لزوم استفاده از باطری‌های لیتیوم یون و لیتیوم پلیمر استفاده از گجت ها در  سالهای اخیر سیر صعودی داشته و می توان گفت یکی از قابلیتهای مهم این گجت ها, قابلیت متحرک بودن اونها هست. به همین علت میتوان اهمیت وجود یک باطری سبک,ارزان قیمت, با قابلیت شارژ و خروجی توان مناسب را درک نمود. باطری های لیتیون یون و پلیمر بهترین انتخاب برای تغذیه متحرک گجت شما هستند.   در این پست قصد داریم خیلی ساده و صریح در مورد باطری‌های لیتیوم یون، لیتیوم پلیمر و نحوه استفاده 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.  نیکان: @Electronic66

SISOOG_CHARGER_04-768x768.jpg (768×768)

مشخصات عمومی باطری های لیتیوم یون و لیتیوم پلیمر باطری های لیتیوم یون و لیتیوم پلمیر به دلیل استفاده زیاد در صنعت تلفن های همراه هم اکنون با قیمت و فراوانی بسیار مناسب در بازار به فروش میرسند و بهترین انتخاب برای دستگاههای الکترونیکی شما هستند. بر روی باطریهای لیتیون یون عدد 3.7 ولت نوشته شده است, ولی واقعیت این است که این باطری ها هنگامی که شارژ کامل داشته باشند به ولتاژ حدود 4.2 ولت میرسند و وقتی به 3.3 ولت برسن یعنی اینکه کاملا تخلیه شده اند و باید استفاده از اون متوقف شود. میزان ظرفیت باطری غالبا بصورت mAh نوشته شده است و برای مثال باطری با ظرفیت 3000mAh به معنی آن است که باطری توانایی این را دارد که اگر شاررژ کامل باشد میتواند در مدت یکساعت 3000 میلی آمپر جریان خروجی بدهد, یا مثلا به مدت ده ساعت 300 میلی آمپر خروجی بدهد. البته اکثر باطری های 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 هم برای شما اهمیت زیادی دارد حتما با تسترهای مخصوص, توان باطری را محاسبه نمایید. (گاها دیده شده باطری های موجود در بازار  توان خروجی حتی کمتر از یک دهم مقدار نوشته شده را دارا هستند که لازم  است حتما دقت مناسب در کیفیت خرید خود انجام دهید.) نکته: حتما به تاریخ انقضای قرار گرفته بر روی باطری نیز توجه کنید.     محافظت از باطری:  نحوه محافظت از باطریهای لیتیوم یون  باطریهای لیتیوم یون و لیتیوم پلیمر فوق العاده حساس هستند, حتما شما هم داستانهای زیادی مبنی بر ترکیدگی این باطریها بخصوص در موبایلها شنیده اید. غیر از 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؟ و  توضیح در مورد کارکرد برد محافظ باطری لازم است برد محافظ  در شرایطی خاص, خروجی باطری شما را قطع نماید: در صورت اتصال کوتاه خروجی باطری در صورت افزایش دمای باطری و یا محیطی که باطری در ان قرار دارد. در صورتیکه ولتاژ شارژ باطری بالاتر از 4.2 ولت گردید و در صورتیکه ولتاژ باطری زیر 3 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 چیپ های مخصوص توضیح داده شده در زیر) استفاده نمود.  

Protected-Board-Battery-768x332.jpg (768×332)

در صورتیکه موارد بالا سمت یک باطری لیتیون یون رعایت نشود امکان باد کردن باطری و ترکیدن آن وجود دارد پس با این یک المان در الکترونیک اصلا شوخی نکنید و با آن با احترام برخورد کنید 🙂 در زیر نیز تصویر سه باطری متفاوت را می بنید که با اینکه برد محافظ هم دارند چون کیفیت مناسبی نداشته اند و همچنین گاها دمای آن نیز بالا رفته است به طرز بدی باد کرده اند که احتمال ترکیدگی را هم داشته اند:  

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 در صورت عدم رعایت آن امکان آسیب دیدن باطری ( ترکیدن, باد کردن ..)  وجود دارد.  

SISOOG_CHARGER_06-768x678.jpg (768×678)

رفتار باطری های لیتیوم یون و لیتیوم پلیمر باطری ها جواب رفتار های نامناسب را با خراب شدن می‌دهند. پس باید به درستی با آنها رفتار نمود. تقریبا اصول کاری اکثر باطری ها در هنگام شارژ مشابه هم است. و فقط در پاره‌ای از جزئیات با هم متفاوتند. در بالا نمودار شار یک باطری لیتیوم یون 750mAh آورده شده است. خب به چه صورت 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 در نظر گرفته شده و همچنین لزوم هوشمندی آن سیستم غالبا در طراحی های 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 آی سی های 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 می نمایید.  

SISOOG_CHARGER_005.jpg (667×566)

ساخت مدار شارژ با LTC4054 شرکت Linear Technology در این مورد محصولات خوبی طراحی و ارائه کرده است. یکی از این محصولات آی سی LTC4054 است. این چیپ را با کمترین متعلقات می‌توان استفاده نمود. این چیپ بطور کامل مراحل شارژ و آنلاین نگه داشتن باطری  را پشتیبانی می‌کند. سایز تمام شده این شارژر به حدی کوچک است که می‌توان آن را همه جا استفاده نمود. در زیر تصویر برخی بردهای مبتنی بر این چیپ را میتوانید مشاهده نمایید

SISOOG_CHARGER_10-600x447.jpg (600×447)