Универсальное зарядное устройство LiPo

Универсальное зарядное устройство LiPo одной батареи сегодня не является проблемой, потому что для этой цели действительно разработано много схем. Трудности начинаются, когда нам нужна схема, которая позволяет заряжать батарею с током более 1А. С батареей ситуация становится еще сложнее. Представленное устройство идеально подходит для такой ситуации, это универсальное зарядное устройство для последовательных батарей LiPo 1 … 4 с зарядным током до 2А.

Универсальное зарядное устройство LiPo

Представленная универсальное зарядное устройство LiPo основана на специализированной микросхеме MAX1737. Это контроллер понижающего импульсного преобразователя, предназначенный для зарядки LiPo / Li-Ion аккумуляторов. Внутренняя структура микросхемы показана на рисунке.

Внутренняя структура микросхемы

Микросхема оснащена многими функциями, необходимыми для правильной зарядки аккумулятора, такими как режим предварительной зарядки с малым током, таймеры для предотвращения перезарядки, обнаружение поврежденного элемента (в зависимости от времени зарядки) и термозащита в виде термистора, измеряющего температуру батареи или блока батарей.

Кроме того, микросхема MAX1737 имеет встроенный ограничитель тока, потребляемого от источника питания, что полезно, когда она находится в режиме управления питанием. В этой схеме этот блок не задействован и используется только функция зарядного устройства.

Схема универсальное зарядное устройство LiPo показана на рисунке.

Схема универсальное зарядное устройство LiPo

Источник питания подключен к разъему и напряжение должно находиться в диапазоне 20 … 28В. Мощность источника питания должна соответствовать установленному току зарядки. Импульсный источник питания ноутбука идеально подойдет для этой цели, диод D1 предотвращает обратного подключения питания и защищает аккумулятор от разрядки в случае отключения питания. Элементы D2, C1 защищают источник питания микросхемы U1. Сборка транзистор Q1 представляет собой пару ключевых элементов, компоненты C10, C11, D3 являются частью схемы ключевых транзисторов.

Резистор R13 задает максимальный ток зарядки аккумулятора. Элементы R14, R15, C12 … 14 отвечают за фильтрацию напряжения от резистора R13. Напряжение для полномасштабного преобразователя тока составляет 200 мВ. Для резистора R13 = 0,1В это соответствует максимальному току зарядки Imax = 2А. Ток зарядки, пропорциональный максимальному току, определяется напряжением на выводе ISETOUT (сигнал ISET).

Расположение перемычки на выводах IADJ приводит к переключению делителя R9 … 12 и установке тока на 100/75/50/25% Imax (т. е. 2,0 / 1,5 / 1,0 / 0,5 А). Микросхема U1 постоянно в работе, вывод SHDN подключен к внутреннему выводу VL (высокий уровень).

Зарядка начинается с измерения напряжения аккумулятора, вывод BATT. Если напряжение ниже 2,5В / элемента, ток устанавливается на Imax / 20, батарея заряжается в течение приблизительно 7,5 минут и активируется светодиод FST (быстрая зарядка). Если напряжение батареи не увеличивается в течение этого времени, показывает ошибку (светодиод FLT), если оно превышает 2,5В / на элемент, микросхема переходит в режим быстрой зарядки.

Быстрая зарядка — это режим постоянной зарядки, определяемый током Imax (с учетом положения перемычки на выводах IADJ) в течение 90 минут.

После достижения напряжения элемента 4,2В (± VAdj) микросхема переходит в режим полной зарядки (сигнализируемая светодиодом FLL). Эта стадия длится еще 90 минут и состоит из зарядки с постоянным напряжением до тех пор, пока таймер не переполнится (что показывает светодиод FLT), или пока ток зарядки не упадет до уровня 0,1 * Imax. Снижение тока зарядки ниже 0,1 * Imax переводит микросхему U1 в режим поддержки.

Отключите питание в течение 45 минут (светодиоды FST и FLL выключены). Еще через 45 минут, если напряжение аккумулятора не упадет ниже 95% Vcell, микросхема завершит зарядку. Если напряжение аккумулятора падает ниже 95% Vcell, зарядка повторяется.

Количество последовательно соединенных элементов и, следовательно, конечное зарядное напряжение определяют состояние вывода CELL. Перемычка конфигурации CELL позволяет устанавливать напряжение, соответствующее 1 … 4 ячейкам батарей, включенным последовательно (4,2 … 16,8 В). Отличительной особенностью микросхемы MAX1737 от других зарядных устройств является возможность корректировки напряжения зарядки в пределах ± 5% от номинального напряжения.

В универсальное зарядное устройство LiPo используются пороги коррекции ± 2,5% и -5%. Это позволяет заряжать пакеты напряжением ниже номинального 4,1 / 4,0В, влияющим на увеличение срока службы, или напряжением 4,3В для более новых типов батарей LiPo 4,35В. Коррекция происходит автоматически и независимо от установленного количества ячеек.

Если напряжение ячейки в блоке по какой-либо причине (например, повреждение батареи) превышает 4,55 … 4,8В, зарядка прерывается системой защиты от перенапряжения. TMR1, TMR2 определяют время каждой фазы зарядки, TMR1 (C8) определяет время Pregual, Full Charge, Top Off и время быстрой зарядки TMR2.

Для емкости 1 нФ время составляет соответственно Pregual = 7,5 мин, полная зарядка = 90 мин, быстрая зарядка = 90 мин, Top Off = 45 мин и пропорционально емкостям, подключенным к выводам микросхемы TMR1, TMR2. Для тепловой защиты батареи в блоке должен быть термистор NTC 10K B3977, встроенный компаратор в микросхеме U1 блокирует зарядку, когда температура батареи выходит за пределы диапазона 2,5 … 47,5 C. Температура измеряется каждую 1 секунду.

Универсальное зарядное устройство LiPo собрано на небольшой двухсторонней печатной плате, ее схема и расположение элементов показаны на рисунке.

Печатная плата зарядное устройство LiPo

Если зарядное устройство будет работать только с одним типом батарей, то для повышения надежности стоит заменить перемычки IADJ, CELLl, VADJ на прямые соединения на печатной плате. При первом включении зарядного устройства желательно от лабораторного источника питания с ограничением тока.

После включения питания проверьте напряжение, соответствующие всем положениям перемычек CELL / VADJ. Если напряжения соответствуют кратному 4,2 В +/– поправке VADJ, вы можете приступить к зарядке аккумулятора. В таком случае следует проверить соответствие выходного напряжения, зарядного тока, режима защиты NTC и сигнализации режима в полном цикле зарядки.

 

Закладка Постоянная ссылка.

Добавить комментарий

  •