Litiumpolymer (Lipo) batteriladerkrets

Innlegget forklarer et enkelt litiumpolymerbatteri (Lipo) batteri med overladningsfunksjon. Ideen ble bedt om av Mr. Arun Prashan.

Lading av en enkelt Lipo-celle med CC og CV

Jeg kom over arbeidet ditt med 'Bicycle Dynamo Battery Charger Circuit' i Hjemmelaget kretsdesignblogg. Det var veldig informativt.

Jeg vil gjerne spørre noe om den artikkelen. Jeg jobber med en sekskantet robot med batterimekanisme. Når primærbatteriet kommer utover en forhåndsinnstilt spenning, vil sekundærbatteri slå opp robotens system. Min bekymring handler ikke om byttekretsen.

Sammen med dette jobber jeg med energiproduksjon ved å feste en generator til hver motor. Den genererte strømmen er ment å brukes til å lade 30C 11,1V 2200mAh 3-cellers LiPo-batteri.

Jeg er klar over at kretsen nevnt i 'Bicycle Dynamo Battery Charger Circuit' ikke vil være nyttig for mitt formål. Kan du gi meg noe annet alternativ knyttet til problemet mitt. Jeg trenger bare å vite hvordan jeg kan endre kretsen for å gjøre den LiPo kompatibel med konstant spenning og konstant strøm eller CC og CV-priser. Takk, gleder meg til svar.

Hilsen,

Arun Prashan

Malaysia

Designet

Et litiumpolymerbatteri eller rett og slett et lipo-batteri er en avansert rase av det mer populære litiumionbatteriet, og akkurat som det eldre motstykket er spesifisert med strenge lade- og utladningsparametere.

Men hvis vi ser på disse spesifikasjonene i detalj, finner vi det ganske mildt når det gjelder prisene. For å være mer presis, kan et Lipo-batteri lades med en hastighet på 5C og utlades til og med til mye høyere priser, her 'C 'er AH-klassifiseringen til batteriet.

Ovennevnte spesifikasjoner gir oss faktisk friheten til å bruke mye høyere strøminnganger uten å bekymre oss for en overstrømsituasjon for batteriet, noe som normalt er tilfelle når blybatterier er involvert.

Det betyr at forsterkerens rangering av inngangen i de fleste tilfeller kan ignoreres, siden vurderingen kanskje ikke overstiger 5 x AH-spesifikasjonen for batteriet, i de fleste tilfeller. Når det er sagt, er det alltid en bedre og en trygg ide å lade slike kritiske enheter med en hastighet som kan være lavere enn det maksimale spesifiserte nivået. En C x 1 kan betraktes som den optimale og sikreste ladningshastigheten.

Siden vi her er interessert i å designe en litiumpolymer (Lipo) batteriladerkrets, vil vi konsentrere oss mer om dette og se hvordan et lipo-batteri kan lades trygt, men likevel optimalt, ved hjelp av komponenter som allerede kan sitte i din elektroniske søppelboks.

Med henvisning til det viste kretsskjemaet for Lipo batterilader, kan hele designet sees konfigurert rundt IC LM317, som i utgangspunktet er en allsidig spenningsregulatorbrikke og har alle beskyttelsesfunksjonene innebygd. Det tillater ikke mer enn 1,5 ampere på tvers av utgangene og sikrer et sikkert forsterkernivå for batteriet.

IC her brukes i utgangspunktet for å sette opp nøyaktig nødvendig ladespenningsnivå for lipo-batteriet. Dette kan oppnås ved å justere den medfølgende 10k potten eller en forhåndsinnstilling.

Kretsdiagram

Seksjonen helt til høyre som inneholder en opamp er overladningsavskjæringsfasen og sørger for at batteriet aldri får lov til å overbelaste, og kutter strømmen til batteriet så snart terskelen for overladning er nådd.

Kretsdrift

Forhåndsinnstilt 10 k plassert ved pin3 på opampen brukes til å stille overladningsnivået, for et 3,7 V li-polymerbatteri kan dette stilles inn slik at utgangen til opampen blir høy så snart batteriet er ladet til 4,2 V (for en enkelt celle). Siden en diode er plassert på det positive fra batteriet, må LM 317-utgangen settes til ca. 4,2 + 0,6 = 4,8 V (for en enkelt celle) for å kompensere for det medfølgende dioden fremover spenningsfallet. For 3 celler i serie, må denne verdien justeres til 4,2 x 3 + 0,6 = 13,2 V.

Når strømmen slås PÅ (dette må gjøres etter at du har koblet batteriet over den viste posisjonen), trekker batteriet i utladet tilstand forsyningen fra LM317 til det eksisterende nivået på spenningsnivået, la oss anta at det er 3,6 V .

Ovennevnte situasjon holder pin3 i opampen godt under referansespenningsnivået festet på pin2 på IC, og skaper en lav logikk ved pin6 eller utgangen fra IC.

Nå som batteriet begynner å akkumulere, begynner spenningsnivået å stige til det når 4,2 V-merket, som trekker pin3-potensialet til opampen like over pin2 og tvinger IC-utgangen til å gå øyeblikkelig høyt eller på forsyningsnivået.

Ovennevnte ber indikatorlampen for å lyse opp bryteren PÅ BC547-transistoren som er koblet over ADJ-pinnen på LM 317.

Når dette har skjedd, blir ADJ-pinnen på LM 317 jordet og tvinger den til å slå av utgangsforsyningen til lipo-batteriet.

Men på dette tidspunktet blir hele kretsen låst i denne avskårne posisjonen på grunn av tilbakemeldingsspenningen til pin3 på opampen via 1K-motstanden. Denne operasjonen sørger for at batteriet under ingen omstendigheter får lov til å motta ladespenningen når overladningsgrensen er nådd.

Situasjonen forblir låst til systemet slås AV og tilbakestilles for muligens å starte en ny ladesyklus.

Legge til en konstant strøm CC

I ovennevnte design kan vi se et anlegg for konstant spenningskontroll ved bruk av LM338 IC, men en konstant strøm ser ut til å mangle her. For å aktivere en CC i denne kretsen, kan en liten justering være nok til å få denne funksjonen inkludert, som vist i følgende figur.

Som det fremgår, forvandler et enkelt tilskudd av en strømbegrensende motstand og en diodekobling designet til en effektiv CC- eller konstantstrøm Lipo-cellelader. Nå når utgangen prøver å trekke strøm over den spesifiserte CC-grensen, utvikles et beregnet potensial over Rx, som passerer gjennom 1N4148-dioden som utløser BC547-basen, som igjen leder og begrunner ADJ-pinnen til IC LM338 og tvinger IC for å slå AV strømmen til laderen.

Rx kan beregnes med følgende formel:

Rx = Grens for spenning fremover på BC547 og 1N41448 / maks. Batteristrømgrense

Derfor er Rx = 0,6 + 0,6 / Maks batteristrømgrense

Lipo-batteri med 3-serie celler

I den ovennevnte foreslåtte 11,1V batteripakken er det 3 celler i serie, og batteripolene avsluttes separat gjennom en kontakt.
Det anbefales å lade de enkelte batteriene separat ved å plassere polene riktig fra kontakten. Diagrammet viser de grunnleggende ledningsdetaljene til cellene med kontakten:

OPPDATERING: For å oppnå kontinuerlig automatisk lading av et flercellet Lipo-batteri, kan du referere til følgende artikkel, som kan brukes til å lade alle typer Lipo-batterier uavhengig av antall celler som er inkludert i det. Kretsen er designet for å overvåke og automatisk overføre ladespenningen til cellene som kan bli utladet og må lades:

Lipo batteriladekrets