Circuito caricabatteria ai polimeri di litio (Lipo)

Il post spiega una semplice batteria ai polimeri di litio (Lipo) con funzione di interruzione del sovraccarico. L'idea è stata richiesta dal signor Arun Prashan.

Ricarica di una singola cella Lipo con CC e CV

Mi sono imbattuto nel tuo lavoro su 'Bicycle Dynamo Battery Charger Circuit' nel blog di progettazione di circuiti fatti in casa. È stato davvero istruttivo.

Vorrei chiedere qualcosa riguardo a quell'articolo. Sto lavorando a un robot esapedale con meccanismo di commutazione della batteria. Una volta che la batteria principale supera una tensione preimpostata, la batteria secondaria alimenterà il sistema del robot. La mia preoccupazione non riguarda il circuito di commutazione.

Insieme a questo, sto lavorando alla generazione di energia collegando un generatore a ciascun motore. La corrente generata è destinata a essere utilizzata per ricaricare la batteria LiPo a 3 celle 30C 11,1V 2200mAh.

Sono consapevole che il circuito menzionato in 'Circuito caricabatteria dinamo per bicicletta' non sarà utile per il mio scopo. Puoi darmi qualsiasi altra opzione relativa al mio problema. Ho solo bisogno di sapere come modificare il circuito per renderlo LiPo compatibile con tensione costante e corrente costante o velocità CC e CV. Grazie, in attesa di una risposta.

Saluti,

Arun Prashan

Malaysia

Il design

Una batteria ai polimeri di litio o semplicemente una batteria lipo è una razza avanzata della più popolare batteria agli ioni di litio e, proprio come la sua controparte più vecchia, è specificata con parametri di carica e scarica rigorosi.

Tuttavia se guardiamo in dettaglio queste specifiche troviamo che sia piuttosto indulgente per quanto riguarda le tariffe, per essere più precisi una batteria Lipo può essere caricata al ritmo di 5C e scaricata anche a velocità molto più elevate, ecco 'C 'è la classificazione AH della batteria.

Le specifiche di cui sopra in realtà ci danno la libertà di utilizzare ingressi di corrente molto più elevati senza preoccuparci di una situazione di sovracorrente per la batteria, che normalmente è il caso quando sono coinvolte batterie al piombo.

Significa che la potenza nominale dell'ingresso potrebbe essere ignorata nella maggior parte dei casi poiché la valutazione non può superare la specifica 5 x AH della batteria, nella maggior parte dei casi. Detto questo, è sempre un'idea migliore e sicura caricare dispositivi così critici con una velocità che può essere inferiore al livello massimo specificato, un C x 1 potrebbe essere considerato il tasso di ricarica ottimale e più sicuro.

Poiché qui siamo interessati a progettare un circuito di carica per batterie ai polimeri di litio (Lipo), ci concentreremo maggiormente su questo e vedremo come una batteria lipo può essere caricata in modo sicuro ma ottimale utilizzando componenti che potrebbero essere già presenti nella tua scatola della spazzatura elettronica.

Facendo riferimento allo schema del circuito del caricatore della batteria Lipo mostrato, l'intero design potrebbe essere visto configurato attorno all'IC LM317 che è fondamentalmente un chip regolatore di tensione versatile e ha tutte le funzionalità di protezione integrate. Non consentirà più di 1,5 amp sulle sue uscite e garantisce un livello di amplificazione sicuro per la batteria.

L'IC qui è fondamentalmente utilizzato per impostare l'esatto livello di tensione di carica richiesto per la batteria lipo. Ciò può essere ottenuto regolando il potenziometro da 10k accompagnato o un preset.

Schema elettrico

La sezione all'estrema destra che incorpora un amplificatore operazionale è la fase di interruzione del sovraccarico e assicura che la batteria non possa mai sovraccaricarsi e interrompe l'alimentazione alla batteria non appena viene raggiunta la soglia di sovraccarico.

