쓰레기로 만든 손전등과 리튬이온 배터리용 LM317 TL431용 충전기입니다. 조정 가능한 제너 다이오드 TL431 431 연결 다이어그램의 표시기 및 신호 장치

리튬 이온 배터리의 모범적인 충전이 실제로 어떻게 진행되어야 하는지 이해하지 못하면 특정 충전기의 특성을 평가하기가 어렵습니다. 따라서 다이어그램으로 직접 이동하기 전에 약간의 이론을 기억해 봅시다.

리튬 배터리란 무엇입니까?

리튬 배터리 양극의 재료에 따라 여러 가지 종류가 있습니다.

리튬 코발테이트 음극 사용;
리튬화 인산철 기반의 음극을 사용함;
니켈-코발트-알루미늄 기반;
니켈-코발트-망간을 기본으로 합니다.

이러한 배터리는 모두 고유한 특성을 가지고 있지만 이러한 뉘앙스는 일반 소비자에게 근본적으로 중요하지 않으므로 이 기사에서는 고려하지 않습니다.

또한 모든 리튬이온 배터리는 다양한 크기와 형태로 생산됩니다. 케이스형(예: 오늘날 인기 있는 18650) 또는 적층형 또는 프리즘형(겔 폴리머 배터리)일 수 있습니다. 후자는 전극과 전극 덩어리를 포함하는 특수 필름으로 만들어진 밀봉 봉지입니다.

가장 일반적인 리튬 이온 배터리 크기는 아래 표에 나와 있습니다(모두 공칭 전압은 3.7V입니다).

지정	표준 크기	비슷한 크기
XYY0, 어디 더블 엑스- 직경(mm) 표시, YY- 길이 값(mm), 0 - 원통 형태의 디자인을 반영	10180	2/5 AAA
	10220	1/2 AAA(Ø는 AAA에 해당하지만 길이는 절반)
	10280
	10430	AAA
	10440	AAA
	14250	AA 1/2개
	14270	Ø AA, 길이 CR2
	14430	Ø 14mm(AA와 동일), 길이가 더 짧음
	14500	AA
	14670
	15266, 15270	CR2
	16340	CR123
	17500	150S/300S
	17670	2xCR123(또는 168S/600S)
	18350
	18490
	18500	2xCR123(또는 150A/300P)
	18650	2xCR123(또는 168A/600P)
	18700
	22650
	25500
	26500	와 함께
	26650
	32650
	33600	디
	42120

내부 전기화학적 과정은 동일한 방식으로 진행되며 배터리의 폼 팩터 및 디자인에 의존하지 않으므로 아래 설명된 모든 내용은 모든 리튬 배터리에 동일하게 적용됩니다.

리튬 이온 배터리를 올바르게 충전하는 방법

리튬 배터리를 충전하는 가장 정확한 방법은 2단계로 충전하는 것입니다. 이는 Sony의 모든 충전기에서 사용하는 방법입니다. 충전 컨트롤러가 더 복잡함에도 불구하고 이를 통해 서비스 수명을 줄이지 않고도 리튬 이온 배터리를 더욱 완벽하게 충전할 수 있습니다.

여기서는 CC/CV(정전류, 정전압)로 축약되는 리튬 배터리의 2단계 충전 프로필에 대해 설명합니다. 펄스 전류와 스텝 전류 옵션도 있지만 이 기사에서는 다루지 않습니다. 펄스 전류를 사용한 충전에 대해 자세히 알아볼 수 있습니다.

그럼 두 가지 충전 단계를 더 자세히 살펴보겠습니다.

1. 첫 번째 단계에서일정한 충전 전류가 보장되어야 합니다. 현재 값은 0.2-0.5C입니다. 가속 충전의 경우 전류를 0.5-1.0C(여기서 C는 배터리 용량)로 증가시킬 수 있습니다.

예를 들어, 3000mAh 용량의 배터리의 경우 첫 번째 단계의 공칭 충전 전류는 600~1500mA이고 가속 충전 전류는 1.5~3A 범위에 있을 수 있습니다.

주어진 값의 일정한 충전 전류를 보장하려면 충전기 회로가 배터리 단자의 전압을 높일 수 있어야 합니다. 실제로 첫 번째 단계에서 충전기는 고전적인 전류 안정 장치로 작동합니다.

중요한:내장된 보호 보드(PCB)로 배터리를 충전하려는 경우 충전기 회로를 설계할 때 회로의 개방 회로 전압이 6~7V를 초과할 수 없도록 해야 합니다. 그렇지 않으면 보호 보드가 손상될 수 있습니다.

배터리의 전압이 4.2V로 상승하는 순간 배터리 용량은 약 70-80% 증가합니다(특정 용량 값은 충전 전류에 따라 달라집니다. 가속 충전을 사용하면 약간 낮아집니다. 명목 요금 - 조금 더). 이 순간은 충전의 첫 번째 단계가 끝났음을 의미하며 두 번째(그리고 마지막) 단계로의 전환을 위한 신호 역할을 합니다.

2. 두 번째 충전 단계- 이는 일정한 전압으로 배터리를 충전하지만 전류는 점차 감소(하강)합니다.

이 단계에서 충전기는 배터리의 전압을 4.15~4.25V로 유지하고 전류 값을 제어합니다.

용량이 증가하면 충전 전류가 감소합니다. 값이 0.05-0.01C로 감소하면 충전 프로세스가 완료된 것으로 간주됩니다.

올바른 충전기 작동의 중요한 뉘앙스는 충전이 완료된 후 배터리에서 완전히 분리된다는 것입니다. 이는 리튬 배터리의 경우 일반적으로 충전기에서 제공되는 고전압(예: 4.18-4.24V) 하에서 오랫동안 유지되는 것이 매우 바람직하지 않기 때문입니다. 이로 인해 배터리의 화학적 구성이 빠르게 저하되고 결과적으로 용량이 감소합니다. 장기 체류는 수십 시간 이상을 의미합니다.

두 번째 충전 단계에서는 배터리 용량이 약 0.1~0.15배 더 늘어납니다. 따라서 총 배터리 충전량이 90-95%에 도달하며 이는 매우 좋은 지표입니다.

우리는 충전의 두 가지 주요 단계를 살펴보았습니다. 그러나 소위 다른 충전 단계가 언급되지 않으면 리튬 배터리 충전 문제에 대한 적용 범위가 불완전합니다. 선충전.

예비 충전 단계(선충전)- 이 단계는 심하게 방전된 배터리(2.5V 미만)에만 사용되어 정상 작동 모드로 전환합니다.

이 단계에서는 배터리 전압이 2.8V에 도달할 때까지 감소된 정전류로 충전이 제공됩니다.

예를 들어 전극 사이에 내부 단락이 발생한 손상된 배터리의 팽창 및 감압(심지어 화재로 인한 폭발)을 방지하려면 예비 단계가 필요합니다. 이러한 배터리에 큰 충전 전류가 즉시 전달되면 필연적으로 발열이 발생하고 이에 따라 달라집니다.

사전 충전의 또 다른 이점은 배터리를 예열하는 것입니다. 이는 낮은 주변 온도에서(추운 계절에 가열되지 않은 실내에서) 충전할 때 중요합니다.

지능형 충전은 예비 충전 단계에서 배터리의 전압을 모니터링하고, 오랜 시간 동안 전압이 상승하지 않으면 배터리에 결함이 있다는 결론을 내릴 수 있어야 합니다.

리튬 이온 배터리 충전의 모든 단계(사전 충전 단계 포함)가 이 그래프에 개략적으로 설명되어 있습니다.

정격 충전 전압을 0.15V 초과하면 배터리 수명이 절반으로 줄어들 수 있습니다. 충전 전압을 0.1V 낮추면 충전된 배터리의 용량이 약 10% 감소하지만 수명은 크게 늘어납니다. 충전기에서 배터리를 분리한 후 완전히 충전된 배터리의 전압은 4.1~4.15V입니다.

위의 내용을 요약하고 주요 사항을 요약하겠습니다.

1. 리튬 이온 배터리(예: 18650 또는 기타)를 충전하려면 어떤 전류를 사용해야 합니까?

전류는 충전 속도에 따라 달라지며 범위는 0.2C에서 1C까지입니다.

예를 들어, 3400mAh 용량의 배터리 크기 18650의 경우 최소 충전 전류는 680mA이고 최대 충전 전류는 3400mA입니다.

