סדרת 2S, 5S Li-Ion מטען תא באמצעות BQ7718

מטען תא Li-Ion מסדרת BQ7718 מסדרת 2S עד 5S זה נועד לפקח על המתח של כל אחד מתאי ה- Li-ion באופן עצמאי, תוך התייחסות לרמת התייחסות שהוגדרה באופן פנימי.

ברגע שכל אחד ממתחי התא נוטה לעלות מעל רמת הייחוס, הוא מפעיל טיימר עיכוב פנימי. טיימר עיכוב זה ממתין מספר שניות ולאחר מכן מפעיל את סיכת הפלט של ה- IC.

הפלט של ה- IC מרתק את אספקת הכניסה כך שמצבו של מתח יתר של התא מוגבל במהירות.

התרשים הבא מציג את התצורה הבסיסית באמצעות חבילת תא Li-Ion מסדרת 5S או 5:

קלט האספקה ​​יכול להיות מבקר פאנל סולארי.

ברגע שכל אחד מתאי הסדרה מגיע למצב של מתח יתר, תחילה טיימר ההשהיה מפעיל, ומחכה לזמן מה, ואז בסופו של דבר מופעל סיכת ה- OUT כדי להעביר את האספקה.

מיתוג ההפעלה / כיבוי החוזר ונשנה מאפשר לתאים האחרים להמשיך בתהליך הטעינה, ובמקביל מונע מתאי הסדרה הטעונים במלואם להיטען יתר.

הגנה על מתח יתר של סוללות Li-Ion מסדרה

בדרך כלל משתמשים בסוללות נטענות לאחסון החשמל ולשימוש בכוח זה לפי דרישה.

האתגרים המרכזיים במערכות המופעלות באמצעות סוללות הם מתח יתר וחימום יתר של הסוללות.

סוללות Li-Ion הופכות למועמדת בת קיימא לתעשייה האלקטרונית ולהחלפת הסוללות הנטענות מבוססות ניקל.

סוללות נטענת ליתיום-יון צברו פופולריות בשנים האחרונות בשל השימוש הנרחב בהן בקורקינט חשמלי, אופניים אלקטרוניים, מזל'טים ורכב חשמלי (EV).

המאפיינים האטרקטיביים והייחודיים של סוללות Li-Ion הם:

• צפיפות אנרגיה גבוהה
• הספק תפוקה גבוה
• מתח תא גבוה (בהשוואה לסוללות ניקל)
• קצב פריקה נמוך (1: 4 בהשוואה לטכנולוגיית ניקל)

למרות שיש להם מספר יתרונות בהשוואה לסוללות ניקל, סוללות ה- Li-Ion פחות סובלניות, וטעינה יתר מפחיתה את מחזור חייהן.

מתח יתר והעמסת יתר עלולים להוביל להתחממות יתר, עמידות פנימית גבוהה, אחסון אנרגיה נמוך או אפילו התפוצצות.

כדי להשיג את היתרונות המרביים ולהגדיל את מחזור החיים של סוללות Li-Ion יש לטפל בנושא טעינת יתר.

למען בטיחות והגנה על הסוללות, מעגלי ההגנה חייבים להיות מתוכננים כראוי ומשולבים במערכת עם סוללה.

הגנה מפני עומס יתר וקצר חשמלי הם גם גורם חיוני להארכת חיי הסוללה.

תכונות עיקריות:

כדי להתמודד עם כל האתגרים שהוזכרו לעיל, המומחים המליצו על מעגל ההגנה על תאי Li-Ion בסדרה BQ7718.

מוצרי BQ7718 טווח לא רק מפקח על מתח יתר במערכת טעינת הסוללה, אלא גם מגן על חבילת הסוללה מפני מתח יתר.

מכיוון שמארז הסוללות מורכב מסדרה או מספר תאים, ההגנה על כל תא הובטחה על ידי מעגלי BQ7718xy.

היישום של BQ7718 כולל את הגמישות לפקח ולשלוט בסוללות Li-Ion מהסדרה 2 עד 5.

ההגנה מפני עומס יתר וקצר חשמלי מסופקת גם עם טיימר ההשהיה הפנימי להגנה מהירה על תאי הסוללה.

ה- BQ7718 מספק את מודול בדיקת הלקוח ומאפשר ניטור עצמאי של כל תא כדי להבטיח את ההגנה מפני מתח יתר.

במצב בדיקת לקוחות ניתן להפחית את זמן הבדיקה לבדיקה ואימות של פרמטר הטיימר למתח יתר תוך שילובו בסוללה.

להפעלת מצב הבדיקה והתצורה של טיימר השהיה, עיין בגיליון הנתונים.

גודלו קטן (QFN 3 מ'מ x 4 מ'מ, MSOP 3 מ'מ x 5 מ'מ) וחסכוני מספיק בכדי לשלב אותו בקלות בסוללה.