Funzionamento del circuito

Il preset da 10 k posizionato sul pin3 dell'amplificatore operazionale viene utilizzato per impostare il livello di sovraccarico, per una batteria ai polimeri di litio da 3,7 V questo può essere impostato in modo tale che l'uscita dell'amplificatore operazionale aumenti non appena la batteria viene caricata a 4,2 V (per una singola cella). Poiché un diodo è posizionato sul positivo della batteria, l'uscita dell'LM 317 deve essere impostata a circa 4,2 + 0,6 = 4,8 V (per una singola cella) per compensare la caduta di tensione diretta del diodo accompagnata. Per 3 celle in serie, questo valore dovrà essere regolato su 4,2 x 3 + 0,6 = 13,2 V.

Quando l'alimentazione viene accesa per la prima volta (questo deve essere fatto dopo aver collegato la batteria attraverso la posizione mostrata), la batteria in uno stato di scarica porta l'alimentazione dall'LM317 al livello esistente del suo livello di tensione, supponiamo che sia 3,6 V .

La situazione precedente mantiene il pin3 dell'amplificatore operazionale ben al di sotto del livello di tensione di riferimento fissato al pin2 dell'IC, creando una logica bassa al pin6 o all'uscita dell'IC.

Ora, quando la batteria inizia ad accumulare carica, il suo livello di tensione inizia a salire fino a raggiungere il segno di 4,2 V che tira il potenziale pin3 dell'amplificatore operazionale appena sopra il pin2 costringendo l'uscita dell'IC ad andare istantaneamente alto o al livello di alimentazione.

Quanto sopra induce il LED di segnalazione ad accendere l'interruttore sul transistor BC547 collegato attraverso il pin ADJ dell'LM 317.

Una volta che ciò accade, il pin ADJ dell'LM 317 viene messo a terra costringendolo a interrompere la sua alimentazione in uscita alla batteria lipo.

Tuttavia a questo punto l'intero circuito viene bloccato in questa posizione di interruzione a causa della tensione di feedback al pin3 dell'amplificatore operazionale tramite il resistore da 1K. Questa operazione assicura che la batteria non possa in nessun caso ricevere la tensione di carica una volta raggiunto il limite di sovraccarico.

La situazione rimane bloccata fino a quando il sistema non viene spento e resettato per eventualmente avviare un nuovo ciclo di carica.

Aggiunta di una corrente costante CC

Nel progetto sopra possiamo vedere una struttura di controllo della tensione costante che utilizza l'IC LM338, tuttavia sembra che qui manchi una corrente costante. Per abilitare un CC in questo circuito, un piccolo aggiustamento potrebbe essere sufficiente per includere questa funzione, come mostrato nella figura seguente.

Come si può vedere, una semplice aggiunta di un resistore limitatore di corrente e un collegamento a diodi trasforma il design in un efficace caricatore di celle Lipo CC o corrente costante. Ora, quando l'uscita cerca di assorbire corrente al di sopra del limite CC specificato, viene sviluppato un potenziale calcolato attraverso Rx, che passa attraverso il diodo 1N4148 che attiva la base BC547, che a sua volta conduce e mette a terra il pin ADJ dell'IC LM338, forzando l'IC per interrompere l'alimentazione al caricatore.

Rx può essere calcolato con la seguente formula:

Rx = limite di tensione diretta di BC547 e 1N41448 / limite di corrente massima della batteria

Pertanto Rx = 0,6 + 0,6 / limite massimo di corrente della batteria

Batteria Lipo con 3 celle di serie

Nel pacco batterie da 11.1V proposto sopra, ci sono 3 celle in serie ei poli della batteria sono terminati separatamente tramite un connettore.
Si consiglia di caricare separatamente le singole batterie individuando correttamente i poli dal connettore. Lo schema mostra i dettagli di cablaggio di base delle celle con il connettore:

AGGIORNAMENTO: Al fine di ottenere una ricarica automatica continua di una batteria Lipo multicella, è possibile fare riferimento al seguente articolo, che può essere utilizzato per caricare tutti i tipi di batterie Lipo indipendentemente dal numero di celle in essa contenute. Il circuito è progettato per monitorare e trasferire automaticamente la tensione di carica alle celle che potrebbero essere scariche e devono essere caricate:

Circuito del caricatore del bilanciamento della batteria Lipo