2. 예를 들어 동일한 18650 배터리를 충전하는 데 얼마나 걸리나요?

충전 시간은 충전 전류에 직접적으로 의존하며 다음 공식을 사용하여 계산됩니다.

T = C / 청구합니다.

예를 들어, 전류가 1A인 3400mAh 배터리의 충전 시간은 약 3.5시간입니다.

3. 리튬 폴리머 배터리를 올바르게 충전하는 방법은 무엇입니까?

모든 리튬 배터리는 동일한 방식으로 충전됩니다. 리튬 폴리머인지, 리튬 이온인지는 중요하지 않습니다. 우리 소비자에게는 차이가 없습니다.

보호판이란 무엇입니까?

보호 보드(또는 PCB - 전원 제어 보드)는 리튬 배터리의 단락, 과충전 및 과방전으로부터 보호하도록 설계되었습니다. 일반적으로 과열 보호 기능도 보호 모듈에 내장되어 있습니다.

안전상의 이유로 보호 보드가 내장되어 있지 않은 가전 제품에는 리튬 배터리를 사용하는 것이 금지되어 있습니다. 이것이 바로 모든 휴대폰 배터리에 항상 PCB 보드가 있는 이유입니다. 배터리 출력 단자는 보드에 직접 위치합니다.

이 보드는 특수 장치(JW01, JW11, K091, G2J, G3J, S8210, S8261, NE57600 및 기타 유사 장치)에서 6개의 다리가 있는 충전 컨트롤러를 사용합니다. 이 컨트롤러의 임무는 배터리가 완전히 방전되면 부하에서 배터리를 분리하고, 4.25V에 도달하면 배터리를 충전에서 분리하는 것입니다.

예를 들어, 다음은 구형 Nokia 휴대폰과 함께 제공된 BP-6M 배터리 보호 보드의 다이어그램입니다.

18650에 대해 이야기하면 보호 보드가 있거나 없이 생산될 수 있습니다. 보호 모듈은 배터리의 음극 단자 근처에 있습니다.

보드는 배터리 길이를 2-3mm 늘립니다.

PCB 모듈이 없는 배터리는 일반적으로 자체 보호 회로가 있는 배터리에 포함됩니다.

보호 기능이 있는 배터리는 보호 기능이 없는 배터리로 쉽게 변할 수 있습니다.

현재 18650 배터리의 최대 용량은 3400mAh입니다. 보호 기능이 있는 배터리에는 케이스에 해당 표시("보호됨")가 있어야 합니다.

PCB 보드와 PCM 모듈(PCM - 전원 충전 모듈)을 혼동하지 마십시오. 전자가 배터리 보호 목적으로만 사용된다면 후자는 충전 프로세스를 제어하도록 설계되었습니다. 즉, 특정 수준에서 충전 전류를 제한하고 온도를 제어하며 일반적으로 전체 프로세스를 보장합니다. PCM 보드는 우리가 충전 컨트롤러라고 부르는 것입니다.

이제 18650 배터리나 다른 리튬 배터리를 충전하는 방법에 대한 질문이 없기를 바랍니다. 그런 다음 충전기(동일한 충전 컨트롤러)용 기성 회로 솔루션의 일부 선택으로 이동합니다.

리튬 이온 배터리 충전 방식

모든 회로는 모든 리튬 배터리를 충전하는 데 적합합니다. 남은 것은 충전 전류와 요소 기반을 결정하는 것입니다.

LM317

충전 표시기가 있는 LM317 칩 기반의 간단한 충전기 다이어그램:

회로는 가장 간단하며, 전체 설정은 트리밍 저항 R8(연결된 배터리 없음!)을 사용하여 출력 전압을 4.2V로 설정하고 저항 R4, R6을 선택하여 충전 전류를 설정하는 것으로 요약됩니다. 저항 R1의 전력은 최소 1W입니다.

LED가 꺼지면 충전 프로세스가 완료된 것으로 간주할 수 있습니다(충전 전류는 결코 0으로 감소하지 않습니다). 배터리를 완전히 충전한 후 오랫동안 이 충전 상태로 유지하는 것은 권장되지 않습니다.

lm317 마이크로 회로는 다양한 전압 및 전류 안정기(연결 회로에 따라 다름)에 널리 사용됩니다. 모든 구석에서 판매되며 비용은 1페니입니다(단 55루블에 10개를 가져갈 수 있습니다).

LM317은 다양한 하우징으로 제공됩니다.

핀 할당(핀아웃):

LM317 칩의 유사품은 GL317, SG31, SG317, UC317T, ECG1900, LM31MDT, SP900, KR142EN12, KR1157EN1입니다(마지막 두 개는 국내에서 생산됨).

LM317 대신 LM350을 사용하면 충전 전류를 3A까지 늘릴 수 있습니다. 그러나 11 루블/개로 더 비쌉니다.

인쇄 회로 기판 및 회로 어셈블리는 다음과 같습니다.

구 소련 트랜지스터 KT361은 유사한 pnp 트랜지스터(예: KT3107, KT3108 또는 부르주아 2N5086, 2SA733, BC308A)로 대체될 수 있습니다. 충전 표시기가 필요하지 않은 경우 완전히 제거할 수 있습니다.

회로의 단점: 공급 전압은 8-12V 범위에 있어야 합니다. 이는 LM317 칩이 정상적으로 작동하려면 배터리 전압과 공급 전압의 차이가 4.25V 이상이어야 하기 때문입니다. 따라서 USB 포트에서 전원을 공급할 수 없습니다.

MAX1555 또는 MAX1551

MAX1551/MAX1555는 USB 또는 별도의 전원 어댑터(예: 휴대폰 충전기)에서 작동할 수 있는 Li+ 배터리용 특수 충전기입니다.

이러한 마이크로 회로 간의 유일한 차이점은 MAX1555는 충전 프로세스를 나타내는 신호를 생성하고 MAX1551은 전원이 켜져 있다는 신호를 생성한다는 것입니다. 저것들. 대부분의 경우 1555가 여전히 선호되므로 현재 판매에서 1551을 찾기가 어렵습니다.

제조업체의 이러한 미세 회로에 대한 자세한 설명은 다음과 같습니다.

USB-6V로 전원을 공급할 때 DC 어댑터의 최대 입력 전압은 7V입니다. 공급 전압이 3.52V로 떨어지면 마이크로 회로가 꺼지고 충전이 중지됩니다.

마이크로 회로 자체는 공급 전압이 존재하는 입력을 감지하여 연결합니다. USB 버스를 통해 전원이 공급되는 경우 최대 충전 전류는 100mA로 제한됩니다. 이를 통해 사우스 브리지를 태울 염려 없이 모든 컴퓨터의 USB 포트에 충전기를 연결할 수 있습니다.

별도의 전원 공급 장치로 전원을 공급할 경우 일반적인 충전 전류는 280mA입니다.

칩에는 과열 방지 기능이 내장되어 있습니다. 하지만 이 경우에도 회로는 계속 작동하여 110°C 이상에서 1도당 충전 전류가 17mA씩 감소합니다.

사전 충전 기능이 있습니다(위 참조). 배터리 전압이 3V 미만인 한 마이크로 회로는 충전 전류를 40mA로 제한합니다.

마이크로 회로에는 5개의 핀이 있습니다. 다음은 일반적인 연결 다이어그램입니다.

어떤 상황에서도 어댑터 출력의 전압이 7V를 초과할 수 없다는 보장이 있는 경우 7805 안정 장치 없이도 가능합니다.

예를 들어 USB 충전 옵션을 여기에 조립할 수 있습니다.

초소형 회로에는 외부 다이오드나 외부 트랜지스터가 필요하지 않습니다. 물론 일반적으로 멋진 작은 것들입니다! 단지 너무 작아서 납땜하기가 불편합니다. 그리고 그들은 또한 비싸다().

LP2951

LP2951 안정 장치는 National Semiconductors()에서 제조합니다. 내장된 전류 제한 기능을 구현하고 회로 출력에서 리튬 이온 배터리의 안정적인 충전 전압 레벨을 생성할 수 있습니다.

충전 전압은 4.08~4.26V이며 배터리 연결이 끊어지면 저항 R3에 의해 설정됩니다. 전압은 매우 정확하게 유지됩니다.

충전 전류는 150 - 300mA이며, 이 값은 LP2951 칩의 내부 회로에 의해 제한됩니다(제조업체에 따라 다름).

