Jak naładować baterię 18650 za pomocą ładowarki telefonicznej?

Wiele osób pyta, czy do ładowania baterii 18650 można użyć ładowarki telefonicznej.

Odpowiedź zależy od tego, co rozumiemy przez „używanie ładowarki do telefonu”. Ładowarka do telefonu często może zapewnić zasilanie odpowiedniego obwodu ładowania USB. Jednak sama ładowarka nie jest automatycznie bezpieczną ładowarką dla gołego ogniwa 18650.

Ładowarka do telefonu zwykle pełni funkcję zewnętrznego zasilacza. Może zapewniać wyjście USB, takie jak 5 V, lub negocjować wyższą moc wyjściową poprzez protokół szybkiego ładowania. Bateria 18650 nadal wymaga obwodu ładowania, który kontroluje napięcie, prąd i zakończenie ładowania po stronie akumulatora.

Prawidłowy system to zazwyczaj:

ładowarka do telefonu → kabel USB → obwód ładowania litowo-jonowego → bateria 18650

Niewłaściwe podejście to:

ładowarka do telefonu → kabel USB → goła komórka 18650

Drugie rozwiązanie nie zapewnia kontroli wymaganej przez akumulator litowo-jonowy i nie należy go stosować.

Przewodnik ZERNE'a bezpieczne ładowanie akumulatora 18650 wyjaśnia ogólne wymagania dotyczące ładowania. W tym artykule skupiono się szczególnie na kompatybilności ładowarek do telefonów, wyborze wejścia USB i projektowaniu systemu ładowania OEM.

Szybka odpowiedź: czy można naładować baterię 18650 za pomocą ładowarki telefonicznej?

Tak, ładowarka do telefonu może służyć jako wejściowe źródło zasilania dla odpowiedniego systemu ładowania 18650.

Nie wolno go podłączać bezpośrednio do gołego ogniwa 18650.

Przed użyciem ładowarki telefonu sprawdź:

• chemia baterii;

• czy akumulator jest jednoogniwowy, pakiet 1S czy pakiet wieloogniwowy;

• wymagane napięcie pełnego ładowania;

• dopuszczalny prąd ładowania;

• napięcie wejściowe USB obsługiwane przez obwód ładowania;

• kompatybilność BMS lub obwodu zabezpieczającego;

• stan baterii;

• czy produkt ma wyznaczony port ładowania.

Ładowarka do telefonu nadaje się tylko wtedy, gdy:

1. Akumulator posiada kompatybilny obwód ładowania.

2. Obwód ładowania jest zaprojektowany pod kątem konfiguracji akumulatora.

3. Kabel USB i złącze mogą zapewnić wymagane wejście.

4. Moc wyjściowa ładowarki mieści się w zakresie wejściowym układu ładowania.

5. Cały system został zatwierdzony pod kątem zachowania temperaturowego i ochronnego.

Nie podłączaj ogniwa 18650 bezpośrednio do:

• ładowarka do telefonu;

• kabel USB;

• adapter USB-C;

• adapter szybkiego ładowania;

• port USB komputera;

• zaimprowizowane połączenie przewodowe.

1. Ładowarka do telefonu jest źródłem zasilania, a nie automatycznie ładowarką baterii

Ładowarka do telefonu jest przeznaczona do zasilania urządzenia elektronicznego. Niekoniecznie zna akumulator:

• chemia;

• stan naładowania;

• napięcie ładowania;

• prąd ładowania;

• temperatura;

• stan ochrony;

• warunek zakończenia ładowania.

Obwód ładowania litowo-jonowego odpowiada za przekształcanie sygnału wyjściowego ładowarki telefonu w kontrolowany proces ładowania baterii.

W zależności od konstrukcji obwód ładowania może sterować:

• regulacja napięcia wejściowego;

• ograniczenie prądu wejściowego;

• ładowanie prądem stałym;

• ładowanie stałym napięciem;

• zakończenie ładowania;

• monitorowanie temperatury;

• wykrywanie usterek;

• koordynacja ochrony akumulatorów.

