Circuit de chargeur de batterie au lithium polymère (Lipo)

Le message explique une simple batterie au lithium polymère (Lipo) avec une fonction de coupure de surcharge. L'idée a été demandée par M. Arun Prashan.

Charger une seule cellule Lipo avec CC et CV

Je suis tombé sur votre travail sur 'Bicycle Dynamo Battery Charger Circuit' dans le blog de conception de circuits maison. C'était vraiment instructif.

Je voudrais poser une question concernant cet article. Je travaille sur un robot hexapédal avec mécanisme de commutation de batterie. Une fois que la batterie principale dépasse une tension prédéfinie, la batterie secondaire alimente le système du robot. Ma préoccupation ne concerne pas le circuit de commutation.

Parallèlement à cela, je travaille sur la production d'énergie en attachant un générateur à chaque moteur. Le courant généré est destiné à être utilisé pour recharger la batterie LiPo 3 cellules 30C 11.1V 2200mAh.

Je suis conscient que le circuit mentionné dans «Circuit de chargeur de batterie de dynamo de vélo» ne sera pas utile à mes fins. Pouvez-vous me donner une autre option concernant mon problème. J'ai juste besoin de savoir comment modifier le circuit pour le rendre compatible LiPo avec une tension constante et un courant constant ou des taux CC et CV. Merci, dans l'attente d'une réponse.

Salutations,

Arun Prashan

Malaisie

La conception

Une batterie au lithium polymère ou simplement une batterie lipo est une race avancée de la batterie lithium-ion la plus populaire, et tout comme son homologue plus ancienne, elle est spécifiée avec des paramètres de charge et de décharge rigoureux.

Cependant, si vous regardez ces spécifications en détail, nous trouvons que c'est plutôt clément en ce qui concerne les tarifs, pour être plus précis une batterie Lipo peut être chargée au taux de 5C et déchargée même à des taux beaucoup plus élevés, ici 'C 'est la cote AH de la batterie.

Les spécifications ci-dessus nous donnent en fait la liberté d'utiliser des entrées de courant beaucoup plus élevées sans se soucier d'une situation de surintensité pour la batterie, ce qui est normalement le cas lorsque des batteries au plomb sont impliquées.

Cela signifie que l'intensité nominale de l'entrée peut être ignorée dans la plupart des cas, car la valeur nominale ne peut pas dépasser la spécification 5 x AH de la batterie, dans la plupart des cas. Cela dit, il est toujours préférable et sûr de charger ces appareils critiques avec un taux qui peut être inférieur au niveau maximum spécifié, un C x 1 pourrait être considéré comme le taux de charge optimal et le plus sûr.

Puisque nous sommes ici intéressés par la conception d'un circuit de chargeur de batterie au lithium polymère (Lipo), nous nous concentrerons davantage sur cela et verrons comment une batterie lipo peut être chargée en toute sécurité mais de manière optimale en utilisant des composants qui pourraient déjà se trouver dans votre boîte à ordures électronique.

En se référant au schéma de circuit du chargeur de batterie Lipo illustré, la conception entière pourrait être vue configurée autour de l'IC LM317 qui est essentiellement une puce de régulateur de tension polyvalente et possède toutes les fonctionnalités de protection intégrées. Il ne permettra pas plus de 1,5 ampères sur ses sorties et assure un niveau d'ampli sûr pour la batterie.

Le circuit intégré ici est essentiellement utilisé pour configurer le niveau de tension de charge exact requis pour la batterie lipo. Ceci peut être accompli en ajustant le pot de 10k accompagné ou un preset.

Schéma

La section à l'extrême droite qui incorpore un amplificateur opérationnel est l'étape de coupure de surcharge et garantit que la batterie n'est jamais autorisée à se surcharger, et coupe l'alimentation de la batterie dès que le seuil de surcharge est atteint.