역전류가 작은 다이오드를 사용하십시오. 예를 들어 구매할 수 있는 1N400X 시리즈 중 하나일 수 있습니다. 다이오드는 입력 전압이 꺼질 때 배터리에서 LP2951 칩으로 역전류가 흐르는 것을 방지하기 위해 차단 다이오드로 사용됩니다.

이 충전기는 상당히 낮은 충전 전류를 생성하므로 모든 18650 배터리는 밤새 충전할 수 있습니다.

초소형 회로는 DIP 패키지와 SOIC 패키지로 구입할 수 있습니다(개당 약 10 루블).

MCP73831

이 칩을 사용하면 올바른 충전기를 만들 수 있으며, 많이 과장된 MAX1555보다 가격도 저렴합니다.

일반적인 연결 다이어그램은 다음에서 가져옵니다.

회로의 중요한 장점은 충전 전류를 제한하는 저저항의 강력한 저항이 없다는 것입니다. 여기서 전류는 마이크로 회로의 5번째 핀에 연결된 저항에 의해 설정됩니다. 저항은 2-10kOhm 범위에 있어야 합니다.

조립된 충전기는 다음과 같습니다.

작동 중에 초소형 회로가 꽤 잘 뜨거워지지만 이것이 문제가 되는 것 같지는 않습니다. 그것은 그 기능을 수행합니다.

다음은 SMD LED와 마이크로 USB 커넥터가 있는 인쇄 회로 기판의 또 다른 버전입니다.

LTC4054(STC4054)

매우 간단한 계획, 훌륭한 옵션! 최대 800mA의 전류로 충전이 가능합니다(참조). 사실, 매우 뜨거워지는 경향이 있지만 이 경우 내장된 과열 보호 기능이 전류를 줄입니다.

트랜지스터를 사용하여 하나 또는 두 개의 LED를 모두 제거하면 회로가 크게 단순화될 수 있습니다. 그러면 다음과 같이 보일 것입니다. (이보다 더 간단할 수는 없습니다. 저항기 한 쌍과 콘덴서 한 개로 구성됩니다.)

인쇄 회로 기판 옵션 중 하나를 에서 사용할 수 있습니다. 이 보드는 표준 크기 0805의 요소용으로 설계되었습니다.

나는=1000/R. 즉시 높은 전류를 설정해서는 안 됩니다. 먼저 마이크로 회로가 얼마나 뜨거워지는지 확인하십시오. 내 목적을 위해 2.7kOhm 저항을 사용했는데 충전 전류는 약 360mA로 나타났습니다.

이 미세 회로에 라디에이터를 적용하는 것이 가능할 것 같지 않으며 크리스탈 케이스 접합의 높은 열 저항으로 인해 효과적이라는 것도 사실이 아닙니다. 제조업체는 "리드를 통해" 방열판을 만들 것을 권장합니다. 즉, 트레이스를 최대한 두껍게 만들고 칩 본체 아래에 호일을 남겨 두는 것입니다. 일반적으로 "흙" 호일이 많이 남을수록 좋습니다.

그건 그렇고, 대부분의 열은 세 번째 다리를 통해 방출되므로 이 트레이스를 매우 넓고 두껍게 만들 수 있습니다(과도한 땜납으로 채움).

LTC4054 칩 패키지에는 LTH7 또는 LTADY 라벨이 붙어 있을 수 있습니다.

LTH7은 첫 번째는 매우 낮은 배터리(전압이 2.9V 미만)를 들어 올릴 수 있지만 두 번째는 그럴 수 없다는 점에서 LTADY와 다릅니다(별도로 흔들어야 함).

이 칩은 매우 성공적인 것으로 판명되었으므로 STC4054, MCP73831, TB4054, QX4054, TP4054, SGM4054, ACE4054, LP4054, U4054, BL4054, WPM4054, IT4504, Y1880, PT6102, PT6181, HX6001 , LC6000, LN5060, CX9058, EC49016, CYT5026, Q7051. 아날로그를 사용하기 전에 데이터시트를 확인하십시오.

TP4056

마이크로 회로는 SOP-8 하우징(참조)으로 만들어지며, 배면에 접점에 연결되지 않은 금속 방열판이 있어 열을 보다 효율적으로 제거할 수 있습니다. 최대 1A의 전류로 배터리를 충전할 수 있습니다(전류는 전류 설정 저항에 따라 다름).

연결 다이어그램에는 최소한의 매달린 요소가 필요합니다.

이 회로는 먼저 정전류로 충전한 다음 정전압 및 하강 전류로 충전하는 고전적인 충전 프로세스를 구현합니다. 모든 것이 과학적입니다. 충전을 단계별로 살펴보면 여러 단계를 구분할 수 있습니다.

연결된 배터리의 전압을 모니터링합니다(항상 발생함).
사전 충전 단계(배터리가 2.9V 미만으로 방전된 경우) 저항기 R prog(R prog = 1.2kOhm에서 100mA)에 의해 프로그래밍된 것의 1/10 전류로 2.9V 레벨까지 충전합니다.
최대 정전류(R prog = 1.2kOhm에서 1000mA)로 충전
배터리가 4.2V에 도달하면 배터리의 전압이 이 수준으로 고정됩니다. 충전 전류의 점진적인 감소가 시작됩니다.
전류가 저항기 R prog에 의해 프로그래밍된 것의 1/10(R prog = 1.2kOhm에서 100mA)에 도달하면 충전기가 꺼집니다.
충전이 완료된 후 컨트롤러는 배터리 전압을 계속 모니터링합니다(포인트 1 참조). 모니터링 회로에서 소비되는 전류는 2-3μA입니다. 전압이 4.0V로 떨어지면 다시 충전이 시작됩니다. 그리고 원 안에 계속됩니다.

충전 전류(암페어)는 다음 공식으로 계산됩니다. I=1200/R 프로그램. 허용되는 최대값은 1000mA입니다.

3400mAh 18650 배터리를 사용한 실제 충전 테스트가 그래프에 표시되어 있습니다.

마이크로 회로의 장점은 충전 전류가 단 하나의 저항기로 설정된다는 것입니다. 강력한 저저항 저항은 필요하지 않습니다. 또한 충전 과정에 대한 표시와 충전 종료 표시가 있습니다. 배터리가 연결되지 않으면 표시등이 몇 초마다 깜박입니다.

회로의 공급 전압은 4.5~8V 이내여야 합니다. 4.5V에 가까울수록 좋습니다(그래서 칩의 발열이 줄어듭니다).

첫 번째 다리는 리튬이온 배터리(보통 휴대폰 배터리의 중간 단자)에 내장된 온도 센서를 연결하는 데 사용됩니다. 출력 전압이 공급 전압의 45% 미만이거나 80%보다 높으면 충전이 중단됩니다. 온도 조절이 필요하지 않다면 발을 땅에 대고 있으면 됩니다.

주목! 이 회로에는 한 가지 중요한 단점이 있습니다. 바로 배터리 역극성 보호 회로가 없다는 것입니다. 이 경우 최대 전류 초과로 인해 컨트롤러가 소손될 수 있습니다. 이 경우 회로의 공급 전압이 배터리로 직접 전달되므로 매우 위험합니다.

인장은 간단하며 무릎에 대고 한 시간 안에 완료할 수 있습니다. 시간이 중요하다면 기성품 모듈을 주문할 수 있습니다. 일부 기성 모듈 제조업체는 과전류 및 과방전에 대한 보호 기능을 추가합니다(예를 들어 보호 기능 유무와 필요한 보드 선택, 커넥터 선택 가능).

온도 센서용 접점이 있는 기성품 보드도 찾을 수 있습니다. 또는 충전 전류를 증가시키고 역극성 보호 기능(예)을 갖춘 여러 개의 병렬 TP4056 마이크로 회로가 있는 충전 모듈도 있습니다.

LTC1734

또한 매우 간단한 계획입니다. 충전 전류는 저항기 R prog에 의해 설정됩니다(예를 들어 3kOhm 저항기를 설치하면 전류는 500mA가 됩니다).

마이크로 회로는 일반적으로 케이스에 LTRG로 표시되어 있습니다(오래된 삼성 휴대폰에서 흔히 볼 수 있음).

모든 pnp 트랜지스터가 적합하며 가장 중요한 것은 주어진 충전 전류에 맞게 설계되었다는 것입니다.

