لزوم استفاده از باطری‌های لیتیوم یون و لیتیوم پلیمر
استفاده از گجت‌ها در سال‌های اخیر سیر صعودی داشته و میتوان گفت یکی‌از قابلیت‌های مهم این گجت‌ها، قابلیت متحرک‌بودن آنهاست. به همین علت میتوان اهمیت وجود یک باطری سبک، ارزان قیمت، با قابلیت شارژ و خروجی توان مناسب را درک نمود. باطری‌های لیتیون یون و پلیمر بهترین انتخاب برای تغذیه متحرک گجت شما هستند.
دراین پست قصد داریم خیلی ساده‌و صریح درمورد باطری‌های لیتیوم یون، لیتیوم پلیمر و نحوه‌ی استفاده‌ی امن از آنها توضیح داده و موارد امنیتی را متذکر شویم. به عنوان مثال شما درحال ساخت یک گجت همراه با برد آردوینو هستید. این گجت قرار است برای تامین نیرو از یک باطری موبایل لیتیوم یون استفاده کند. برای این منظور باید مدار را طوری طراحی نمایید که بتوان باطری را شارژ و استفاده طولانی مدت از آن را تضمین نمود.
مشخصات عمومی باطری‌های لیتیوم یون و لیتیوم پلیمر
باطری‌های لیتیوم یون و لیتیوم پلمیر به‌دلیل استفاده زیاد در صنعت تلفن‌های همراه هم‌اکنون با قیمت و فراوانی بسیار مناسب در بازار به‌فروش میرسند و بهترین انتخاب برای دستگاه‌های الکترونیکی شما هستند. بر روی باطری‌های لیتیون یون عدد ۳.۷ ولت نوشته شده است، ولی واقعیت این است که این باطری‌ها هنگامی که شارژ کامل داشته باشند به ولتاژ حدود ۴.۲ ولت میرسند و وقتی به ۳.۳ ولت برسن یعنی اینکه کاملا تخلیه شده‌اند و باید استفاده از آن متوقف شود. میزان ظرفیت باطری غالبا بصورت mAh نوشته شده‌است و برای مثال باطری با ظرفیت ۳۰۰۰mAh به‌معنی آن است که باطری توانایی این را دارد که اگر شارژ کامل باشد میتواند درمدت یک ساعت ۳۰۰۰ میلی‌آمپر جریان خروجی بدهد، یا مثلا به‌مدت ۱۰ ساعت ۳۰۰ میلی‌آمپر خروجی بدهد. البته اکثر باطری‌های موجود در بازار، کمتر از مقدار واقعی ذکر شده بر روی خود خروجی می‌دهند که پیشنهاد میکنم که اگر قرار است تعداد زیادی از یک نوع باطری خرید کنید و میزان ظرفیت آن برای شما اهمیت زیادی دارد حتما با تسترهای مخصوص، توان باطری را محاسبه نمایید. (گاها دیده‌شده باطری‌های موجود در بازار، توان خروجی حتی کمتراز یک دهم مقدار نوشته‌شده را دارا هستند که لازم‌است حتما دقت مناسب در کیفیت خرید خود انجام دهید.) نکته: حتما به تاریخ انقضای قرارگرفته بر روی باطری نیز توجه کنید.
محافظت از باطری
نحوه محافظت از باطری‌های لیتیوم یون
باطری‌های لیتیوم یون و لیتیوم پلیمر فوق‌العاده حساس هستند، حتما شماهم داستان‌های زیادی مبنی بر ترکیدگی این باطری‌ها بخصوص در موبایل‌ها شنیده‌اید. غیراز بحث کیفیت، لازم است حتما باطری شما توسط یک برد محافظ، محافظت شود و همچنین توسط یک مدار مناسب سیکل شارژ مناسب به آن اعمال گردد.
