Какое должно быть напряжение на аккумуляторе планшета

Обновлено: 04.07.2024

В смартфонах литий-ионные (Li-ion) и литий-полимерные (Li-ion Polymer) аккумуляторы [ в чём разница ] помимо всего прочего отличаются по ёмкости ( миллиампер-часы , «мА·ч»/«mAh» или Ватт-часы , «Вт·ч»/«Wh») и по напряжению (Вольт — «В» или «V»).

Напряжение на аккумуляторе указывается двух типов:

номинальное (то есть основное рабочее, указывается всегда);
максимальное (снижается ток, работает защита от перезаряда, иногда не указано — ниже объясним, почему).

Вы можете заметить, что они продаются с разными значениями напряжения. Это зависит от конструкции и типа электрохимической системы литиевого элемента. Узнайте, есть ли разница, и если есть, то какие элементы лучше выбирать.

🔎 Вот, что значат цифры вроде 3,6В, 3,7В, 4,2В у Li-ion-батареях в смартфонах

Типовой вариант литий-ионных (и литий-полимерных) аккумуляторов с кобальтовым катодом (LCO) имеет напряжение на элемент:

Указанные цифры значат, что:

Аккумулятор заряжается до 4,2В (индикация 100%);
Постепенно разряжаясь, он удерживает номинальное напряжение на уровне 3,6В (+/- 0,1В при токе разряда 0,2C-0,5C);
При остатке около 20% заряда от ёмкости напряжение падает до 3,0В ;
Срабатывают алгоритмы контроля аккумулятора (например, управляющая плата BMS и аппаратно-программные средства смартфона — он выключается).
Когда напряжение падает до критического у Li-ion значения 3,0-2,75В (точная цифра зависит от материалов, задумки инженеров и сборки), срабатывает защита.

Включить аккумулятор после срабатывания защиты по нижнему порогу напряжения можно . Правда, понадобится специальное оборудование. И результат получится со значительной потерей ёмкости ( глубокий разряд ).

💡 Сейчас номинальное значение 3,6В у Li-ion увеличено до 3,7В в маркетинговых целях за счёт понижения внутреннего сопротивления.

Вилка напряжений 3,7-4,2В (рабочий диапазон 2,75В-4,2В ) используется в Li-ion повсеместно (в элементах 18650 , аккумуляторы в смартфонах, смарт-часах, планшетах, ноутбуках, электроинструменте, электротранспорте). Но встречаются и другие варианты.

🔎 3,85В или 3,75В? Все варианты напряжений у смартфонных аккумуляторов

📈 Увеличение напряжения от штатных 3,6В добавляет мощности аккумулятору и увеличивает максимальную ёмкость при заряде выше 4,2В .

Однако перезаряд плохо сказывается на сроке службы и безопасности ячейки. Требуются другие материалы, более дорогое производство, чтобы снизить негативный эффект. Новые модели смартфонов могут предложить такие технологии, но стоят ли они усилий и переплаты?

🟢 3,6В / 4,2В

Традиционные аккумуляторы на основе кобальтового катода. Штатные значения технологии Li-ion и Li-ion Polymer.

🟡 3,7В / 4,2В

Современный и наиболее распространённый вариант достигнут в маркетинговых целях («3,7В больше 3,6В») с небольшой доработкой материалов катода и анода (снижено внутреннее сопротивление).

🟠 3,75В / 4,2-4,25В

Компромисс между долговечностью, ёмкостью и мощностью, которым пользуются производители во флагманских и популярных моделях. Чтобы достичь большего максимального напряжения при заряде 4,25В поверхность катода покрывается специальными материалами (от грубого нанесения до структурного перекрытия оболочкой), разрабатываются добавки к электролиту .

Новейшие разработки материалов (тонкоплёночные покрытия катода, добавки в электролит) позволяют заряжать аккумуляторы до 4,35 (+/-0,05В). Это увеличивает мощность (например, полезно для электромотора) и ёмкость (время автономной работы).

Они называются высоковольтовые элементы (LiHV или High Voltage Li-ion, например, HV-LIPO). Из особых требований — поддержка 4,4В со стороны зарядного устройства (должно быть правильно настроено по напряжению полной зарядки для дополнительной ёмкости).

