Κύκλωμα φορτιστή μπαταρίας ιόντων υψηλής τάσης

Η ανάρτηση εξηγεί ένα κύκλωμα φορτιστή μπαταρίας Li-Ion υψηλής τάσης που μπορεί να χρησιμοποιηθεί για τη φόρτιση οποιουδήποτε υψηλού ρεύματος, όπως οι μπαταρίες 2S3P, 3S2P. Μπορεί επίσης να χρησιμοποιηθεί για τη φόρτιση άλλων παρόμοιων μπαταριών ιόντων λιθίου υψηλής ποιότητας Ah από αυτοκίνητο ή μπαταρία φορτηγού. Η ιδέα ζητήθηκε από τον κ. Neil

Φόρτιση πακέτου Li-Ion 8800 mAh

Αυτό ίσως είναι πολύ αναιδές από εμένα για να ζητήσω τη βοήθειά σας, αλλά οι σχεδιαστικές μου δεξιότητες είναι περιορισμένες στα ηλεκτρονικά και ως εθελοντής ο προϋπολογισμός μου είναι περιορισμένος.

Είμαι εθελοντής για έναν τοπικό οργανισμό αναζήτησης και διάσωσης (Suffolk Lowland Search and Rescue), είμαστε σε εφημερία 24 ώρες την ημέρα 365 ημέρες το χρόνο, η δουλειά μας περιλαμβάνει την εύρεση όσων έχουν εξαφανιστεί στο Σάφολκ (και συνορεύουν με την κομητεία).

Η αναζήτηση πραγματοποιείται συχνά κατά τη διάρκεια των ωρών του σκοταδιού και έχουμε ιδιαίτερη ανάγκη για καλούς φακούς, οι οποίοι πρέπει να είναι έτοιμοι για δράση αμέσως.

Είμαι μέλος της ομάδας διάσωσης ποδηλάτου βουνού, καλύπτουμε το έδαφος πολύ γρήγορα και μπορούμε να αναζητήσουμε διαδρομές πολύ πιο γρήγορα από τις ομάδες ποδιών, τα φώτα είναι και πάλι πολύ σημαντικά και ελπίζω ότι εδώ μπορείτε να βοηθήσετε.

Πρόσφατα αγόρασα ένα φως LED Cree για το ποδήλατό μου, τροφοδοτείται από μια μπαταρία 8,4v Li-ion 8800mAh, έχω 2.

Αυτές οι μονάδες συνοδεύτηκαν από έναν τροφοδοτικό τροφοδοσίας (240v UK) και αυτό που θα ήθελα είναι να μπορώ να τα φορτίζω στο αυτοκίνητο όπου διατηρείται η μοτοσυκλέτα.

Παρατήρησα ότι το έχετε ήδη σχεδίασε μερικά κυκλώματα φόρτισης για αυτόν τον τύπο μπαταρίας και αναρωτιέμαι αν θα μπορούσατε να τροποποιήσετε το σχέδιό σας ώστε να μπορείτε να φορτίσετε από ένα κύκλωμα αυτοκινήτου 12v σε αυτές τις μπαταρίες προδιαγραφών.

Το κύκλωμα αυτοκινήτου θα αλλάξει με την ανάφλεξη. Είμαι πολύ ικανός να κατασκευάσω το κύκλωμα, είναι μόνο οι σχεδιαστικές μου δεξιότητες που είναι περιορισμένες!

Εκτιμώ πολύ όποτε ξοδεύετε για αυτό, θα βοηθήσει όχι μόνο εγώ, αλλά ενδεχομένως οποιαδήποτε χαμένη σόλα στο Σάφολκ.

Με εκτίμηση,

Νιλ.

Ο σχεδιασμός

Το εμφανιζόμενο κύκλωμα φορτιστή μπαταρίας ιόντων υψηλής τάσης Li-Ion έχει τη δυνατότητα φόρτισης οποιασδήποτε μπαταρίας ιόντων λιθίου έως 5 AH με το εμφανιζόμενο IC2, ή για μπαταρίες 10AH εάν το IC2 αντικατασταθεί κατάλληλα με LM396

Το LM338 IC2 είναι ένα ευέλικτο IC ρυθμιστή τάσης που μπορεί να διαμορφωθεί ειδικά για τη φόρτιση κυττάρων Li-Ion με τα βασικά χαρακτηριστικά όπως σταθερό ρεύμα και σταθερή τάση.

