Circuito caricabatteria agli ioni di litio ad alta corrente

Il post spiega un circuito di carica della batteria agli ioni di litio ad alta corrente che può essere utilizzato per caricare qualsiasi corrente elevata, come i pacchi batteria 2S3P, 3S2P. Può essere utilizzato anche per caricare altre batterie agli ioni di litio simili ad alta capacità Ah da una batteria di auto o camion. L'idea è stata richiesta dal signor Neil

Ricarica di un pacco batterie agli ioni di litio da 8800 mAh

È forse molto sfacciato da parte mia chiedere il tuo aiuto, ma le mie capacità di progettazione sono limitate in elettronica e come volontario il mio budget è limitato.

Sono un volontario per un'organizzazione locale di ricerca e soccorso (Suffolk Lowland Search and Rescue), siamo di guardia 24 ore al giorno 365 giorni all'anno, il nostro lavoro consiste nel trovare chiunque sia disperso nel Suffolk (e nella contea confinante).

La ricerca spesso avviene durante le ore di buio e abbiamo un particolare bisogno di buone torce, che devono essere pronte per l'azione in un attimo.

Faccio parte della squadra di soccorso in mountain bike, copriamo il terreno molto rapidamente e possiamo cercare i percorsi molto più velocemente delle squadre di piedi, le luci sono di nuovo molto importanti e spero che sia qui che puoi aiutare.

Di recente ho acquistato una luce LED Cree per la mia bici, è alimentata da un pacco batteria da 8,4 V Li-ion 8800 mAh, ne ho 2.

Queste unità sono fornite con un caricatore alimentato a rete (240 V UK) e quello che vorrei è poterle caricare nell'auto in cui è custodita la bici.

Ho notato che l'hai già fatto progettato alcuni circuiti di ricarica per questo tipo di batteria e mi chiedo se potresti modificare il tuo design per poter caricare da un circuito per auto 12v a queste batterie specifiche.

Il circuito dell'auto verrà attivato con l'accensione. Sono molto capace di costruire il circuito, sono solo le mie capacità di progettazione che sono limitate!

Apprezzo moltissimo ogni volta che spendi per questo, aiuterà non solo me, ma potenzialmente qualsiasi suola persa nel Suffolk.

Cordiali saluti,

Neil.

Il design

Il circuito del caricabatteria agli ioni di litio ad alta corrente mostrato è utilizzato per caricare qualsiasi batteria agli ioni di litio fino a 5 AH con l'IC2 mostrato, o per batterie da 10AH se IC2 è opportunamente sostituito con un LM396

L'LM338 IC2 è un circuito integrato regolatore di tensione versatile che può essere configurato specificamente per caricare celle agli ioni di litio con le caratteristiche essenziali come corrente costante e tensione costante.

Il design sopra è configurato come un caricabatterie agli ioni di litio a tensione costante, poiché assumiamo che l'alimentazione in ingresso sia una corrente costante.

Tuttavia, nel caso in cui l'alimentazione in ingresso non sia limitata dalla corrente, l'IC2 può essere potenziato con una caratteristica di corrente costante efficace. Ne discuteremo alla fine di questa spiegazione.

Il progetto è costituito da due fasi fondamentali, lo stadio del regolatore di tensione IC2 e lo stadio di interruzione di sovraccarico IC1.

IC2 è configurato nella sua forma di regolatore di tensione standard, dove P1 funge da manopola di controllo e può essere regolato per generare la tensione di carica richiesta attraverso la batteria agli ioni di litio collegata in uscita.

IC1 pin3 è l'ingresso di rilevamento dell'IC ed è terminato con un P2 preimpostato per facilitare la regolazione del livello di tensione di sovraccarico.

Il preset P2 è regolato in modo tale che quando la batteria raggiunge il suo valore di carica completa, la tensione sul pin3 diventa appena più alta del pin2, risultando in un alto istantaneo al pin6 dell'IC.

Una volta che ciò accade, l'alto dal pin6 si aggancia al pin3 con un alto permanente tramite R3, D2, congelando il circuito in quella posizione. Ricorda che questa rete di aggancio è opzionale, puoi rimuoverla se lo desideri, ma poi la batteria agli ioni di litio non verrà interrotta in modo permanente, piuttosto si accenderà / spegnerà in modo intermittente a seconda della soglia del livello di carica completa della batteria.

Il livello sopra viene fornito anche alla base del BC547 che mette immediatamente a terra il pin ADJ di IC2 costringendolo a spegnere la sua tensione di uscita interrompendo così la tensione alla batteria agli ioni di litio.

Il LED rosso ora si illumina indicando il livello di carica completa e le condizioni di interruzione del circuito.

Schema elettrico

Progettazione PCB

Elenco delle parti del circuito di carica per batterie agli ioni di litio da 12V / 24V ad alta corrente proposto

• R1, R5 = 4K7
• R2 = 240 Ohm
• P1, P2 = 10 K Presets
• R3, R4 = 10K
• D1, D5 = diodo 6A4
• D2 = 1N4148
• D3, D4 = 4.7Vzener diodo 1/2 watt
• IC1 = 741 opamp per ingresso 12V, LM321 per ingresso 24V
• IC2 = LM338

Come impostare il circuito.

1. Inizialmente non collegare nessuna batteria in uscita, e ruotare P2 in modo che il suo cursore tocchi l'estremità di massa, in altre parole regolare P2 per portare il pin3 a zero oa livello del suolo.
2. Alimentare la tensione di ingresso, regolare P1 per ottenere il livello di tensione richiesto attraverso l'uscita a cui dovrebbe essere collegata la batteria, il LED verde si accenderà in questa posizione.
3. Ora sposta P2 con molta attenzione verso l'alto finché il LED rosso si illumina e si blocca in quella posizione, smetti di muovere ulteriormente P2, conferma con il LED verde che si spegne in risposta all'illuminazione del LED rosso.
4. Il circuito è ora impostato per la ricarica agli ioni di litio ad alta corrente richiesta da una batteria per auto o da qualsiasi sorgente 12 / 24V.

Aggiunta di una caratteristica corrente costante nel progetto precedente

Come mostrato di seguito, il design di cui sopra può essere ulteriormente migliorato aggiungendo una funzione di controllo della corrente, che rende il circuito del caricatore agli ioni di litio ad alta corrente proposto perfetto con le caratteristiche di CC e CV, cioè con attributi di tensione costante e corrente costante.

Design semplificato

Mentre i circuiti sopra spiegati sono fantastici con le loro caratteristiche e il loro funzionamento, l'uso di LM338 rende il design un po 'complesso e costoso.

Un piccolo ritocco rivela che l'applicazione potrebbe essere implementata utilizzando solo un singolo amplificatore operazionale e un controllo di corrente basato su BJT come mostrato di seguito:

All'ingresso invertente dell'IC viene introdotto un condensatore da 1uF, che assicura che l'IC inizi sempre con la sua uscita a positivo alto quando alimentato. Ciò a sua volta consente l'accensione garantita del transistor di uscita e consente alla batteria collegata di bloccarsi con il processo di carica.

Il concetto è stato testato a fondo, la prova video può essere vista Qui.

ATTENZIONE: IN TUTTI I CONCETTI SOPRA, REGOLAZIONE DELLA TEMPERATURA PER LA BATTERIA NON COMPRESA ASSICURARSI DI REGOLARE LA CORRENTE AD UN LIVELLO CHE NON PORTA LA TEMPERATURA DELLA BATTERIA A RAGGIUNGERE I 35 GRADI CELSIUS.