრანზისტორები.

DW01-P მიკროსქემის ქინძისთავები, გარეგნობა და დანიშნულება.

MOSFET ტრანზისტორები არ შედის DW01-P მიკროსქემში და მზადდება 2 N- ტიპის MOSFET ტრანზისტორების ცალკეული მიკროსქემის შეკრების სახით. როგორც წესი, გამოიყენება ასამბლეა 8205, და პაკეტი შეიძლება იყოს 6-პინიანი (SOT-23-6) ან 8-პინიანი (TSSOP-8). ასამბლეას შეიძლება ეწოდოს TXY8205A, SSF8205, S8205A და ა.შ. ასევე შეგიძლიათ იპოვოთ 8814 და მსგავსი შეკრებები.

აქ არის S8205A ჩიპის პინი და შემადგენლობა TSSOP-8 პაკეტში.

ორი საველე ეფექტის ტრანზისტორი გამოიყენება ბატარეის ელემენტის განმუხტვისა და დატენვის ცალკე გასაკონტროლებლად. მოხერხებულობისთვის, ისინი მზადდება ერთ შემთხვევაში.

ტრანზისტორი (FET1), რომელიც დაკავშირებულია OD პინთან ( ზედმეტი გამონადენი) DW01-P მიკროსქემა, აკონტროლებს ბატარეის გამონადენს - აკავშირებს/გამორთავს დატვირთვას. და ის (FET2), რომელიც დაკავშირებულია OC პინთან ( ზედმეტი გადასახადი) - აერთებს/გამორთავს დენის წყაროს (დამტენს). ამრიგად, შესაბამისი ტრანზისტორის გახსნით ან დახურვით, შეგიძლიათ, მაგალითად, გამორთოთ დატვირთვა (მომხმარებელი) ან შეწყვიტოთ ბატარეის უჯრედის დატენვა.

მოდით შევხედოთ საკონტროლო ჩიპის ლოგიკას და მთლიანად დაცვის წრეს.

დამუხტვისგან დაცვა.

მოგეხსენებათ, ლითიუმის ბატარეის გადატვირთვა 4.2 - 4.3 ვ-ზე ზევით სავსეა გადახურებით და აფეთქებითაც კი.

თუ უჯრედის ძაბვა აღწევს 4,2 - 4,3 ვ ( გადატვირთვისაგან დამცავი ძაბვა - VOCP), შემდეგ საკონტროლო ჩიპი ხურავს ტრანზისტორი FET2, რითაც ხელს უშლის ბატარეის შემდგომ დატენვას. ბატარეა გათიშული იქნება დენის წყაროდან მანამ, სანამ უჯრედზე ძაბვა არ დაეცემა 4-4,1 ვ-ზე დაბლა ( გადატვირთვის გამოშვების ძაბვა - V OCR) თვითგამონადენის გამო. ეს მხოლოდ იმ შემთხვევაში ხდება, თუ ბატარეასთან არ არის დაკავშირებული დატვირთვა, მაგალითად, ის ამოღებულია მობილური ტელეფონიდან.

თუ ბატარეა დაკავშირებულია დატვირთვასთან, მაშინ FET2 ტრანზისტორი კვლავ იხსნება, როდესაც უჯრედზე ძაბვა დაეცემა 4.2 ვ-ზე დაბლა.

დაცვა ზედმეტი გამონადენისგან.

თუ ბატარეის ძაბვა დაეცემა 2.3 - 2.5 ვ-ზე დაბლა ( ზედმეტად დამცავი ძაბვა- VODP), შემდეგ კონტროლერი გამორთავს FET1 გამონადენის MOSFET ტრანზისტორს - ის დაკავშირებულია DO პინთან.

საკმაოდ არსებობს საინტერესო მდგომარეობა . სანამ ბატარეის უჯრედზე ძაბვა არ გადააჭარბებს 2,9 - 3,1 ვ ( გადატვირთვის გამოშვების ძაბვა - V ODR), დატვირთვა მთლიანად გაითიშება. კონტროლერის ტერმინალებზე იქნება 0 ვ. მათ, ვინც ნაკლებად იცნობს დამცავი მიკროსქემის ლოგიკას, შესაძლოა, ეს მდგომარეობა ბატარეის „სიკვდილად“ შეცდეს. აქ არის მხოლოდ მცირე მაგალითი.

მინიატურული Li-polymer ბატარეა 3.7V MP3 პლეერისგან. შემადგენლობა: საკონტროლო კონტროლერი - G2NK (სერია S-8261), საველე ეფექტის ტრანზისტორების შეკრება - KC3J1.

