Как работает зарядка аккумулятора телефона?

  1. Например, если телефон поставляется с зарядным устройством, рассчитанным на 5 В и 0,7 А, когда он подключен для зарядки, что определяет ток, потребляемый телефоном, это сопротивление телефона?

  2. Если I = V/R, обычно ли телефоны обеспечивают небольшое сопротивление, чтобы ток был максимальным, которое может обеспечить зарядное устройство? т.е. в приведенном выше примере, если бы телефон был выключен, он бы постоянно потреблял 0,7А, а если бы зарядное устройство было заменено на другое, рассчитанное на 5В и 2А, телефон потреблял бы более 0,7А? может ли он достигать 2А?

  3. ... немного побочный вопрос, но когда телефон заряжается, как он перестает потреблять ток? опять же, если I = V / R, должен ли телефон изменять величину сопротивления, которое он оказывает? Как оно это делает?

Если честно, я ищу только довольно простые ответы, поскольку это всего лишь общий вопрос, а не то, с чем мне нужно углубляться.

Спасибо.

Ответы (2)

Внутри телефона есть микросхема контроллера заряда, которая определяет, какой ток нужно подавать на аккумулятор. Обычно ионно-литиевые батареи заряжаются постоянным током до тех пор, пока напряжение элемента не достигнет определенного уровня, после чего контроллер заряда переключается на зарядку постоянным напряжением до тех пор, пока ток, потребляемый элементом, не упадет до нуля. Немного сложно думать о сопротивлении, поскольку внутри самой ячейки происходят химические реакции, а контроллер заряда состоит из множества транзисторов.

Одно замечание относительно номиналов: рейтинг источника питания обычно представляет собой номинальное напряжение и максимальный ток. Он не постоянно подает ток на этикетку. Довольно легко понять, почему это так: когда ничего не подключено, нет пути для протекания тока, поэтому ток равен нулю.

Контроллеры заряда обычно регулируют подачу тока в ячейку одним из двух способов. В зависимости от конструкции контроллера заряда, микросхема контроллера может использовать транзистор, который действует либо как переключатель, либо как переменное сопротивление. Линейные контроллеры заряда работают как сверхпричудливые переменные резисторы, изменяя сопротивление между входом зарядного устройства и клеммой аккумулятора, чтобы протекало определенное количество тока. Ток обычно измеряется с помощью токоизмерительного резистора, резистора с небольшим значением (обычно от 0,01 до 0,5 Ом), который генерирует небольшое напряжение пропорционально току. Затем измеренный ток используется в аналоговом контуре обратной связи для управления транзистором. Этот управляющий транзистор рассеивает разницу в напряжении между входом зарядного устройства и ячейкой в ​​виде тепла, P = (Vcharger-Vcell) * Icell. Линейные контроллеры заряда, как правило, маленькие и дешевые, но неэффективные. Эта рассеиваемая мощность может привести к значительному дополнительному теплу, которое должно быть где-то рассеяно. Линейные контроллеры заряда также должны иметь более высокое входное напряжение, чем желаемое напряжение заряда элемента. Литий-ионные батареи обычно заряжаются примерно до 4,2 В на элемент, поэтому один элемент с источником питания 5 В оставляет контроллеру заряда около 800 мВ для работы.

Другой конструкцией контроллера заряда является импульсный контроллер. Эти контроллеры используют преобразователь постоянного тока в постоянный для перемещения заряда в ячейку. Преобразователь постоянного тока в постоянный использует два переключателя (обычно транзистор и диод) и некоторую форму накопителя энергии (обычно катушку индуктивности и несколько конденсаторов) для эффективного изменения входного напряжения. Понижающий преобразователь (также известный как понижающий преобразователь) работает, попеременно накапливая и отводя энергию в катушке индуктивности на высокой частоте (от сотен кГц до нескольких МГц). Поскольку большую часть времени транзисторы либо полностью открыты, либо полностью выключены, рассеивается меньше энергии, что делает преобразователь более эффективным. Также можно разработать преобразователь, который может получать питание от источника с более низким напряжением, чем напряжение ячейки. Помимо преобразователя постоянного тока в постоянный, работа импульсного контроллера заряда по существу такая же, как у линейного контроллера заряда: он измеряет ток и напряжение элемента и генерирует управляющий сигнал для регулировки рабочего цикла переключающего транзистора для изменения тока, протекающего в батарею. Импульсные контроллеры заряда сложнее и дороже, но более эффективны, чем линейные контроллеры заряда.

