O post explica uma bateria simples de polímero de lítio (Lipo) com recurso de corte de sobrecarga. A ideia foi solicitada pelo Sr. Arun Prashan.
Carregar uma única Lipo Cell com CC e CV
Me deparei com seu trabalho em “Circuito de carregador de bateria de dínamo de bicicleta” no blog de design de circuito caseiro. Foi realmente informativo.
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 voltagem predefinida, a bateria secundária irá ligar o sistema do robô. Minha preocupação não é em relação ao circuito de comutação.
Junto com isso, estou trabalhando na geração de energia conectando um gerador a cada motor. A corrente gerada destina-se a ser utilizada para recarregar a bateria LiPo 30C 11.1V 2200mAh 3 células.
Estou ciente de que o circuito mencionado em “Circuito do carregador de bateria do dínamo de bicicleta” não será útil para o meu propósito. Você pode me dar alguma outra opção referente ao meu problema. Eu só preciso saber como modificar o circuito para torná-lo compatível com LiPo com tensão constante e corrente constante ou taxas CC e CV. Obrigado, aguardo 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 essas especificações em detalhes, achamos que é bastante brando no que diz respeito às taxas, para ser mais preciso, uma bateria Lipo pode ser carregada à taxa de 5C e descarregada até mesmo a taxas muito mais altas, aqui “C ” é a classificação AH da bateria.
As especificações acima realmente nos dão a liberdade de usar entradas de corrente muito mais altas sem nos preocupar com uma situação de sobrecorrente para a bateria, o que normalmente é o caso quando baterias de chumbo-ácido estão envolvidas.
Isso significa que a classificação de amperagem da entrada pode ser ignorada na maioria dos casos, pois a classificação não pode exceder a especificação de 5 x AH da bateria, na maioria dos casos. Dito isto, é sempre uma ideia melhor e segura carregar esses dispositivos críticos com uma taxa que pode ser menor que o nível máximo especificado, um C x 1 pode ser considerado a taxa de carregamento ideal e mais segura.
Como aqui estamos interessados em projetar um circuito de 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 maneira otimizada, usando componentes que já podem estar 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 possui todos os recursos de proteção integrados. garante um nível de amperagem seguro para a bateria.
O IC aqui é usado basicamente para configurar o nível exato de tensão de carregamento necessário para a bateria lipo. Isso pode ser feito ajustando o potenciômetro de 10k acompanhado ou uma predefinição.
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 do 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 de 3,7 V, isso pode ser definido de forma que a saída do opamp seja 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 acompanhada. Para 3 células em série, esse 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 estando 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 pino3 do opamp bem abaixo do nível de tensão de referência fixado no pino2 do CI, criando uma lógica baixa no pino6 ou na saída do CI.
Agora, à medida que 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 subir instantaneamente ou no nível de alimentação.
O acima faz com que o LED indicador acenda o interruptor ON do transistor BC547 conectado através do pino ADJ do LM 317.
Uma vez que isso acontece, o pino ADJ do LM 317 fica 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 no pino3 do opamp através do resistor de 1K. Esta operação garante que a bateria em nenhuma circunstância receba a tensão de carga quando o limite de sobrecarga for atingido.
A situação permanece bloqueada até que o sistema seja DESLIGADO e reinicializado 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 o 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 carregador de célula Lipo CC ou corrente constante. Agora, quando a saída tenta extrair corrente acima do limite CC especificado, um potencial calculado é desenvolvido em 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 Células Série 3
Na bateria de 11,1 V proposta 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, posicionando os pólos corretamente no conector. O diagrama mostra os detalhes básicos da fiação das células com o conector:
ATUALIZAÇÃO: Para obter um carregamento automático contínuo de uma bateria Lipo multicelular, você pode consultar o artigo a seguir, que pode ser usado para carregar todos os tipos de baterias Lipo, independentemente do número de células incluídas. 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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FONTE
Nota: Este conteúdo foi traduzido do Inglês para português (auto)
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