ბატარეა დაცლილია 2.5 ვ-ზე ქვემოთ. საკონტროლო წრემ გათიშა იგი დატვირთვისგან. კონტროლერის გამომავალი არის 0 ვ.

უფრო მეტიც, თუ გაზომავთ ძაბვას ბატარეის უჯრედზე, მაშინ დატვირთვის გათიშვის შემდეგ იგი ოდნავ გაიზარდა და მიაღწია 2.7 ვ დონეს.

იმისათვის, რომ კონტროლერმა დააკავშიროს ბატარეა „გარე სამყაროსთან“, ანუ დატვირთვასთან, ბატარეის უჯრედზე ძაბვა უნდა იყოს 2.9 - 3.1 ვ ( V ODR).

აქ ჩნდება ძალიან გონივრული კითხვა.

დიაგრამა გვიჩვენებს, რომ ტრანზისტორების გადინების ტერმინალები FET1, FET2 ერთმანეთთან არის დაკავშირებული და არსად არ არის დაკავშირებული. როგორ გადის დენი ასეთ წრედში, როდესაც ხდება დამუხტვის დაცვა? როგორ შეიძლება ისევ დავტენოთ ბატარეა „ქილა“ ისე, რომ კონტროლერმა ისევ ჩართოს გამონადენი ტრანზისტორი - FET1?

თუ ეძებთ მონაცემთა ფურცლებს Li-ion/პოლიმერული დაცვის ჩიპებისთვის (მათ შორის DW01-P,G2NK), შემდეგ შეგიძლიათ გაიგოთ, რომ ღრმა გამონადენის დაცვის ამოქმედების შემდეგ, დატენვის გამოვლენის წრე მუშაობს - დამტენის გამოვლენა. ანუ, როდესაც დამტენი დაკავშირებულია, წრე აღმოაჩენს, რომ დამტენი არის დაკავშირებული და დაუშვებს დატენვის პროცესს.

ლითიუმის უჯრედის ღრმა გამონადენის შემდეგ 3.1 ვ დონეზე დატენვას შეიძლება ძალიან დიდი დრო დასჭირდეს - რამდენიმე საათი.

ლითიუმ-იონური/პოლიმერული ბატარეის აღსადგენად შეგიძლიათ გამოიყენოთ სპეციალური მოწყობილობები, მაგალითად Turnigy Accucell 6 უნივერსალური დამტენი. თქვენ შეგიძლიათ გაიგოთ, თუ როგორ უნდა გააკეთოთ ეს.

სწორედ ამ მეთოდით მოვახერხე MP3 პლეერიდან Li-polymer 3.7V ბატარეის აღდგენა. 2,7 ვ-დან 4,2 ვოლტამდე დატენვას დასჭირდა 554 წუთი და 52 წამი, რაც არის 9 საათზე მეტი ! ეს არის რამდენ ხანს შეიძლება გაგრძელდეს "აღდგენის" გადასახადი.

სხვა საკითხებთან ერთად, ლითიუმის ბატარეის დამცავი მიკროსქემების ფუნქციონირება მოიცავს ჭარბი დენის დაცვას ( ჭარბი დენის დაცვა) და მოკლე ჩართვა. ჭარბი დენისგან დაცვა ხდება გარკვეული რაოდენობით ძაბვის უეცარი ვარდნის შემთხვევაში. ამის შემდეგ მიკროსქემა ზღუდავს დატვირთვის დენს. თუ დატვირთვაში არის მოკლე ჩართვა (მოკლე ჩართვა), კონტროლერი მთლიანად თიშავს მას, სანამ მოკლე ჩართვა არ აღმოიფხვრება.

იზოლირებული კარიბჭის ველის ეფექტის ტრანზისტორი

დღეს, ტრანზისტორების საკმარის რაოდენობას შორის, ორი კლასი გამოირჩევა: პ-ნ- გარდამავალი ტრანზისტორები (ბიპოლარული) და ტრანზისტორები იზოლირებული ნახევარგამტარული კარიბჭით (ველის ეფექტი). კიდევ ერთი სახელი, რომელიც შეიძლება მოიძებნოს საველე ეფექტის ტრანზისტორების აღწერისას არის MOS (მეტალის ოქსიდი-ნახევარგამტარი) იმის გამო, რომ სილიციუმის ოქსიდი (SiO 2) ძირითადად გამოიყენება დიელექტრიკულ მასალად. კიდევ ერთი საკმაოდ გავრცელებული სახელია MIS (ლითონი - დიელექტრიკი - ნახევარგამტარი).

რამდენიმე განმარტება. ხშირად შეგიძლიათ მოისმინოთ ტერმინები MOSFET, მოსფეტი, MOS ტრანზისტორი. ეს ტერმინი ზოგჯერ შეცდომაში შემყვანია ელექტრონიკის დამწყებთათვის.