Теперь, что касается того, сколько тока контроллер заряда может потреблять для зарядки аккумулятора, это обычно определяется программным обеспечением, работающим на телефоне. Когда вы подключаете телефон к USB-порту вашего компьютера, он может потреблять только ограниченное количество энергии, прежде чем ему придется запрашивать у компьютера разрешение на дополнительное потребление. Зарядные устройства для сотовых телефонов обычно сообщают об ограничении тока через резистор, подключенный между линиями передачи данных USB. Этот резистор обнаруживается и измеряется, а соответствующий предел тока затем передается контроллеру заряда, чтобы он знал, какой ток он может безопасно потреблять для зарядки аккумулятора.

Что касается разделения энергии с зарядным устройством, телефон, безусловно, будет потреблять дополнительную мощность сверх того, что потребляет батарея. На самом деле, в зависимости от того, как настроен телефон, он может потреблять больше энергии при подключении к зарядному устройству, чем если бы он работал от внутренней батареи, используя этот ток для обеспечения более яркого дисплея и более длительного времени подсветки перед переходом в режим ожидания. , более высокая производительность процессора и т. д.

Спасибо за все это, очень ценю. Когда вы говорите: «Обычно литий-ионные батареи заряжаются постоянным током до тех пор, пока напряжение элемента не достигнет определенного уровня», что вы подразумеваете под напряжением элемента, достигающим определенного уровня, не всегда ли это будет фиксированное значение? Кроме того, почему нельзя использовать зарядное устройство с более высоким напряжением, чем то, которое поставляется с одним телефоном, может ли микросхема контроллера заряда не обеспечивать достаточное сопротивление для снижения тока до безопасного уровня? Спасибо.
Напряжение заряда зависит от химического состава батареи. Некоторые литий-ионные аккумуляторы заряжены до 4,2 В, некоторые до 3,6 В и т. д. И напряжение аккумулятора будет меняться в зависимости от текущего состояния заряда — меньший заряд означает меньшее напряжение на элементе, но зависимость нелинейная (быстрое падение от полностью полного, более плоское плато на некоторое время, снова быстрое падение при снижении). Использование зарядного устройства с более высоким напряжением может быть проблемой, поскольку эта разница напряжений должна куда-то деваться. Для линейного контроллера заряда это может привести к выделению МНОГО тепла, что может привести к повреждению, если оно не управляется должным образом.
Еще раз спасибо. Возвращаясь к трем вопросам в моем посте, проще говоря, следующие правильные: 1. Микросхема контроллера заряда внутри телефона определяет, какой ток потребляется, действуя либо как переключатель, либо как переменное сопротивление. 2. Программное обеспечение телефона определяет, какой ток может потреблять телефон, некоторые телефоны могут потреблять до 2 А. 3. Опять же, микросхема контроллера заряда внутри телефона останавливает потребление тока ячейкой, когда она заполнена. Я все еще не уверен, как это делается, хотя? Извините, если вы объяснили это, и я не понял, я новичок во всем этом.
Как с точки зрения того, как он определяет, когда прекратить зарядку, или как он на самом деле отключает ток? Сама батарея определяет, какой ток потребляется в режиме постоянного напряжения, я думаю, что стандартной практикой является отключение зарядного устройства от батареи электронным способом, когда ток падает ниже некоторого порогового значения. Физически это будет реализовано с помощью компаратора, который смотрит на выход резистора измерения тока и транзистора. Как правило, это будет тот же транзистор, который используется для ограничения зарядного тока, просто его нужно полностью выключить.