Fonctionnement du circuit

Le préréglage 10 k positionné sur la broche 3 de l'ampli-op est utilisé pour régler le niveau de surcharge, pour une batterie li-polymère de 3,7 V, il peut être réglé de telle sorte que la sortie de l'ampli-op soit élevée dès que la batterie est chargée à 4,2 V (pour une seule cellule). Puisqu'une diode est positionnée au positif de la batterie, la sortie du LM 317 doit être réglée à environ 4,2 + 0,6 = 4,8 V (pour une seule cellule) pour compenser la chute de tension directe de la diode accompagnée. Pour 3 cellules en série, cette valeur devra être ajustée à 4,2 x 3 + 0,6 = 13,2 V

Lorsque l'alimentation est allumée pour la première fois (cela doit être fait après avoir connecté la batterie à travers la position indiquée), la batterie étant dans un état déchargé tire l'alimentation du LM317 au niveau existant de son niveau de tension, supposons qu'il soit de 3,6 V .

La situation ci-dessus maintient la broche3 de l'amplificateur opérationnel bien en dessous du niveau de tension de référence fixé à la broche2 du CI, créant une logique basse sur la broche6 ou la sortie du CI.

Maintenant que la batterie commence à accumuler de la charge, son niveau de tension commence à augmenter jusqu'à ce qu'il atteigne la marque de 4,2 V qui tire le potentiel de la broche3 de l'amplificateur opérationnel juste au-dessus de la broche2, forçant la sortie du circuit intégré à monter instantanément ou au niveau d'alimentation.

Ce qui précède invite le voyant LED à allumer l'interrupteur sur le transistor BC547 connecté à travers la broche ADJ du LM 317.

Une fois que cela se produit, la broche ADJ du LM 317 est mise à la terre, le forçant à couper son alimentation de sortie vers la batterie lipo.

Cependant, à ce stade, tout le circuit est verrouillé dans cette position de coupure en raison de la tension de retour sur la broche 3 de l'amplificateur opérationnel via la résistance 1K. Cette opération garantit que la batterie ne peut en aucun cas recevoir la tension de charge une fois que la limite de surcharge est atteinte.

La situation reste verrouillée jusqu'à ce que le système soit éteint et réinitialisé pour éventuellement lancer un nouveau cycle de charge.

Ajout d'un CC à courant constant

Dans la conception ci-dessus, nous pouvons voir une installation de contrôle de tension constante utilisant LM338 IC, mais un courant constant semble manquer ici. Afin d'activer un CC dans ce circuit, un petit ajustement peut suffire pour inclure cette fonctionnalité, comme illustré dans la figure suivante.

Comme on peut le voir, un simple ajout d'une résistance de limitation de courant et d'une liaison diode transforme la conception en un chargeur de cellules Lipo CC efficace ou à courant constant. Maintenant, lorsque la sortie tente de tirer du courant au-dessus de la limite CC spécifiée, un potentiel calculé est développé à travers Rx, qui passe à travers la diode 1N4148 déclenchant la base BC547, qui à son tour conduit et met à la terre la broche ADJ de l'IC LM338, forçant l'IC pour couper l'alimentation du chargeur.

Rx peut être calculé avec la formule suivante:

Rx = limite de tension directe de BC547 et 1N41448 / limite de courant de batterie max.

Par conséquent Rx = 0,6 + 0,6 / limite de courant de batterie max.

Batterie Lipo avec cellules de la série 3

Dans le bloc de batterie 11,1 V proposé ci-dessus, il y a 3 cellules en série et les pôles de la batterie se terminent séparément par un connecteur.
Il est recommandé de charger les batteries individuelles séparément en localisant correctement les pôles du connecteur. Le schéma montre les détails de câblage de base des cellules avec le connecteur:

MISE À JOUR: Afin de réaliser une charge automatique continue d'une batterie Lipo multi-cellules, vous pouvez vous référer à l'article suivant, qui peut être utilisé pour charger tous les types de batteries Lipo quel que soit le nombre de cellules incluses. Le circuit est conçu pour surveiller et transférer automatiquement la tension de charge aux cellules qui pourraient être déchargées et doivent être chargées:

Circuit de chargeur d'équilibrage de batterie Lipo