რა არის MOSFET?

MOSFET არის ორი ინგლისური ფრაზის აბრევიატურა: Metal-Oxide-Semiconductor (metal - oxide - semiconductor) და Field-Effect-Transistors (ელექტრული ველის კონტროლირებადი ტრანზისტორი). ამიტომ, MOSFET სხვა არაფერია, თუ არა ჩვეულებრივი MOS ტრანზისტორი.

ვფიქრობ, ახლა გასაგებია, რომ ტერმინები mosfet, MOSFET, MOS, MOS, MOS ნიშნავს იგივეს, კერძოდ, იზოლირებული კარიბჭის საველე ეფექტის ტრანზისტორი.

უნდა გვახსოვდეს, რომ აბრევიატურასთან ერთად MOSFET გამოიყენება აბრევიატურა J-FET (Junction). J-FET ტრანზისტორი ასევე არის საველე ეფექტის ტრანზისტორები, მაგრამ ასეთი ტრანზისტორი კონტროლდება მასში საკონტროლო p-n შეერთების გამოყენებით. ამ ტრანზისტორებს, MOSFET-ებისგან განსხვავებით, ოდნავ განსხვავებული სტრუქტურა აქვთ.

საველე ეფექტის ტრანზისტორის მუშაობის პრინციპი.

საველე ეფექტის ტრანზისტორის მუშაობის არსი არის მასში გამავალი დენის კონტროლი ელექტრული ველის (ძაბვის) გამოყენებით. ეს დადებითად ადარებს ბიპოლარულ ტრანზისტორებს, სადაც დიდი გამომავალი დენი კონტროლდება მცირე შეყვანის დენის გამოყენებით.

მოდით შევხედოთ ველის ეფექტის ტრანზისტორის გამარტივებულ მოდელს იზოლირებული კარიბჭით (იხ. სურათი). ვინაიდან MOS ტრანზისტორებს გააჩნიათ სხვადასხვა ტიპის გამტარობა (n ან p), ნახატზე ნაჩვენებია ველის ეფექტის ტრანზისტორი იზოლირებული კარიბჭით და n ტიპის არხით.

MOS ტრანზისტორის საფუძველია:

სილიკონის სუბსტრატი . სუბსტრატი შეიძლება იყოს p-ტიპის ან n-ტიპის ნახევარგამტარი. თუ სუბსტრატი არის p-ტიპის, მაშინ ნახევარგამტარი შეიცავს უფრო დადებითად დამუხტულ ატომებს სილიციუმის კრისტალური მედის ადგილებში. თუ სუბსტრატი არის n ტიპის, მაშინ ნახევარგამტარი შეიცავს უფრო უარყოფითად დამუხტულ ატომებს და თავისუფალ ელექტრონებს. ორივე შემთხვევაში, p ან n ტიპის ნახევარგამტარის წარმოქმნა მიიღწევა მინარევების შეყვანის გზით.

ნახევარგამტარის n+ რეგიონები . ეს რეგიონები ძალიან გამდიდრებულია თავისუფალი ელექტრონებით (აქედან გამომდინარე „+“), რაც მიიღწევა ნახევარგამტარში მინარევების შეყვანით. წყარო და გადინების ელექტროდები დაკავშირებულია ამ უბნებთან.

დიელექტრიკი . იგი იზოლირებს კარიბჭის ელექტროდს სილიკონის სუბსტრატისგან. თავად დიელექტრიკი დამზადებულია სილიციუმის ოქსიდისგან (SiO 2). კარიბჭის ელექტროდი, საკონტროლო ელექტროდი, უკავშირდება დიელექტრიკის ზედაპირს.

ახლა მოდით მოკლედ აღვწეროთ როგორ მუშაობს ეს ყველაფერი.

თუ დადებითი ძაბვა გამოიყენება კარიბჭესა და წყაროს შორის ( + ) კარიბჭის ტერმინალამდე, შემდეგ წარმოიქმნება განივი ელექტრული ველი ლითონის კარიბჭის ტერმინალსა და სუბსტრატს შორის. ეს, თავის მხრივ, იწყებს უარყოფითად დამუხტული თავისუფალი ელექტრონების მოზიდვას, რომლებიც მცირე რაოდენობით იშლება სილიკონის სუბსტრატში, დიელექტრიკის ზედაპირულ ფენაში.

