Структура батареи
Батарея смартфона состоит из аккумуляторного элемента и контроллера. Аккумуляторный элемент предназначен для накопления энергии. Контроллер — это электронная схема, которая обеспечивает защиту батареи от чрезмерного заряда или разряда. При чрезмерном заряде или разряде, а также при возникновении короткого замыкания контроллер прекращает подачу тока, обеспечивая защиту батареи.
Принцип работы батареи
Процесс зарядки
Положительный полюс батареи способен создавать ионы лития. Они переходят в электролит и проходят через отверстие диафрагмы электролита в отрицательный полюс, а затем соединяются с электронами отрицательного поля.
Химическая реакция в положительном поле: LiCoO2==Зарядка==Li1-xCoO2+Xli++Xe(электрон)
Химическая реакция в отрицательном поле: 6C+XLi++Xe=====LixC6
В процессе зарядки катион лития Li+ отделяется от LiCoO2 из положительного поля и перемещается в электролит, а затем под воздействием внешнего электрического поля, создаваемого зарядным устройством, перемещается в отрицательный электрод. После этого катион лития входит в отрицательный электрод, состоящий из графита или каменноугольного кокса, и формирует соединение LiC в отрицательном электроде.
Процесс разрядки
Электроны и катионы лития Li+ во время разрядки действуют одновременно. Их направления совпадают, но пути отличаются. Электроны перемещаются из отрицательного поля в положительное через внешнюю цепь. Катионы лития перемещаются из отрицательного поля в электролит и проходят через сепаратор в положительное поле, а затем соединяются с электронами.
Контроллер батареи
На рисунке ниже изображена схема контроллера батареи.
PTC: Положительный температурный коэффициент
NTC: Отрицательный температурный коэффициент. Когда окружающая температура повышается, сопротивление уменьшается, и электрическое оборудование успевает отреагировать и остановить процесс зарядки и разрядки.
U1: Защитный чип
U2: Два МОП-транзистора
При нормальных условиях CO и DO на панели U1 выдают высокое напряжение и оба МОП-транзистора включены, поэтому батарея может свободно заряжаться и разряжаться.
Защита от чрезмерной зарядки
Когда U1 распознает, что напряжение батареи достигает максимального тока заряда, контакт CO выдает низкое напряжение, второй МОП-транзистор выключается, и цепь зарядки прерывается. В результате зарядное устройство не может зарядить батарею, а это значит, что батарея защищена от чрезмерной зарядки.
Защита от чрезмерной разрядки
Когда в процессе разрядки U1 распознает, что напряжение батареи ниже максимального тока разряда, контакт DO переключается с высокого напряжения на низкое, первый МОП-транзистор выключается, и батарея перестает разряжаться. Когда запущен механизм защиты от чрезмерной разрядки, напряжение батареи не уменьшается, а сила тока в контроллере очень низкая. Контроллер переходит в режим низкого энергопотребления.
Защита от сверхтока
В нормальных условиях батарея разряжается под нагрузкой. Ток проходит через два подключенных МОП-транзистора. Контакт VM распознает, что напряжение выключения двух МОП-транзисторов равно U. Если значение U по каким-либо причинам не соответствует норме, ток контура повысится. Если U выше определенного значения, контакт DO переключается с высокого напряжения на низкое, первый МОП-транзистор выключается. Таким образом ток разряда в контуре снижается до 0, а это значит, что батарея защищена от сверхтока.
Интересно читать подобные статьи? Отвечайте в комментариях!