표시된 다이어그램에는 충전 표시기가 없지만 LTC1734에서는 핀 "4"(Prog)에 전류 설정과 배터리 충전 종료 모니터링이라는 두 가지 기능이 있다고 합니다. 예를 들어, LT1716 비교기를 사용하여 충전 종료를 제어하는 회로가 표시됩니다.

이 경우 LT1716 비교기는 저렴한 LM358로 교체할 수 있습니다.

TL431 + 트랜지스터

아마도 더 저렴한 부품을 사용하여 회로를 만드는 것은 어려울 것입니다. 여기서 가장 어려운 부분은 TL431 기준 전압 소스를 찾는 것입니다. 그러나 그것들은 너무 흔해서 거의 모든 곳에서 발견됩니다(이 마이크로 회로 없이는 전원이 작동하지 않는 경우가 거의 없습니다).

음, TIP41 트랜지스터는 적절한 컬렉터 전류를 가진 다른 트랜지스터로 교체할 수 있습니다. 구소련의 KT819, KT805(또는 덜 강력한 KT815, KT817)도 가능합니다.

회로 설정은 4.2V에서 트림 저항을 사용하여 출력 전압(배터리 없음!!!)을 설정하는 것으로 요약됩니다. 저항 R1은 충전 전류의 최대 값을 설정합니다.

이 회로는 리튬 배터리를 충전하는 2단계 프로세스를 완벽하게 구현합니다. 먼저 직류로 충전한 다음 전압 안정화 단계로 이동하고 전류를 거의 0으로 부드럽게 줄입니다. 유일한 단점은 회로의 반복성이 좋지 않다는 것입니다(설정이 변덕스럽고 사용되는 부품이 까다롭습니다).

MCP73812

Microchip의 또 다른 당연하게 무시되는 미세 회로인 MCP73812가 있습니다(참조). 이를 바탕으로 우리는 매우 예산 친화적인 충전 옵션을 얻을 수 있습니다(그리고 저렴합니다!). 전신 키트는 단지 하나의 저항입니다!

그런데 초소형 회로는 납땜 친화적인 패키지인 SOT23-5로 만들어졌습니다.

유일한 단점은 매우 뜨거워지고 충전 표시가 없다는 것입니다. 또한 저전력 전원(전압 강하 원인)이 있으면 안정적으로 작동하지 않습니다.

일반적으로 충전 표시가 중요하지 않고 500mA의 전류가 적합하다면 MCP73812가 매우 좋은 옵션입니다.

NCP1835

완전히 통합된 솔루션인 NCP1835B가 제공되어 충전 전압(4.2 ±0.05V)의 높은 안정성을 제공합니다.

아마도 이 초소형 회로의 유일한 단점은 크기가 너무 작다는 것입니다(DFN-10 케이스, 크기 3x3mm). 모든 사람이 이러한 소형 요소에 대한 고품질 납땜을 제공할 수 있는 것은 아닙니다.

부인할 수 없는 장점 중 다음 사항에 주목하고 싶습니다.

신체 부위의 최소 수.
완전히 방전된 배터리 충전 가능(사전 충전 전류 30mA)
충전 종료를 결정합니다.
프로그래밍 가능한 충전 전류 - 최대 1000mA.
충전 및 오류 표시(비충전 배터리를 감지하고 이를 신호로 알릴 수 있음)
장기간 충전으로부터 보호합니다(커패시터 C t의 커패시턴스를 변경하여 최대 충전 시간을 6.6~784분으로 설정할 수 있음).

마이크로 회로의 가격은 아주 저렴하지는 않지만, 사용할 필요가 없을 정도로 높지는 않습니다(~$1). 납땜 인두 사용에 익숙하다면 이 옵션을 선택하는 것이 좋습니다.

자세한 설명은 들어있습니다.

컨트롤러 없이 리튬이온 배터리를 충전할 수 있나요?

그래 넌 할수있어. 그러나 이를 위해서는 충전 전류와 전압을 면밀히 제어해야 합니다.

일반적으로 충전기 없이는 18650과 같은 배터리를 충전할 수 없습니다. 여전히 최대 충전 전류를 제한해야 하므로 최소한 가장 원시적인 메모리가 여전히 필요합니다.

리튬 배터리의 가장 간단한 충전기는 배터리와 직렬로 연결된 저항입니다.

저항기의 저항과 전력 손실은 충전에 사용되는 전원의 전압에 따라 달라집니다.

예를 들어 5V 전원 공급 장치의 저항을 계산해 보겠습니다. 2400mAh 용량의 18650 배터리를 충전하겠습니다.

따라서 충전 초기에 저항기의 전압 강하는 다음과 같습니다.

U r = 5 - 2.8 = 2.2볼트

5V 전원 공급 장치의 최대 전류 정격이 1A라고 가정해 보겠습니다. 회로는 배터리 전압이 최소이고 2.7-2.8V에 달하는 충전 초기에 가장 높은 전류를 소비합니다.

주의: 이러한 계산에서는 배터리가 매우 심하게 방전되어 배터리의 전압이 심지어 0까지 훨씬 낮아질 가능성을 고려하지 않습니다.

따라서 1A에서 충전 시작 시 전류를 제한하는 데 필요한 저항 저항은 다음과 같아야 합니다.

R = U / I = 2.2 / 1 = 2.2옴

저항 전력 손실:

P r = I 2 R = 1*1*2.2 = 2.2W

배터리 충전이 끝날 때 전압이 4.2V에 가까워지면 충전 전류는 다음과 같습니다.

나는 충전 = (U ip - 4.2) / R = (5 - 4.2) / 2.2 = 0.3 A

즉, 우리가 볼 수 있듯이 모든 값은 특정 배터리의 허용 한계를 초과하지 않습니다. 초기 전류는 특정 배터리(2.4A)의 최대 허용 충전 전류를 초과하지 않으며 최종 전류는 전류를 초과합니다. 배터리 용량이 더 이상 증가하지 않습니다(0.24A).

이러한 충전의 가장 큰 단점은 배터리의 전압을 지속적으로 모니터링해야 한다는 것입니다. 그리고 전압이 4.2V에 도달하자마자 수동으로 충전을 끄십시오. 사실 리튬 배터리는 단기 과전압도 매우 잘 견디지 못합니다. 전극 질량이 빠르게 저하되기 시작하여 필연적으로 용량 손실이 발생합니다. 동시에 과열 및 감압에 대한 모든 전제 조건이 생성됩니다.

위에서 설명한 것처럼 배터리에 보호 보드가 내장되어 있으면 모든 것이 더 간단해집니다. 배터리가 특정 전압에 도달하면 보드 자체가 배터리를 충전기에서 분리합니다. 그러나 이 충전 방법에는 심각한 단점이 있으며 이에 대해 논의했습니다.

배터리에 내장된 보호 기능은 어떤 상황에서도 배터리가 과충전되는 것을 방지합니다. 사용자가 해야 할 일은 주어진 배터리에 허용되는 값을 초과하지 않도록 충전 전류를 제어하는 것입니다(안타깝게도 보호 보드는 충전 전류를 제한할 수 없습니다).

실험실 전원 공급 장치를 사용하여 충전

전류 보호(제한) 기능이 있는 전원 공급 장치가 있으면 문제가 해결됩니다! 이러한 전원은 이미 위에서 작성한 올바른 충전 프로필(CC/CV)을 구현하는 본격적인 충전기입니다.

리튬 이온을 충전하기 위해 해야 할 일은 전원 공급 장치를 4.2V로 설정하고 원하는 전류 제한을 설정하는 것뿐입니다. 그리고 배터리를 연결할 수 있습니다.

처음에는 배터리가 여전히 방전된 경우 실험실 전원 공급 장치가 전류 보호 모드에서 작동합니다(즉, 출력 전류를 특정 수준으로 안정화합니다). 그런 다음 뱅크의 전압이 설정된 4.2V로 상승하면 전원 공급 장치가 전압 안정화 모드로 전환되고 전류가 떨어지기 시작합니다.

전류가 0.05-0.1C로 떨어지면 배터리가 완전히 충전된 것으로 간주할 수 있습니다.

보시다시피 실험실 전원 공급 장치는 거의 이상적인 충전기입니다! 자동으로 수행할 수 없는 유일한 작업은 배터리를 완전히 충전하고 끄기로 결정하는 것입니다. 그러나 이것은 주의를 기울이지 말아야 할 작은 것입니다.