შედეგად, საკმარისად დიდი რაოდენობით ელექტრონები გროვდება ზედაპირულ ფენაში და წარმოიქმნება ე.წ. გამტარობის რეგიონი. ნახატზე არხი ნაჩვენებია ლურჯად. ის ფაქტი, რომ არხი არის n ტიპის ნიშნავს, რომ იგი შედგება ელექტრონებისაგან. როგორც ვხედავთ, ერთგვარი „ხიდი“ იქმნება წყაროსა და გადინების ტერმინალებს შორის და, ფაქტობრივად, მათ n+ რეგიონებს შორის, რომელიც ატარებს ელექტრო დენს.

დენი იწყებს დინებას წყაროსა და დრენაჟს შორის. ამრიგად, გარე კონტროლის ძაბვის გამო, კონტროლდება საველე ეფექტის ტრანზისტორის გამტარობა. თუ თქვენ ამოიღებთ საკონტროლო ძაბვას კარიბჭიდან, გამტარი არხი ზედაპირულ ფენაში გაქრება და ტრანზისტორი დაიხურება და შეწყვეტს დენის გავლას. უნდა აღინიშნოს, რომ გამარტივებული მოდელის ფიგურაში ნაჩვენებია ველის ეფექტის ტრანზისტორი n ტიპის არხით.ასევე არსებობს საველე ეფექტის ტრანზისტორები p ტიპის არხით.

ნაჩვენები მოდელი ძალიან გამარტივებულია. სინამდვილეში, თანამედროვე MOS ტრანზისტორის დიზაინი ბევრად უფრო რთულია. მაგრამ, ამის მიუხედავად, გამარტივებული მოდელი ნათლად და უბრალოდ გვიჩვენებს იდეას, რომელიც შევიდა საველე ეფექტის ტრანზისტორის მოწყობილობაში იზოლირებული კარიბჭით.

სხვა საკითხებთან ერთად, საველე ეფექტის ტრანზისტორები იზოლირებული კარიბჭით არის ამოწურული და გამდიდრებული ტიპის. ფიგურაში ნაჩვენებია მხოლოდ გამდიდრებული ველის ეფექტის ტრანზისტორი - მასში არხი "გამდიდრებულია" ელექტრონებით. ამოწურვის ტიპის ტრანზისტორში ელექტრონები უკვე იმყოფებიან არხის არეში, ამიტომ ტრანზისტორი გადის დენს საკონტროლო ძაბვის გარეშე კარიბჭეში. გამოფიტული და გამდიდრებული საველე ეფექტის მქონე ტრანზისტორების დენის ძაბვის მახასიათებლები მნიშვნელოვნად განსხვავდება.

თქვენ შეგიძლიათ წაიკითხოთ განსხვავება გამდიდრებულ და გამოფიტულ MOSFET ტრანზისტორებს შორის აქ. იქაც არის ნაჩვენები როგორ არის დანიშნული MOSFET-ები?სქემატურ დიაგრამებზე.

ადვილი მისახვედრია, რომ კარიბჭე ელექტროდი და სუბსტრატი მათ შორის განლაგებულ დიელექტრიკთან ერთად ქმნიან ერთგვარ ელექტრულ კონდენსატორს. ფირფიტები არის ლითონის კარიბჭის ტერმინალი და სუბსტრატის არე, ხოლო იზოლატორი ამ ელექტროდებს შორის არის სილიციუმის ოქსიდი (SiO 2) დიელექტრიკი. მაშასადამე, საველე ეფექტის ტრანზისტორს აქვს არსებითი პარამეტრი ე.წ კარიბჭის ტევადობა.

საველე ეფექტის ტრანზისტორებს, ბიპოლარული ტრანზისტორებისგან განსხვავებით, აქვთ დაბალი შინაგანი ხმაური დაბალ სიხშირეებზე. ამიტომ, ისინი აქტიურად გამოიყენება ხმის გამაგრების ტექნოლოგიაში. მაგალითად, თანამედროვე დაბალი სიხშირის სიმძლავრის გამაძლიერებლის მიკროსქემები მანქანის CD/MP3 ფლეერებისთვის შეიცავს MOSFET ტრანზისტორებს. მანქანის მიმღების დაფაზე შეგიძლიათ იპოვოთ წარწერა " დენის MOSFET” ან მსგავსი. ასე ტრაბახობს მწარმოებელი და ცხადყოფს, რომ ზრუნავს არა მხოლოდ სიმძლავრეზე, არამედ ხმის ხარისხზეც.