יתר על כן, מתח ההפעלה וצריכת הזרם של BQ7718 הם קטנים מדי (צריכת חשמל נמוכה ICC ≈ 1 µA) מכדי שהם יכולים להיות נמוכים מקצב הפריקה העצמית האינהרנטית של כל סוללת Li-Ion מעוצבת.

סף חיוב היתר נקבע גם המאפשר טעינה מלאה ומונע טעינת יתר. יש לו את ההגנה על מתח יתר ברמת דיוק גבוהה של ± 10 mV.

ניתן לבחור את טווח סף ההגנה על מתח יתר מהקטלוג (הנע בין 4.200 ל -4.300 וולט) בהתאם לדרישת המעגל של חבילת הסוללה.

אם הסף שנבחר גבוה מדי, הסוללה עלולה להיפגע, אז בחר את הסף במדויק לפי צורך המעגל.

לדברי היצרן, חשוב גם לציין כי קלט זרם הדליפה לתא הוא פחות מ 100 nA.

חובת השוואת מטענים בכל תא היא לאחסן את כמות האנרגיה המקסימלית, יש לחייב כל תא באופן שווה.

כל חוסר איזון בטעינה של כל תא בגלל פגם בייצור או טעינה תכופה, פריקה יכולה להפחית את זמן הפעולה של הסוללה.

כפי שהזכרנו, ב- BQ7718xy כל תא מנוטר באופן עצמאי, ניתן לבטל את הבעיה של טעינת חוסר איזון בתאים.

המתח בפועל ומתח ההתייחסות להגנה מנוטר כל הזמן על ידי BQ7718xy לכל תא, כל זיהוי של חוסר איזון או טעינה לא שווה (זמן עיכוב OV מוגדר) בין התאים מפעיל מעגל טיימר.

כאשר תם מעגל הטיימר, מצב הטעינה מופעל. מצב הטעינה הרגיל הופעל כאשר המתחים יורדים מתחת לערכים הקבועים מראש.

על ידי היצרן הומלץ כי כדי לחוש את מתח הקלט של כל תא, יש להתאים נגד וקבל סדרתי על פני התא כנדרש לסינון רעש וניטור יציב של המתח.

הטמפרטורה הפונקציונלית של BQ7718xy נעה בין -10 ° C ל -110 ° C, חריגה מטווחים אלה עלולה לפגוע בהתקנים באופן קבוע.

חשיפה ממושכת למגבלות מקסימליות בכל מצב עשויה לשנות את פונקציונליות המערכת וניתן להשפיע על האמינות.

כדי להימנע מבעיית האמינות, מומלץ לא לחשוף את המכשירים לתנאי הגבלה הגרועים ביותר או המרביים למשך זמן ארוך יותר.

פונקציות PIN:

ה- BQ7718xy זמין בשתי חבילות תצורה נפוצות כמו DPJ ו- DGK (שתיהן ב -8 פינים) כפי שמוצג בתמונה למטה.

VDD הוא ספק הכוח (מקסימום 30 וולט, בעוד שמומלץ 25 וולט) ואילו VSS הוא קרקע הייחוס או המסוף השלילי.

נגד סדרה חייב להתחבר עם VDD כדי להגביל את הזרם ויש לחבר את הקבל לסיכה VSS כדי לסנן את הרעש.

סיכות V1 עד V5 משמשות למתח כניסה לחישה בתא 1 לתא 5 בהתאמה. סיכת החוצה משמשת לאות תקלות במתח יתר (טווח מתח -0.3 עד 30) בסוללה.

תצורות מעגל

גישה פשוטה להגנת טעינה של 3,4 או 5 תאים מסדרת סוללות Li-Ion הוצגה באיור להלן.

בהתאם להמלצות היצרן לפיתוח מעגלי הגנה על מתח יתר עבור סוללות.

כל שינוי בטווחים המופיע בדף הנתונים עשוי להשפיע על דיוק מדידת המתח של התא. הכיול של המכשיר נעשה באמצעות ערך = 1 kΩ, ניתן לשנות את הדיוק של המכשיר אם משתמשים בערך אחר של כיול.

מעגל יישום של BQ7718:

ניתן לתכנן מעגלים אלקטרוניים לניטור והגנה על מתח יתר, השוואת מטענים במצב טמפרטורה גבוהה עם טיימר עיכוב פנימי באמצעות BQ7718xy.

להגנה על ערכות סוללות Li-Ion המשמשות בכלי עבודה חשמליים כף יד / כלי גינה, אופניים חשמליים / קורקינט ומכשירים ביתיים אלחוטיים כמו שואב אבק.

סיכום:

המידע המוצג בתמונה למטה מספק את הפרטים הפונקציונליים של ה- IC ויישומו בקצרה.

הפניות:

https://www.ti.com/lit/ds/symlink/bq7718.pdf

Affanni, A., Bellini, A., Franceschini, G., Guglielmi, P., & Tassoni, C. (2005). בחירת וניהול מצברים לרכבים חשמליים מהדור החדש. עסקאות IEEE על אלקטרוניקה תעשייתית , 52 (5), 1343-1349.