מעגל מטען סוללות פולימר ליתיום (ליפו)

ההודעה מסבירה על סוללת ליתיום פולימר פשוטה (Lipo) עם תכונת ניתוק יתר על המידה. את הרעיון ביקש מר ארון פרשן.

טעינת תא ליפו יחיד באמצעות CC ו- CV

נתקלתי בעבודה שלך בנושא 'מעגל מטענים לסוללות דינמו' בבלוג עיצוב מעגלים תוצרת בית. זה היה באמת אינפורמטיבי.

ברצוני לשאול משהו בנוגע למאמר זה. אני עובד על רובוט משושה עם מנגנון החלפת סוללות. ברגע שהסוללה הראשית חורגת ממתח מוגדר מראש, סוללה משנית תפעיל את מערכת הרובוט. הדאגה שלי היא לא לגבי מעגל המיתוג.

יחד עם זה, אני עובד על ייצור אנרגיה על ידי הצמדת גנרטור לכל מנוע. הנוכחי שנוצר מיועד לשמש לטעינה של 30C 11.1V 2200mAh סוללת LiPo 3 תאים.

אני מודע לכך שהמעגל המוזכר ב'מעגל מטען סוללות דינמו לאופניים 'לא יהיה שימושי למטרה שלי. האם תוכל לתת לי אפשרות אחרת הנוגעת לנושא שלי. אני רק צריך לדעת כיצד לשנות את המעגל כדי להפוך אותו ל- LiPo תואם למתח קבוע ולזרם קבוע או לשיעורי CC ו- CV. תודה, מצפה לתשובה.

בברכה,

ארון פראשן

מלזיה

העיצוב

סוללת ליתיום פולימר או פשוט סוללת ליפו היא זן מתקדם של סוללת ליתיום יון הפופולארית יותר, וכמו שמצוינת עם עמיתו הישן יותר עם פרמטרים קפדניים לטעינה ופריקה.

עם זאת, אם נסתכל על המפרט הזה בפירוט, אנו מוצאים שהוא נוח למדי מבחינת התעריפים, אם לדייק יותר, ניתן לטעון סוללת ליפו בקצב 5C ולפרוק אותה אפילו בשיעורים גבוהים בהרבה, הנה 'C הוא דירוג ה- AH של הסוללה.

המפרט הנ'ל למעשה נותן לנו את החופש להשתמש בכניסות זרם גבוהות בהרבה מבלי לדאוג למצב הנוכחי של הסוללה, מה שבדרך כלל המקרה כאשר מדובר בסוללות חומצות עופרת.

פירוש הדבר שניתן להתעלם מדירוג המגבר של הקלט ברוב המקרים מכיוון שהדירוג עשוי לא לחרוג ממפרט ה- 5 x AH של הסוללה, ברוב המקרים. עם זאת, זה תמיד רעיון טוב ובטוח יותר לטעון מכשירים קריטיים כאלה בקצב שעשוי להיות נמוך מהרמה המקסימלית שצוינה, C x 1 יכול להיחשב כקצב הטעינה האופטימלי והבטוח ביותר.

מכיוון שכאן אנו מעוניינים לעצב מעגל מטען סוללות ליתיום פולימר (ליפו), אנו נתמקד בכך יותר ונראה כיצד סוללת ליפו עשויה להיטען בבטחה אך בצורה אופטימלית באמצעות רכיבים שעשויים כבר לשבת בתיבת הזבל האלקטרונית שלך.

בהתייחס לתרשים המעגלים של מטען הסוללות של ליפו, ניתן היה לראות את כל העיצוב מוגדר סביב ה- IC LM317 שהוא בעצם שבב מווסת מתח רב-תכליתי ובו כל תכונות ההגנה המובנות. הוא לא יאפשר יותר מ -1.5 אמפר על פני יציאותיו מבטיח רמת מגבר בטוחה לסוללה.

ה- IC כאן משמש בעצם להגדרת רמת מתח הטעינה הנדרשת בדיוק עבור סוללת הליפו. ניתן להשיג זאת על ידי התאמת סיר 10k המלווה או קביעה מוגדרת מראש.

תרשים מעגלים

החלק הימני הקיצוני המשלב אופמפ הוא שלב ניתוק הטעינה העודף ומוודא כי הסוללה לעולם אינה מורשית להיטען יתר על המידה, ומנתק את האספקה ​​לסוללה ברגע שמגיעים לסף הטעינה.