Спасибо за это, действительно ценю это. Извините за придирки, но не могли бы вы просто подтвердить следующее из моего предыдущего комментария относительно моих первоначальных вопросов: «1. Это микросхема контроллера заряда внутри телефона, которая определяет, какой ток потребляется, действуя либо как переключатель, либо как переменное сопротивление. 2. Программное обеспечение на телефоне будет определять, какой ток может потреблять телефон, некоторые телефоны могут использовать весь дополнительный ток, который может обеспечить зарядное устройство, тогда как некоторые телефоны могут не использовать его».
Да, неплохое резюме.
Извини, что опять тебя беспокою. Не могли бы вы прояснить 2 вещи, которые вы сказали? 1 - «номинальное значение блока питания обычно соответствует номинальному напряжению и максимальному току», это максимальный ток, который блок питания может выдавать физически, или то, что он может выдавать безопасно? 2 - Возвращаясь к использованию источника питания со слишком высоким напряжением, будет ли задачей контроллера заряда пытаться обеспечить безопасное количество тока в ячейке, и, следовательно, ему нужно будет обеспечить более высокое сопротивление, чем было предназначен для того, чтобы снизить ток и, следовательно, генерировать намного больше тепла?
1. это расчетный ток, источник питания должен поддерживать напряжение на уровне указанного тока, тогда напряжение может начать падать. Как правило, блоки питания должны быть хорошо спроектированы, чтобы они безопасно вели себя при любой разумной нагрузке (т. е. они отключались/входили в ограничение по току, когда вы закорачивали их, вместо того, чтобы загораться). 2. В значительной степени это дополнительное напряжение должно куда-то деваться. В линейном регуляторе это означает больше тепла. В импульсном регуляторе он будет потреблять такое же количество энергии (вольты, умноженные на ампер) при более низком токе, хотя он может быть менее эффективным.
Последнее, обещаю. Вы говорите, что напряжение может начать падать при более высоком токе, чем расчетный ток, но может ли это не сбалансироваться примерно при той же мощности? т.е. Р = VI. Я предполагаю, что это так не работает, я предполагаю, что это будет лишь небольшое падение напряжения по сравнению с увеличением тока, поэтому мощность все равно будет увеличена?
Зависит от конструкции блока питания. Реальный пример см. в нижней части страницы 7 xppower.com/pdfs/LF_ECM40-100.pdf . Этот блок питания рассчитан на 24 В и 2,5 А. На самом деле он будет подавать 24 В при токе до 4 А, хотя у вас могут возникнуть проблемы с температурой и надежностью, если вы будете работать с этим выходом в течение длительного времени. После 4А выходное напряжение начнет падать. Еще немного, и защита от перегрузки по току сработает и сбросит питание.
Спасибо, интересно. Вот что я имею в виду, глядя на график, при 4 А напряжение составляет 24 В, поэтому мощность составляет 96 Вт. При 5А напряжение выглядит равным 18В, что равняется 90Вт. Почему тогда для блока питания хуже работать на 18В 5А, чем на 24В 4А? Инстинктивно я думала, что будет наоборот...
Это зависит от того, как построено предложение. Линейные источники питания имеют трансформатор, за которым следуют выпрямитель и линейный регулятор. Регулятор должен рассеять лишнее напряжение, поэтому обычно встроена защита от перегрузки по току, чтобы напряжение падало после определенного момента. В некоторых случаях эта защита также уменьшит ограничение по току, чтобы уменьшить общую рассеиваемую мощность, поскольку вы получите более высокое рассеивание в стабилизаторе с более низким выходным напряжением при том же токе. Это называется «обратным ограничением тока».