საველე ეფექტის ტრანზისტორს, ბიპოლარულ ტრანზისტორებთან შედარებით, აქვს უფრო მაღალი შეყვანის წინააღმდეგობა, რომელიც შეიძლება მიაღწიოს 10-დან მე-9 ომამდე ან მეტ ხარისხს. ეს ფუნქცია საშუალებას გვაძლევს მივიჩნიოთ, რომ ეს მოწყობილობები კონტროლდება პოტენციალით ან სხვა სიტყვებით რომ ვთქვათ, ძაბვით. დღეს ეს არის საუკეთესო ვარიანტი სტატიკური დასვენების რეჟიმში საკმარისად დაბალი ენერგიის მოხმარების მქონე სქემების შესაქმნელად. ეს მდგომარეობა განსაკუთრებით აქტუალურია სტატიკური მეხსიერების სქემებისთვის დიდი რაოდენობით შესანახი უჯრედებისთვის.

თუ ვსაუბრობთ ტრანზისტორების მუშაობის ძირითად რეჟიმზე, მაშინ ამ შემთხვევაში ბიპოლარული აჩვენებენ უკეთეს შესრულებას, რადგან ძაბვის ვარდნა ველის ვარიანტებზე ძალიან მნიშვნელოვანია, რაც ამცირებს მთელი მიკროსქემის საერთო ეფექტურობას. ამის მიუხედავად, საველე ეფექტის მქონე ტრანზისტორის წარმოების ტექნოლოგიების განვითარების შედეგად, შესაძლებელი გახდა ამ პრობლემისგან თავის დაღწევა. თანამედროვე საველე ეფექტის ტრანზისტორებს აქვთ დაბალი არხის წინააღმდეგობა და კარგად მუშაობენ მაღალ სიხშირეებზე.

მაღალი სიმძლავრის საველე ეფექტის ტრანზისტორების მახასიათებლების გაუმჯობესების ძიების შედეგად გამოიგონეს ჰიბრიდული ელექტრონული მოწყობილობა - IGBT ტრანზისტორი, რომელიც არის საველე ეფექტისა და ბიპოლარული ტრანზისტორის ჰიბრიდი.

IGBT ტრანზისტორი

იზოლირებული კარიბჭე ბიპოლარული ტრანზისტორი

თანამედროვე ენერგეტიკულ ელექტრონიკაში ფართოდ გამოიყენება ე.წ. IGBT ტრანზისტორები. ეს აბრევიატურა არის ნასესხები უცხოური ტერმინოლოგიიდან და ნიშნავს Insulated Gate Bipolar Transistor-ს და რუსულად ჟღერს როგორც Insulated Gate Bipolar Transistor. ამიტომ, IGBT ტრანზისტორებს ასევე უწოდებენ IGBT-ებს. IGBT არის ელექტრონული კვების მოწყობილობა, რომელიც გამოიყენება როგორც მძლავრი ელექტრონული გადამრთველი, რომელიც დამონტაჟებულია გადართვის კვების წყაროებში, ინვერტორებსა და ელექტროძრავის მართვის სისტემებში.

IGBT ტრანზისტორი საკმაოდ გენიალური მოწყობილობაა, რომელიც წარმოადგენს ველი-ეფექტისა და ბიპოლარული ტრანზისტორის ჰიბრიდს. ამ კომბინაციამ განაპირობა ის, რომ ამ ტიპის ტრანზისტორი მემკვიდრეობით მიიღო როგორც საველე ეფექტის ტრანზისტორის, ასევე ბიპოლარულის დადებითი თვისებები.

IGBT ტრანზისტორის მუშაობის არსი არის ის, რომ საველე ეფექტის ტრანზისტორი აკონტროლებს მძლავრ ბიპოლარულ ტრანზისტორის. შედეგად, მძლავრი დატვირთვის გადართვა შესაძლებელი ხდება დაბალი კონტროლის სიმძლავრით, რადგან საკონტროლო სიგნალი მიეწოდება საველე ეფექტის ტრანზისტორის კარიბჭეს.

IGBT-ის შიდა სტრუქტურა არის ორი ელექტრონული შეყვანის გადამრთველის კასკადური კავშირი, რომლებიც აკონტროლებენ ტერმინალ პლუსს. შემდეგი სურათი გვიჩვენებს იზოლირებული კარიბჭის ბიპოლარული ტრანზისტორის გამარტივებული ეკვივალენტური წრე.

IGBT მუშაობის მთელი პროცესი შეიძლება წარმოდგენილი იყოს ორ ეტაპად: დადებითი ძაბვის გამოყენებისთანავე, ველის ეფექტის ტრანზისტორი იხსნება კარიბჭესა და წყაროს შორის, ანუ იქმნება n-არხი წყაროსა და გადინებას შორის. ამ შემთხვევაში, რეგიონიდან ბრალდების გადაადგილება იწყება ნრეგიონისკენ გვ, რაც გულისხმობს ბიპოლარული ტრანზისტორის გახსნას, რის შედეგადაც დენი მიედინება ემიტერიდან კოლექტორამდე.

