Como carregar uma bateria 18650 com um carregador de telefone?

Muitas pessoas perguntam se um carregador de telefone pode ser usado para carregar uma bateria 18650.

A resposta depende do que significa “usar um carregador de telefone”. Muitas vezes, um carregador de telefone pode fornecer energia a um circuito de carregamento USB adequado. No entanto, o carregador em si não é automaticamente um carregador seguro para uma célula 18650 vazia.

Um carregador de telefone normalmente atua como um adaptador de energia externo. Ele pode fornecer uma saída USB como 5 V ou negociar uma saída mais alta por meio de um protocolo de carregamento rápido. A bateria 18650 ainda requer um circuito de carga que controle a tensão, a corrente e a terminação de carga do lado da bateria.

O sistema correto geralmente é:

Carregador de telefone → Cabo USB → Circuito de carregamento de íons de lítio → Bateria 18650

A abordagem incorreta é:

Carregador de telefone → Cabo USB → Célula 18650 nua

O segundo arranjo não fornece o controle exigido por uma bateria de íons de lítio e não deve ser usado.

Guia da ZERNE para O carregamento seguro da bateria 18650 explica os requisitos gerais de carregamento. Este artigo se concentra especificamente na compatibilidade do carregador de telefone, seleção de entrada USB e design do sistema de carregamento OEM.

Resposta rápida: Você pode carregar uma bateria 18650 com um carregador de telefone?

Sim, um carregador de telefone pode ser usado como fonte de alimentação de entrada para um sistema de carregamento 18650 adequado.

Ele não deve ser conectado diretamente a uma célula 18650 vazia.

Antes de usar um carregador de telefone, confirme:

• a química da bateria;

• se a bateria é de célula única, pacote 1S ou pacote multicélula;

• a tensão de carga total necessária;

• a corrente de carga permitida;

• a tensão de entrada USB suportada pelo circuito de carregamento;

• a compatibilidade do BMS ou circuito de proteção;

• o estado da bateria;

• se o produto possui uma porta de carregamento designada.

Um carregador de telefone é adequado apenas quando:

1. A bateria possui um circuito de carregamento compatível.

2. O circuito de carregamento foi projetado para a configuração da bateria.

3. O cabo e o conector USB podem fornecer a entrada necessária.

4. A saída do carregador está dentro da faixa de entrada do sistema de carregamento.

5. O sistema completo foi validado quanto ao comportamento de temperatura e proteção.

Não conecte uma célula 18650 diretamente a:

• um carregador de telefone;

• um cabo USB;

• um adaptador USB-C;

• um adaptador de carregamento rápido;

• uma porta USB de computador;

• uma conexão de fio improvisada.

1. Um carregador de telefone é uma fonte de energia, não automaticamente um carregador de bateria

Um carregador de telefone foi projetado para fornecer energia a um dispositivo eletrônico. Ele não conhece necessariamente a bateria:

• química;

• estado de carga;

• tensão de carga;

• corrente de carga;

• temperatura;

• estado de proteção;

• condição de término de carga.

Um circuito de carregamento de íons de lítio é responsável por converter a saída do carregador do telefone em um processo controlado de carregamento da bateria.

Dependendo do projeto, o circuito de carga pode controlar:

• regulação de tensão de entrada;

• limitação de corrente de entrada;

• carregamento de corrente constante;

• carregamento de tensão constante;

• rescisão de cobrança;

• monitoramento de temperatura;

• detecção de falhas;

• coordenação de proteção da bateria.

Isso significa que um carregador de telefone pode alimentar uma placa de carregamento, mas não a substitui.

A distinção é importante porque os carregadores de telefone podem ter classificações muito diferentes. Um carregador rotulado como 5 V/2 A, 9 V/2 A ou 20 W não significa que a célula 18650 conectada deva receber esses valores diretamente.

2. Verifique se a bateria é de célula única ou de bateria

A etiqueta física “18650” não fornece informações suficientes para selecionar um carregador.

