[آموزشی] راهنمای ساده باتری و شارژر

[alimogmov]

درود بیکران

راهنمای ساده باتری (انباره) و شارژر


یکی از ابزارهایی که ما امروزه با آن بسیار سر و کار داریم و شاید خیلی به‌ چشم نیاید، باتری‌ها و شارژرها هستند.
بسیاری از ابزارها از لوازم خانگی گرفته تا دستگاه‌های همراه مثل موبایل، تبلت، ساعت هوشمند و حتی اسباب‌بازی کودکان همگی به باتری‌ها وابسته هستند؛ به‌خصوص باتری‌های قابل شارژ كه به وابستگی این ابزارها به اتصال تمام‌مدت به پریز برق و همراه یا همان Portable‌ کردن دستگاه‌ها کمک می‌کنند. پیغام Low Battery یکی از بدترین پیام‌هایی است که هر کاربر می‌بیند و دغدغه همه کاربران است. از طرفی بحث‌هاي زیادی در مورد باتری‌ها و اینکه چطور آنها را استفاده و شارژ کنید وجود دارد. حتما تاکنون شنیده‌اید که می‌گویند باتری دستگاه را برای بار اول 12 ساعت در شارژ بگذارید و... . می‌خواهیم طی چند مقاله به سراغ باتری‌های قابل شارژ و شارژرها برویم و اطلاعات‌مان را درباره آنها بالا ببریم و به این ترتیب استفاده بهتر و صحیح‌تری از آنها داشته باشیم. نکته‌ای که کمتر به آن توجه می‌شود، این است که کارایی و عمر باتری‌های قابل شارژ با استفاده از شارژر متناسب افزایش چشمگیری خواهد داشت. در بازار هزینه تمام‌شده یک باتری از شارژر آن کمتر است. اما اگر یک شارژر درست استفاده کنیم، عمر باتری‌ها افزایش می‌یابد و کمتر نیاز به خرید باتری جایگزین پیدا می‌کنیم و در نتیجه هزینه تمام‌شده کمتری خواهیم داشت. طبیعتا باتری یا شارژر خراب برای خود دستگاه مضر است و می‌تواند صدمات سنگینی به دستگاه وارد کند.

به‌طور کلی دو نوع شارژر وجود دارد:
1. شارژرهای شخصی و 2. شارژرهای سریع و تجاری که به آنها ناوگانی ( Fleet ) نیز می‌گویند.
برای گوشی‌های موبایل، لپ‌تاپ‌ها، تبلت‌ها، دوربین‌ها و دیگر دستگاه‌های دیجیتالی همراه، کارخانه‌های سازنده یک شارژر شخصی برای آن همراه با دستگاه ارائه می‌کنند. این شارژرها دقیقا با باتری دستگاه هماهنگ بوده و از نظر اقتصادی کاملا مقرون به‌صرفه‌ هستند. افزون بر این کارایی خوب و متناسبی با همان دستگاه از خود نشان می‌دهند.

شارژرهای ناوگانی برای محل‌های خاصی ارائه می‌شود که عمدتا آزمایشگاهی یا تعمیراتی هستند. تولید‌کننده تجهیزات اصلی (OEM) که ابزارها و بخش‌های لوازم را برای دیگر شرکت‌های تولید می‌کنند، این دسته از شارژرها را به عامل‌های ثالث می‌فروشند. برای مثال، اگر شرکت X تولیدکننده باتری لپ‌تاپ برای شرکت لپ‌تاپ‌ساز HP است، این شرکت شارژرهای ناوگانی باتری‌های خود را به عامل‌های ثالث برای مقاصد خاص می‌فروشد. یکی از این عامل‌های ثالث تعمیرگاه‌های لوازم هستند که با خرید این شارژرها می‌توانند به تعمیر باتری‌ها بپردازند، کارایی باتری‌ها را بسنجند یا آنها را کالیبره کنند. جالب است بدانید بسیاری از شارژرهای Fleet قابلیت دی‌شارژر کردن (خالی کردن) شارژ باتری‌ها را به‌طور کامل نیز دارند و از این روش متخصصان می‌توانند باتری‌ها را بررسی کنند.