IGBT-ების გამოჩენის ისტორია.

ენერგეტიკული ველის ეფექტის ტრანზისტორი პირველად გამოჩნდა 1973 წელს და უკვე 1979 წელს შემოთავაზებული იქნა კომპოზიციური ტრანზისტორი წრე, რომელიც აღჭურვილი იყო კონტროლირებადი ბიპოლარული ტრანზისტორით, იზოლირებული კარიბჭის ველის ეფექტის ტრანზისტორის გამოყენებით. ტესტების დროს დადგინდა, რომ ბიპოლარული ტრანზისტორის ჩამრთველად გამოყენებისას მთავარ ტრანზისტორზე არ არის გაჯერება და ეს მნიშვნელოვნად ამცირებს გადამრთველის გამორთვის შეფერხებას.

ცოტა მოგვიანებით, 1985 წელს, დაინერგა ბიპოლარული ტრანზისტორი იზოლირებული კარიბჭით, რომლის გამორჩეული თვისება იყო ბრტყელი სტრუქტურა; ოპერაციული ძაბვების დიაპაზონი უფრო დიდი გახდა. ამრიგად, მაღალი ძაბვისა და მაღალი დენის დროს, ზარალი მდგომარეობიდან ძალიან მცირეა. ამ შემთხვევაში, მოწყობილობას აქვს მსგავსი გადართვისა და გამტარობის მახასიათებლები, როგორც ბიპოლარული ტრანზისტორი, ხოლო კონტროლი ხორციელდება ძაბვის საშუალებით.

პირველ თაობის მოწყობილობებს ჰქონდათ გარკვეული უარყოფითი მხარეები: გადართვა ნელი იყო და ისინი არ იყვნენ ძალიან საიმედო. მეორე თაობა გამოვიდა 90-იან წლებში, ხოლო მესამე თაობა კვლავ იწარმოება: აღმოფხვრის ასეთ ნაკლოვანებებს, აქვთ მაღალი შეყვანის წინააღმდეგობა, კონტროლირებადი სიმძლავრე დაბალია, ხოლო ჩართულ მდგომარეობაში ნარჩენი ძაბვაც დაბალია.

უკვე IGBT ტრანზისტორები ხელმისაწვდომია ელექტრონული კომპონენტების მაღაზიებში, რომლებსაც შეუძლიათ დენის გადართვა რამდენიმე ათეულიდან ასამდე ამპერამდე ( მე მაქს ), და სამუშაო ძაბვა ( U ke max ) შეიძლება განსხვავდებოდეს რამდენიმე ასეულიდან ათას ვოლტამდე ან მეტ ვოლტამდე.

IGBT-ის (IGBT) სიმბოლო მიკროსქემის დიაგრამებზე.

ვინაიდან IGBT ტრანზისტორს აქვს ველის ეფექტის და ბიპოლარული ტრანზისტორის კომბინირებული სტრუქტურა, მის ტერმინალებს ეწოდება კარიბჭე - ზ(საკონტროლო ელექტროდი), ემიტერი ( ე) და კოლექციონერი ( TO). უცხოურ სტილში, ჩამკეტის გამოსავალი აღინიშნება ასოებით გ, ემიტერის გამომავალი - ე, და კოლექტორის გამომავალი არის C.

ფიგურაში ნაჩვენებია ჩვეულებრივი გრაფიკული სიმბოლო იზოლირებული კარიბჭის ბიპოლარული ტრანზისტორისთვის. ტრანზისტორი ასევე შეიძლება გამოსახული იყოს ჩაშენებული სწრაფი დიოდით. ასევე, IGBT ტრანზისტორი შეიძლება გამოისახოს შემდეგნაირად:

IGBT-ების გამოყენების მახასიათებლები და ფარგლები.

IGBT ტრანზისტორების გამორჩეული თვისებები:

კონტროლირებადი ძაბვა (როგორც ნებისმიერი საველე ეფექტის ტრანზისტორი);

აქვს დაბალი სახელმწიფო დანაკარგები;

შეუძლია მუშაობა 100 0 C-ზე მაღალ ტემპერატურაზე;

შეუძლია იმუშაოს 1000 ვოლტზე მეტი ძაბვით და 5 კილოვატზე მეტი სიმძლავრით.

ჩამოთვლილმა თვისებებმა შესაძლებელი გახადა IGBT ტრანზისტორების გამოყენება ინვერტორებში, ცვლადი სიხშირის დისკებში და გადართვის დენის რეგულატორებში. გარდა ამისა, ისინი ხშირად იყენებენ ენერგიის წყაროების შედუღებისას, მძლავრი ელექტროძრავების მართვის სისტემებში, რომლებიც დამონტაჟებულია, მაგალითად, ელექტრო მანქანებზე: ელექტრო ლოკომოტივებზე, ტრამვაზე, ტროლეიბუსებზე. ეს ხსნარი მნიშვნელოვნად ზრდის ეფექტურობას და უზრუნველყოფს მაღალ სიგლუვეს.