💡 Заряд до 4,4В плохо влияет на долговечность (уменьшается число циклов заряд-разряд) и ещё требуются более ответственные меры для безопасности.

Интересно, что в Datasheet литий-ионных аккумуляторов 3,85В / 4,4В тестирование показано с зарядом до 4,6В — это ещё больше увеличивает ёмкость и мощность. Однако инженеры отмечают, что для безопасности заряда до такого высокого напряжения следует строго следить за повреждениями и вздутием .

Владельцы различных устройств иногда испытывают определённые трудности при поиске информации о правильной эксплуатации аккумуляторов. Этому вопросу и посвящена данная статья.

Все современные телефоны, смартфоны и КПК снабжены аккумуляторами на литиевой основе: литий-ионными или литий-полимерными, поэтому в дальнейшем речь будет идти именно о них. Такие аккумуляторы имеют замечательную ёмкость и сроки службы, но требуют очень жёсткого следования определённым правилам эксплуатации. Эти правила можно разделить на две группы:

Не зависящие от пользователя

Зависящие от пользователя.

В первую группу входят основополагающие правила заряда и разряда аккумуляторов, которые контролируются встроенным в аккумулятор устройством (контроллером), а также иногда дополнительным контроллером, располагающимся в самом устройстве. Эти правила просты:

Аккумулятор всю свою жизнь должен находиться в состоянии, при котором его напряжение не превышает 4.2 вольта и не опускается ниже 2.7 вольта. Эти напряжения являются показателями соответственно максимального (100%) и минимального (0%) заряда. Минимальное напряжение, указанное выше, применимо к аккумуляторам с электродами, выполненными из кокса, однако большинство современных аккумуляторов имеет электроды из графита. Для них минимальное напряжение равно 3 вольта.

Количество энергии, отдаваемой аккумулятором при изменении его заряда от 100% до 0%, - это его ёмкость. Некоторые производители ограничивают максимальное напряжение 4.1 вольтами, при этом аккумулятор живёт подольше, но его ёмкость снижается примерно на 10%. Также иногда нижний порог повышается до 3.0-3.3 вольт, в зависимости от материала электродов, с такими же последствиями.

Наибольшая долговечность аккумулятора достигается при примерно 45-процентном заряде, а при увеличении или уменьшении степени заряда срок жизни аккумулятора уменьшается. Если заряд находится в пределах, которые обеспечивает контроллер аккумулятора (см. выше), изменение долговечности не значительно.

Если в силу обстоятельств напряжение на аккумуляторе выходит за пределы, указанные выше, даже на непродолжительное время, срок его жизни драматически уменьшается. Такие состояния называются заряд и переразряд и являются очень опасными для аккумулятора.

Контроллеры аккумуляторов, предназначенные для разных устройств, если они (контроллеры) изготовлены с надлежащим качеством, никогда не позволяют напряжению на аккумуляторе во время заряда стать больше 4.2 вольта, но, в зависимости от предназначения батареи, могут по-разному ограничивать минимальное напряжение при разряде. Так, в аккумуляторе, предназначенном для, скажем, шуруповёрта или моторчика модели автомобиля, минимальное напряжение, скорее всего, будет действительно минимально допустимым, а для КПК или смартфона - повыше, ибо минимального напряжения в 2.7-3.0 вольт может просто не хватить для работы электроники девайса. Поэтому в сложных устройствах типа телефонов, КПК и т.п. работу контроллера, встроенного в сам аккумулятор, дополняет контроллер в самом устройстве.

Поговорим о процессе заряда литиевых аккумуляторов. Зарядное устройство любого литиевого аккумулятора представляет собой источник постоянного напряжения в 5 вольт, способный отдавать для заряда ток, равный примерно 0.5-1.0 емкости аккумулятора. Так, если емкость аккумулятора равна 1000 mA•h, зарядное устройство должно обеспечить ток заряда не менее 500 mA, а номинально - 1 ампер.
Существует несколько режимов заряда литиевых аккумуляторов.
Начнём с режима, являющегося стандартным в компании Sony. Этот режим требует длительного времени заряда, сложного контроллера, но обеспечивает наиболее полный заряд аккумулятора. На представленном графике синим цветом обозначен ток заряда, красным - напряжение на аккумуляторе, розовым - степень заряженности аккумулятора в процентах.

