Sạc pin ổn dòng ổn áp CC-CV là gì?

Mục lục

1 Sạc pin ổn dòng ổn áp CC-CV là gì?
2 Cách hoạt động CC-CV
- 2.1 Ví dụ minh họa cụ thể cho phương pháp sạc CC CV
- 2.2 Ví dụ Sạc pin ổn áp ổn dòng CC-CV của pin Panasonic NCR18650B

Sạc pin ổn dòng ổn áp CC-CV là gì?

Sạc pin ổn dòng ổn áp CC-CV (Constant Current – Constant Voltage) là một phương pháp này sử dụng một mạch điện tử để kiểm soát Dòng điện (CC) sạc ổn định đến một mức và sau đó ổn định Điện áp (CV) đầu ra đến khi pin đầy. Giúp đảm bảo quá trình sạc đầy đủ, an toàn và hiệu quả cho pin. Phương pháp này được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng điện tử để sạc các loại pin Lithium-ion và Lithium-Polymer.

Cách hoạt động CC-CV

Biểu đồ mô tả cách hoạt động của Sạc pin ổn áp ổn dòng CC-CV

Trước tiên, trong giai đoạn sạc đầu tiên, sạc pin ổn áp CC-CV sẽ duy trì một dòng sạc ổn định để đảm bảo rằng pin được sạc với tốc độ tối đa. Trong giai đoạn này, điện áp sạc tăng dần khi dung lượng của pin tăng.

Sau khi pin đạt đến mức điện áp đầy đủ, sạc pin sẽ chuyển sang giai đoạn sạc ổn áp, trong đó điện áp sạc được giữ ở mức ổn định, còn dòng sạc sẽ giảm dần theo thời gian. Giai đoạn này giúp đảm bảo rằng pin được sạc đầy mà không gây ra các vấn đề an toàn như quá tải hay nhiệt độ cao.

Sạc pin ổn dòng ổn áp CC-CV có thể được điều chỉnh để phù hợp với các loại pin khác nhau với các thông số riêng biệt như dòng sạc tối đa, điện áp sạc tối đa, cung cấp một cách tiếp cận an toàn và hiệu quả để sạc các loại pin hiện đại và được sử dụng rộng rãi trong các ứng dụng điện tử.

Phần lớn các pin 18650 lithium-ion đều được yêu cầu từ nhà sản xuất sạc pin theo Phương pháp Sạc pin ổn dòng ổn áp CC-CV.

Khái niệm ổn dòng – ổn áp CC CV cũng sẽ gặp trong các nguồn giả lập, nguồn thử nghiệm để kiểm soát có chủ đích các thông số dòng điện mong muốn.

Tuy nhiên, hiện tại hầu hết các loại sạc điều trở nên thông minh do có các IC chức năng quản lý nguồn. Có thể nhận biết tình trạng của pin trước khi tiến hành sạc, nên thực tế sẽ có thêm nhiều giai đoạn nhỏ trước và sau khi sạc.

Ví tự như biểu đồ dưới đây là một quá trình sạc CC CV dùng IC quản lý nguồn của ROHM. Chúng ta thấy sẽ có thêm giai đoạn 1 pre-charge (trước sạc) và giai đoạn 4 charginhg complete (hoàn tất). Tùy theo tình trạng pin sẽ quyết định dòng sạc ban đầu thể nào rồi mới chuyến sang giai đoạn CC và CV.

Trạng thái sạc	Phương pháp sạc	Trạng thái pin
Trước sạc	Sạc với dòng điện nhỏ	Dung lượng và điện áp pin thấp Thành phần kháng điện của pin lớn, ngăn cản sạc với dòng điện cao
Sạc CC	Sạc dòng điện không đổi (CC) với giá trị dòng điện được đặt	Thành phần kháng điện giảm khi điện áp pin tăng, cho phép sạc pin với dòng điện cao hơn
Sạc CV	Chuyển sang sạc áp định mức (CV) với giá trị điện áp được đặt	Đã đạt đến điện áp sạc chỉ định, nhưng điện áp pin thấp do trở kháng bên trong. Dòng điện sạc giảm khi điện áp pin bên trong tăng lên.
Sạc hoàn tất	Khi dòng điện sạc đạt đến giá trị kết thúc được đặt, tiếp tục sạc trong khoảng thời gian cố định rồi dừng lại.	Hoàn tất sạc mà không ảnh hưởng đáng kể đến điện áp pin do trở kháng bên trong -> Đã sạc đầy

Ví dụ minh họa cụ thể cho phương pháp sạc CC CV

Pin lithium được sạc bằng cấu hình sạc CC CV (hoặc CC/CV). Hình dưới đây minh họa chu kỳ sạc CC CV cho một cell pin lithium-ion.

Trong trường hợp này, pin lithium-ion được chỉ định sạc ở dòng điện không đổi 1A (1000ma) cho đến khi điện áp của pin đạt 4,2V và sau đó điện áp được giữ không đổi khi dòng điện giảm xuống 0A. Xem đã đánh dấu các phần khác nhau của bức tranh bằng các màu này:

Màu vàng = dòng sạc (1A đến 0A khi hoàn thành)
Màu xanh lam = điện áp cell pin (từ 3,6V đến 4,2V khi hoàn thành)
Màu xanh lá cây = dung lượng cell pin (SOC (Trạng thái sạc) từ 0 đến 100%)
Màu đỏ = hiển thị khi bộ sạc thay đổi từ dòng điện (CC) không đổi sang điện áp (CV) không đổi

Biểu đồ Sạc pin ổn áp ổn dòng CC-CV — Biểu đồ Sạc pin CC-CV

Ví dụ Sạc pin ổn áp ổn dòng CC-CV của pin Panasonic NCR18650B

Theo datasheet từ nhà sản xuất pin đề nghị sạc pin theo phương pháp CC-CV.

Nhìn biểu đồ kiểm tra với dòng sạc 0.5C (1650mA).

Chúng ta thấy Pin được sạc ổn dòng (CC) 1650mA (xanh lá), điện áp tăng dần đến 4.2V và ổn định điện áp (CV) ở gần 4.2V (xanh dương) khi qua hơn 100 phút. Khi đó pin sẽ đầy dần đến 100% (màu đỏ) Khi đò dòng điện giảm dần về mức cut-off, sẽ dừng sạc khi dòng điện sạc chỉ giảm còn 65mA.