Uma bateria 18650 pode ser:

• uma célula cilíndrica solta;

• uma célula protegida;

• uma bateria 1S;

• múltiplas células conectadas em paralelo;

• um pacote de série 2S, 3S ou superior;

• uma bateria acabada com BMS integrado;

• uma bateria instalada dentro de um dispositivo com um circuito de carregamento integrado.

Um circuito de carregamento de íons de lítio de célula única destina-se a uma única célula ou a uma configuração 1S compatível. Não deve ser usado diretamente com um pacote de série multicélulas.

Para um pack 2S, 3S ou maior, o sistema de carregamento deve corresponder a:

• a contagem de séries;

• a tensão total de carga total;

• o BMS;

• os requisitos de equilíbrio;

• a corrente de carga;

• o conector de carregamento;

• o estágio de conversão de energia de entrada.

Um carregador de telefone pode ser usado como fonte de energia upstream para um carregador multicelular, mas o sistema completo deve ser projetado para a bateria. O próprio carregador do telefone não determina a voltagem correta de carregamento do pacote.

3. Confirme a química da bateria

O formato 18650 descreve as dimensões físicas de uma célula cilíndrica. Não garante que cada célula 18.650 use a mesma química.

Muitas células 18650 usam química convencional de íons de lítio. Outras células podem usar fosfato de ferro-lítio ou outro produto químico com diferentes requisitos de carga.

Antes de selecionar um sistema baseado em carregador de telefone, confirme:

• química;

• tensão nominal;

• tensão máxima de carga;

• corrente de carga recomendada;

• corrente máxima de carga;

• faixa de temperatura de carregamento;

• requisitos de proteção.

Uma célula convencional de íon de lítio 18650 e uma célula LiFePO4 18650 não devem compartilhar automaticamente o mesmo perfil de carga.

O carregador deve ser selecionado a partir da ficha técnica da célula aprovada e não do formato da bateria ou da aparência do carregador.

4. Compreenda a classificação de saída do carregador de telefone

A etiqueta de saída de um carregador de telefone geralmente descreve a potência ou corrente máxima que o adaptador pode fornecer sob uma condição específica de tensão.

As informações comuns podem incluir:

• tensão de saída;

• corrente máxima de saída;

• múltiplos perfis de tensão;

• Saída USB-A ou USB-C;

• protocolo de carregamento rápido;

• potência nominal;

• informações de frequência de entrada.

Estas especificações são úteis, mas não definem diretamente a corrente de carga da bateria.

Por exemplo, um carregador de telefone pode ser capaz de fornecer mais corrente do que a célula 18650 deveria receber. O circuito de carga deve limitar a corrente do lado da bateria de acordo com as especificações da célula e do conjunto.

O carregador deve, portanto, ser avaliado em duas etapas:

Um carregador de telefone de classificação mais alta não fornece automaticamente um carregamento de bateria mais rápido ou seguro. O circuito de carregamento controla o processo real de carregamento do lado da bateria.

5. Verifique a compatibilidade com USB-A, USB-C e carregamento rápido

Os carregadores de telefone podem usar saídas USB-A ou USB-C.

Um carregador USB-A pode fornecer uma saída regulada básica, enquanto um carregador USB-C pode suportar negociação de energia. Alguns carregadores também suportam sistemas de carregamento rápido, como USB Power Delivery ou outros protocolos proprietários.

A seguinte distinção deve ser mantida:

USB-C é um formato de conector. O carregamento rápido é uma função de negociação de energia de entrada. Nenhum deles substitui um carregador de bateria de íon de lítio.

Para um design de carregamento 18650 baseado em USB-C, o sistema pode exigir:

• Proteção de entrada USB-C;

• configuração do papel de poder;

• detecção de pia;

• Negociação de entrega de energia USB quando necessário;

• proteção contra sobretensão de entrada;

• um IC de carregamento compatível;

• um estágio de conversão DC-DC;

• Coordenação BMS ou PCM.

Um carregador de telefone pode oferecer 9 V ou uma tensão superior após negociação. Essa saída deve ser entregue a um estágio de entrada adequado. Não deve ser conectado diretamente à célula 18650.

Se um produto for projetado para uma entrada USB básica de 5 V, usar um adaptador de carregamento rápido não melhora necessariamente o resultado. O circuito de carga ainda determina quanta corrente chega à bateria.

