Velik tokovni krog za polnjenje litij-ionskih baterij

V prispevku je razloženo visokotokovno vezje za polnjenje Li-Ion baterij, ki ga lahko uporabimo za polnjenje vseh močnih tokov, kot so akumulatorji 2S3P, 3S2P. Uporablja se lahko tudi za polnjenje drugih podobnih Li-ionskih baterij z visoko vrednostjo Ah iz avtomobila ali tovornjaka. Idejo je zahteval gospod Neil

Polnjenje Li-Ion paketa z 8800 mAh

Morda vas zelo prosim, da vas prosim za pomoč, toda moje elektronske spretnosti so omejene v elektroniki in kot prostovoljec je moj proračun omejen.

Sem prostovoljec za lokalno organizacijo za iskanje in reševanje (Suffolk Lowland Search and Rescue), dežuramo 24 ur na dan 365 dni v letu, naše delo vključuje iskanje vseh, ki so pogrešani v Suffolku (in obmejnih okrožjih).

Iskanje pogosto poteka v času teme in še posebej potrebujemo dobre bakle, ki morajo biti pripravljene na akcijo v trenutku.

Sem del reševalne ekipe za gorska kolesa, zemljo pokrivamo zelo hitro in lahko poiščemo poti veliko hitreje kot peš ekipe, luči so spet zelo pomembne in upam, da lahko tu pomagate.

Pred kratkim sem kupil LED lučko Cree za svoje kolo, napaja pa jo 8,4v Li-ion 8800mAh baterija, imam 2.

Te enote so bile opremljene z omrežnim polnilnikom (240 V v Združenem kraljestvu) in želel bi si, da bi jih lahko polnili v avtu, kjer je kolo.

Opazil sem, da ste že oblikoval nekaj polnilnih vezij za to vrsto baterij in se sprašujem, če bi lahko spremenili svojo zasnovo, da bi lahko polnili od 12v avtomobilskega kroga do teh specifikacij baterij.

Avtomobilsko vezje se bo preklopilo z vžigom. Zelo sem sposoben zgraditi vezje, le moje veščine oblikovanja so omejene!

Zelo cenim, kadar koli porabite za to, ne samo meni, ampak tudi morebitnemu izgubljenemu podplatu v Suffolku.

Z najlepšimi pozdravi,

Neil.

Dizajn

Prikazani vezje za polnjenje Li-Ion akumulatorjev je namenjeno za polnjenje katere koli Li-ion baterije do 5 AH s prikazanim IC2 ali za baterije 10AH, če je IC2 ustrezno zamenjan z LM396

LM338 IC2 je vsestranski regulator napetosti IC, ki ga je mogoče posebej konfigurirati za polnjenje Li-Ion celic z bistvenimi lastnostmi, kot sta konstanten tok in konstantna napetost.

Zgornja zasnova je konfigurirana kot Li-ion polnilnik s konstantno napetostjo, saj predpostavljamo, da je vhodna napetost konstanten tok.

Če pa vhodno napajanje ni omejeno na tok, je IC2 mogoče izboljšati z efektivno funkcijo konstantnega toka. O tem bomo razpravljali na koncu te razlage.

Zasnova je sestavljena iz dveh temeljnih stopenj, stopnje regulatorja napetosti IC2 in stopnje prekinitve polnjenja IC1.

IC2 je konfiguriran v svoji standardni obliki regulatorja napetosti, kjer P1 deluje kot krmilni gumb in ga je mogoče prilagoditi tako, da na izhodu ustvari zahtevano polnilno napetost na priključeni Li-ion bateriji.

IC1 pin3 je zaznavalni vhod IC in se zaključi s prednastavljeno P2 za lažjo nastavitev nivoja napetosti prekomernega polnjenja.

Prednastavljeni P2 je nastavljen tako, da ko baterija doseže svojo polno vrednost napolnjenosti, napetost na pin3 samo postane višja od pin2, kar ima za posledico trenutno visoko vrednost na pin6 IC.

Ko se to zgodi, se najvišji od pin6 zapahne do pin3 s trajno najvišjo vrednostjo prek R3, D2, ki zamrzne vezje v tem položaju. Ne pozabite, da je ta zapah omrežje neobvezno, če ga želite, ga lahko odstranite, vendar Li-ion baterija ne bo trajno prekinjena, temveč občasno vklopite / izklopite glede na prag polne napolnjenosti baterije.

Zgornja meja je dobavljena tudi na dnu BC547, ki takoj utemelji zatič ADJ IC2, ki ga prisili, da izklopi svojo izhodno napetost in s tem prekine napetost na Li-ion bateriji.

Zdaj sveti rdeča lučka, ki prikazuje poln nivo napolnjenosti in izklopljene pogoje vezja.

Shema vezja

Oblika PCB

Seznam delov za predlagano vezje 12V / 24V li-ionske baterije za polnjenje

• R1, R5 = 4K7
• R2 = 240 ohmov
• P1, P2 = 10 K prednastavitve
• R3, R4 = 10K
• D1, D5 = 6A4 dioda
• D2 = 1N4148
• D3, D4 = 4,7 Zener dioda 1/2 vata
• IC1 = 741 opamp za 12V vhod, LM321 za 24V vhod
• IC2 = LM338

Kako nastaviti vezje.

1. Sprva ne priključite nobene baterije na izhodu in zavrtite P2 tako, da se drsnik dotakne tal, z drugimi besedami prilagodite P2, da bo pin3 nastavljen na nič ali nivo tal.
2. Napajajte vhodno napetost, prilagodite P1 tako, da dosežete zahtevano raven napetosti na izhodu, kamor naj bi bila baterija priključena, v tem položaju bo zasvetila zelena LED.
3. Zdaj zelo previdno premaknite P2 navzgor, dokler rdeča LED samo ne zasveti in se zaskoči v tem položaju, nehajte več premikati P2 in potrdite z ugasnitvijo zelene LED kot odziv na rdečo LED osvetlitev.
4. Vezje je zdaj nastavljeno za zahtevano polnjenje z visokim tokom Li-iona iz avtomobilske baterije ali katerega koli vira 12 / 24V.

Dodajanje funkcije stalnega toka v zgornji načrt

Kot je prikazano spodaj, je mogoče zgornjo zasnovo še izboljšati z dodajanjem trenutne krmilne funkcije, zaradi česar je predlagano vezje Li-ionskega polnilnika popolno z značilnostmi CC in CV, to je s konstantnimi atributi napetosti in konstantnega toka.

Poenostavljeno oblikovanje

Medtem ko so zgornja pojasnjena vezja odlična s svojimi lastnostmi in delovanjem, uporaba LM338 naredi zasnovo nekoliko zapleteno in drago.

Malo razgibavanja razkrije, da bi lahko aplikacijo raje izvedli z uporabo samo enega opampa in trenutnega krmiljenja na osnovi BJT, kot je prikazano spodaj:

Na invertirnem vhodu IC je vstavljen kondenzator 1uF, ki zagotavlja, da se pri vklopu IC vedno začne s pozitivno visoko močjo. To pa omogoča zagotovljeno vklop izhodnega tranzistorja in omogoča priključeno baterijo, da se zaklene med postopkom polnjenja.

Koncept je bil temeljito preizkušen, video dokaz je viden tukaj.

OPOZORILO: V VSEH ZGORNJIH POJMIH UREDBA TEMPERATURE KER AKUMULATOR NI VKLJUČEN, TAKO OBREJAJTE TOK PRILAGODITI NA RAVEN, KI NE POVZROČA TEMPERATURE AKUMULATORJA DO VEČ KOT 35 STOPENJ CELZIJA