برخی از تولیدکننده‌های شارژر با روش‌های خاصی شارژرهای پیشرفته‌ مخصوص باتری‌های مبتنی بر نیکل و همچنین باتری‌های Lead‌ یا همان باتری‌های اسیدی ارائه می‌کنند که کارکرد خوبی هم از خود نشان می‌دهند. اما با وجود آنکه این نوع شارژرهای پیشرفته با روش‌ شارژ پالسی (Pulse Charging) برای باتری‌های مبتنی بر نیکلی خوب هستند، اما به‌هیچ‌وجه برای باتری‌های لیتیوم-یونی (Li-ion) توصیه نمی‌شود. بیشتر باتری‌های قابل شارژ دستگاه‌های قابل حمل امروزی مانند گوشی‌ها و تبلت‌ها از نوع لیتیوم-یونی هستند. پیک‌های ولتاژی بالا هستند و ممکن است به مدار محافظتی این باتری‌ها صدمه وارد کنند. شارژ پالسی عمر باتری‌های لیتیوم-یونی را کاهش می‌دهند.

برخی شارژرها از جمله شارژرهای Cadex قابلیتی برای بیدار کردن باتری یا Boost دارند. این قابلیت‌، باتری‌های لیتیوم-یونی را که اصطلاحا به خواب رفته‌اند بیدار می‌کنند. باتری‌های لیتیوم-یونی در صورت بروز شرایطی، میزان حجم شارژر خود را اشتباه تشخیص می‌دهند و با غیرفعال کردن شارژ، به مد شارژ نشدن می‌روند. به این وضعیت اصطلاحا خواب باتری می‌گویند. شارژرهای معمولی باتری‌های به‌خواب رفته را غیرقابل مصرف تشخیص می‌دهند و اگر دستگاه الکترونیکی هوشمند مانند لپ‌تاپ باشند، پیغام خرید و جایگزینی باتری جدید را به کاربر نشان می‌دهند. اما شارژرهایی که قابلیت Boost دارند شارژر، جريان کوچکی را به مدار محافظت باتری که معمولا بین 2/2 تا 2/9 ولت به ازای هر سلول باتری است به باتري وارد مي‌كنند و با این کار باعث می‌شوند باتری از خواب بیدار شده و به حالت قبل برگردد. البته باتری‌های لیتیوم-یونی بیدارشده شرایط خاصي دارند و کارکردشان دقیقا مثل قبل نخواهد بود.

دو روش رایج برای شارژ کردن وجود دارد که اولین روش، ولتاژ محدود‌شده (VL) و دومین روش، جریان محدود‌شده (CL) است.
شارژرهای اسیدی و لیتیومی در یک آستانه ولتاژ مشخص کار می‌کنند. زمانی‌که اندازه ولتاژ باتری به حد آستانه ولتاژ قطعی ( Cut-Off Voltage ) می‌رسد، باتری شروع به اشباع شدن و جریان رو به کاهش می‌گذارد تا بقيه شارژ را دریافت کند. این اندازه ها در محیط آزمایشگاهی بدست آمده و از روی آنها جدول زمانی (Time-table) باتری ایجاد‌ شده است. شارژ کامل نیز زمانی تشخیص داده می‌شود که میزان جریان به حد تعیین‌شده‌ای برسد.
در سوی دیگر، باتری‌های نیکلی قرار دارند که از روش جریان ثابت استفاده می‌کنند و میزان ولتاژ در این نوع باتری‌ها محدودیتی ندارد. در این نوع شارژ به محض آنکه باتری به حد قابل قبول برسد، ولتاژ قطع شده و کار شارژ شدن نيز قطع می‌شود. بسیاری از باتری‌ها و شارژرها حسگر(Sensor) دماسنج دارند تا اگر دما از آستانه مجاز بالاتر رفت کار شارژ را متوقف کنند.

