ntc что означает на аккумуляторе
Зачем аккумулятору 3 контакта и что с ним случается при перезарядке?
Зачем аккумулятору на цифровой технике 3 контакта, если он может заряжаться и от двух?
Третий контакт используется для передачи данных по протоколу 1-Wire (на аккумуляторах с 4 и более контактами, например, в ноутбуках, используется i2c протокол).
В аккумуляторе встроен датчик температуры и контроллер контроля заряда, который сообщает заряд в процентах и способен отключать аккумулятор в случае переразряда или перезаряда. Есть и более тупые аккумуляторы, где третий пин заведён на термистор и служит только для измерения температуры.
На аккумулятор также может возлагаться и более крутая функциональность. В фотоапаратах Sony аккумулятор рулил подсветкой дисплея, в PSP аккумулятор управлял сервисным режимом запуска приставки, в последней ревизии туда засунули даже AES шифрование и обмен ключами. Да, всё это на третьем контакте.
И что происходит с аккумулятором, когда он зарядился до максимума и его оставили заряжаться дальше, включенным в сеть? У зарядного устройства есть какой-нибудь предохранительный режим после полной зарядки аккумулятора?
И скорость зарядки аккумулятора зависит от диаметра проводов в трансформаторе зарядки?
Их же там соотношение 230 на первичной и 6 на вторичной?
Термистор NTC и особенности его применения
Сталкиваясь с задачей проведения ремонта бытовой техники, мастер имеет дело с разными компонентами и деталями. Если за дело берется новичок, у него могут быть проблемы с пониманием, что такое термисторы.
Что такое термистор NTC
Под термистором NTC стоит понимать компоненты, показатель сопротивления которых варьируется под воздействием температурного режима. Сфера применения данного радиоэлемента зависит от его свойств. В основном термисторы нужны, чтобы проводить измерения и контролировать показатели температуры. Также применяются для обнаружения жидкости или фиксации ее отсутствия. Встречаются термисторы NTC и в устройствах по ограничению тока. Спектр их использования широк, начиная от радиолюбителей и заканчивая солидными масштабными производствами.
Из задач, возлагаемых на термисторы NTC, важной считается контроль температуры. Поэтому без этих элементов сложно обойтись разработчикам и сложного промышленного оборудования, и простых приборов бытового назначения.
На современном рынке представлен большой выбор термисторов NTC от производителей, представляющих разные страны мира. Впервые этот элемент был изобретен в далеком 1930 году. Его представил ученый Самюэль Рубен.
Ассортимент термисторов NTC
Основная классификация по видам связана с производственным процессом, который был использован при изготовлении радиоэлемента:
Бисерный термистор специально запекается в корпусную часть, сделанную из керамического материала. Сам же компонент — это сплав платины в свинцовом проводе. Отличается данный вид быстрым откликом. Термистор способен бесперебойно функционировать при температурном режиме с высокими показателями.
Чиповые и дисковые терморезисторы, как правило, изготавливаются из металлизированных контактов. Они имеют способность выдерживать воздействие больших токов.
Термисторы, оборудованные стеклянной оболочкой, могут функционировать при температурном режиме +150 градусов и выше. Это герметизированные радиоэлементы, которые запечатаны в стеклянный пузырек, не пропускающий поток воздуха. Они не подвержены воздействию климатических условий, поэтому могут устанавливаться на открытых поверхностях плат.
Все вышеуказанные виды имеют хорошие показатели механической прочности корпуса, высокую чувствительность и надежны на практике, что делает возможным их использование в моторах, флуоресцентных лампах, трансформаторах, электродвигателях с постоянным током не выше 20 А, бытовой, промышленной и автоэлектронике, мобильных устройствах, современных мониторах с характеристиками LCD и HDD.
Группы терморезисторов, их характеристики
Все терморезисторы NTC делятся на группы в зависимости от показателей температуры, которую они способны выдерживать. Этот параметр объясняет, в каком режиме способно работать устройство, а где оно попросту не сможет справляться со своими функциональными обязанностями.