برد محافظ باطری چیست؟
توضیح در مورد کارکرد برد محافظ باطری
لازم‌است برد محافظ در شرایطی خاص، خروجی باطری شما را قطع نماید:
- درصورت اتصال کوتاه خروجی باطری
- درصورت افزایش دمای باطری و یا محیطی که باطری در آن قرار دارد
- در صورتیکه ولتاژ شارژ باطری بالاتر از ۴.۲ ولت گردید
- و در صورتیکه ولتاژ باطری زیر ۳ ولت بیاید.
تمامی باطری‌های موبایلی نیز این برد محافظ را دارا هستند که در زیر میتوانید حاصل کالبدشکافی یک باطری گوشی نوکیا و نمایش برد محافظ را مشاهده نمایید.
نکته مهم: برد محافظ به هیچ عنوان وظیفه مدیریت سیکل شارژ باطری را انجام نمی‌دهد و حتما باید برای مدیریت سیکل شارژ راهکار مناسب ( مشابه استفاده از چیپ‌های مخصوص توضیح داده شده در زیر) استفاده نمود.
درصورتیکه موارد بالا سمت یک باطری لیتیوم یون رعایت نشود امکان بادکردن باطری و ترکیدن آن وجود دارد پس با این یک المان در الکترونیک اصلا شوخی نکنید و با آن با احترام برخورد کنید.
در ادامه نیز تصویر سه باطری متفاوت را می‌بینید که علی‌رغم اینکه برد محافظ هم دارند چون کیفیت مناسبی نداشته‌اند و همچنین گاها دمای آن نیز بالا رفته‌است به طرز بدی باد کرده‌اند که احتمال ترکیدگی را هم داشته‌اند:
مهمترین موضوع در مورد باطری‌ها رعایت سیکل شارژ این باطری میباشد. طبق نمودار زیر لازم است ولتاژ و جریان برای شارژ طبق نمودار رعایت گردد و درصورت عدم‌رعایت آن امکان آسیب‌دیدن باطری ( ترکیدن، بادکردن و…) وجود دارد.
باطری‌ها جواب رفتارهای نامناسب را با خراب‌شدن می‌دهند. تقریبا اصول‌کاری اکثر باطری‌ها درهنگام شارژ مشابه‌هم است. و فقط در پاره‌ای از جزئیات با‌هم متفاوتند. در‌بالا نمودار شار یک باطری لیتیوم یون ۷۵۰mAh آورده‌شده‌است.
به چه‌صورت میتوان سیکل شارژ را بر روی باطری اعمال نمود؟
- روش اول: طراحی یک سیستم هوشمند که بتواند جریان و ولتاژ دو سر باطری را کنترل نماید و طبق الگوریتم عمل نماید. این روش به دلیل حجم قطعات درنظر گرفته‌شده و همچنین لزوم هوشمندی آن سیستم غالبا در طراحی‌های روزمره انجام نمی‌شود و سعی می‌گردد از روش دوم استفاده شود. (هزینه و ابعاد و یپچیدگی آن از جمله معایب این روش میباشد)
- روش دوم: استفاده از آی‌سی‌های مخصوص این کار که در بازار میتوان با قیمت و ابعاد مناسبی تهیه نمود. که در زیر یک نمونه که ابعاد و قیمت مناسبی دارد و در بازار ایران نیز موجود هست را مشاهده می‌نمایید.
ساخت مدار شارژ با LTC4054
شرکت Linear Technology دراین‌مورد محصولات خوبی طراحی و ارائه کرده‌است. یکی‌از این محصولات آی سی LTC4054 است. این چیپ را با کمترین متعلقات میتوان استفاده نمود. این چیپ بطور کامل مراحل شارژ و آنلاین نگه‌داشتن باطری را پشتیبانی می‌کند. سایز تمام‌شده این شارژر به حدی کوچک است که میتوان آن را همه‌جا استفاده‌نمود. در ادامه تصویر برخی بردهای مبتنی بر این چیپ را میتوانید مشاهده نمایید.
منبع: سیسوگ
[…] مناسبترین راه این باشد که بااستفادهاز باتریهای موبایل یا لپتاپ این کار را انجام دهیم. ولی چطور؟ ولتاژ باتریهای […]