Oznacza to, że ładowarka do telefonu może zasilać płytkę ładującą, ale nie zastępuje tej płytki ładującej.

To rozróżnienie jest ważne, ponieważ ładowarki do telefonów mogą mieć bardzo różne parametry. Ładowarka oznaczona jako 5 V/2 A, 9 V/2 A czy 20 W nie oznacza, że ​​podłączone ogniwo 18650 powinno odbierać te wartości bezpośrednio.

2. Sprawdź, czy bateria jest pojedyncza, czy w zestawie

Fizyczna etykieta „18650” nie zawiera wystarczających informacji, aby wybrać ładowarkę.

Bateria 18650 może być:

• jedna luźna komórka cylindryczna;

• jedna chroniona komórka;

• akumulator 1S;

• wiele ogniw połączonych równolegle;

• pakiet serii 2S, 3S lub wyższej;

• gotowy pakiet akumulatorów ze zintegrowanym systemem BMS;

• akumulator instalowany wewnątrz urządzenia z wbudowanym układem ładowania.

Jednoogniwowy obwód ładowania litowo-jonowego jest przeznaczony do pojedynczego ogniwa lub kompatybilnej konfiguracji 1S. Nie należy go stosować bezpośrednio z pakietem serii wielokomorowej.

W przypadku pakietu 2S, 3S lub większego, system ładowania musi odpowiadać:

• liczba serii;

• całkowite napięcie pełnego ładowania;

• BMS;

• wymagania dotyczące bilansowania;

• prąd ładowania;

• złącze ładowania;

• stopień konwersji mocy wejściowej.

Jako dodatkowe źródło zasilania ładowarki wieloogniwowej można zastosować ładowarkę do telefonu, ale cały system musi być zaprojektowany pod kątem pakietu baterii. Sama ładowarka do telefonu nie określa prawidłowego napięcia ładowania pakietu.

3. Sprawdź skład chemiczny akumulatora

Format 18650 opisuje fizyczne wymiary ogniwa cylindrycznego. Nie gwarantuje to, że każde ogniwo 18650 wykorzystuje tę samą chemię.

Wiele ogniw 18650 wykorzystuje konwencjonalną chemię litowo-jonową. Inne ogniwa mogą wykorzystywać fosforan litowo-żelazowy lub inną substancję chemiczną o różnych wymaganiach dotyczących ładowania.

Zanim wybierzesz system oparty na ładowarce do telefonu, sprawdź:

• chemia;

• napięcie nominalne;

• maksymalne napięcie ładowania;

• zalecany prąd ładowania;

• maksymalny prąd ładowania;

• zakres temperatury ładowania;

• wymagania ochronne.

Konwencjonalne ogniwo Li-ion 18650 i ogniwo LiFePO4 18650 nie powinny automatycznie korzystać z tego samego profilu ładowania.

Ładowarkę należy wybrać na podstawie zatwierdzonego arkusza danych ogniwa, a nie na podstawie formatu akumulatora lub wyglądu ładowarki.

4. Zapoznaj się z mocą wyjściową ładowarki telefonicznej

Etykieta wyjściowa na ładowarce do telefonu zazwyczaj opisuje maksymalną moc lub prąd, jaki zasilacz może zapewnić w określonych warunkach napięcia.

Typowe informacje mogą obejmować:

• napięcie wyjściowe;

• maksymalny prąd wyjściowy;

• wiele profili napięcia;

• Wyjście USB-A lub USB-C;

• protokół szybkiego ładowania;

• moc znamionowa;

• informacja o częstotliwości wejściowej.

Specyfikacje te są przydatne, ale nie określają bezpośrednio prądu ładowania akumulatora.

Na przykład ładowarka do telefonu może być w stanie dostarczyć więcej prądu, niż powinno otrzymywać ogniwo 18650. Obwód ładowania musi ograniczać prąd po stronie akumulatora zgodnie ze specyfikacją ogniwa i pakietu.

Dlatego ładowarkę należy oceniać dwuetapowo:

Ładowarka do telefonu o wyższej wydajności nie zapewnia automatycznie szybszego i bezpieczniejszego ładowania baterii. Obwód ładowania steruje rzeczywistym procesem ładowania po stronie akumulatora.