리튬 배터리를 충전하는 방법은 무엇입니까?

재충전용이 아닌 일회용 배터리에 대해 이야기하고 있다면 이 질문에 대한 정답은 '아니오'입니다.

사실 모든 리튬 배터리(예: 평평한 태블릿 형태의 일반적인 CR2032)는 리튬 양극을 덮는 내부 부동태화 층이 있다는 특징이 있습니다. 이 층은 양극과 전해질 사이의 화학 반응을 방지합니다. 그리고 외부 전류 공급으로 인해 위의 보호층이 파괴되어 배터리가 손상될 수 있습니다.

그건 그렇고, 비충전식 CR2032 배터리에 대해 이야기하면 이와 매우 유사한 LIR2032는 이미 본격적인 배터리입니다. 충전할 수 있고 충전해야 합니다. 전압 만 3이 아니라 3.6V입니다.

리튬 배터리(전화 배터리, 18650 또는 기타 리튬 이온 배터리)를 충전하는 방법은 기사 시작 부분에서 논의되었습니다.

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TL431은 통합 제너 다이오드입니다. 회로에서는 기준 전압원의 역할을 합니다. 제시된 요소는 일반적으로 전원 공급 장치에 사용됩니다. 제너 다이오드의 장치는 매우 간단합니다. 전체적으로 이 모델은 세 가지 출력을 사용합니다. 수정 사항에 따라 하우징에는 최대 10개의 트랜지스터가 포함될 수 있습니다. TL431의 특징은 우수한 열 안정성으로 간주됩니다.

2.48V 연결 회로

2.48V 제너 다이오드 TL431에는 단일 스테이지 컨버터가 있습니다. 평균적으로 시스템의 작동 전류는 5.3A 수준에 도달합니다. 신호 전송용 저항기는 다양한 전압 전도성과 함께 사용될 수 있습니다. 이러한 장치의 안정화 정확도는 약 2% 정도 변동합니다.

제너 다이오드의 감도를 높이기 위해 다양한 변조기가 사용됩니다. 일반적으로 쌍극자 유형이 선택됩니다. 평균적으로 커패시턴스는 3pF를 넘지 않습니다. 그러나 이 경우 전류의 전도도에 따라 많은 것이 달라집니다. 요소 과열 위험을 줄이기 위해 확장기가 사용됩니다. 제너 다이오드는 음극을 통해 연결됩니다.

3.3V 장치 켜기

TL431 제너 다이오드의 경우 3.3V 스위칭 회로에는 단일 스테이지 컨버터가 사용됩니다. 펄스 전송용 저항기는 선택형으로 사용됩니다. 제너 다이오드 TL431에는 작은 정전용량 변조기를 갖춘 3.3V 스위칭 회로도 있습니다. 위험을 줄이기 위해 퓨즈가 사용됩니다. 일반적으로 제너 다이오드 뒤에 설치됩니다.

신호를 증폭하려면 필터 없이는 할 수 없습니다. 평균적으로 임계 전압은 약 5W 변동합니다. 시스템의 작동 전류는 3.5A를 넘지 않습니다. 일반적으로 안정화 정확도는 3%를 초과하지 않습니다. 제너 다이오드는 벡터 어댑터를 통해 연결할 수 있다는 점도 중요합니다. 이 경우 트랜지스터는 공진 유형으로 선택됩니다. 평균적으로 변조기 커패시턴스는 4.2pF여야 합니다. 사이리스터는 위상 및 개방형 모두 사용됩니다. 전류 전도도를 높이려면 트리거가 필요합니다.

오늘날 이러한 요소에는 다양한 출력의 증폭기가 장착되어 있습니다. 평균적으로 시스템의 임계 전압은 3.1W에 도달합니다. 작동 전류는 약 3.5A에서 변동합니다. 출력 저항을 고려하는 것도 중요합니다. 제시된 매개변수는 80Ω 이하여야 합니다.

14V 회로에 연결

제너 다이오드 TL431의 경우 14V 스위칭 회로에는 스칼라 변환기가 사용됩니다. 평균적으로 임계 전압은 3W입니다. 일반적으로 작동 전류는 5A를 초과하지 않습니다. 이 경우 허용 과부하는 약 4Ah에서 변동합니다. 또한 제너 다이오드 TL431에는 단극 및 이중극 유형의 증폭기가 모두 포함된 14V 스위칭 회로가 있습니다. 전도성을 향상시키기 위해 사극관 없이는 할 수 없습니다. 하나 또는 두 개의 필터와 함께 사용할 수 있습니다.

A 시리즈 제너 다이오드

A TL431 시리즈는 전원 공급 장치 및 인버터에 사용됩니다. 요소가 올바르게 연결되었는지 확인하는 방법은 무엇입니까? 실제로 이것은 테스터를 사용하여 수행할 수 있습니다. 임계값 저항 표시기는 80옴이어야 합니다. 이 장치는 단일 스테이지 및 벡터 유형 변환기를 통해 작동할 수 있습니다. 이 경우 저항은 플레이트와 함께 사용됩니다.

매개 변수에 대해 이야기하면 회로는 5W를 초과하지 않습니다. 이 경우 작동 전류는 약 3.4A 변동합니다. 트랜지스터 과열 위험을 줄이기 위해 확장기가 사용됩니다. A 시리즈 모델의 경우 스위칭 유형에만 적합합니다. 장치의 감도를 높이려면 강력한 변조기가 필요합니다. 평균적으로 출력 저항 매개변수는 70Ω을 초과하지 않습니다.

CLP 시리즈 장치

제너 다이오드 TL431 스위칭 회로에는 단일 스테이지 변환기가 있습니다. CLP 모델은 인버터와 많은 가정용 장치 모두에서 찾을 수 있습니다. 제너 다이오드의 임계 전압은 약 3W 변동합니다. 직접 작동 전류는 3.5A입니다. 요소의 안정화 정확도는 2.5%를 초과하지 않습니다. 출력 신호를 조정하기 위해 다양한 유형의 변조기가 사용됩니다. 이 경우 트리거는 증폭기로 선택됩니다.

ACLP 시리즈 제너 다이오드

제너 다이오드 TL431 스위칭 회로에는 벡터 또는 스칼라 변환기가 있습니다. 첫 번째 옵션을 고려하면 작동 전류 레벨은 4A를 넘지 않습니다. 이 경우 안정화 정확도는 약 4%입니다. 트리거와 사이리스터는 신호를 증폭하는 데 사용됩니다.

스칼라 변환기와의 연결 다이어그램을 고려하면 약 6pF의 커패시턴스로 변조기가 사용됩니다. 트랜지스터 자체는 공진형입니다. 일반 트리거는 신호를 증폭하는 데 적합합니다. 장치의 감도가 약 20mV에서 변동한다는 점에 유의하는 것도 중요합니다.

AC 모델

쌍극자 인버터의 경우 Cherry AC 제너 다이오드 TL431이 자주 사용됩니다. 연결된 요소의 기능을 확인하는 방법은 무엇입니까? 이는 일반 테스터를 사용하여 수행할 수 있습니다. 출력 저항 매개변수는 70Ω 이하여야 합니다. 이 시리즈의 장치는 벡터 변환기를 통해 켜진다는 점에 유의하는 것도 중요합니다.

이 경우 스칼라 수정은 적합하지 않습니다. 이는 주로 전류 전도에 대한 임계값이 낮기 때문입니다. 공칭 전압이 4W를 초과하지 않는다는 점에 유의하는 것도 중요합니다. 회로의 작동 전류는 2A로 유지됩니다. 열 손실을 줄이기 위해 다양한 사이리스터가 사용됩니다. 오늘날 확장 및 단계 수정이 이루어집니다.

KT-26 본체를 갖춘 모델

가전 제품에서는 제너 다이오드 TL431이 KT-26 하우징에서 흔히 발견됩니다. 스위칭 회로에는 쌍극자 변조기가 사용됩니다. 그들은 다른 전류 전도성으로 생산됩니다. 시스템의 최대 감도 매개변수는 약 430mV에서 변동합니다.

출력 임피던스는 70Ω을 넘지 않습니다. 이 경우 트리거는 증폭기에만 사용됩니다. 단락 위험을 줄이기 위해 개방형 및 폐쇄형 필터가 사용됩니다. 제너 다이오드는 음극을 통해 직접 연결됩니다.