Терморезисторы разделяют также на термисторы и позисторы. У первых отрицательный температурный коэффициент (ТКС), у вторых — положительный. Известна еще одна разновидность — комбинированный компонент. Например, терморезистор NTC, который имеет косвенный нагрев. В корпусе устройства есть датчик, оснащенный нагревательным элементом. Он задает температуру терморезистору и начальное сопротивление тока. Эти радиоэлементы на практике встречаются в виде переменных резисторов, контролирующих напряжение, приложенное к датчику нагрева.
Классификация в зависимости от принципа действия
Исходя из принципа действия, терморезисторы делят на:
К первой категории принято относить элементы биметаллического типа, разные термодатчики, а также термопары. Если речь идет о бесконтактном принципе действия, значит это датчики с инфракрасной опцией. Они способны определять ИК-излучение и оптические лучи, которые выделяются жидкостью и газами.
Обозначения и расшифровка маркировки
Бывает несколько типов маркировки. Например, из букв или разных цветов, нанесенных полосок или других изображений на поверхность термистора. Все зависит от производителя, конкретного вида элементов. Примерная система обозначений представлена на картинке ниже. Вариантов настолько много, что расшифровать их даже опытному мастеру не всегда удается правильно. В таком случае лучше полагаться на технические данные, которые есть на сайте производителя термистора в описании конкретного элемента.
Разберем пример — термистор NTC с маркировкой 10 D-9. Первая цифра «10» говорит о том, что 10 Ом при 25 градусах Цельсия составляет сопротивление датчика. Его диаметр равен 9 мм. Чем больше будет это значение, тем выше мощность, которую он рассеивает. Чтобы лучше разобраться с маркировкой цветом, следует пользоваться таблицей или смотреть описание характеристик в справочнике. Все производители уточняют эту информацию для линейки своей продукции.
Форма полупроводника может быть разной: тонкие трубы, крупные шайбы, пластины разной толщины и небольшие элементы разных видов. Есть даже детали, габариты которых исчисляются несколькими микронами. На картинке ниже представлен ассортимент полупроводников, встречающихся чаще других на современном рынке.
Основные характеристики терморезисторов
Важно обращать внимание на характеристики термисторов NTC. Они могут меняться по ряду причин: производитель, тип и применяемый материал. В первую очередь покупатель должен изучить размер. Нужно, чтобы элемент подошел по габаритам, то есть, поместился на плате во время монтажа.
Следующие важные пункты:
Это основные моменты, которые нужно учитывать при покупке детали.
Характеристики нагрева
Есть 2 типа терморезисторов, если полагаться на способ нагревания, положенный в основу их принципа действия:
При косвенном нагреве будет изменяться температура термистора под воздействием элементов, размещенных рядом с ним.
При прямом она также меняется, но только под влиянием окружающего воздуха или тока, который проходит через элемент. В этом и заключается основное отличие.
Проверка исправности детали
Для начала нужно перевести мультиметр в режим, который позволит провести замер сопротивления. После этого подключить щупы к ножкам радиоэлемента. Зафиксировать сопротивление и поднести паяльник к элементу. Записывать показатели сопротивления лучше на бумаге. Паяльник нужно заранее разогреть. Провести контрольные измерения. Если сопротивление будет падать, значит, термистор работает правильно. Если это позистор, то сопротивление должно расти.
Например, при проверке термистора NTC MF 72 сопротивление равно 6.9 Ом, но при изменении температуры с помощью паяльника снижается до 2 Ом. Результат тестирования — исправен.
Когда сопротивление остается прежним или резко меняется, можно полагать, что термистор NTC вышел из строя. Хотелось бы дополнительно заметить, что подобные проверки крайне не рекомендованы, поскольку являются грубыми. Если стоит цель точно проконтролировать термистор, нужно проверить его температуру, затем — сопротивление. Данные нужно сравнить с параметрами, которые указывает производитель в характеристиках.
Преимущества NTC
Термисторы пользуются гораздо большим спросом, нежели позисторы. Есть у них ряд преимуществ. Это элементы, которые можно стабильно использовать долгий срок, не волнуясь за их выход из строя, даже несмотря на экстремальные условия среды. Еще один плюс — компактные габариты.
Упаковка настолько удобна, что применение радиоэлементов возможно на небольшой территории или в ограниченном пространстве, для них не нужно много места на плате. Еще одно достоинство — быстрое время отклика. Они реагируют на изменения температурного режима, если есть необходимость в обратной связи. Показатели экономичности не менее важны.