В импульсном источнике питания вы в конечном итоге упираетесь в предел рабочего цикла. Поскольку рабочий цикл более или менее пропорционален выходной мощности, напряжение будет падать по мере увеличения тока для более или менее постоянной выходной мощности. Выходная мощность, вероятно, также упадет из-за снижения эффективности при высокой мощности. Кривые эффективности в таблице данных, на которую я ссылаюсь, построены только для номинальной выходной мощности, поэтому вы не видите этого падения на этих кривых.
Дело не в том, что "лучше" или "хуже", просто конструкция блока питания работает под нагрузкой. Кроме того, дополнительная информация об ограничении фолдбэка с некоторыми красивыми графиками: en.wikipedia.org/wiki/Foldback_%28power_supply_design%29
Извините, что продолжаю придираться, вы говорите: «Регулятор должен рассеивать дополнительное напряжение, поэтому обычно встроена защита от перегрузки по току, чтобы напряжение падало после определенного момента». Что вы подразумеваете под дополнительным напряжением, разве напряжение не всегда одинаково (пока оно не упадет, т.е. 24 В в присланной вами ссылке), разве это не дополнительный ток?
Нет, я имею в виду дополнительное напряжение. В линейном блоке питания у вас есть трансформатор и выпрямитель, которые генерируют, скажем, 36 вольт без нагрузки, 28 вольт при полной нагрузке (или что-то в этом роде). Тогда линейный регулятор будет рассеивать разницу между напряжением трансформатора и выходным напряжением в виде тепла. Если вы обеспечиваете простое ограничение тока, когда нагрузка пытается потреблять больше тока, выходное напряжение падает. Однако напряжение от трансформатора может упасть не так сильно, поэтому регулятору приходится рассеивать еще больше мощности. Следовательно, почему используется защита foldback, она также снижает ограничение по току.
Правильно, это точно последнее! Вы сказали: «Зарядные устройства для сотовых телефонов обычно рекламируют свой предел тока через резистор». Если в комплекте с телефоном идет зарядка на 2А, то я использовал на 0,7А, это опасно? Я читал, что это так, но с тем, что вы сказали, не будет ли зарядное устройство сообщать контроллеру заряда, что он может выдавать только 0,7 А, и это все, что телефон потребляет?
Привет, Алекс, извини, что надоедаю, не мог бы ты просто подтвердить мое последнее сообщение в чате выше, я предполагаю, что ответ да, просто хочу быть уверенным...
Я мог бы поклясться, что написал ответ на это. В любом случае, я не думаю, что это будет опасно. Однако батарея будет заряжаться только за счет разницы между мощностью источника питания и потребляемым током самого устройства. Если внешний источник питания выдает меньший ток, чем ток, необходимый для ЦП, экрана, радио и т. д., то аккумулятор фактически продолжит разряжаться. Однако маловероятно, что 700 мА будет меньше, чем требуется системе для работы, поэтому батарея будет заряжаться, хотя и медленнее, чем при питании 2А.
Спасибо, я думаю, что чат по какой-то причине работает неправильно. Последнее сообщение, которое я разместил там, было: «И я предполагаю, что когда процесс согласования терпит неудачу, тогда могут возникнуть проблемы, когда телефон пытается потреблять более высокий ток, чем способен блок питания, что может привести к его повреждению?» Причина, по которой я это говорю, заключается в том, что здесь написано , где написано «слишком низкий ток» примерно на полпути вниз. Что было бы, если бы переговорный процесс не удался?

Зарядка аккумулятора сотового телефона осуществляется с помощью микросхемы зарядки аккумулятора. Обычно это импульсный стабилизатор, который изменяет напряжение и ток для зарядки аккумулятора. Он также измеряет напряжение и температуру батареи, чтобы знать, когда прекратить зарядку через MOSFET.

Как работает зарядка аккумулятора телефона?
СпросиСетьПолитика конфиденциальности1y, 0v