افزایش دما یک امر طبیعی در شارژ باتری‌ها است؛ به‌خصوص در باتری‌های نیکلی با نزدیک شدن به شارژ کامل، حرارت افزایش چشمگیری خواهد داشت. اگر امکان خروج باتری، شارژ کردن و سپس گذاشتن سر جایش وجود دارد، این کار را انجام دهید و پس از اینکه باتری شارژ شد، از شارژ خارج کنید تا به دماي پیرامونی (دمای محیط) برسد و سپس آن را در جایش قرار داده و استفاده کنید. گرمای زیاد باعث وارد شدن استرس به باتری می‌شود. از طرفی هم قرار‌گرفتن در معرض گرما به مدت زیاد عمر باتری را کاهش می‌دهد. به همین دلیل توصیه می‌شود اگر کار سنگینی را روی لپ‌تاپ می‌خواهید انجام دهید که گرمای بالایی تولید می‌کند، مانند بازی کردن، حتما باتری را از جای خود در بیاورید و با کابل برق مستقیم کار خود را انجام دهید. اگر احساس می‌کنید کار شارژ باتری گرمای زیادی تولید می‌کند، مهم‌ترین دلیل آن می‌تواند در کارکرد شارژر باشد یا اينكه خروجی آن با ورودی باتری هماهنگ نیست؛ برای مثال شدت جریان ( آمپراژ ) بالاتر . ماندن باتری در شارژ برای مدت زمان بیشتر و زیاد نیز به باتری صدمه می‌زند، بنابراین با کامل شارژ شدن باتری در اولین فرصت آن را از شارژر جدا کنید.

در مورد باتری‌‌های لیتیومی توجه داشته باشید که در حالت عادی عملیات شارژ کردن موجب گرم شدن باتری نمی‌شود؛ یا بهتر بگوییم افزایش دمای آن بسیار اندک و گاهی اوقات حتی احساس نمی‌شود. بنابراین اگر باتری لیتیومی دستگاه شما در هنگام شارژ داغ می‌شود، یا مشکل از باتری است یا شارژر و بايد در اسرع وقت به تعویض آنها اقدام کنید. یکی دیگر از تفاوت‌های باتری‌های لیتیومی در مورد قطع شدن شارژ آنها است. این نوع باتری‌ها دچار وضعیت شارژ اضافه نمی‌شوند. به محض اینکه میزان شارژ آنها به حداکثر برسد، مدار از شارژ شدن خارج شده و هر زمان که شارژ از 100 درصد پایین‌تر آمد دوباره عملیات شارژ شدن شروع می‌شود. شما می‌توانید برای هفته‌ها باتری‌ لیتیومی را به شارژر متصل نگه دارید. در مورد باتری‌‌های لیتیومی نیازی نیست به محض 100 درصد شدن شارژ آن را از شارژر جدا کنید و می‌توانید همان‌طور رهایش کنید؛ اما اگر قصد دارید برای چند هفته از باتری استفاده نکنید، پیشنهاد می‌کنیم باتری را از شارژر جدا کرده و قبل از استفاده مجدد، آن را شارژ کنید.یک شارژر موبایلی در هنگام شارژ در حدود دو وات مصرف دارد، در‌حالی‌که توان مصرفی شارژر لپ‌تاپی به 100 وات می‌رسد. میزان جریان حالت آماده به کار (Standby) باید کم باشد و Energy Star توصیه می‌کند شارژرهای موبایلی خوب 30 میلی‌وات یا حتی کمتر مصرف داشته باشند و به این شارژرها پنج ستاره تعلق می‌گیرد. به شارژرهای 30 تا 150 میلی‌واتی چهار ستاره، 150 تا 250 میلی‌وات سه ستاره و 250 تا 350 میلی‌وات دو ستاره داده می‌شود. میانگین شارژرهای موجود در بازار 300 میلی‌واتی هستند که تا 500 میلی‌وات یک ستاره دریافت می‌کنند. به همین ترتیب به شارژرهای بالای نیم‌واتی موبایلی هیچ ستاره‌ای تعلق نمی‌گیرد.