5. Sprawdź kompatybilność USB-A, USB-C i szybkiego ładowania

Ładowarki do telefonów mogą wykorzystywać wyjścia USB-A lub USB-C.

Ładowarka USB-A może zapewniać podstawowe regulowane wyjście, podczas gdy ładowarka USB-C może obsługiwać negocjację mocy. Niektóre ładowarki obsługują również systemy szybkiego ładowania, takie jak USB Power Delivery lub inne zastrzeżone protokoły.

Należy zachować następujące rozróżnienie:

USB-C to format złącza. Szybkie ładowanie to funkcja negocjowania mocy wejściowej. Żaden z nich nie zastępuje ładowarki do akumulatorów litowo-jonowych.

W przypadku projektu ładowania 18650 opartego na USB-C system może wymagać:

• Ochrona wejścia USB-C;

• konfiguracja roli władzy;

• wykrywanie zlewu;

• Negocjacje dotyczące zasilania USB w razie potrzeby;

• zabezpieczenie przeciwprzepięciowe wejścia;

• kompatybilny układ scalony ładowania;

• stopień konwersji DC-DC;

• Koordynacja BMS lub PCM.

Ładowarka do telefonu może oferować napięcie 9 V lub wyższe po negocjacji. Wyjście to musi zostać dostarczone do odpowiedniego stopnia wejściowego. Nie należy go podłączać bezpośrednio do ogniwa 18650.

Jeśli produkt jest przeznaczony do podstawowego wejścia USB 5 V, użycie adaptera szybkiego ładowania niekoniecznie poprawia wynik. Obwód ładowania nadal określa, ile prądu dociera do akumulatora.

6. Dopasuj napięcie ładowania do ogniwa i opakowania

Napięcie wyjściowe ładowarki telefonu i napięcie ładowania baterii to różne specyfikacje.

Ładowarka telefonu może zasilać stronę wejściową systemu. Obwód ładowania reguluje następnie napięcie po stronie akumulatora w zależności od:

• chemia komórkowa;

• liczba serii;

• maksymalne napięcie ładowania na ogniwo;

• konfiguracja pakietu;

• Wymagania BMS.

W przypadku konwencjonalnego jednoogniwowego akumulatora litowo-jonowego obwód ładowania jest zwykle projektowany w oparciu o określone napięcie pełnego ładowania ogniwa. Dokładna wartość musi pochodzić z zatwierdzonego arkusza danych ogniwa.

W przypadku pakietu szeregowego napięcie ładowania jest powiązane z liczbą ogniw połączonych szeregowo. Pakiet wielokomórkowy może również wymagać równoważenia i monitorowania poszczególnych grup komórek.

Przydatna tabela wyboru to:

Ładowarka telefonu dostarcza jedynie energię wejściową. Nie określa, który wiersz ma zastosowanie.

7. Dopasuj prąd ładowania i czas ładowania

Prąd ładowania wpływa na:

• czas ładowania;

• temperatura ogniwa;

• starzenie się baterii;

• temperatura złącza;

• straty w obwodzie ładowania;

• Zapotrzebowanie na wejście USB.

Ładowarka do telefonu o wysokim natężeniu nie oznacza, że ​​ogniwo 18650 może bezpiecznie przyjąć taki prąd.

Rzeczywisty prąd ładowania powinien być ograniczony przez najniższą obowiązującą wartość spośród:

• specyfikacja prądu ładowania ogniwa;

• możliwość pracy w grupach równoległych;

• Wartość znamionowa prądu ładowania BMS;

• ustawienie ładowania-IC;

• parametry złącza i przewodu;

• projekt termiczny;

• możliwość wejścia ładowarki telefonu.

Podstawowy wzór planowania to:

Szacowany czas ładowania ≈ Pojemność akumulatora (Ah) ÷ Prąd ładowania po stronie akumulatora (A) + Czas ładowania przy stałym napięciu

Szacunki nie są dokładne, ponieważ prąd zazwyczaj maleje pod koniec ładowania. Temperatura akumulatora, wiek ogniw, początkowy stan naładowania i zachowanie BMS również mogą mieć wpływ na wynik.