На первом этапе зарядки, длящемся приблизительно 1 час, аккумулятор заряжается током постоянной величины до достижения напряжения в 4.2 вольта на аккумуляторе. После этого начинается второй этап, длящийся также около часа, во время которого контроллер, поддерживая напряжение на аккумуляторе ровно в 4.2 вольта, постепенно уменьшает зарядный ток. При уменьшении зарядного тока до определённой величины (порядка 0.2 от ёмкости аккумулятора) начинается третий этап зарядки, в течение которого зарядный ток продолжает уменьшаться, а напряжение на клеммах аккумулятора сохраняется на прежнем уровне - 4.2 вольта. Третий этап, в отличие от первых двух, имеет строго определенную длительность, определяемую встроенным в контроллер таймером, - 1 час. По истечении третьего этапа контроллер полностью отключает аккумулятор от зарядного устройства.
Степень заряженности аккумулятора в конце первого этапа равна 70%, в конце второго - 90%, а в конце третьего - 100%.
Многие компании, стремясь к удешевлению своих устройств, используют упрощенные режимы заряда аккумуляторов, например, прекращая заряд при достижении напряжения на аккумуляторе 4.2 вольта, то есть используя только первый этап зарядки. В этом случае аккумулятор заряжается быстро, но, увы, только до 70% своей реальной емкости. Определить, что в вашем устройстве именно такой, упрощенный контроллер нетрудно, - для полноценной зарядки требуется примерно 3 часа, не меньше.

Во вторую группу входят правила эксплуатации, на которые мы с вами можем влиять, тем самым значительно увеличивая или уменьшая срок жизни аккумулятора. Эти правила следующие:

нужно стараться не доводить аккумулятор до минимального заряда и, тем более, до состояния, когда машинка сама выключается, ну, а если так случилось, то нужно зарядить аккумулятор как можно скорее.

не нужно бояться частых подзарядок, в том числе и частичных, когда полный заряд не достигается - аккумулятору это не вредит.

вопреки сложившемуся у многих пользователей мнению, перезаряд вредит литиевым аккумуляторам не меньше, а даже больше, чем глубокий разряд. Контроллер, конечно, ограничивает максимальный уровень заряда, но есть одна тонкость. Хорошо известно, что ёмкость аккумуляторов зависит от температуры. Так, если, например, мы зарядили аккумулятор при комнатной температуре и получили заряд 100%, то при выходе на мороз и остывании машинки степень заряженности аккумулятора может снизиться до 80% и ниже. Но может быть и обратная ситуация. Аккумулятор, заряженный при комнатной температуре до 100%, будучи немножко нагрет, станет заряженным, скажем, до 105%, а это для него очень и очень неблагоприятно. Такие ситуации встречаются при эксплуатации машинки, длительное время находящейся в кредле. Во время работы температура девайса и вместе с ним аккумулятора повышается, а ведь заряд уже полный…
В связи с этим правило гласит: если Вам необходимо работать в кредле, сначала отсоедините машинку от зарядки, поработайте на ней, а когда она выйдет на “боевой” температурный режим, подключайте зарядку.
Кстати, это правило также касается владельцев ноутбуков и прочих гаджетов.

Идеальные условия для длительного хранения аккумулятора - это нахождение вне девайса с зарядом примерно 50%. Исправный аккумулятор при этом не требует заботы о себе месяцами (порядка полугода).