Ο παραπάνω σχεδιασμός έχει διαμορφωθεί ως φορτιστής ιόντων λιθίου σταθερής τάσης, δεδομένου ότι υποθέτουμε ότι η παροχή εισόδου είναι σταθερό ρεύμα.

Ωστόσο, σε περίπτωση που η παροχή εισόδου δεν είναι περιορισμένη στο ρεύμα, το IC2 μπορεί να βελτιωθεί με ένα αποτελεσματικό χαρακτηριστικό σταθερού ρεύματος. Θα το συζητήσουμε στο τέλος αυτής της εξήγησης.

Ο σχεδιασμός αποτελείται από δύο βασικά στάδια, το στάδιο ρυθμιστή τάσης IC2 και το στάδιο αποκοπής υπερφόρτισης IC1.

Το IC2 έχει διαμορφωθεί στην τυπική του μορφή ρυθμιστή τάσης, όπου το P1 λειτουργεί ως κουμπί ελέγχου και μπορεί να ρυθμιστεί ώστε να παράγει την απαιτούμενη τάση φόρτισης σε όλη τη συνδεδεμένη μπαταρία ιόντων λιθίου στην έξοδο.

Το IC1 pin3 είναι η είσοδος ανίχνευσης του IC και τερματίζεται με μια προκαθορισμένη P2 για διευκόλυνση της ρύθμισης της στάθμης τάσης υπερφόρτισης.

Το προκαθορισμένο P2 ρυθμίζεται έτσι ώστε όταν η μπαταρία φτάσει στην τιμή πλήρους φόρτισης, η τάση στο pin3 μόλις γίνεται υψηλότερη από το pin2, με αποτέλεσμα ένα στιγμιαίο υψηλό στο pin6 του IC.

Μόλις συμβεί αυτό, το υψηλό από το pin6 ασφαλίζει στο pin3 με ένα μόνιμο υψηλό μέσω R3, D2, παγώνοντας το κύκλωμα σε αυτήν τη θέση. Θυμηθείτε ότι αυτό το δίκτυο μανδάλωσης είναι προαιρετικό, μπορείτε να το αφαιρέσετε αν το επιθυμείτε, αλλά στη συνέχεια η μπαταρία ιόντων λιθίου δεν θα διακοπεί μόνιμα, αλλά διακόπτει συνεχώς το ON / OFF ανάλογα με το όριο πλήρους φόρτισης της μπαταρίας.

Το παραπάνω υψηλό παραδίδεται επίσης στη βάση του BC547 που στηρίζει αμέσως τον πείρο ADJ του IC2, αναγκάζοντάς τον να διακόψει την τάση εξόδου του, διακόπτοντας έτσι την τάση στην μπαταρία ιόντων λιθίου.

Το κόκκινο LED ανάβει τώρα υποδεικνύοντας το επίπεδο πλήρους φόρτισης και τις συνθήκες διακοπής του κυκλώματος.

Διάγραμμα κυκλώματος

Σχεδιασμός PCB

Λίστα ανταλλακτικών από το προτεινόμενο κύκλωμα φορτιστή μπαταρίας ιόντων λιθίου υψηλής τάσης 12V / 24V

• R1, R5 = 4K7
• R2 = 240 Ωμ
• P1, P2 = 10 K Προεπιλογές
• R3, R4 = 10Κ
• D1, D5 = 6A4 δίοδος
• D2 = 1N4148
• D3, D4 = 4,7 Δίοδος βενζίνης 1/2 watt
• IC1 = 741 opamp για είσοδο 12V, LM321 για είσοδο 24V
• IC2 = LM338

Πώς να ρυθμίσετε το κύκλωμα.

