Obvod nabíjačky batérií lítium-polymér (Lipo)

V príspevku sa vysvetľuje jednoduchá lítium-polymérová (Lipo) batéria s funkciou odpojenia od nabíjania. Túto myšlienku požadoval pán Arun Prashan.

Nabíjanie jednej lipo bunky pomocou CC a CV

Stretol som sa s vašou prácou na okruhu „Cyklistická nabíjačka batérií dynama“ v blogu Domáce návrhy obvodov. Bolo to naozaj poučné.

Chcel by som sa spýtať na niečo ohľadom toho článku. Pracujem na hexapedálnom robotovi s mechanizmom prepínania batérií. Len čo primárna batéria prekročí vopred nastavené napätie, sekundárna batéria zapne systém robota. Moja obava sa netýka spínacieho obvodu.

Spolu s tým pracujem na výrobe energie pripojením generátora ku každému motoru. Generovaný prúd je určený na použitie na nabitie 3článkovej LiPo batérie 30C 11.1V 2200mAh.

Som si vedomý, že okruh uvedený v časti „Obvod nabíjačky batérií dynama na bicykel“ nebude pre môj účel užitočný. Môžete mi dať inú možnosť týkajúcu sa môjho problému. Len potrebujem vedieť, ako upraviť obvod tak, aby bol LiPo kompatibilný s konštantným napätím a konštantným prúdom alebo s frekvenciami CC a CV. Ďakujem, teším sa na odpoveď.

S pozdravom,

Arun Prashan

Malajzia

Dizajn

Lítium-polymérová batéria alebo jednoducho lipo batéria je pokročilým plemenom populárnejšej lítium-iónovej batérie a rovnako ako jej starší náprotivok má prísne parametre nabíjania a vybíjania.

Ak sa však pozrieme na tieto špecifikácie podrobne, zistíme, že je to mierne, pokiaľ ide o sadzby, presnejšie povedané, batériu Lipo je možné nabíjať rýchlosťou 5 ° C a vybíjať ju dokonca oveľa vyššími sadzbami, tu „C „je AH hodnotenie batérie.

Vyššie uvedené špecifikácie nám skutočne dávajú slobodu používať oveľa vyššie prúdové vstupy bez obáv z nadprúdovej situácie pre batériu, čo je zvyčajne prípad, keď sú použité olovené batérie.

To znamená, že zosilňovač na vstupe môže byť vo väčšine prípadov ignorovaný, pretože vo väčšine prípadov nemusí prekročiť hodnotu 5 x AH batérie. Vzhľadom na to je vždy lepšie a bezpečnejšie nabíjať také kritické zariadenia rýchlosťou, ktorá môže byť nižšia ako maximálna určená úroveň, za optimálnu a najbezpečnejšiu rýchlosť nabíjania sa dá považovať hodnota C x 1.

Pretože tu máme záujem navrhnúť obvod nabíjačky lítium-polymérových (Lipo) batérií, viac sa na to sústredíme a uvidíme, ako bude možné lipo batériu nabíjať bezpečne, ale optimálne pomocou komponentov, ktoré už môžu byť vo vašej elektronickej schránke.

S odkazom na znázornenú schému zapojenia nabíjačky batérií Lipo je možné vidieť celý dizajn nakonfigurovaný okolo IC LM317, ktorý je v podstate univerzálnym čipom regulátora napätia a má zabudované všetky ochranné prvky. Na jeho výstupoch nedovolí viac ako 1,5 A a zaisťuje bezpečnú hladinu zosilňovača pre batériu.

Integrovaný obvod sa tu v podstate používa na nastavenie presnej požadovanej úrovne nabíjacieho napätia pre lipo batériu. To sa dá dosiahnuť úpravou priloženého 10k potu alebo presetu.

Schéma zapojenia

Úsek úplne vpravo, ktorý obsahuje operačný zosilňovač, je fázou prerušenia nadmerného nabitia a zaisťuje, aby sa batéria nikdy nemohla prebíjať. Odpojí sa napájanie batérie, akonáhle sa dosiahne prahová hodnota nadmerného nabitia.