გარდა ამისა, ეს მოწყობილობები დამონტაჟებულია უწყვეტი კვების წყაროებში და მაღალი ძაბვის ქსელებში. IGBT ტრანზისტორები გვხვდება სარეცხი მანქანების, სამკერვალო და ჭურჭლის სარეცხი მანქანების ელექტრონულ სქემებში, ინვერტორულ კონდიციონერებში, ტუმბოებში, ელექტრონული ანთების სისტემებში მანქანებისთვის, ელექტრომომარაგების სისტემებში სერვერისა და სატელეკომუნიკაციო მოწყობილობებისთვის. როგორც ხედავთ, IGBT-ების გამოყენების სფერო საკმაოდ დიდია.

აღსანიშნავია, რომ IGBT და MOSFET რიგ შემთხვევებში ურთიერთშემცვლელია, მაგრამ მაღალი სიხშირის დაბალი ძაბვის საფეხურებისთვის უპირატესობა ენიჭება MOSFET ტრანზისტორებს, ხოლო მაღალი სიმძლავრის მაღალი ძაბვის საფეხურებისთვის უპირატესობა ენიჭება IGBT ტრანზისტორებს.

მაგალითად, IGBT ტრანზისტორები სრულყოფილად ასრულებენ თავიანთ ფუნქციებს 20-50 კილოჰერცამდე სამუშაო სიხშირეზე. მაღალ სიხშირეებზე, ამ ტიპის ტრანზისტორი ზრდის დანაკარგებს. ასევე, IGBT ტრანზისტორების სრული შესაძლებლობები ვლინდება 300-400 ვოლტზე მეტი მოქმედი ძაბვის დროს. ამიტომ, იზოლირებული კარიბჭის ბიპოლარული ტრანზისტორები ყველაზე ადვილად გვხვდება მაღალი ძაბვის და მაღალი სიმძლავრის ელექტრო მოწყობილობებში.

დღეს იშვიათად ნახავთ მოწყობილობას, რომელიც იკვებება მექანიკური ენერგიით - გაჯეტების დიდი უმრავლესობა ელექტროენერგიით იკვებება. ბატარეები გახდა ელექტრონული მოწყობილობების განუყოფელი ნაწილი. როგორ მუშაობს ბატარეა? შევეცადოთ გავერკვეთ.

არსებობს მრავალი სახის ბატარეები, მაგრამ ყველაზე ხშირად გამოყენებული ბატარეები სამომხმარებლო ელექტრონიკაში არის ნიკელ-კადმიუმის (NiCd), ნიკელ-მეტალის ჰიდრიდის (NiMh) და ლითიუმ-იონური (Li-Ion) ბატარეები.

NiCd ბატარეები ყველაზე დიდხანს გამოიყენება მათი დამზადების, ექსპლუატაციისა და შენახვის სიმარტივის გამო. ამ დრომდე, NiCd ბატარეები რჩება ყველაზე პოპულარული რადიოების, სამედიცინო აღჭურვილობის, პროფესიონალური ვიდეოკამერებისა და მძლავრი ხელსაწყოებისთვის.

NiMH ბატარეა, NiCd ბატარეასთან შედარებით, მნიშვნელოვნად მეტ სითბოს გამოიმუშავებს დატენვის დროს. ის ასევე მოითხოვს უფრო რთულ ალგორითმს იმის დასადგენად, თუ როდის არის სრულად დამუხტული. ამიტომ, NiMH ბატარეების უმეტესობა აღჭურვილია შიდა ტემპერატურის სენსორით. გარდა ამისა, NiMH ბატარეას არ შეუძლია სწრაფად დატენვა - დატენვის დრო ჩვეულებრივ ორჯერ მეტია NiCd-ზე. მაგრამ მათი სიმძლავრე უფრო მეტია ვიდრე NiCd.

Li-Ion ბატარეების მახასიათებლები ორჯერ მეტია, ვიდრე NiCd ბატარეების მახასიათებლები თითო კილოგრამ წონაზე. ამიტომ Li-Ion ბატარეები გამოიყენება ყველა ლეპტოპსა და ტელეფონში, სადაც წონა და ბატარეის ხანგრძლივობა მნიშვნელოვანია.

როგორ მუშაობს ბატარეა?