1. Αρχικά μην συνδέετε καμία μπαταρία στην έξοδο και περιστρέψτε το P2 έτσι ώστε το ρυθμιστικό του να αγγίζει το άκρο της γείωσης, με άλλα λόγια ρυθμίστε το P2 για να κάνει το pin3 στο μηδέν ή το επίπεδο γείωσης.
2. Τροφοδοτήστε την τάση εισόδου, ρυθμίστε το P1 για να λάβετε το απαιτούμενο επίπεδο τάσης στην έξοδο όπου η μπαταρία υποτίθεται ότι είναι συνδεδεμένη, το πράσινο LED θα ανάψει σε αυτήν τη θέση.
3. Τώρα, μετακινήστε πολύ προσεκτικά το P2 προς τα πάνω έως ότου η κόκκινη λυχνία LED ανάψει και ασφαλίζει στη θέση αυτή, σταματήστε να κινείστε περαιτέρω το P2, επιβεβαιώστε με το πράσινο LED να κλείνει ως απόκριση στον κόκκινο φωτισμό LED.
4. Το κύκλωμα έχει ρυθμιστεί τώρα για την απαιτούμενη φόρτιση ιόντων λιθίου υψηλής ισχύος από μπαταρία αυτοκινήτου ή οποιαδήποτε πηγή 12 / 24V ..

Προσθήκη μιας σταθερής τρέχουσας δυνατότητας στην παραπάνω σχεδίαση

Όπως φαίνεται παρακάτω, ο παραπάνω σχεδιασμός μπορεί να βελτιωθεί περαιτέρω προσθέτοντας ένα χαρακτηριστικό ελέγχου ρεύματος, το οποίο καθιστά το προτεινόμενο κύκλωμα φορτιστή ιόντων λιθίου υψηλής τάσης τέλειο με τα χαρακτηριστικά CC και CV, δηλαδή με χαρακτηριστικά σταθερής τάσης και σταθερού ρεύματος.

Απλοποιημένος σχεδιασμός

Ενώ τα παραπάνω εξηγούμενα κυκλώματα είναι εξαιρετικά με τα χαρακτηριστικά και τη λειτουργία τους, η χρήση του LM338 καθιστά το σχεδιασμό λίγο περίπλοκο και δαπανηρό.

Λίγο τσίμπημα αποκαλύπτει ότι η εφαρμογή θα μπορούσε μάλλον να υλοποιηθεί χρησιμοποιώντας μόνο ένα opamp και ένα τρέχον έλεγχο με βάση το BJT όπως φαίνεται παρακάτω:

Ένας πυκνωτής 1uF εισάγεται στην αντίστροφη είσοδο του IC, το οποίο διασφαλίζει ότι το IC ξεκινά πάντα με την έξοδο του σε θετικό υψηλό όταν τροφοδοτείται. Αυτό με τη σειρά του επιτρέπει έναν εγγυημένο διακόπτη ON του τρανζίστορ εξόδου και επιτρέπει στη συνδεδεμένη μπαταρία να κλειδώσει με τη διαδικασία φόρτισης.

Η ιδέα έχει δοκιμαστεί διεξοδικά, η απόδειξη βίντεο μπορεί να δει εδώ.

ΠΡΟΕΙΔΟΠΟΙΗΣΗ: Σε όλες τις παραπάνω έννοιες, ΚΑΝΟΝΙΣΜΟΣ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑΣ ΓΙΑ ΤΗ ΜΠΑΤΑΡΙΑ ΔΕΝ ΠΕΡΙΛΑΜΒΑΝΕΤΑΙ, ΠΑΡΑΚΑΛΩ ΣΙΜΑΝΤΕ ΤΗΝ ΡΥΘΜΙΣΗ ΤΟΥ ΤΡΕΧΟΝΤΟΣ ΣΕ ΕΠΙΠΕΔΟ ΠΟΥ ΔΕΝ ΠΡΟΚΑΛΕΙ ΤΗ ΘΕΡΜΟΚΡΑΣΙΑ ΜΠΑΤΑΡΙΑΣ ΓΙΑ ΝΑ ΠΑΡΕΤΕ ΑΝΩ ΤΩΝ 35 ΚΛΕΙΔΩΝ.