Prevádzka obvodu

Prednastavenie 10 k umiestnené na kolíku 3 operačného zosilňovača sa používa na nastavenie úrovne nadmerného nabitia. Pre 3,4 V li-polymérovú batériu to môže byť nastavené tak, že výstup operačného zosilňovača stúpne, akonáhle je batéria nabitá na 4,2 V (pre jednu bunku). Pretože dióda je umiestnená na kladnom póle batérie, musí byť výstup LM 317 nastavený na hodnotu asi 4,2 + 0,6 = 4,8 V (pre jeden článok) na kompenzáciu sprevádzaného poklesu napätia diódy. Pre 3 články v sérii bude potrebné túto hodnotu upraviť na 4,2 x 3 + 0,6 = 13,2 V

Pri prvom zapnutí napájania (musí sa to urobiť po pripojení batérie v zobrazenej polohe) vybitá batéria vytiahne napájanie z LM317 na existujúcu úroveň svojej napäťovej úrovne, predpokladajme, že je to 3,6 V .

Vyššie uvedená situácia udržuje pin3 operačného zosilňovača hlboko pod úrovňou referenčného napätia stanoveného na pin2 IC, čo vytvára nízku logiku na pin6 alebo na výstupe IC.

Teraz, keď batéria začína akumulovať náboj, jej úroveň napätia začne stúpať, až kým nedosiahne značku 4,2 V, ktorá priťahuje potenciál pin3 operačného zosilňovača tesne nad pin2 a núti výstup IC k okamžitému zvýšeniu alebo na úrovni napájania.

Vyššie uvedené vyzve indikátor LED, aby sa rozsvietil a zapol tranzistor BC547 pripojený cez pin ADJ na LM 317.

Akonáhle sa to stane, pin ADJ na LM 317 sa uzemní, čo ho núti vypnúť výstupné napájanie lipo batérie.

Avšak v tomto okamihu sa celý obvod zablokuje v tejto medznej polohe kvôli spätnoväzbovému napätiu na pin3 operačného zosilňovača cez rezistor 1K. Táto operácia zaisťuje, že batéria za žiadnych okolností nemôže prijímať nabíjacie napätie po dosiahnutí limitu nadmerného nabitia.

Situácia zostane zablokovaná, kým sa systém nevypne a nevynuluje, aby sa mohlo zahájiť nové nabíjanie.

Pridanie konštantného prúdu CC

Vo vyššie uvedenom návrhu môžeme vidieť zariadenie na riadenie konštantného napätia pomocou LM338 IC, zdá sa však, že tu chýba konštantný prúd. Aby bolo možné povoliť CC v tomto obvode, môže byť dostatočné malé vyladenie, aby bola táto funkcia zahrnutá, ako je znázornené na nasledujúcom obrázku.

Ako je zrejmé, jednoduché pridanie rezistora obmedzujúceho prúd a diódového prepojenia transformuje konštrukciu na efektívnu nabíjačku článkov s efektívnym CC alebo s konštantným prúdom. Teraz, keď sa výstup pokúša odoberať prúd nad stanovený limit CC, sa cez Rx vyvinie vypočítaný potenciál, ktorý prechádza diódou 1N4148 spúšťajúcou základňu BC547, ktorá následne vedie a uzemňuje kolík ADJ IC LM338 a núti IC vypnúť napájanie nabíjačky.

Rx možno vypočítať podľa tohto vzorca:

Rx = hranica napätia vpred BC547 a 1N41448 / maximálna hranica prúdu batérie

Preto Rx = 0,6 + 0,6 / maximálny prúdový limit batérie

Batéria Lipo s 3 článkovými článkami

Vo vyššie navrhovanom 11,1V akumulátore sú 3 články v sérii a póly akumulátora sú zakončené osobitne konektorom.
Odporúča sa nabíjať jednotlivé batérie osobitne tak, že správne umiestnite póly od konektora. Schéma zobrazuje základné podrobnosti zapojenia článkov s konektorom:

AKTUALIZÁCIA: Aby sa dosiahlo nepretržité automatické nabíjanie viacčlánkovej batérie Lipo, môžete si prečítať nasledujúci článok, ktorý je možné použiť na nabíjanie všetkých typov batérií Lipo bez ohľadu na počet článkov v nich zahrnutých. Obvod je navrhnutý na monitorovanie a automatický prenos nabíjacieho napätia do článkov, ktoré môžu byť vybité a je potrebné ich nabiť:

Obvod nabíjačky na vyváženie batérie Lipo