Чтобы защитить элемент LiPO от пониженного напряжения, насколько малый ток достаточно низок?

Помимо прочего, я разрабатываю фонари, заряжаемые солнечными батареями.
Я хочу, чтобы у клиентов была возможность поставить «мертвую» лампочку в темное место на долгое время, не испортив при этом батарею.

Мой подход заключается в том, чтобы уменьшить ток выключения настолько близко к нулю, чтобы это не имело значения, а затем решить проблемы с саморазрядом батареи.

1 мкА = 8,8 мАч/год.
Масштабируйте это для времени и скорости разряда по желанию.
8,8 мАч — это 1% емкости аккумулятора емкостью 880 мАч.
Вы можете решить, какой резерв вы хотите выделить для этой задачи для данной батареи.

«Выключенный» МОП-транзистор имеет почти бесконечное сопротивление. Даже полностью выключенный биполярный транзистор пропускает лишь малую долю мкА при типичных напряжениях. Проблема обычно связана с током в делителях, используемых для измерения напряжения батареи или других напряжений. Один мегаом проходит через 1 мкА/вольт. По мере увеличения сопротивления делителя требуются все более низкие токи утечки и смещения, а также напряжения смещения. Вы действительно можете купить специальные детали с очень низким потреблением тока, но они, как правило, требуют значительных затрат в недорогих конструкциях или вообще не рассматриваются. Вместо этого, когда Vbattery становится настолько низким, что его можно использовать для каких-либо целей, я отключаю делители — обычно с помощью биполярного транзистора на стороне высокого напряжения. Легко получить ток, настолько близкий к нулю, что он не имеет значения по сравнению с другими факторами. Когда происходит следующая зарядка, я снова включаю схему отключения при низком напряжении с зарядной энергией, и процесс начинается снова. Если перезарядки недостаточно, чтобы довести уровень заряда батареи до абсолютного минимального уровня, он снова «уходит в сон», как только зарядка прекращается. Эта компоновка требует на несколько больше деталей, чем специально созданная ИС делителя слабого тока, но стоит гораздо меньше и в конечном итоге работает так же хорошо или даже лучше, чем все, что вы можете купить.

Добавлен:

Схема ниже из этого вопроса Вопрос о схеме солнечной зарядки делает то, что вы хотите. В этом случае он автономен, поэтому включение и выключение левого делителя с помощью T1 питается от солнечной панели и не загружает батарею. Схема включения/выключения здесь использует TL431 (объем менее 3 центов в Китае), но может быть любым, что вам подходит. T1 off потребляет ~= нулевой ток. Катодный ток для выключенного TL431 составляет <0,050 мкА (50 наноампер) в худшем случае.

Эта схема не для LiIon, но будет работать и с измененными номиналами резисторов. При повышенных температурах обратный ток утечки блокировочного диода Шоттки может стать доминирующей нагрузкой в ​​режиме покоя - приятная проблема :-). объемы вне Китая находятся в диапазоне 5-10 центов.

Ток цепи управления во включенном состоянии обычно не является серьезной проблемой, поскольку доступна солнечная энергия, но если вы хотите минимизировать ток, использование TLV431, а не TL431, снижает минимальный ток катода при включении до менее 100 мкА.

Для всех, кто следит за этой темой или открывает ее, и кто внес свой вклад, всем, кого я очень ценю, я хотел бы провести успешное стендовое испытание этой схемы, о которой я ранее сказал, что собираюсь попробовать. Это может быть немного излишним для моих скромных текущих потребностей, но вся схема стоит всего около 1 доллара, состоит из очень небольшого количества деталей, хороша для нескольких ампер, если вам это нужно (мне нужно только 20 мА), и в итоге она работает ОЧЕНЬ хорошо! С показанными вариантами деталей он будет отключать питание очень близко к 3,0 В, что является очень хорошим напряжением для обеспечения защиты элемента LiPO, даже если цепь остается включенной в течение длительного времени. И когда он отключается, я измеряю постоянное потребление тока на уровне 0,8 мкА. Для меня это ОЧЕНЬ хорошая защита. В моем случае с аккумулятором Lipo емкостью 200 мАч я По нашим оценкам, пользователь может забыть, что цепь была оставлена ​​включенной на несколько месяцев, в основном в зависимости от скорости саморазряда элемента, прежде чем напряжение элемента упадет до точки, при которой повреждение становится заметным. Единственное изменение, которое я делаю, заключается в том, что подтягивающий резистор 1 МОм лучше уменьшить до 10-100 кОм, чтобы обеспечить немного меньшую чувствительность к любым окружающим электромагнитным полям.

Еще раз спасибо всем, кто участвовал. Теперь одной проблемой меньше, о которой мне нужно беспокоиться.

Хорошо, согласно этой веб-странице, схема защиты обычно потребляет несколько больше, чем скорость внутреннего саморазряда (1-2% в месяц для батареи и еще 3% в месяц для схемы защиты). LM3641 обычно потребляет около 1 мкА, когда активна защита от низкого напряжения.

Кредит на batteryuniversity.com для этого изображения:

Но на самом деле лучшая информация должна быть получена из примечаний по применению или другой информации, предоставленной вашим поставщиком аккумуляторов.

Используйте микросхему защиты аккумулятора серии Seiko S-8211C. Доступен ряд порогов повышенного и пониженного напряжения. Некоторые из отдельных частей имеют функцию отключения, которая снижает потребление энергии до уровня ниже 1 мкА в случае, если напряжение элемента падает ниже нижнего порога. Возможный конкретный номер детали: S-8211CAZ-I6T1x.

Я совершенно уверен, что одна из деталей Seiko удовлетворит ваши требования, а у Seiko большой опыт в этой области (эти ИС широко используются в коммерческих продуктах, отгружаемых миллионами единиц).