Мастер может рассчитывать на недорогую цену, а еще простую установку. Но даже столь выгодный элемент не лишен недостатка. Он заключается в том, что в условиях современного производства отсутствует возможность производить его в массовом тираже, соблюдая идентичность характеристик. Параметры сильно отличаются. Это касается случаев, когда элементы выпускаются одной партией. По этой причине нужно повторно проводить настройку оборудования.
Популярные термисторы
Как уже упоминалось выше, сегодня известно много форм и видов термисторов. Часто встречаются детали в феноле со специальным окрашиванием. Какой вид или форма являются самыми популярными, утверждать однозначно и точно не получится. Форма зависит от того, какая задача возложена на термистор, значение имеют и его характеристики.
Бисерные термисторы считаются оптимальным решением для монтажа в устройство. Дисковый вариант более уместен для поверхности с оптическими свойствами. Если говорить о чиповой форме, монтаж рекомендован на печатной плате. Определяясь с этой характеристикой, мастеру стоит учитывать, насколько плотным должен быть контакт поверхности и устройства. Каким бы ни был тип термистора, важно, чтобы для его соединения с поверхностью использовались теплопроводяшая паста или эпоксидный клей, не имеющие свойств электропроводности.
Если стоит задача заменить терморезистор, следует использовать аналогичный элемент, изучив его характеристики в справочнике или техдокументации. Мастер может заменить термистор на обычный проволочный резистор, но только при условии подобного опыта в прошлом, если в предыдущий раз не было проблем с функционированием прибора. Обязательно следует проверить условия опциональности элемента как по времени, так и по напряжению. Также важно понимать, выполняет ли новый резистор функции термистора в полной мере.
Больше о сфере применения
Все терморезисторы могут быть задействованы в достаточно широкой сфере применения. Если речь идет о более дорогом устройстве, это позволяет сделать его частью сложного производственного оборудования или применять как предохранитель. Специалисты подключают термисторы к реле. Это позволяет отключить систему автоматически, как только она фиксирует перегрев. По цене термисторы стоят гораздо дешевле, чем другие компоненты. Это и объясняет большой спрос на них на рынке. Применяют их как в быту, так и на производстве.
При правильной настройке и монтаже термистора, он может стать элементом для проверки температурного режима на улице или в помещении. С его помощью можно отслеживать любые его изменения. Конечно, речь не идет о настолько верных измерениях, как это требуется на производственных площадях. Шага в один градус будет вполне достаточно. Также деталь часто используется в защитной системе двигателя от перегрева. В таком случае специалист соединяет ее с реле. Если случается угроза нагревания, нарушающая все допустимые меры безопасного режима, двигатель отключается. При наличии опыта можно включить термистор в систему бортового ПК. Это позволяет отслеживать показатели на мониторе, что является весьма удобным решением на практике.
Все терморезисторы выпускаются в корпусах с защитными свойствами, что позволяет исключить влияние влаги на них. Это положительно отражается на сроках службы элемента. Если специалист правильно подберет терморезистор, он может рассчитывать на длительное использование элемента и оборудования, в котором он будет установлен.
Видео по теме
SC806 — контроллер заряда Li-Ion аккумулятора
Контроллер заряда SC806 (Semtech Corporation, США) предназначен для построения компактного полнофункционального узла заряда Li-Ion аккумулятора для устройств с автономным питанием. В статье описывается опыт практического применения SC806.
Из всех видов аккумуляторных батарей широкого применения Li-Ion и Li-Pol аккумуляторы выделяются самым высоким напряжением на ячейку (типичное значение 3,6 В) и самой высокой удельной емкостью (100–160 Вт·час/кг). Вместе с распространением в бытовом секторе электроники мобильных и автономных устройств с повышенным энергопотреблением, таких как сотовые телефоны, видео- и фотокамеры, стали широко доступны аккумуляторные батареи на основе лития. Их стоимость постоянно снижается, а многообразие конструктивов открывает простор для применения во множестве электронных приборов, выпускаемых даже сравнительно небольшими сериями. Примерами таких применений могут служить носимые медицинские регистраторы, кардиомониторы, диагностические приборы, средства сбора информации в торговых и промышленных предприятиях, автономные модули охранных систем и др.