6. Combine a tensão de carregamento com a célula e a embalagem

A tensão de saída do carregador do telefone e a tensão de carregamento da bateria são especificações diferentes.

O carregador do telefone pode alimentar o lado de entrada do sistema. O circuito de carga regula então a tensão do lado da bateria de acordo com:

• química celular;

• contagem de séries;

• tensão máxima de carga por célula;

• configuração do pacote;

• Requisitos do BMS.

Para uma bateria convencional de íon-lítio de célula única, o circuito de carga é comumente projetado em torno da tensão de carga total especificada da célula. O valor exato deve vir da planilha de dados da célula aprovada.

Para um pacote em série, a tensão de carga está relacionada ao número de células conectadas em série. Um pacote multicélulas também pode exigir balanceamento e monitoramento individual de grupos de células.

Uma tabela de seleção útil é:

O carregador do telefone fornece apenas energia de entrada. Ele não determina qual linha se aplica.

7. Combine a corrente de carregamento e o tempo de carregamento

A corrente de carga afeta:

• tempo de carregamento;

• temperatura celular;

• envelhecimento da bateria;

• temperatura do conector;

• perdas no circuito de carga;

• Demanda de entrada USB.

Um carregador de telefone com alta corrente não significa que a célula 18650 possa aceitar essa corrente com segurança.

A corrente de carga real deve ser limitada pelo menor valor aplicável entre:

• especificação de corrente de carregamento de células;

• capacidade de grupo paralelo;

• Classificação de corrente de carga BMS;

• configuração de IC de carregamento;

• classificação do conector e do fio;

• projeto térmico;

• capacidade de entrada do carregador de telefone.

Uma fórmula básica de planejamento é:

Tempo de carga estimado ≈ Capacidade da bateria (Ah) ÷ Corrente de carga do lado da bateria (A) + Tempo de redução de tensão constante

A estimativa não é exata porque a corrente geralmente diminui próximo ao final da carga. A temperatura da bateria, a idade da célula, o estado inicial da carga e o comportamento do BMS também podem afetar o resultado.

A corrente de saída do carregador do telefone não deve ser usada como substituto da especificação de corrente de carga do lado da bateria.

8. Verifique o sistema de proteção da bateria

Uma célula 18650 protegida pode conter um pequeno circuito de proteção. Uma bateria pode usar um PCM ou BMS.

Esses sistemas podem fornecer:

• proteção contra sobrecarga;

• proteção contra descarga excessiva;

• proteção contra sobrecorrente;

• proteção contra curto-circuito;

• monitoramento de temperatura;

• equilíbrio celular;

• funções de comunicação.

No entanto, proteção não é o mesmo que controle de carregamento.

Um BMS pode desconectar uma bateria durante uma condição anormal, mas não converte necessariamente um carregador de telefone em um carregador completo de íons de lítio. O carregador e o BMS devem ser projetados para funcionarem juntos.

Para obter mais informações sobre a diferença entre células protegidas e desprotegidas, consulte seleção de bateria 18650 protegida versus desprotegida.

Para uma bateria OEM, confirme:

• Modelo BMS;

• limite de corrente de carga;

• limite de tensão de carga;

• configuração do sensor de temperatura;

• função de equilíbrio;

• pinagem do conector;

• requisitos de comunicação;

• caminho de carga e descarga.

Não ignore um circuito de proteção porque o carregador do telefone não inicia o carregamento. Uma resposta de proteção pode indicar desequilíbrio da célula, problema na fiação, temperatura anormal ou bateria danificada.

9. Use a porta de carregamento correta

Algumas baterias 18650 são projetadas com uma porta de carregamento dedicada. Outros usam uma porta de carregamento no nível do dispositivo conectada a um circuito de carregamento interno.

Um carregador de telefone pode ser conectado somente à porta de entrada designada quando:

• a porta foi projetada para carregamento;

• a tensão de entrada é suportada;

• o circuito de carga está instalado;

• a polaridade do conector está correta;

• a bateria está em condições normais;

• as instruções do fabricante permitem a conexão.