KT-47 본체

KT-47 하우징이 포함된 TL431(안정기)은 다양한 전원 공급 장치에서 찾아볼 수 있습니다. 요소의 연결 회로에는 벡터 변환기가 사용됩니다. 변조기는 최대 4pF의 회로에 적합합니다. 장치의 직접 출력 임피던스는 약 70Ω입니다. 제너 다이오드의 전도성을 향상시키기 위해 빔형 테트로드만 사용됩니다. 일반적으로 안정화 정확도는 2%를 초과하지 않습니다.

5V 전원 공급 장치용

5V 전원 공급 장치에서 TL431은 전류 전도성이 다른 증폭기를 통해 켜집니다. 변환기 자체는 단일 스테이지 유형입니다. 또한 어떤 경우에는 벡터 수정이 사용됩니다. 평균적으로 출력 임피던스는 약 90Ω입니다. 장치의 안정화 정확도는 2%입니다. 블록용 확장기는 스위치형과 개방형 모두에 사용됩니다. 트리거는 필터에만 사용할 수 있습니다. 오늘날 그들은 하나 이상의 요소로 생산됩니다.

10V 장치의 연결 다이어그램

제너 다이오드를 전원 공급 장치에 연결하는 회로에는 단일 스테이지 또는 벡터 변환기가 사용됩니다. 첫 번째 옵션을 고려하면 변조기는 4pF의 커패시턴스를 사용하여 선택됩니다. 이 경우 트리거는 증폭기에만 사용됩니다. 때로는 제너 다이오드의 감도를 높이기 위해 필터가 사용됩니다. 회로의 임계 전압은 평균 5.5W입니다. 시스템의 작동 전류는 약 3.2A로 변동합니다.

일반적으로 안정화 매개변수는 3%를 초과하지 않습니다. 벡터 변환기가 있는 회로를 고려하면 트랜시버 없이는 할 수 없습니다. 개방형 또는 반음계로 사용할 수 있습니다. 변조기는 5.2pF의 정전 용량으로 설치됩니다. 확장기는 매우 드뭅니다. 어떤 경우에는 제너 다이오드의 감도를 높일 수 있습니다. 그러나 요소의 열 손실이 크게 증가한다는 점을 고려하는 것이 중요합니다.

15V 블록 다이어그램

15V 블록을 통한 제너 다이오드 TL431 스위칭 회로는 단일 스테이지 컨버터를 사용하여 수행됩니다. 결과적으로 변조기는 5pF의 커패시턴스에 적합합니다. 저항기는 선택형에만 사용됩니다. 트리거 수정을 고려하면 임계 전압 매개변수는 3W를 초과하지 않습니다. 안정화 정확도는 약 3%입니다. 시스템용 필터는 개방형과 폐쇄형 모두에 적합합니다.

또한 확장기가 회로에 설치될 수 있다는 점에 유의하는 것도 중요합니다. 오늘날 모델은 주로 스위치 유형으로 생산됩니다. 트랜시버를 수정하는 경우 전류 전도도는 4미크론을 초과하지 않습니다. 이 경우 제너 다이오드의 감도는 약 30mV 정도 변동합니다. 출력 임피던스는 약 80Ω에 이릅니다.

자동차 인버터용

AC 시리즈의 경우 제너 다이오드 TL431이 자주 사용됩니다. 이 경우 연결 회로에는 두 자리 삼극관이 사용됩니다. 필터 자체는 개방형으로 사용됩니다. 확장기가 없는 회로를 고려하면 임계 전압은 약 10W 변동합니다.

직접 작동 전류는 4A입니다. 시스템 과부하 매개변수는 3mA에서 허용됩니다. 확장기를 사용한 수정을 고려한다면 이 경우에는 고용량 변조기가 설치됩니다. 저항기는 표준 선택형으로 사용됩니다.

어떤 경우에는 다른 전력의 증폭기가 사용됩니다. 임계 전압 매개 변수는 일반적으로 12W를 초과하지 않습니다. 시스템의 출력 임피던스 범위는 70~80옴입니다. 안정화 정확도는 약 2%입니다. 시스템의 작동 전류는 4.5A를 넘지 않습니다. 제너 다이오드는 음극을 통해 직접 연결됩니다.

유명하고 상징적이며 혁신적이고 동시에 제작자의 기대를 뛰어넘는 단순한 집적 회로 디자인이 많이 있으며, 인기를 얻었으며 전자 제품 개발에 어떤 식으로든 영향을 주기도 했습니다. 그들 중 하나 – 제어된 제너 다이오드 tl431. 1978년에 제작된 tl431 칩은 여전히 많은 전문가 및 아마추어 프로젝트에서 널리 사용되고 있습니다.

성능 특성 tl431

tl431의 설계에 대한 아이디어를 얻으려면 장치의 데이터 시트 또는 인터넷에서 찾을 수 있는 러시아어 마이크로 회로 설명을 연구해야 합니다.

종종 tl431 시스템은 기준 전압이 2.5V이고 포화 전압이 약 2V인 비교기 또는 특정 트랜지스터의 형태로 제공됩니다. 트랜지스터는 양극(Anode)과 입력(Reference) 단자 사이의 전압이 열릴 때 열립니다. 2.5V에 도달하면 전류가 양극에서 음극으로 흐르기 시작합니다. 전압이 개방 값보다 낮으면 트랜지스터가 꺼집니다. TL 회로를 이러한 트랜지스터 형태로 해석하면 동작을 더 쉽게 이해할 수 있습니다.

실제로 이는 여러 개의 트랜지스터, 저항기 및 커패시터로 구성된 확장된 내부 구조를 갖춘 집적 회로입니다.

데이터시트에는 다양한 시스템 매개변수가 나와 있으며 주요 성능 특성은 다음과 같습니다.

최대 음극 전압 – 36V;
소스는 일반적으로 약 3-7mV의 온도 드리프트로 매우 안정적입니다.
입력 전류(Ref)는 1~5μA입니다.
음극 전류의 최소값은 1mA, 최대값을 권장합니다. – 100mA.

장점tl431:

조정 가능한 전압;
에너지를 거의 소비하지 않습니다.
과방전으로부터 배터리를 보호합니다.
조정 가능한 Z-다이오드 및 제어형 증폭기로 사용할 수 있습니다.
연락처가 3개밖에 없습니다.
저렴한 비용.

마이크로 회로의 핀아웃은 제조업체에 따라 다르며 다를 수 있습니다. 라디오 아마추어가 보드에서 tl431을 제거하면 핀아웃이 표시됩니다.

여러 버전의 tl431 핀아웃이 그림에 표시되어 있습니다.

연결 다이어그램

tl431의 경우 스위칭 다이어그램은 장치의 용도에 따라 다릅니다. 가장 간단한 응용 – 주어진 값에서 전압의 안정화.

한 쌍의 저항을 사용하여 만든 전압 분배기는 tl431 입력에 연결됩니다. 초소형 회로의 기술 데이터를 고려하여 필요한 저항을 계산할 수 있습니다.

출력에서 5V를 얻어야 한다고 가정해 보겠습니다. 계산은 다음 공식을 기반으로 수행됩니다.

Vout = (1 + R1/R2) x Vref.

전체 공식은 다음과 같이 작성됩니다.

Vout = (1 + R1/R2) x Vref + (Iref x R1). 그러나 방정식의 두 번째 부분은 사용된 회로에 따라 다르지만 매우 작은 값이므로 무시할 수 있습니다.

5V = (1 + R1/R2) x 2.5;
R1/R2 = 1.

저항비는 1이므로 동일한 저항을 갖는 저항을 2개 사용해야 합니다.

2.75V 출력 전압의 두 번째 예:

2.75V = (1 + R1/R2) x 2.5;
R1/R2 = 0.1.

예를 들어 하나의 저항을 1kOhm의 저항으로 사용하면 다른 저항은 – 10kΩ이어야 합니다.

결과적으로 기준 전압은 2.5V로 유지되며 다양한 분배기 저항을 선택하여 전압 설정점 안정기를 생성할 수 있습니다.

중요한! 2.5V 전압을 안정화해야 하는 경우 분배기를 사용하지 않고 tl431의 입력 핀을 음극에 연결합니다.

tl431 마이크로 회로는 전류 안정기로도 사용됩니다. 여기서는 원하는 전류에서 저항을 계산하는 데 공식이 사용됩니다.

R2 = Vref/Io, 여기서:

R2 - 저항,
Io – 원하는 전류.

전압 Vref = 2.5V이므로 R2 = 2.5/Io입니다. 이 경우, 입력전압(Vref)의 레벨을 유지하기 위해 저항(R2)을 통해 피드백이 이루어진다.

센서가 있는 회로

많은 회로에서는 다양한 센서(포토레지스터, 서미스터)를 사용하여 매개변수를 모니터링해야 합니다. 일반적인 회로는 저항 중 하나를 교체하는 것을 제외하고는 분배기의 회로와 유사합니다. 예를 들어 그 자리에 서미스터가 설치되고 tl431 음극이 릴레이 코일에 연결됩니다. 온도 값은 전위차계를 사용하여 설정됩니다. 온도가 작동 한계를 초과하면 저항 비율이 변경되고 제어 접점(tl431)의 전압이 개방 레벨을 초과하며 부하 회로의 접점을 만드는 릴레이 코일에 전류가 전달됩니다.

충전기

배터리 손상을 방지하려면 충전기에서 충전 전류 및 전압 설정을 제한하는 것이 중요합니다. 이러한 회로는 집적 회로를 사용하여 쉽게 구현할 수 있습니다.tl431 및 기타 요소:

출력 전압이 4.2V에 도달하지 않으면 트랜지스터와 저항을 사용하여 충전 전류를 조절합니다.
값이 4.2V에 도달하면 메모리의 출력 전압은 tl431에 의해 제어되어 더 이상 상승하지 않습니다.

칩 확인 중

라디오 아마추어는 멀티미터로 tl431을 확인하는 방법을 궁금해하십니까? 마이크로 회로에는 많은 요소가 포함되어 있으므로 간단한 테스트는 불가능합니다. 그러나 저항, 버튼 및 TL 회로 자체로 특수 회로를 조립하여 장치의 기능을 확인하는 방법이 있습니다. 이제 멀티미터를 회로 출력에 연결하면 tl431의 서비스 가능성을 결정하는 데 도움이 됩니다.

이 기사에서는 TL431 통합 전압 조정기가 조정된 전원 공급 장치에서 어떻게 작동하는지 알아봅니다.

기술적으로 TL431프로그래밍 가능한 션트 조정기라고 하며 간단히 말해서 조정 가능한 제너 다이오드로 정의할 수 있습니다. 사양 및 적용 지침을 살펴 보겠습니다.

제너 다이오드 TL431에는 다음과 같은 주요 기능이 있습니다.

출력 전압은 최대 36V로 설정되거나 프로그래밍 가능합니다.
약 0.2Ω의 낮은 출력 임피던스
최대 100mA의 처리량
기존 제너 다이오드와 달리 TL431의 잡음 생성은 무시할 수 있습니다.
빠른 전환.

TL431의 일반 설명

TL431은 조정 가능하거나 프로그래밍 가능한 전압 조정기입니다.
REF 핀에 연결된 외부(전압 분배기) 2개만 사용하여 필요한 출력 전압을 설정할 수 있습니다.

아래 다이어그램은 장치의 내부 블록 다이어그램과 PIN 지정을 보여줍니다.

TL431 핀아웃

제너 다이오드 TL431의 연결 다이어그램

이제 이 장치가 실제 회로에서 어떻게 사용될 수 있는지 살펴보겠습니다. 아래 다이어그램은 TL431을 일반 전압 조정기로 사용하는 방법을 보여줍니다.

위 그림은 몇 개의 저항기와 TL431을 사용하여 2.5~36V 범위에서 작동하는 조정기를 만드는 방법을 보여줍니다. R1은 출력 전압을 조절하는 데 사용되는 가변 저항입니다.

고정된 전압을 얻으려는 경우 저항의 저항을 계산하는 데 다음 공식이 유효합니다.

Vo = (1 + R1/R2)Vref

78xx 시리즈 안정 장치(7805,7808,7812..)와 TL431을 함께 사용하는 경우 다음 구성표를 사용할 수 있습니다.

TL431 음극은 78xx 공통 핀에 연결됩니다. 78xx의 출력은 출력 전압을 결정하는 저항기 전압 분배기 지점 중 하나에 연결됩니다.

TL431을 사용하는 위의 회로는 최대 100mA의 출력 전류로 제한됩니다.

더 높은 출력 전류를 얻으려면 다음 회로를 사용할 수 있습니다.

위 회로에서 대부분의 구성 요소는 위의 기존 조정기와 유사합니다. 단, 여기서 음극은 저항기를 통해 양극에 연결되고 버퍼 트랜지스터의 베이스는 연결 지점에 연결됩니다. 레귤레이터의 출력 전류는 이 트랜지스터의 전력에 따라 달라집니다.

TL431 애플리케이션

위의 TL431 애플리케이션은 정밀한 출력 전압 또는 기준 전압 설정이 필요한 모든 곳에서 사용할 수 있습니다. 이는 현재 정확한 전압 레퍼런스를 생성하기 위해 스위칭 전원 공급 장치에 널리 사용됩니다.

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TL431 통합 안정기는 주로 전원 공급 장치에 사용됩니다. 그러나 더 많은 응용 프로그램을 찾을 수 있습니다. 이 기사에서는 이러한 계획 중 일부를 제공합니다.

이 기사에서는 다음을 사용하여 만든 간단하고 유용한 장치에 대해 설명합니다. TL431 칩. 하지만 이 경우에는 "마이크로 회로"라는 단어에 겁먹을 필요가 없습니다. 단자가 3개뿐이고 외관상으로는 TO90 패키지의 단순한 저전력 트랜지스터처럼 보입니다.

먼저 약간의 역사

모든 전자 엔지니어가 마법의 숫자 431, 494를 알고 있는 경우도 있습니다. 그게 무엇인가요?

TEXAS INSTRUMENTS는 반도체 시대의 시작점에 서 있었습니다. 이번에 전자 부품 생산 분야의 세계 리더 목록에서 1위를 차지했으며, 상위 10위 안에 확고하게 자리잡고 있으며, 더 자주 말하는 것처럼 세계 TOP-10 순위에 속합니다. 최초의 집적 회로는 1958년에 이 회사의 직원인 Jack Kilby에 의해 만들어졌습니다.

이제 TI는 이름이 접두사 TL 및 SN으로 시작하는 광범위한 초소형 회로를 생산합니다. 이는 각각 아날로그 및 논리(디지털) 마이크로회로로, TI의 역사에 영원히 남아 있으며 여전히 널리 사용되고 있습니다.

아마도 "마법의" 초소형 회로 목록에서 가장 먼저 고려되어야 할 것입니다. 이 마이크로 회로의 3핀 패키지에는 10개의 트랜지스터가 숨겨져 있으며, 그것이 수행하는 기능은 기존의 제너 다이오드(제너 다이오드)와 동일합니다.

그러나 이러한 복잡성으로 인해 마이크로 회로는 열 안정성이 더 높고 특성의 가파른 정도가 증가합니다. 주요 특징은 안정화 전압을 사용하여 2.5~30V 범위를 변경할 수 있다는 것입니다. 최신 모델의 경우 하한 임계값은 1.25V입니다.

TL431은 70년대 초반 TI 직원 Barney Holland에 의해 만들어졌습니다. 그러다가 그는 다른 회사의 스태빌라이저 칩을 복사하고 있었습니다. 복사가 아니라 리핑이라고 하지요. 그래서 Barney Holland는 원래 마이크로 회로에서 기준 전압 소스를 빌려 이를 기반으로 별도의 안정기 마이크로 회로를 만들었습니다. 처음에는 TL430으로 불렸고, 몇 가지 개선을 거쳐 TL431로 불렸습니다.

그 이후로 많은 시간이 지났고 지금은 응용 프로그램을 찾지 못한 컴퓨터 전원 공급 장치가 하나도 없습니다. 또한 거의 모든 저전력 스위칭 전원 공급 장치에도 적용됩니다. 이러한 소스 중 하나는 이제 모든 가정에 있습니다. 이는 휴대폰용입니다. 그런 장수를 부러워 할 수밖에 없습니다. 그림 1은 TL431의 기능 다이어그램을 보여줍니다.

그림 1. TL431의 기능 다이어그램.

Barney Holland는 또한 그다지 유명하지 않고 여전히 수요가 많은 TL494 마이크로 회로를 만들었습니다. 이것은 다양한 스위칭 전원 공급 장치 모델이 만들어진 푸시풀 PWM 컨트롤러입니다. 따라서 494라는 숫자도 "마법의" 숫자로 분류됩니다.