نکاتی که در هنگام خرید شارژر باید توجه کنید
اولین موضوعی که همیشه باید به آن دقت داشته باشید، این است که شارژر کاملا درست را انتخاب کنید. به‌عبارت دیگر در گام اول به‌دنبال شارژری باشید که دقیقا برای دستگاه شما عرضه شده است. حتما میزان ولتاژ شارژر با ولتاژ باتری هماهنگی داشته باشد و اگر این‌طور نیست، به‌هیچ‌وجه از آن استفاده نکنيد. در حال حاضر با استاندارد شدن شارژرها همگی به سوی شارژرهای USB در حرکت هستند که میزان ولتاژ نامی آن پنج ولت است. برای لپ‌تاپ‌ها ولتاژ متفاوت است و باید به‌درستی انتخاب شوند. برای مثال در لپ‌تاپی این عدد 14/8 ولت است و در لپ‌تاپ دیگر 19 ولت. اما در مورد شدت جریان یا آمپراژ شارژر و باتری کمی دست شما باز است. توصیه اکید داریم که در صورت امکان همان شدت جریان را انتخاب کنید، اما اگر مجبور شدید شارژری با شدت جریان بیشتر را بکار برید، عملیات شارژ شدن سریع‌تر اتفاق می‌افتد و به جایش گرمای تولید‌شده در باتری نیز افزایش می‌یابد. همچنین محدودیت‌های دیگری در مورد شارژر با آمپراژ بالاتر وجود دارد. به‌طور کلی تلاش کنید همان آمپراژ را خریداری کنید. در گوشی‌‌ها و تبلت‌ها این رقم متغیر است و معمولا بین 0/7 آمپر تا 2 آمپر وجود دارد. اگر شارژری دقیقا با همان میزان آمپر استاندارد باتری استفاده کنید، عمر باتری دستگاه افزایش چشمگیری خواهد داشت. همان‌طور که اشاره شد، در باتری‌های اسیدی با کامل شدن شارژ ولتاژ آن کاهش پیدا می‌کند، در باتری‌های نیکلی، بار اضافه روی باتری قرار می‌گیرد و میزان بیشتری شارژ به باتری اضافه می‌شود که خطرناک است و در باتری‌های لیتیومی رایج مشکلی با متصل ماندن باتری به شارژر در زمان شارژ کامل نیست. توجه کنید برای شارژرها یک آستانه گرمایی وجود دارد که موجب تخریب باتری نمی‌شوند. اگر بیش از انداره داغ شوند، عمر باتری‌ها کاهش پیدا می‌کند. از طرفی طی مشاهدات نشان داده شده است که باتری‌های اسیدی و لیتیومی در حین شارژ گرم نمی‌شوند، اما باتری‌های نیکلی حرارت تولید می‌کنند.

شارژرهای کند
این نوع شارژرها که با نام شارژرهای شبانه (Overnight Charger) نیز شناخته می‌شوند مربوط به دوران باتری‌های نیکل-کادمیومی است و عملیات شارژ را روی میزان 0.1C انجام می‌دهند؛ یک‌دهم سی به معناي یک‌دهم میزان حجم است. این نوع شارژرها عملکرد ساده‌ای دارند و هیچ‌گونه حسگر تشخیص‌دهنده شارژ کامل ندارند. تا زمانی‌که به باتری متصل هستند، آن را روی میزان ثابتی به‌صورت خیلی آهسته شارژ می‌کنند. برای مثال شارژ یک باتری نیکل-کادمیومی کاملا خالی بین 14 تا 16 ساعت به‌ طول می‌انجامد.
به محض اینکه باتری کامل شارژ شود، حرارت نیکل-کادمیوم درون باتری کمی بالا می‌رود که از راه پوست قابل احساس است. به علاوه اینکه در روش شارژر کند نیازی نیست بلافاصله با کامل شدن شارژ، باتری را جدا کنید. اما توصیه می‌شود باتری در این حالت بیشتر از يك تا دو روز به این نوع شارژر متصل نباشد؛ زیرا روی حالت بلوری یا همان Memory باتری تاثیرگذار است.
شارژرهای کند معمولا در تلفن‌های بی‌سیم، مسواک‌های برقی و اسباب‌بازی‌های کودکان یافت می‌شوند. برای اینکه در این نوع دستگاه نیازی نیست باتری سریع شارژ شود و طبیعتا هزینه تمام‌شده دستگاه ارزان‌تر خواهد بود.