Não presuma que todas as portas USB de um dispositivo podem carregar a bateria. Uma porta USB pode ser destinada apenas a:

• dados;

• potência do dispositivo;

• saída externa;

• acesso ao serviço;

• um sistema de tensão diferente.

Para um dispositivo OEM, a porta de carregamento deve ser claramente definida no desenho elétrico e verificada durante o teste do sistema.

10. Considere carregar enquanto o dispositivo está funcionando

Alguns produtos permitem que a bateria carregue enquanto o dispositivo está em funcionamento. Isso cria requisitos adicionais de energia e térmicos.

O carregador do telefone pode precisar fornecer:

Potência de carregamento + Potência operacional do dispositivo + Perdas de conversão

Se o adaptador não conseguir suprir a demanda combinada, o sistema poderá:

• reduzir a corrente de carga;

• entre em um modo com limitação de energia;

• descarregue a bateria enquanto estiver conectado;

• reinicie o dispositivo;

• proteção de entrada de gatilho;

• aumentar a temperatura do conector ou conversor.

A carga normal e a carga de pico do dispositivo devem ser avaliadas em vez de usar apenas a capacidade nominal da bateria.

Isto é especialmente importante para:

• terminais portáteis;

• Rastreadores GPS;

• dispositivos domésticos inteligentes;

• instrumentos portáteis;

• eletrônica médica;

• equipamento de comunicação;

• produtos de monitoramento industrial.

A bateria deve ser selecionada juntamente com o perfil de energia do dispositivo. O O processo de seleção de baterias 18650 para dispositivos OEM fornece uma estrutura mais ampla para combinar tensão, corrente, capacidade e embalagem.

11. Valide o sistema de carregamento completo

Antes de aprovar um projeto 18650 baseado em carregador de telefone, teste o sistema completo em vez de apenas o adaptador de telefone.

Verificações elétricas

Verificar:

• tensão de entrada;

• limite de corrente de entrada;

• tensão de carga;

• corrente de carga do lado da bateria;

• rescisão de cobrança;

• queda de tensão;

• Comportamento de reconexão USB;

• status de carregamento;

• carga do dispositivo durante o carregamento.

Verificações térmicas

Medir:

• temperatura da bateria;

• temperatura do IC de carregamento;

• Temperatura BMS;

• temperatura do conector;

• temperatura do terminal do cabo;

• temperatura do gabinete.

Verificações de proteção

Avalie as funções aplicáveis ​​ao projeto:

• proteção contra sobrecarga;

• proteção contra descarga excessiva;

• proteção contra sobrecorrente;

• proteção contra curto-circuito;

• proteção contra superaquecimento;

• proteção de carregamento por subtemperatura;

• resposta de desequilíbrio celular;

• comportamento de comunicação.

Esses testes devem ser realizados com equipamento de laboratório e procedimentos de segurança apropriados. Não provoque curto-circuito, perfure, abra ou carregue manualmente uma bateria.

Verificações mecânicas

Inspecionar:

• Retenção de porta USB;

• área de curvatura do cabo;

• folga do conector;

• movimento da bateria;

• pressão do gabinete;

• isolamento;

• Fixação de BMS;

• roteamento de cabos;

• acesso ao serviço.

Para um produto OEM, os testes devem incluir o carregador final do telefone, o cabo USB, o circuito de carregamento, a bateria, o gabinete e a carga do dispositivo.

12. Quando um carregador de telefone é adequado para um produto OEM?

Um carregador de telefone pode ser adequado como fonte de entrada quando:

• o circuito de carga aceita sua saída;

• a química da bateria é confirmada;

• a configuração da bateria está documentada;

• a corrente de carga é controlada;

• o BMS e o carregador são compatíveis;

• a interface USB é estável;

• o projeto térmico foi validado;

• o produto final passou nos testes em nível de dispositivo.

Um design personalizado pode ser mais apropriado quando o produto requer:

• uma interface USB-C dedicada;

• negociação de cobrança rápida;

• carregar durante a operação;

• um pacote 18650 multicelular;

• um BMS personalizado;

• um cabo ou conector fixo;

• comunicação com o dispositivo host;

• um gabinete compacto;

• documentação de produção controlada.