Наряду с указанными преимуществами Li-Ion аккумуляторы более требовательны к режиму заряда, теряют значительную часть ресурса при разряде ниже порогового значения и остаются пока более дорогими, чем NiCd или NiMH аккумуляторы. Кроме того, Li-Ion аккумуляторы оснащаются встроенными схемами защиты, что также сказывается на их стоимости. Наличие схем защиты актуально для предотвращения возможного взрыва от перегрева или образования газов, выделяющихся в ячейке при определенных условиях в процессе заряда.
Условия заряда Li-Ion и Li-Pol аккумуляторов
Одна из эксплуатационных проблем аккумуляторов многих типов — это чувствительность к температуре окружающей среды при заряде. Большинство разновидностей Li-Ion аккумуляторов допускают заряд током до 1С (С — номинальная емкость аккумулятора) при температуре от +5 до 45 °C. При температуре от 0 до +5 °C рекомендуется заряжать током 0,1С. Заряд при отрицательной температуре не рекомендован. Оптимальная температура заряда аккумуляторов на основе лития составляет +15…+25 °C [3].
Процесс заряда разделяется на три этапа:
На рис. 1 изображены основные стадии заряда. Моментом смены стадии заряда является достижение аккумулятором верхнего порога напряжения зарядки. В зависимости от марки аккумулятора величина напряжения заряда может иметь и другие значения, но наибольшее распространение получили аккумуляторы с напряжением заряда 4,1 или 4,2 В.
На рис. 2 показаны вариации тока заряда для аккумулятора с емкостью 1000 мА·ч [3]. В первой фазе заряд идет постоянным током до достижения напряжением на аккумуляторе порогового значения. В этот момент контроллер заряда должен сменить режим заряда. На втором этапе зарядному устройству необходимо контролировать постоянно уменьшающийся ток, и при достижении нижнего порогового значения (обычно 0,03…0,1С [3]) прекращать заряд, потому что Li-Ion и Li-Pol аккумуляторы очень чувствительны к перезаряду [3].
Дополнительным преимуществом данного типа аккумуляторов является их повсеместная распространенность в качестве батарей, например, для сотовых телефонов. Благодаря своим компактным размерам, удобной конструкции и встроенным в большинство моделей цепям защиты, Li-Ion аккумуляторы, изготовленные для сотовых телефонов, могут быть использованы в разнообразных устройствах с автономным питанием.
Благодаря широким функциональным возможностям, низкой стоимости и компактным размерам контролер заряда SC806 отлично подходит для применения в устройствах с автономным питанием. В этой статье в качестве заряжаемого аккумулятора для описания различных вариантов включения SC806 выбран аккумулятор марки BLB-3, применяемый в сотовых телефонах NOKIA 8260. Указанный аккумулятор имеет емкость 1000 мА·ч, внутреннюю схему защиты от переразряда ниже 2,7 В и ограничение зарядного тока на уровне 900 мА.
В узле заряда, построенном на SC806, могут быть реализованы следующие функции:
Характеристики SC806
SC806 — это контроллер, предназначенный для построения узла заряда одной ячейки Li-Ion аккумулятора и полностью реализующий весь алгоритм заряда Li-Ion аккумулятора.
Контроллер обеспечивает прямое подключение светодиодных индикаторов к соответствующим выходам с открытым стоком. Индикаторы отражают наличие напряжения от внешнего источника, наличие аккумулятора, все режимы заряда и аварийное состояние.
Контроллер также имеет два управляющих входа— переключение между режимами заряда и мониторинга, а также вход контроля температуры аккумулятора.
SC806 выпускается в миниатюрном корпусе MLP 3×3 мм с 10 выводами и требует небольшое количество пассивных внешних компонентов (в минимальной конфигурации включения — 2 резистора и 2 конденсатора) [2]. Типовая схема включения показана на рис. 3.
Назначение выводов SC806:
Vcc — вход подключения внешнего адаптера.