დატენვის ბატარეები მუშაობენ ელექტროლიტის ხსნარში ჩაძირულ ორ ლითონის ფირფიტას შორის ძაბვის სხვაობის გამოყენებით. ამ პრინციპით მოქმედი პირველი მიმდინარე წყარო მე-19 საუკუნეში შეიქმნა. მასში ერთი თეფში სპილენძი იყო, მეორე კი თუთია, რომელიც ძალიან სწრაფად იხსნება.

ძაბვის სხვაობა შეიძლება აიხსნას მილით მიერთებული სითხის ორი კონტეინერის ანალოგიის გამოყენებით. იმისათვის, რომ მილში წყალმა მოძრაობა დაიწყოს, თქვენ უნდა შექმნათ დონის განსხვავება, მაგალითად, აწიოთ ერთი კონტეინერი მეორეზე მაღლა. თანდათანობით წყალი მიედინება მარცხენა ბოთლიდან მარჯვნივ. როდესაც დონეები თანაბარი ხდება, წყლის ნაკადი ჩერდება. ბატარეისთვის ეს ნიშნავს სრულ გამონადენს.

მის დასატენად, თქვენ უნდა დააბრუნოთ წყალი თავდაპირველ კონტეინერში. მაგალითად, ჭიქის ან ჭიქის გამოყენებით. თუ მარჯვენა ბოთლიდან წყალს ამოიღებთ და მარცხენაში ჩაასხით, ბატარეა დაიტენება. რა თქმა უნდა, თქვენ უნდა ამოიღოთ იმავე სიჩქარით, როგორც წყალი მიედინება შლანგიდან. წინააღმდეგ შემთხვევაში, ბატარეა კვლავ დაცლილია.

სტრუქტურულად, ბატარეა თავისთავად ძალიან მარტივი მოწყობილობაა. ეს არის გრაფიტის და ლითიუმის ოქსიდის ორი გრძელი ფურცელი კობალტით. ისინი შეზეთებულია ელექტროლიტით და ახვევენ. ლითიუმ-იონური ბატარეა მზად არის.

მითები ბატარეების შესახებ

გავრცელებულია მოსაზრება, რომ შეძენისთანავე, Li-Ion ბატარეა საჭიროებს „გაძლიერებას“ - განახორციელოს რამდენიმე სრული დატენვა-გამონადენი ციკლი. ჩვეულებრივ - სამიდან ხუთამდე. ეს მითი არ არის ძალიან საზიანო ბატარეებისთვის, მაგრამ, მიუხედავად ამისა, ფუჭად ხარჯავს მის საოპერაციო ციკლებს.

Li-Ion ბატარეების თვისება არის ის, რომ მათ არ აქვთ მეხსიერების ეფექტი, როგორც ეს იყო NiCd ბატარეების შემთხვევაში. ეს ეფექტი იყო ის, რომ თუ თქვენ დამუხტავთ არასრულად დაცლილ NiCd ბატარეას, მისი სიმძლავრე იკლებს. Li-Ion-ს არ აქვს ასეთი ფუნქცია. გარდა ამისა, მწარმოებელი იძლევა გარანტიას, რომ ბატარეის სიმძლავრე არ შემცირდება 300-ზე მეტი გამონადენი-დამუხტვის ციკლზე.

კიდევ ერთხელ: უსარგებლოა პლეერის, ტელეფონის, walkie-talkie-ის, PDA-ის, ტაბლეტის, საათის ან სხვა მობილური მოწყობილობის „გაწვრთნა“ Li-Ion-ით.

Li-Ion ბატარეებს, როგორც წესი, არ მოსწონთ ზედმეტი დატენვა და დატენვა. მწარმოებელი გარანტიას იძლევა 300 ციკლის, მაგრამ ეს არ ნიშნავს იმას, რომ ბატარეის გადაყრა შესაძლებელია 301 ციკლის შემდეგ. ყველაფერი დამოკიდებული იქნება მუშაობის პირობებზე. Li-Ion-ისთვის „სათბურის“ პირობებია მაქსიმალური დამუხტვა 80%-მდე და მინიმალური გამონადენი 40%-მდე. ლეპტოპის ზოგიერთი მოდელი საშუალებას გაძლევთ დააყენოთ ეს პარამეტრები სერვისის პროგრამულ უზრუნველყოფაში, რაც ახანგრძლივებს ბატარეის "ცხოვრებას". ასევე, ბატარეები შეუქცევად კარგავენ სიმძლავრეს ნულ გრადუსზე დაბალ ტემპერატურაზე და +40 გრადუსზე ზემოთ გაცხელებისას. ამიტომ, უმჯობესია დაიცვათ გაჯეტები ყინვისა და მაღალი სიცხისგან.