И напоследок еще немного информации.
- Вопреки сложившемуся мнению, литиевые аккумуляторы, в отличие от никелевых, почти не обладают “эффектом памяти”, поэтому, так называемая, “тренировка” нового литиевого аккумулятора практически не имеет смысла. Для собственного успокоения достаточно один-два раза полностью зарядить-разрядить новый аккумулятор. Это нужно для калибровки дополнительного контроллера.
- Владельцы устройств знают, что можно заряжать батарею как от зарядного устройства, так и от USB. При этом зачастую вызывает недоумение невозможность зарядки от USB. Дело в том, что по “закону” USB-контроллер должен отдавать периферийным устройствам, подключенным к нему, ток около 500 mA. Однако бывают ситуации, когда либо сам контроллер не может обеспечить такой ток, либо устройство подключают к USB контроллеру, на котором уже висит какая-то периферия, потребляющая часть мощности. Вот и не хватает тока для зарядки, особенно если аккумулятор разряжен слишком сильно.
- Литийсодержащие аккумуляторы ОЧЕНЬ НЕ ЛЮБЯТ ЗАМОРАЖИВАНИЕ. Всегда старайтесь избегать пользования машинкой на сильном морозе - увлечетесь, и аккумулятор придётся менять. Конечно, если Вы достали машинку из тёплого внутреннего кармана куртки и сделали пару заметок или звонков, а потом положили зверька обратно, проблем не будет.
- Практика показывает, что литиевые батареи (не только аккумуляторы) снижают свою ёмкость при уменьшении атмосферного давления (в высокогорье, в самолете). Вреда батареям это не приносит, но знать об этом следует.
- Бывает, что после приобретения аккумулятора повышенной ёмкости (скажем, 2200 mA•h вместо штатных 1100 mA•h) машинка через пару дней пользования новым аккумулятором начинает странно себя вести: виснет, отключается, зарядка аккумулятора, вроде, происходит, но как-то странно, и т.п. Не исключено, что ваше зарядное устройство, которое с успехом работает на “родном” аккумуляторе, просто не в состоянии обеспечить достаточный ток зарядки аккумулятора большой ёмкости. Выход - приобретение зарядного устройства с большим отдаваемым током (скажем, 2 ампера вместо прежнего 1 ампера).

Напряжение на аккумуляторе указывается двух типов:

номинальное (то есть основное рабочее, указывается всегда);
максимальное (снижается ток, работает защита от перезаряда, иногда не указано — ниже объясним, почему).

🔎 Вот, что значат цифры вроде 3,6В, 3,7В, 4,2В у Li-ion-батареях в смартфонах

Указанные цифры значат, что:

Аккумулятор заряжается до 4,2В (индикация 100%);
Постепенно разряжаясь, он удерживает номинальное напряжение на уровне 3,6В (+/- 0,1В при токе разряда 0,2C-0,5C);
При остатке около 20% заряда от ёмкости напряжение падает до 3,0В ;
Срабатывают алгоритмы контроля аккумулятора (например, управляющая плата BMS и аппаратно-программные средства смартфона — он выключается).
Когда напряжение падает до критического у Li-ion значения 3,0-2,75В (точная цифра зависит от материалов, задумки инженеров и сборки), срабатывает защита.

🔎 3,85В или 3,75В? Все варианты напряжений у смартфонных аккумуляторов

🟢 3,6В / 4,2В

Традиционные аккумуляторы на основе кобальтового катода. Штатные значения технологии Li-ion и Li-ion Polymer.

🟡 3,7В / 4,2В

🟠 3,75В / 4,2-4,25В

Часовой пояс: UTC + 3 часа

Контроллер аккумулятор Li-Ion 3.7В (планшет)

Здравствуйте, подскажите пожалуйста, есть аккумулятор от планшета на выводах(проводах) по нулям. На самой банке нормально, было около 2-х вольт , зарядил до 3.5 , все равно на контроллер не выдает напряжение напряжение. Я не очень в этих контроллера разбираюсь. Вот решил спросить
Возможно ли как-то контроллер пробудить ?
Или если нельзя, то взаимозаменяемы ли контроллеры между собой. То есть можно ли взять с другого аккумулятора от планшета или телефона плату защиты и использовать ее тут. Или эти контроллеры изначально запрограммированы на допустимый зарядный ток относительно емкости аккумулятора и использовать контроллер от АКБ другой емкости не выйдет.
Буду благодарен за ответы.
Спасибо Нужно отсоединить банку от контроллера, и подключить вновь. Они бывает "залипают" (ключевой полевик).
Из собственного опыта.
Или эти контроллеры изначально запрограммированы на допустимый зарядный ток? Нет. Плата в аккумуляторе – не контроллер заряда, а контроллер защиты по максимальному/минимальному напряжению на банке, и ограничению тока заряда/разряда.
Осуществлением алгоритма заряда занимается контроллер заряда на плате устройства.
Подберите плату контроллера от другого аккумулятора ближайшей ёмкости, и обязательно такого-же типа химии. Li-Ion, Li-Pol, и т. д.