DIS — вход включения–выключения заряда. Низкий логический уровень включает контроллер в режим заряда, а при увеличении напряжения выше 1,0 В контроллер переключается в режим мониторинга аккумулятора. Оставлять неподключенным данный вход нельзя.
CHRGB и CPB — выходы, реализованные на МОП-транзисторах с открытым стоком для прямого подключения светодиодных индикаторов.
NOBAT — выход, сигнализирующий об отсутствии батареи. Вывод переключается в высокоомное состояние при установленной батарее и в логическую единицу, если батарея отсутствует.
NTC — вход контроля температуры аккумулятора. Подключается через резистор к Vcc и через термозависимый элемент внутри батареи к GND. Когда напряжение на входе NTC превышает 90% от напряжения Vcc, происходит переключение выхода NOBAT в высокий логический уровень. Вход NTС управляет только состоянием выхода NOBAT и не влияет на процесс зарядки. Для автоматического прекращения процесса заряда при использовании NTC элементов необходимо соединить выход NOBAT с входом DIS. В этом случае логическая единица, сформированная на выходе NOBAT при превышении порога на входе NTC, прекратит процесс заряда.
ITERM и IPRGM предназначены для подключения внешних токозадающих резисторов, их правильный подбор позволяет выбрать оптимальные для каждой модификации аккумулятора токи предварительного и основного режимов заряда, а также ток порога завершения заряда.
VOUT — вывод для подключения батареи. По окончании процесса заряда SC806 переходит в режим слежения за состоянием батареи (режим мониторинга). При снижении напряжения на 0,1 В контроллер возобновляет заряд. Кроме того, контроллер SC806 снабжен внутренней защитой от перегрева и индикатором некорректного уровня входного напряжения.
SC806 обеспечивает постоянный ток заряда до 1,0 А и диапазон входного напряжения от 3,15 до 6,4 В (предельное напряжение 7,0 В [2]).
Функциональные возможности SC806 позволяют построить гибкий и надежный узел заряда на минимальной площади печатной платы.
Подключение SC806 к микроконтроллеру
SC806 позволяет создавать функционально законченные зарядные устройства, осуществляющие весь процесс заряда в автономном режиме. Но если зарядное устройство на основе SC806 встроено в микроконтроллерную (микропроцессорную) систему, контролировать состояние и управлять работой узла может ядро системы.
Системный микроконтроллер может получать информацию о состоянии зарядного узла с выходов SC806 CHRGB, CPB, NOBAT и включать или выключать заряд сигналом, подаваемым на вход DIS.
Выходы с открытым стоком CHRGB и CPB служат для индикации состояния зарядного устройства. Подключив их к портам общего назначения микроконтроллера, можно контролировать работу узла заряда и, например, программно интерпретировать характер изменения сигналов для вывода информации о состоянии узла на знакосинтезирующий или графический ЖКИ в более информативном текстовом или графическом виде.
Уровень напряжения на контакте IPRGM пропорционален силе тока через аккумулятор, а на контакте NTC — его температуре. Контакт IPRGM — это один из входов компаратора. Ко второму входу данного компаратора подключен источник опорного напряжения 1,5 В. Изменение потенциала на IPRGM позволяет регулировать порог ограничения зарядного тока. Таким образом, можно производить ускоренный заряд аккумулятора большей силой тока. При этом важно контролировать температуру аккумулятора по уровню напряжения на контакте NTC и при ее повышении снижать порог ограничения тока заряда. На рис. 4 приведена зависимость напряжения на выводе IPRGM и величины ошибки этого напряжения от тока заряда.
Необходимо отметить, что величина тока предварительного заряда, а также порога прекращения заряда определяется потенциалом на входе ITERM. На рис. 5а, б показана зависимость токов основного и предварительного или порогового заряда от сопротивлений, подключенных к IPRGM и ITERM соответственно. Величина данного тока может быть определена и по следующим формулам:
где PCI — ток предварительного заряда, А; ITERM — пороговое значение тока прекращения заряда, А; Rterm — сопротивление, Ом; подключенное к выводу ITERM (R3 на рис. 3).
где FCI — ток основного заряда, А; Rprgm — сопротивление, Ом; подключенное к выводу IPRGM (R4 на рис. 3).