מבצע מעגל

ההגדרה הקבועה מראש של 10 k הממוקמת בנקודה 3 של ה- opamp משמשת לקביעת רמת הטעינה, עבור סוללת 3.7 V לי-פולימר ניתן להגדיר כך שפלט ה- opamp יעלה ברגע שהסוללה טעונה ל- 4.2 V (לתא בודד). מכיוון שדיודה ממוקמת בחיוב הסוללה, יש להגדיר את פלט LM 317 לכ -4.2 + 0.6 = 4.8 וולט (לתא בודד) לצורך פיצוי ירידת המתח קדימה של הדיודה הנלווית. עבור 3 תאים בסדרה, יהיה צורך להתאים ערך זה ל -4.2 x 3 + 0.6 = 13.2 V

כאשר ההפעלה מופעלת לראשונה (יש לעשות זאת לאחר חיבור הסוללה על פני המיקום המוצג), הסוללה במצב פרוק מושכת את האספקה ​​מה- LM317 לרמה הקיימת של רמת המתח שלה, נניח שהיא תהיה 3.6 וולט .

המצב הנ'ל שומר על סיכה 3 של ה- opamp הרבה מתחת לרמת מתח הייחוס הקבועה ב- pin2 של ה- IC, ויוצרת היגיון נמוך ב- pin6 או בפלט ה- IC.

כעת, כשהסוללה מתחילה להצטבר, מתח המתח שלה עולה עד שהיא מגיעה לסימן 4.2 וולט, המושך את פוטנציאל ה- pin3 של ה- opamp ממש מעל pin2, מה שמאלץ את תפוקת ה- IC להגיע לגובה מיידי או ברמת האספקה.

האמור לעיל מורה על נורית החיווי להדליק את מתג ON לטרנזיסטור BC547 המחובר על פני סיכת ADJ של LM 317.

ברגע שזה קורה סיכת ה- ADJ של ה- LM 317 מתבצעת מקורקעת ומכריחה אותו לכבות את אספקת הפלט שלה לסוללת הליפו.

אולם בשלב זה המעגל כולו ננעל במצב מנותק זה בגלל מתח המשוב לסיכה 3 של האופמפ באמצעות הנגד 1K. פעולה זו מוודאת כי הסוללה בשום פנים ואופן אינה מורשית לקבל את מתח הטעינה לאחר הגבלת מגבלת הטעינה.

המצב נשאר נעול עד לכיבוי המערכת ולאיפוס כדי אולי להתחיל מחזור טעינה חדש.

הוספת CC זרם קבוע

בתכנון שלעיל אנו יכולים לראות מתקן לבקרת מתח קבוע המשתמש ב- LM338 IC, אולם נראה שזרם קבוע חסר כאן. על מנת לאפשר CC במעגל זה, ייתכן שיהיה מספיק צביטה קטנה כדי לכלול תכונה זו, כפי שמוצג באיור הבא.

כפי שניתן לראות, תוספת פשוטה של ​​נגד מגביל זרם וקישור דיודה הופכת את העיצוב למטען יעיל של תאי ליפו מסוג CC או זרם קבוע. כעת כאשר הפלט מנסה למשוך זרם מעל גבול ה- CC שצוין, פותח פוטנציאל מחושב על פני Rx, ​​העובר דרך דיודת 1N4148 המפעילה את בסיס BC547, אשר בתורו מוליך ומבסס את סיכת ADJ של ה- IC LM338, ומכריח את ה- IC כדי לכבות את האספקה ​​למטען.

ניתן לחשב את Rx בנוסחה הבאה:

Rx = מגבלת מתח קדימה של BC547 ו- 1N41448 / מגבלת זרם סוללה מקסימלית

לכן Rx = 0.6 + 0.6 / מגבלת זרם סוללה מקסימלית

סוללת ליפו עם תאים מסדרה 3

במארז הסוללות 11.1V המוצע לעיל, ישנם 3 תאים בסדרה ועמודי הסוללה מסתיימים בנפרד באמצעות מחבר.
מומלץ לטעון את הסוללות הנפרדות בנפרד על ידי איתור הקטבים בצורה נכונה מהמחבר. התרשים מציג את פרטי החיווט הבסיסיים של התאים עם המחבר:

עדכון: על מנת להשיג טעינה אוטומטית רציפה של סוללת ליפו מרובת תאים, ניתן להתייחס למאמר הבא, אשר עשוי לשמש לטעינה של כל סוגי סוללות הליפו ללא קשר למספר התאים הכלולים בה. המעגל נועד לפקח ולהעביר באופן אוטומטי את מתח הטעינה לתאים שעלולים להשתחרר ויש לטעון אותם:

מעגל מטען איזון סוללות ליפו