Prądu wyjściowego ładowarki telefonu nie należy zastępować specyfikacji prądu ładowania po stronie akumulatora.

8. Sprawdź system ochrony akumulatora

Chronione ogniwo 18650 może zawierać mały obwód zabezpieczający. Zestaw baterii może wykorzystywać PCM lub BMS.

Systemy te mogą zapewniać:

• ochrona przed przeładowaniem;

• ochrona przed nadmiernym rozładowaniem;

• zabezpieczenie nadprądowe;

• ochrona przed zwarciem;

• monitorowanie temperatury;

• równoważenie komórek;

• funkcje komunikacyjne.

Jednakże ochrona to nie to samo, co kontrola ładowania.

BMS może odłączyć akumulator w przypadku wystąpienia nieprawidłowego stanu, ale niekoniecznie powoduje przekształcenie ładowarki telefonu w kompletną ładowarkę litowo-jonową. Ładowarka i BMS muszą być zaprojektowane do współpracy.

Aby uzyskać więcej informacji na temat różnicy między komórkami chronionymi i niechronionymi, zobacz wybór baterii 18650 chronionej i niechronionej.

W przypadku pakietu baterii OEM potwierdź:

• model BMS;

• ograniczenie prądu ładowania;

• ograniczenie napięcia ładowania;

• konfiguracja czujnika temperatury;

• funkcja równoważąca;

• układ pinów złącza;

• wymagania komunikacyjne;

• ścieżkę ładowania i rozładowania.

Nie omijaj obwodu zabezpieczającego, ponieważ ładowarka do telefonu nie rozpoczyna ładowania. Reakcja zabezpieczeniowa może wskazywać na brak równowagi ogniw, problem z okablowaniem, nienormalną temperaturę lub uszkodzenie akumulatora.

9. Użyj odpowiedniego portu ładowania

Niektóre akumulatory 18650 są wyposażone w dedykowany port ładowania. Inni korzystają z portu ładowania na poziomie urządzenia podłączonego do wewnętrznego obwodu ładowania.

Ładowarkę do telefonu można podłączyć tylko do wyznaczonego portu wejściowego, gdy:

• port przeznaczony jest do ładowania;

• obsługiwane jest napięcie wejściowe;

• obwód ładowania jest zainstalowany;

• polaryzacja złącza jest prawidłowa;

• akumulator jest w normalnym stanie;

• instrukcje producenta dopuszczają podłączenie.

Nie zakładaj, że każdy port USB w urządzeniu może ładować baterię. Port USB może być przeznaczony wyłącznie do:

• dane;

• moc urządzenia;

• wyjście zewnętrzne;

• dostęp do usługi;

• inny system napięcia.

W przypadku urządzenia OEM port ładowania powinien być wyraźnie określony na rysunku elektrycznym i zweryfikowany podczas testowania systemu.

10. Rozważ ładowanie podczas pracy urządzenia

Niektóre produkty umożliwiają ładowanie baterii podczas pracy urządzenia. Stwarza to dodatkowe wymagania dotyczące mocy i temperatury.

Ładowarka telefonu może wymagać zasilania:

Moc ładowania + Moc robocza urządzenia + Straty spowodowane konwersją

Jeżeli adapter nie jest w stanie zaspokoić łącznego zapotrzebowania, system może:

• zmniejszyć prąd ładowania;

• wejść w tryb ograniczonej mocy;

• rozładować akumulator po podłączeniu;

• uruchom ponownie urządzenie;

• zabezpieczenie wejścia wyzwalającego;

• zwiększyć temperaturę złącza lub konwertera.

Należy ocenić normalne obciążenie urządzenia i obciążenie szczytowe, a nie tylko nominalną pojemność akumulatora.

Jest to szczególnie ważne dla:

• terminale przenośne;

• Urządzenia śledzące GPS;

• inteligentne urządzenia domowe;

• instrumenty przenośne;

• elektronika medyczna;

• sprzęt komunikacyjny;

• produkty do monitorowania przemysłowego.