JLCPCB, всего $2 за прототип печатной платы! Цвет - любой!

Я ж так вроде и написал, что ограничивается ток заряда платой на аккумуляторе + защита. Я понимаю что он не ограничивает напряжение. Я просто думал что может плата эта ограничивает ток заряда в зависимости от запрограммированной информации в контроллер. Просто же насколько мне известно ток заряда равен от 0.2 до 0.3 емкости аккумулятора.
Попробовал один вывод отпаять и припаять, все равно на выходе по нулям, правда сначала 0.15 показывает и потом до 0 падает, но это скорее всего особенность мультиметра или все же небольшой заряд проходит на выводы. (поправьте если что)
То есть насколько я понял можно поменять контроллер на подобный от другого аккумулятора, но насколько я понял , лучше не брать от телефона для АКБ планшета ?
Спасибо

Сборка печатных плат от $30 + БЕСПЛАТНАЯ доставка по всему миру + трафарет

Ничего там на выходе не будет, пока аккумулятор не будет иметь минимум 3,5 вольт.
Это защита от глубокого разряда.
И скорее всего не будет уже толку от этого аккумулятора, ибо литий-ионки плохо переносят разряд до такой степени.

а заряжать можно этим -

Приглашаем всех желающих 25/11/2021 г. принять участие в вебинаре, посвященном антеннам Molex. Готовые к использованию антенны Molex являются компактными, высокопроизводительными и доступны в различных форм-факторах для всех стандартных антенных протоколов и частот. На вебинаре будет проведен обзор готовых решений и перспектив развития продуктовой линейки. Разработчики смогут получить рекомендации по выбору антенны, работе с документацией и поддержкой, заказу образцов.

Снимите плату защиты, и вместо банки подключите ЛБП.
Постепенно повышая напряжение ЛБП, одновременно контролируйте напряжение на выходе платы.
Если при пороге 3,7 V напряжение на выходе не появится – плату защиты в корзину.
Если же плата рабочая – попытайтесь дозарядить банку без платы до напряжения 3,7 V током 0,3С, затем подпаяйте плату.

Плата защиты от аккумулятора мобильного телефона не подойдёт к аккумулятору планшетного компьютера из-за существенной разницы их токов заряда (300-500 mA у телефона против 1А и выше у ПК).

vanyap1, а как Вы предлагаете интегрировать эту плату в цепи питания планшетного компьютера?

Приглашаем 30 ноября всех желающих посетить вебинар о литиевых источниках тока Fanso (EVE). Вы узнаете об особенностях использования литиевых источников питания и о том, как на них влияют режим работы и условия эксплуатации. Мы расскажем, какие параметры важно учитывать при выборе литиевого ХИТ, рассмотрим «подводные камни», с которыми можно столкнуться при неправильном выборе, разберем, как правильно проводить тесты, чтобы убедиться в надежности конечного решения. Вы сможете задать вопросы представителям производителя, которые будут участвовать в вебинаре

Я так понимаю ТС подразумевает использование АКБ без планшета! Потому и предложил такой вариант.

Всем спасибо за советы и объяснения. Плата действительно все уже. Проблема была в том что планшет грелся при подключении зарядки. Посмотрел сразу на акб , вот то что выше описал было. Поменял только что плату от другого акб подпаял, не включил еще планшет, начали греться катушки и КП. Только после этого дошло проверить цепь питания на КЗ (болван). Как и оказалось действительно на по питанию сопротивление 11 Ом. Из-за этого скорее всего и вышла из строя плата защиты акб. Хорошо хоть не дала коротнуть банку.
Всем спасибо.
З.Ы Все таки я был прав что разные платы собраны под разную емкость. И понятное дело что в телефоне ток заряда будет меньше, так как емкость меньше. Я просто не правильно выразился, сказал что запрограммировано. А там просто схема собрана таким образом чтобы ограничивать ток определенного номинала. Насколько я понимаю просто стоит резистор регулирующий ток который пропускает контроллер.