ZERNE As soluções de bateria 18650 podem ser avaliadas de acordo com a configuração da célula necessária, capacidade, corrente e estrutura mecânica.

13. Erros Comuns

Conectando o carregador do telefone diretamente ao celular

O carregador do telefone não fornece o perfil completo de carregamento da bateria para uma célula 18650 vazia.

Selecionando um carregador apenas por sua potência

Uma classificação de adaptador de 20 W ou 30 W não determina a corrente de carga correta de 18650.

Supondo que todo carregador USB-C seja compatível

Os carregadores USB-C podem usar diferentes perfis de tensão e comportamento de negociação. O circuito de entrada deve ser projetado para o carregador selecionado.

Usando uma placa de carregamento 1S para um pacote de série

Um carregador de célula única não é adequado para um pacote de série 2S, 3S ou superior.

Presumir que a proteção torna todas as conexões seguras

Uma placa de proteção não pode corrigir todas as incompatibilidades entre carregador, fiação ou química celular.

Ignorando a carga do dispositivo

Quando o produto funciona durante o carregamento, o carregador do telefone deve fornecer energia ao dispositivo e ao sistema de carregamento da bateria.

Usando uma bateria desconhecida ou danificada

Uma bateria com embalagem danificada, inchaço, vazamento, odor anormal, deformação grave ou aquecimento inexplicável não deve ser carregada.

Perguntas frequentes

Posso carregar uma bateria 18650 diretamente com um carregador de telefone?

Não. Um carregador de telefone não deve ser conectado diretamente a uma célula 18650 vazia. Ele pode ser usado para alimentar um circuito de carregamento de íons de lítio compatível.

Um carregador de telefone de 5 V pode carregar uma bateria 18650 de 3,7 V?

Um carregador de telefone de 5 V pode alimentar o lado de entrada de um circuito de carregamento 1S adequado. Não deve ser conectado diretamente à bateria.

Posso usar um carregador rápido de telefone com bateria 18650?

Um carregador rápido de telefone só pode ser usado quando o circuito de carregamento suportar seu comportamento de entrada. A capacidade de carregamento rápido não substitui o controle de carregamento de íons de lítio necessário.

O USB-C pode carregar uma bateria 2S ou 3S 18650?

USB-C pode fornecer energia de entrada para um sistema de carregamento multicelular adequado. O carregador e o BMS ainda devem corresponder à configuração de série do pacote.

Uma bateria 18650 com placa de proteção precisa de um circuito de carregador?

Sim. Uma placa de proteção não fornece necessariamente as funções completas de corrente constante, tensão constante e terminação necessárias para carregamento.

Posso usar qualquer cabo USB com carregador de telefone e módulo de carregamento 18650?

O cabo deve suportar a corrente, o tipo de conector e a interface de carregamento necessários. O cabo completo, carregador, módulo e sistema de bateria devem ser verificados em conjunto.

Um carregador de telefone pode alimentar uma bateria 18650 dentro de um dispositivo?

Sim, se o dispositivo incluir um circuito de carregamento compatível e uma entrada de carregamento designada. A bateria, o carregador, o BMS e a carga do dispositivo devem ser validados como um sistema.

Conclusão

Um carregador de telefone pode ser usado para fornecer energia de entrada para um sistema de carregamento 18650, mas não é automaticamente um carregador de bateria 18650.

A arquitetura segura requer um circuito de carregamento de íons de lítio compatível entre o carregador do telefone e a bateria. O circuito deve corresponder à química da célula, configuração em série, tensão de carga, corrente de carga e sistema de proteção.

As funções USB-C e de carregamento rápido podem melhorar a flexibilidade de entrada, mas não substituem o controle de carregamento do lado da bateria. Para aplicações OEM, o carregador final do telefone, o cabo, o circuito de carregamento, o BMS, a bateria e o dispositivo devem ser testados juntos antes da aprovação da produção.

Se o seu produto requer uma bateria 18650 integrada, interface de carregamento, sistema de proteção ou estrutura de pacote personalizada, entre em contato com a ZERNE para desenvolvimento de bateria de lítio personalizada.