Baterię należy dobierać wraz z profilem mocy urządzenia. The Proces wyboru baterii 18650 dla urządzeń OEM zapewnia szersze ramy dopasowywania napięcia, prądu, pojemności i opakowania.

11. Sprawdź kompletny system ładowania

Przed zatwierdzeniem projektu 18650 opartego na ładowarce do telefonu przetestuj cały system, a nie tylko adapter telefoniczny.

Kontrole elektryczne

Zweryfikować:

• napięcie wejściowe;

• ograniczenie prądu wejściowego;

• napięcie ładowania;

• prąd ładowania po stronie akumulatora;

• zakończenie ładowania;

• spadek napięcia;

• Zachowanie przy ponownym podłączeniu USB;

• stan ładowania;

• obciążenie urządzenia podczas ładowania.

Kontrole termiczne

Mierzyć:

• temperatura baterii;

• temperatura ładowania-IC;

• temperatura BMS;

• temperatura złącza;

• temperatura końcówki kablowej;

• temperatura obudowy.

Kontrole ochrony

Oceń funkcje mające zastosowanie w projekcie:

• ochrona przed przeładowaniem;

• ochrona przed nadmiernym rozładowaniem;

• zabezpieczenie nadprądowe;

• ochrona przed zwarciem;

• ochrona przed przegrzaniem;

• zabezpieczenie przed ładowaniem w zbyt niskiej temperaturze;

• odpowiedź na brak równowagi komórkowej;

• zachowania komunikacyjne.

Badania te należy wykonywać przy użyciu odpowiedniego sprzętu laboratoryjnego i procedur bezpieczeństwa. Nie wolno ręcznie zwierać, przebijać, otwierać ani ładować na siłę akumulatora.

Kontrole mechaniczne

Sprawdzać:

• Zatrzymanie portu USB;

• obszar zagięcia kabla;

• luz złącza;

• ruch baterii;

• ciśnienie w obudowie;

• izolacja;

• Mocowanie BMS;

• prowadzenie kabli;

• dostęp do serwisu.

W przypadku produktu OEM testowanie powinno obejmować ostateczną ładowarkę do telefonu, kabel USB, obwód ładowania, akumulator, obudowę i obciążenie urządzenia.

12. Kiedy ładowarka do telefonu jest odpowiednia dla produktu OEM?

Ładowarka do telefonu może być odpowiednia jako źródło sygnału wejściowego, gdy:

• obwód ładowania akceptuje jego wyjście;

• potwierdzono skład chemiczny akumulatora;

• konfiguracja baterii jest udokumentowana;

• kontrolowany jest prąd ładowania;

• BMS i ładowarka są kompatybilne;

• interfejs USB jest stabilny;

• projekt termiczny został zatwierdzony;

• produkt końcowy przeszedł testy na poziomie urządzenia.

Projekt niestandardowy może być bardziej odpowiedni, gdy produkt wymaga:

• dedykowany interfejs USB-C;

• negocjacje dotyczące szybkiego ładowania;

• ładowanie podczas pracy;

• pakiet wielokomórkowy 18650;

• niestandardowy BMS;

• stały kabel lub złącze;

• komunikacja z urządzeniem głównym;

• kompaktowa obudowa;

• kontrolowana dokumentacja produkcyjna.

ZERNE’a Rozwiązania akumulatorowe 18650 można ocenić pod kątem wymaganej konfiguracji ogniw, pojemności, prądu i struktury mechanicznej.

13. Typowe błędy

Podłączenie ładowarki telefonu bezpośrednio do ogniwa

Ładowarka do telefonu nie zapewnia pełnego profilu ładowania baterii dla samego ogniwa 18650.

Wybór ładowarki wyłącznie na podstawie jej mocy

Moc adaptera 20 W lub 30 W nie określa prawidłowego prądu ładowania 18650.

Zakładając, że każda ładowarka USB-C jest kompatybilna

Ładowarki USB-C mogą wykorzystywać różne profile napięcia i zachowania negocjacyjne. Obwód wejściowy musi być zaprojektowany dla wybranej ładowarki.