Плата защиты не регулирует и не ограничивает ток в процессе заряда. Она срабатывает на разрыв цепи при:

1. Превышении напряжения на банке выше допустимого.
2. Снижении напряжения на банке ниже допустимого.
3. Превышении тока разряда (защита от КЗ).

Регулировкой тока заряда занимается контроллер заряда на плате планшета/телефона.

Тот резистор, который Вы видите на плате защиты – всего-лишь датчик превышения тока, для микросхемы защиты.

Спасибо что разъяснили, то есть платы аккумулятора будут несовместимы из-за того что разный ток заряда и для телефона, например не рассчитана на такой ток заряда. Я правильно понял ?

Да.
В принципе, попытаться можно. Главное, чтобы совпадал тип аккумулятора (Li-Ion или Li-Pol), потому-что у них немного различаются нижний и верхний пределы напряжения.
Самое плохое, что может случиться – ключевые полевики на плате защиты от телефона не выдержат тока заряда планшета. Но Вы это сразу увидите.

Я не понял, что же в итоге у Вас там случилось? Какие-то "катушки" греются, по Вашим словам. Где? На плате планшета? Смотрите цепи питания.

Почитать про Li-Ion аккумуляторы - тоже полезно. Panasonic-овские доки, например. Поскольку нижний порог отключения - обычно 2.4-2.5 В, при напряжении меньше 2.9 В - заряд током не выше 0.1С и т.п. А верхний порог - вообще кошмар. 0.1 В разницы вверх от номинала - и бабах

_________________
Человек - это звучит гордо, а обезьяна - объективно.

а заряжать можно этим -

Добрый день. А можно ли эту схему запихнуть в сам планшетный ПК? У меня проблема в том, что планшетный ПК имеет всего один MicroUSB порт, через который он ЛИБО заряжается, ЛИБО работает со внешними устройствами. Появилась мысль купить эту схемку, припаять ее напрямую к выводам батареи, в обход штатного контроллера, а разъем вывести наружу, чтобы в один MicroUSB втыкать кабель от ЗУ, а в другой - периферию. Подскажите, будет ли эта платка нормально работать со включенным планшетным ПК (в плане "конфликтов" каких-нибудь или еще чего). У меня ситуация немного другая, чем у ТС: мне нужно не разово зарядить батарею, а использовать эту платку в качестве основного БП для включенного устройства по несколько часов в сутки.
P.S. Ситуация чуть сложнее, на самом деле. У меня штатный контроллер вообще не заряжает батарею, если планшетный ПК включен. Каждые 4 часа его нужно выключать ("Завершение работы Windows"), ставить на зарядку, потом опять включать. Хочется решить обе проблемы, включая и эту. Очень прошу совета. Я понимаю, что эта платка дает на выходе те же 4.2В, что и АКБ, но мало ли.
P.P.S. Место внутри планшетного ПК для платки найдется.

А Вы слышали про Y-OTG-кабель?
Там одновременно и зарядка, и работа с устройствами.

Ситуация чуть сложнее, на самом деле. У меня штатный контроллер вообще не заряжает батарею, если планшетный ПК включен. Каждые 4 часа его нужно выключать ("Завершение работы Windows"), ставить на зарядку, потом опять включать. Хочется решить обе проблемы, включая и эту. Применяйте более мощное по току ЗУ.
Либо ищите неисправность супервайзера питания планшета.
Одно из двух.
Во втором случае никакие внешние костыли не помогут. Во втором случае никакие внешние костыли не помогут.
Андрей, почему считаешь, что не получится заряжать аккумулятор планшета напрямую? Конечно, если там батарея не из 2-х последовательных аккумуляторов. Были в ремонте такие.
На мой взгляд, вполне рабочее решение. А как отнесётся к этому схема заряда планшета, когда она не находится в режиме заряда, а на её выход вдруг насильно пихают напряжение от потустороннего источника? выход вдруг насильно пихают напряжение от потустороннего источника?
Не на ее выход, а на аккумулятор (впрочем, это одно и то же ). Она же спокойно относится к подключенному, полностью заряженному аккумулятору. Тем более, как я понял со слов автора, у него зарядка не работает.

Читайте также: