Nguyên tắc cơ bản về sạc pin và hồ sơ sạc

Bộ sạc Li{0}}ion là thiết bị điều chỉnh dòng điện và điện áp sạc pin và thường được sử dụng cho các thiết bị di động, chẳng hạn như điện thoại di động, máy tính xách tay và máy tính bảng. So với các loại pin hóa học khác, pin Li{2}}ion có mật độ năng lượng cao nhất, cung cấp điện áp trên mỗi tế bào cao hơn, có thể chịu được dòng điện cao hơn và không cần phải sạc nhỏ giọt khi pin được sạc đầy. Ngoài ra, pin Li{4}}ion không có hiệu ứng ghi nhớ, nghĩa là chúng không "ghi nhớ" dung lượng sạc thấp hơn nếu được sạc trước khi cạn kiệt hoàn toàn. Tuy nhiên, pin Li{6}}ion phải được sạc bằng cấu hình sạc dòng điện và điện áp không đổi (CC-CV) cụ thể được điều chỉnh tự động tùy thuộc vào mức nhiệt độ và điện áp của pin.

Cấu hình sạc là một khía cạnh cơ bản của pin Li{0}}ion vì nó mô tả điện áp và dòng điện của pin thay đổi như thế nào trong khi pin được sạc.

Pin Li{0}}ion tuân theo cấu hình sạc tương đối phổ biến, được mô tả chi tiết hơn bên dưới. Lưu ý rằng nếu IC bộ sạc cung cấp khả năng cấu hình thì người thiết kế có thể đặt ngưỡng riêng cho các giai đoạn này. Các ngưỡng có thể định cấu hình này rất có lợi vì hầu hết các nhà sản xuất pin đều chỉ định các ngưỡng nhất định cho các mức dòng sạc tối đa khác nhau. Khả năng định cấu hình có thể cung cấp thêm một lớp an toàn bằng cách bảo vệ pin khỏi các điều kiện quá-điện áp và quá-nhiệt độ, cũng như tình trạng quá tải, tất cả đều có thể làm hỏng pin vĩnh viễn hoặc giảm dung lượng pin.

Phí nhỏ giọt:

Nói chung, pha sạc nhỏ giọt chỉ được sử dụng khi điện áp pin ở dưới mức rất thấp (khoảng 2,1V). Ở trạng thái này, IC bảo vệ bên trong của bộ pin có thể đã ngắt kết nối pin trước đó do pin bị xả quá mức hoặc nếu xảy ra sự kiện quá-dòng điện. IC bộ sạc cung cấp một dòng điện nhỏ (thường là 50mA) để sạc điện dung của bộ pin, kích hoạt IC bảo vệ kết nối lại pin bằng cách đóng FET của nó. Mặc dù quá trình sạc nhỏ giọt thường kéo dài trong vài giây nhưng IC sạc nên tích hợp bộ hẹn giờ dừng sạc nếu bộ pin không được kết nối lại trong một khoảng thời gian nhất định, vì điều này cho thấy pin đã bị hỏng.

Tính phí trước{0}}:

Sau khi bộ pin đã được-kết nối lại hoặc ở trạng thái xả hết, quá trình-quá trình sạc trước sẽ bắt đầu. Trong quá trình-sạc trước, bộ sạc bắt đầu sạc pin đã cạn một cách an toàn với mức dòng điện thấp thường là C / 10 (trong đó C là dung lượng (tính bằng mAh)). Do-sạc trước, điện áp pin sẽ tăng lên từ từ. Mục đích của việc-sạc trước là sạc pin một cách an toàn ở dòng điện thấp. Điều này ngăn ngừa hư hỏng tế bào cho đến khi điện áp của nó đạt đến mức cao hơn.

Sạc dòng điện không đổi (CC):

Sạc dòng điện không đổi (CC) cũng được coi là sạc nhanh, được mô tả chi tiết hơn bên dưới. Quá trình sạc CC bắt đầu sau khi-sạc trước, khi pin đã đạt khoảng 3V mỗi cell. Trong giai đoạn sạc CC, pin sẽ an toàn khi xử lý dòng sạc cao hơn trong khoảng từ 0,5C đến 3C. Quá trình sạc CC tiếp tục cho đến khi điện áp pin đạt đến mức điện áp "đầy" hoặc điện áp nổi, tại thời điểm đó, giai đoạn điện áp không đổi bắt đầu.

Sạc điện áp không đổi (CV):

Ngưỡng điện áp không đổi (CV) cho tế bào Lithium thường nằm trong khoảng từ 4,1V đến 4,5V mỗi tế bào. IC sạc giám sát điện áp pin trong quá trình sạc CC. Khi pin đạt đến ngưỡng CV, bộ sạc sẽ chuyển từ điều chỉnh CC sang CV. Việc sạc CV được thực hiện do điện áp bộ pin bên ngoài mà IC bộ sạc nhìn thấy vượt quá điện áp pin thực tế trong bộ pin. Điều này là do điện trở bên trong của tế bào, điện trở PCB và điện trở nối tiếp tương đương (ESR) từ FET và tế bào bảo vệ. Để đảm bảo hoạt động an toàn, IC sạc không được phép để điện áp pin vượt quá điện áp nổi tối đa.

Chấm dứt phí:

IC bộ sạc xác định thời điểm kết thúc chu kỳ sạc dựa trên dòng điện đi vào pin giảm xuống dưới ngưỡng đã đặt (khoảng C/10) trong giai đoạn CV. Lúc này, pin được coi là đã sạc đầy và quá trình sạc hoàn tất. Nếu việc chấm dứt sạc bị vô hiệu hóa trong IC bộ sạc, dòng sạc sẽ tự nhiên giảm xuống 0mA, nhưng điều này hiếm khi được thực hiện trong thực tế. Điều này là do lượng điện tích đi vào pin giảm theo cấp số nhân trong quá trình sạc CV (vì điện áp của tế bào tăng giống như một tụ điện lớn) và sẽ mất nhiều thời gian hơn đáng kể để sạc lại pin với công suất tăng rất ít.

Dòng sạc thực tế tại bất kỳ thời điểm nào cũng có thể thấp hơn mức được đặt do các quy định của vòng lặp, chẳng hạn như giới hạn dòng điện đầu vào, giới hạn điện áp đầu vào, điều chỉnh nhiệt hoặc nhiệt độ pin.