Korzystanie z płytki ładującej 1S dla pakietu szeregowego

Ładowarka jednoogniwowa nie nadaje się do pakietu 2S, 3S lub wyższej serii.

Zakładając, że ochrona sprawia, że ​​każde połączenie jest bezpieczne

Płytka zabezpieczająca nie jest w stanie skorygować każdej niezgodności ładowarki, okablowania lub składu chemicznego ogniwa.

Ignorowanie obciążenia urządzenia

Gdy produkt działa podczas ładowania, ładowarka do telefonu musi zasilać zarówno urządzenie, jak i system ładowania baterii.

Korzystanie z nieznanej lub uszkodzonej baterii

Nie należy ładować akumulatora z uszkodzonym opakowaniem, spęcznieniem, wyciekiem, nietypowym zapachem, poważnym odkształceniem lub niewyjaśnionym nagrzaniem.

Często zadawane pytania

Czy mogę ładować baterię 18650 bezpośrednio za pomocą ładowarki do telefonu?

Nie. Ładowarki do telefonu nie należy podłączać bezpośrednio do gołego ogniwa 18650. Można go używać do zasilania kompatybilnego obwodu ładowania litowo-jonowego.

Czy ładowarka do telefonu 5 V może ładować baterię 3,7 V 18650?

Ładowarka do telefonu 5 V może zasilać stronę wejściową odpowiedniego obwodu ładowania 1S. Nie należy go podłączać bezpośrednio do akumulatora.

Czy mogę używać szybkiej ładowarki do telefonu z baterią 18650?

Szybkiej ładowarki do telefonu można używać tylko wtedy, gdy obwód ładowania obsługuje jej zachowanie wejściowe. Możliwość szybkiego ładowania nie zastępuje wymaganej kontroli ładowania litowo-jonowego.

Czy USB-C może ładować akumulator 2S lub 3S 18650?

USB-C może zapewnić moc wejściową dla odpowiedniego wieloogniwowego systemu ładowania. Ładowarka i BMS muszą nadal odpowiadać konfiguracji szeregowej pakietu.

Czy akumulator 18650 z płytką zabezpieczającą wymaga obwodu ładowarki?

Tak. Płyta zabezpieczająca niekoniecznie zapewnia pełne funkcje prądu stałego, stałego napięcia i terminacji wymagane do ładowania.

Czy z ładowarką do telefonu i modułem ładującym 18650 mogę używać dowolnego kabla USB?

Kabel musi obsługiwać wymagany prąd, typ złącza i interfejs ładowania. Należy sprawdzić łącznie cały kabel, ładowarkę, moduł i układ akumulatorów.

Czy ładowarka do telefonu może zasilać akumulator 18650 znajdujący się w urządzeniu?

Tak, jeśli urządzenie zawiera kompatybilny obwód ładowania i wyznaczone wejście ładowania. Zestaw akumulatorów, ładowarka, BMS i obciążenie urządzenia muszą zostać sprawdzone jako jeden system.

Wniosek

Ładowarka do telefonu może służyć do zapewnienia zasilania wejściowego dla systemu ładowania 18650, ale nie jest to automatycznie ładowarka baterii 18650.

Bezpieczna architektura wymaga kompatybilnego obwodu ładowania litowo-jonowego pomiędzy ładowarką telefonu a baterią. Obwód musi pasować do składu chemicznego ogniwa, konfiguracji szeregowej, napięcia ładowania, prądu ładowania i systemu zabezpieczeń.

USB-C i funkcje szybkiego ładowania mogą poprawić elastyczność wprowadzania danych, ale nie zastępują kontroli ładowania po stronie akumulatora. W przypadku zastosowań OEM ostateczną ładowarkę do telefonu, kabel, obwód ładowania, BMS, akumulator i urządzenie należy przetestować razem przed zatwierdzeniem produkcji.

Jeśli Twój produkt wymaga zintegrowanej baterii 18650, interfejsu ładowania, systemu ochrony lub niestandardowej konstrukcji opakowania, skontaktuj się z ZERNE w celu opracowania niestandardowej baterii litowej.