شارژرهای تند
این دسته از شارژرها که نوعی شارژر بین شارژر کند (Slow Charger) و شارژر سریع (Fast Charge) قرار می‌گیرند، با عنوان شارژرهای تند (Rapid Charger) شناخته می‌شوند و هم برای باتری‌های نیکلی وجود دارند و هم باتری‌های لیتیومی؛ اما یک شارژر را نمی‌توانید برای هر دو نوع باتری مورد استفاده قرار دهید. پس باید شارژر تند مخصوص هر باتری را پیدا کنید. شارژرهای تند رایج‌ترین نوع شارژرها برای کاربران هستند و مدت زمان شارژ باتری با این نوع شارژرها معمولا بین سه تا شش ساعت است. در این نوع شارژرها به محض اینکه باتری 100 درصد شارژ شد، مدار قطع شده و شارژر به حالت آماده تغییر وضعیت می‌دهد. بیشتر شارژرهای تند دارای محافظ حرارتی هستند تا باتری و شارژر را در برابر ایجاد حرارت تولیدشده اضافی محافظت کنند. خصوصیاتي که ذکر شد با چند مزیت دیگر، باعث می‌شوند که شارژرهای تندرو گزینه بهتری برای کاربران باشند؛ به علاوه عمر باتری افزایش پیدا کند. هزینه ساخت این نوع شارژرها هم بیشتر است و زمانی‌که تولید انبوه وجود داشته باشد، بهای تمام‌شده شارژرهای تند به‌صرفه خواهد بود.

شارژرهای سریع
شارژرهای سریع (Fast Charger) مزیت‌های مخصوص به خود دارند و طبیعتا یکی از مهم‌ترین آنها، کاهش مدت زمان شارژ باتری است. در این شارژرها به‌دلیل استفاده از برق بیشتر و مدار پیچیده‌تر، زمان شارژ کاهش پيدا مي‌كند و معمولا استفاده‌های محدود و تجاری از این نوع شارژرها می‌شود. برای مثال در پزشکی، نظامی، ارتباطی و منابع انرژی از این نوع شارژرها می‌توانید مشاهده کنید.
در آزمایش باتری‌های نیکلی خالی NiCd و NiMH با یک شارژر سریع در حدود یک ساعت به شارژ کامل رسیدند. در باتری‌های لیتیومی وضعیت کمی متفاوت است و با یک شارژر سریع با 1C , هفتاد درصد باتری در کمتر از يك ساعت شارژ و 30 درصد باقی‌مانده با سرعت قابل قبولی شارژ شد. باتری‌های اسیدی هم به‌دلیل ساختاری که دارند به‌طور کلی چیزی به نام شارژر سریع برای آنها وجود ندارد و معمولا 14 ساعت زمان می‌برد که یک باتری اسیدی به‌طور کامل شارژ شود.

شارژرهای فوق‌سریع
نوع دیگری از شارژرها با عنوان فوق سریع (Ultra-fast) وجود دارند که مدت زمان شارژ را به‌طور چشمگیری کاهش می‌دهند، به‌طوری‌ که یک باتری لیتیومی کاملا خالی بین 10 تا نهایت 60 دقیقه کاملا شارژ می‌شود. البته محدودیت‌هایی برای استفاده از این نوع شارژرها وجود دارد.




برگرفته از پایگاه زیر با کمی ویرایش:
http://www.ictnews.ir

   

   

[milad15m]

سلام

ببخشید مداری دارید که بشه باهاش یه پک باتری چهار سلی رو که با هم سری شدند شارژ کرد ؟(بعضی وقت ها هم ممکله از باتری کار کشیده بشه مثلا باتری دو موتور رو راه بیندازی و در عین حال شارژ بشه )
با میکرو هم باشه مشکلی نیست .
مدار های زیادی برای یک سل هستند ولی تاحالا مداری برای شارژ چهار سل ندیدم .

با تشکر

[milad15m]

سلام

اساتید چطوری با میکرو یه باتری لیتیمی چها سلی رو شارژ میکنن ؟
خواهشا جواب بدید یا یه چیزی بگید توی گوگل سوچ کنم .

با تشکر

[alimogmov]

درود
مشخصات روی باتری را بگذارید تا مدار بهتری برگزینیم.

موتور جستجو :

کد:

4cell lithium charger circuit