Для того чтобы зарядить аккумулятор до максимальной емкости, необходимо установить низкий порог прекращения заряда. Но ток предварительного заряда при этом будет столь же низким, что приведет к увеличению времени предварительного заряда. Для более эффективного управления необходимо устанавливать различные значения токов этих режимов. Чтобы сделать различными величины токов предварительного заряда и порога прекращения заряда, необходимо устанавливать потенциал на входе ITERM индивидуально в каждом режиме. Изменение может производиться путем переключения сопротивлений. Реализация такой функции обязательно должна сопровождаться контролем температуры аккумулятора, так как со временем аккумулятор теряет начальную емкость и слишком низкий порог прекращения заряда может вызвать необратимые последствия из-за нетерпимости Li-Ion аккумуляторов к перезаряду.
Использование цифрового потенциометра в качестве Rprgm позволяет построить зарядный узел с динамически управляемым значением тока на этапе основного заряда. Такие возможности могут быть использованы при создании универсального зарядного устройства, предназначенного для нескольких моделей аккумуляторов, имеющих различную электрическую емкость. Динамическое управление установками важно также для обеспечения возможности заряда при низких значениях температуры окружающей среды. Как уже упоминалось, при температуре от 0 до 5 °C все токи заряда необходимо снижать до величин, не превышающих 0,1С [3].
На рис. 6 представлена одна из схем подключения SC806 к микроконтроллеру: указаны направления передачи информации и управляющих команд. Внешний контроллер получает информацию о процессе заряда (линия CHRGB), подключении внешнего адаптера (линия CPB), информацию о наличии батареи и срабатывании порога NTC (линия NOBAT) и может осуществлять включение–выключение процесса заряда (линия DIS). Величина тока, протекающего через батарею, может быть определена путем измерения напряжения на линии IPRGM, а температура — через линию NTC. Контроллер посредством некоторого коммутационного устройства имеет возможность изменять значение сопротивления на выводе ITERM, что позволяет реализовать различные значения порога прекращения заряда и величину тока предварительного заряда.
При проектировании печатной платы зарядного узла необходимо учитывать, что проводники силовых цепей должны обеспечивать минимальное падение напряжения при силе тока до 1,0 А. Производитель рекомендует устанавливать развязывающие конденсаторы номиналом по 0,1 мкФ вблизи терминалов подключения адаптера и аккумулятора для компенсации импульсных помех от дребезга при горячем подключении адаптера. Если расстояние от SC806 до терминалов превышает 25–30 мм, может понадобиться установка дополнительных помехоподавляющих конденсаторов непосредственно у терминалов и у контроллера (Layout Guidelines [2]).
В процессе зарядки контроллер SC806 нагревается. Для эффективного рассеивания тепла производитель рекомендует на нижней плоскости печатной платы под корпусом контроллера отвести площадь фольги 25×25 мм. Не рекомендуется также располагать рядом с контроллером термочувствительные элементы схемы.
Дополнительные функции контроллеров заряда Semtech
Контроллер SC806 является самым простым в серии SC80x. Другие контроллеры серии поддерживают ряд дополнительных функций. Например, контроллер SC805 оснащен встроенным таймером и выполняет функцию стабилизатора напряжения с малым падением напряжения (LDO). Полный перечень контроллеров заряда серии SC80x Semtech и их функциональная наполненность приведены в таблице.
Наличие дополнительной функции LDO у зарядного контроллера является очень удобным. В этом случае, при подключенном к устройству внешнем источнике питания и полностью заряженном аккумуляторе, зарядный контроллер может не только следить за состоянием аккумулятора, но и выполнять вторую полезную работу — линейного стабилизатора. При этом сокращается количество компонентов на плате и общая стоимость устройства.
Контроллеры серии SC80x могут использоваться также для заряда NiCd и NiMH аккумуляторов в режиме заряда постоянным током. Критерием окончания заряда в этом случае необходимо считать ограничение температуры согласно техническому описанию применяемой модели аккумулятора, а также заряд по таймеру.
В заключение хотелось бы отметить, что благодаря появлению малогабаритных и энергоемких аккумуляторов и современных контроллеров заряда, выполняющих все стадии заряда автоматически, процесс разработки узлов питания для автономной электронной аппаратуры значительно упростился.