이제 TL431 칩을 기반으로 한 다양한 디자인을 고려해 보겠습니다.

표시기 및 경보

TL431 마이크로 회로는 전원 공급 장치의 제너 다이오드로서 의도된 목적으로만 사용될 수 있습니다. 이를 바탕으로 다양한 조명 표시는 물론 소리 알람까지 생성이 가능합니다. 이러한 장치를 사용하면 다양한 매개변수를 모니터링할 수 있습니다.

우선 단순히 전압입니다. 센서를 사용하여 물리량을 전압의 형태로 표현하면 용기 안의 수위, 온도와 습도, 액체나 기체의 조도나 압력 등을 제어하는 장치를 만드는 것이 가능합니다.

이러한 신호 장치의 작동은 제너 다이오드 DA1(핀 1)의 제어 전극 전압이 2.5V 미만일 때 제너 다이오드가 닫히고 작은 전류만 흐른다는 사실에 기초합니다. 규칙은 0.3~0.4mA를 넘지 않습니다. 하지만 이 전류는 HL1 LED가 매우 희미하게 빛나기에 충분합니다. 이 현상을 방지하려면 저항이 약 2~3KΩ인 저항기를 LED와 병렬로 연결하면 충분합니다. 과전압 경보 회로는 그림 2에 나와 있습니다.

그림 2. 과전압 경보.

제어 전극의 전압이 2.5V를 초과하면 제너 다이오드가 열리고 HL1 LED가 켜집니다. 제너 다이오드 DA1과 LED HL1을 통해 필요한 전류 제한은 저항 R3에 의해 제공됩니다. 제너 다이오드의 최대 전류는 100mA인 반면 HL1 LED의 동일한 매개변수는 20mA에 불과합니다. 이 조건에서 저항 R3의 저항이 계산됩니다. 보다 정확하게는 이 저항은 아래 공식을 사용하여 계산할 수 있습니다.

R3 = (Upit - Uhl - Uda)/Ihl. 여기서는 Upit - 공급 전압, Uhl - LED의 순방향 전압 강하, 개방형 칩의 Uda 전압(일반적으로 2V), Ihl LED 전류(5~15mA 이내로 설정) 등의 지정이 사용됩니다. 또한 제너 다이오드 TL431의 최대 전압은 36V에 불과하다는 점을 잊어서는 안 됩니다. 이 매개변수도 초과할 수 없습니다.

경보 수준

HL1 LED(Uз)가 켜지는 제어 전극의 전압은 분배기 R1, R2에 의해 설정됩니다. 구분선 매개변수는 다음 공식을 사용하여 계산됩니다.

R2 = 2.5*R1/(Uз - 2.5). 응답 임계값을 보다 정확하게 조정하려면 R2 대신 계산된 것보다 1.5배 더 큰 공칭 값을 갖는 튜닝 저항기를 설치할 수 있습니다. 팅크가 만들어진 후에는 저항이 트리머의 도입 부분의 저항과 동일한 일정한 저항으로 교체 될 수 있습니다.

때로는 여러 전압 레벨을 제어해야 하는 경우도 있습니다. 이 경우 3개의 경보가 필요하며 각 경보는 자체 전압에 맞게 구성됩니다. 이런 방식으로 전체 지표 라인, 즉 선형 척도를 생성하는 것이 가능합니다.

LED HL1과 저항 R3으로 구성된 표시 회로에 전원을 공급하려면 불안정한 전원이라도 별도의 전원을 사용할 수 있습니다. 이 경우, 제어된 전압은 회로의 저항 R1의 상단 단자에 인가되며 저항 R3과 연결을 끊어야 합니다. 이 연결을 통해 제어되는 전압의 범위는 3V에서 수십V까지 가능합니다.

그림 3. 저전압 표시기.

이 회로와 이전 회로의 차이점은 LED가 다르게 켜진다는 것입니다. 이러한 유형의 스위칭을 역이라고 합니다. 마이크로 회로가 닫힐 때 LED가 켜지기 때문입니다. 제어된 전압이 분배기 R1, R2에 의해 설정된 임계값을 초과하면 미세 회로가 열리고 전류는 저항 R3과 미세 회로의 핀 3-2(음극-양극)를 통해 흐릅니다.

이 경우 미세 회로에 2V의 전압 강하가 발생하여 LED를 켜기에 충분하지 않습니다. LED가 켜지지 않도록 두 개의 다이오드가 직렬로 설치됩니다. 파란색, 흰색 및 일부 녹색과 같은 일부 유형의 LED는 LED 양단의 전압이 2.2V를 초과하면 켜집니다. 이 경우 다이오드 VD1, VD2 대신 와이어 점퍼가 설치됩니다.

제어 전압이 분배기 R1에 의해 설정된 것보다 낮아지면 R2 마이크로 회로가 닫히고 출력 전압이 2V를 훨씬 초과하므로 HL1 LED가 켜집니다.

전압 변화만 모니터링해야 하는 경우 그림 4에 표시된 회로에 따라 표시기를 조립할 수 있습니다.

그림 4. 전압 변화 표시기.

이 표시기는 2색 HL1 LED를 사용합니다. 모니터링된 전압이 임계값을 초과하면 빨간색 LED가 켜지고, 전압이 낮으면 녹색 LED가 켜집니다.

전압이 주어진 임계값(약 0.05...0.1V)에 가까워지면 두 표시기가 모두 꺼집니다. 왜냐하면 제너 다이오드의 전달 특성이 매우 특정한 기울기를 갖기 때문입니다.

물리량의 변화를 모니터링해야 하는 경우 저항 R2를 환경의 영향을 받아 저항을 변경하는 센서로 교체할 수 있습니다. 유사한 장치가 그림 5에 나와 있습니다.

그림 5. 환경 매개변수 모니터링 계획

일반적으로 하나의 다이어그램에는 여러 센서가 동시에 표시됩니다. 이런 일이 발생하면 문제가 해결될 것입니다. 조도가 높으면 포토트랜지스터가 열려 있고 저항이 낮습니다. 따라서 제어 핀 DA1의 전압이 임계값보다 낮아져 LED가 켜지지 않습니다.

조도가 감소하면 포토트랜지스터의 저항이 증가하여 제어 핀 DA1의 전압이 증가합니다. 이 전압이 임계값(2.5V)을 초과하면 제너 다이오드가 열리고 LED가 켜집니다.

포토 트랜지스터 대신 서미스터(예: MMT 시리즈)가 장치의 입력에 연결된 경우 온도 표시기가 표시됩니다. 온도가 떨어지면 LED가 켜집니다.

예를 들어 토지와 동일한 계획을 사용할 수 있습니다. 이렇게하려면 서미스터 나 포토 트랜지스터 대신 서로 어느 정도 떨어진 곳에 땅에 붙어있는 스테인레스 스틸 전극을 연결해야합니다. 토양이 설정 중에 결정된 수준까지 건조되면 LED가 켜집니다.

모든 경우에 장치의 응답 임계값은 가변 저항 R1을 사용하여 설정됩니다.

나열된 표시등 외에도 TL431 칩에 사운드 표시등을 조립할 수도 있습니다. 이러한 표시기의 다이어그램은 그림 6에 나와 있습니다.

그림 6. 소리 액체 레벨 표시기.

예를 들어 욕조의 물과 같은 액체의 수위를 모니터링하기 위해 서로 수 밀리미터 떨어진 곳에 위치한 두 개의 스테인레스 강판으로 만들어진 센서가 회로에 연결됩니다.

물이 센서에 도달하면 저항이 감소하고 미세 회로는 저항 R1 R2를 통해 선형 모드로 들어갑니다. 따라서, 소리 신호가 울리는 압전세라믹 이미터(HA1)의 공진 주파수에서 자기 생성이 발생합니다.

ZP-3 이미터는 이미터로 사용할 수 있습니다. 이 장치는 5...12V의 전압으로 전원이 공급됩니다. 이를 통해 갈바니 배터리로도 전원을 공급할 수 있으므로 욕실을 비롯한 다양한 장소에서 사용할 수 있습니다.

TL434 칩의 주요 적용 분야는 물론 전원 공급 장치입니다. 그러나 우리가 볼 수 있듯이 초소형 회로의 기능은 이에 국한되지 않습니다.

보리스 알라디쉬킨