Circuito Carregador de Bateria de Polímero de Lítio (Lipo)

Circuito Carregador de Bateria de Polímero de Lítio (Lipo)

A postagem explica uma bateria simples de polímero de lítio (Lipo) com recurso de corte de sobrecarga. A ideia foi solicitada pelo Sr. Arun Prashan.



Carregando uma única célula lipo com CC e CV

Encontrei seu trabalho no “Circuito Carregador de Bateria com Dínamo de Bicicleta” no blog de design de circuitos caseiros. Foi muito informativo.

Eu gostaria de perguntar algo sobre esse artigo. Estou trabalhando em um robô hexapedal com mecanismo de troca de bateria. Assim que a bateria primária ultrapassar uma tensão predefinida, a bateria secundária ligará o sistema do robô. Minha preocupação não é com relação ao circuito de comutação.





Junto com isso, estou trabalhando na geração de energia conectando um gerador a cada motor. A corrente gerada deve ser usada para recarregar a bateria 30C 11.1V 2200mAh 3 células LiPo.

Estou ciente de que o circuito mencionado em “Circuito Carregador de Bateria Dínamo de Bicicleta” não será útil para o meu propósito. Você pode me dar qualquer outra opção referente ao meu problema. Só preciso saber como modificar o circuito para torná-lo compatível com LiPo com tensão e corrente constantes ou taxas de CC e CV. Obrigado, ansioso por uma resposta.



Cumprimentos,

Arun Prashan

Malásia

O design

Uma bateria de polímero de lítio ou simplesmente uma bateria lipo é uma geração avançada da bateria de íon de lítio mais popular e, assim como sua contraparte mais antiga, é especificada com parâmetros rigorosos de carga e descarga.

No entanto, se olharmos para estas especificações em detalhe, descobrimos que são bastante brandas no que diz respeito às taxas, para ser mais preciso, uma bateria Lipo pode ser carregada a uma taxa de 5C e descarregada mesmo a taxas muito mais elevadas, aqui 'C 'é a classificação AH da bateria.

As especificações acima na verdade nos dão a liberdade de usar entradas de corrente muito mais altas sem nos preocupar com uma situação de sobrecarga de corrente para a bateria, o que normalmente é o caso quando baterias de ácido de chumbo estão envolvidas.

Isso significa que a classificação de amperagem da entrada pode ser ignorada na maioria dos casos, uma vez que a classificação não pode exceder as especificações de 5 x AH da bateria, na maioria dos casos. Dito isto, é sempre uma ideia melhor e segura carregar tais dispositivos críticos com uma taxa que pode ser inferior ao nível máximo especificado, um C x 1 pode ser considerado como a taxa de carregamento ideal e mais segura.

Como estamos interessados ​​em projetar um circuito carregador de bateria de polímero de lítio (Lipo), vamos nos concentrar mais nisso e ver como uma bateria lipo pode ser carregada com segurança, mas de forma otimizada, usando componentes que podem já estar guardados em sua caixa de lixo eletrônico.

Referindo-se ao diagrama de circuito do carregador de bateria Lipo mostrado, todo o design pode ser visto configurado em torno do IC LM317, que é basicamente um chip regulador de tensão versátil e tem todos os recursos de proteção integrados. Não permitirá mais de 1,5 amperes em suas saídas e garante um nível de amplificador seguro para a bateria.

O IC aqui é basicamente usado para configurar o nível exato de tensão de carga necessário para a bateria lipo. Isso pode ser feito ajustando o potenciômetro de 10k acompanhado ou um preset.

Diagrama de circuito

A seção na extrema direita que incorpora um opamp é o estágio de corte de sobrecarga e garante que a bateria nunca seja sobrecarregada e corta o fornecimento para a bateria assim que o limite de sobrecarga é atingido.

Operação de Circuito

O pré-ajuste de 10 k posicionado no pino 3 do opamp é usado para definir o nível de sobrecarga, para uma bateria de polímero de lítio 3,7 V isso pode ser definido de forma que a saída do opamp fique alta assim que a bateria for carregada para 4,2 V (para uma única célula). Como um diodo está posicionado no positivo da bateria, a saída do LM 317 deve ser ajustada para cerca de 4,2 + 0,6 = 4,8 V (para uma única célula) para compensar a queda de tensão direta do diodo acompanhado. Para 3 células em série, este valor precisará ser ajustado para 4,2 x 3 + 0,6 = 13,2 V

Quando a energia é ligada pela primeira vez (isso deve ser feito depois de conectar a bateria na posição mostrada), a bateria em um estado descarregado puxa a alimentação do LM317 para o nível existente de seu nível de tensão, vamos supor que seja 3,6 V .

A situação acima mantém o pino 3 do opamp bem abaixo do nível de tensão de referência fixado no pino 2 do IC, criando uma lógica baixa no pino 6 ou na saída do IC.

Agora, quando a bateria começa a acumular carga, seu nível de tensão começa a subir até atingir a marca de 4,2 V, que puxa o potencial do pino 3 do opamp logo acima do pino 2, forçando a saída do IC a ficar instantaneamente alta ou no nível de alimentação.

O acima indica que o LED indicador acende o interruptor LIGADO do transistor BC547 conectado ao pino ADJ do LM 317.

Quando isso acontece, o pino ADJ do LM 317 é aterrado, forçando-o a desligar sua alimentação de saída para a bateria lipo.

No entanto, neste ponto, todo o circuito fica travado nesta posição de corte devido à tensão de feedback para o pino 3 do opamp através do resistor de 1K. Esta operação garante que a bateria, sob nenhuma circunstância, receba a tensão de carga uma vez que o limite de sobrecarga seja atingido.

A situação permanece bloqueada até que o sistema seja DESLIGADO e reiniciado para possivelmente iniciar um novo ciclo de carregamento.

Adicionando um CC de corrente constante

No projeto acima, podemos ver uma instalação de controle de tensão constante usando LM338 IC, no entanto, uma corrente constante parece estar faltando aqui. Para habilitar um CC neste circuito, um pequeno ajuste pode ser suficiente para incluir esse recurso, conforme mostrado na figura a seguir.

Como pode ser visto, uma simples adição de um resistor limitador de corrente e um link de diodo transforma o projeto em um CC efetivo ou carregador de célula Lipo de corrente constante. Agora, quando a saída tenta drenar corrente acima do limite CC especificado, um potencial calculado é desenvolvido através de Rx, que passa pelo diodo 1N4148 acionando a base BC547, que por sua vez conduz e aterra o pino ADJ do IC LM338, forçando o IC para desligar a alimentação do carregador.

Rx pode ser calculado com a seguinte fórmula:

Rx = Limite de tensão direta de BC547 e 1N41448 / Limite máximo de corrente da bateria

Portanto, Rx = 0,6 + 0,6 / Limite máximo de corrente da bateria

Bateria Lipo com 3 Células Série

No pacote de bateria de 11,1 V proposto acima, existem 3 células em série e os pólos da bateria são terminados separadamente através de um conector.
Recomenda-se carregar as baterias individuais separadamente, localizando os pólos corretamente do conector. O diagrama mostra os detalhes básicos da fiação das células com o conector:

ATUALIZAÇÃO: Para conseguir um carregamento automático contínuo de uma bateria Lipo multicelular, você pode consultar o seguinte artigo, que pode ser usado para carregar todos os tipos de baterias Lipo, independentemente do número de células incluídas nela. O circuito é projetado para monitorar e transferir automaticamente a tensão de carga para as células que podem ser descarregadas e precisam ser carregadas:

Circuito carregador de equilíbrio de bateria lipo




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