Mạch sạc pin li-ion
Có các mô-đun hoặc cỗ sạc có sẵn bên trên thị trường hoàn toàn có thể được thực hiện để sạc pin sạc Li-ion. Trong chỉ dẫn này, một bộ sạc được sản xuất bằng các thành phần điện tử cơ bản bao tất cả Bộ điều chỉnh tuyến tính sẽ được thiết kế theo phong cách từ đầu. Mạch sạc vẫn được tùy chỉnh cấu hình theo thông số kỹ thuật của pin cùng yêu cầu sạc.
Pin Li-ion 3,7 V thông thường có năng lượng điện áp định mức tối đa là 4,2 V trên từng cell. Điều đó tất cả nghĩa là, khi năng lượng điện áp của sạc pin đạt đến 4,2 V, nó sẽ tiến hành sạc đầy và không thể tàng trữ điện tích vượt quá mức cho phép đó. Ở tâm trạng đẳng áp, bộ sạc để với tốc độ không đổi tại những đầu rất của pin. Cố gắng sạc pin bằng phương pháp đặt năng lượng điện áp cao hơn mức này có thể sạc pin cấp tốc nhưng làm giảm tuổi lâu của pin.
Bạn đang xem: Mạch sạc pin li-ion
Ngoài điện áp danh định lớn số 1 hoặc điện áp cực lớn của đầu nối, một điểm quan trọng khác cần chú ý khi kiến tạo mạch sạc là tốc độ C (C-rate là thước đo tốc độ pin được xả so với dung tích tối nhiều của nó. Tốc độ 1C tức là dòng phóng điện vẫn xả cục bộ pin trong một giờ. Đối với sạc có năng suất 100 Amp-giờ, vấn đề này tương đương với dòng phóng năng lượng điện 100 Amps.). Giả dụ pin Li-ion 3000 mAh được pin với chiếc điện tối đa 1500 mA thì nó sẽ được gọi là vận tốc sạc 0,5 C. Vì lý do an toàn, sạc pin Li-ion nên được pin với vận tốc sạc từ 0,5 C mang đến 0,8 C.
Chu kỳ sạc của pin sạc Li-ion về cơ bạn dạng có nhì giai đoạn:
1. Sạc chiếc điện không đổi (viết tắt là chế độ CC)
2. Sạc năng lượng điện áp không thay đổi (viết tắt là cơ chế CV)
Nhưng một vài bộ sạc được thiết kế với để bỏ lỡ hoặc thêm nhiều quy trình tiến độ trong quá trình sạc. Trong gợi ý này, cỗ sạc có thiết kế sẽ gồm cả hai quá trình cơ phiên bản bao gồm cơ chế Dòng điện không đổi với Điện áp không đổi. Hãy xem gợi ý trước – “Khái niệm cơ bản về cách sạc sạc pin Li-ion” để tìm hiểu về các nguyên tắc cơ phiên bản của sạc pin Li-ion và cách thức sạc của chúng.
Mạch sạc được thiết kế trong trả lời này được tạo thành hai phần:
a) xây cất nguồn điện áp không thay đổi và chiếc điện không đổi
b) kiến thiết cơ chế chuyển mạch
Trong chỉ dẫn này, việc xây dựng Nguồn năng lượng điện áp không thay đổi và cái điện ko đổi đang được đàm đạo và thi công cơ chế đưa mạch sẽ được trao đổi trong chỉ dẫn tiếp theo. Vì vậy, trong hướng dẫn này, đầu tiên, Nguồn dòng điện không thay đổi có vận tốc sạc là 0,5 C sẽ được thiết kế. Tiếp theo vẫn là kiến thiết Nguồn năng lượng điện áp không đổi là 4,2 V.
Linh khiếu nại để thiết kế mạch sạc sạc Li-ion
Các thành phần cần thiết khi kiến tạo Nguồn dòng điện không đổi cùng Nguồn điện áp không đổi sử dụng bộ điều chỉnh tuyến tính được liệt kê vào bảng bên dưới đây:
Hình 2: Danh sách các thành phần quan trọng cho nguồn điện áp không thay đổi và loại điện không đổi cho bộ sạc pin Li-ion một cell
Sơ đồ gia dụng khối –
Hình 3: Sơ đồ khối của điện áp nguồn áp không thay đổi và dòng điện không thay đổi cho bộ sạc pin sạc Li-ion một cell
Kết nối mạch –
Mạch pin tuân theo thuật toán sạc pin sau:
Hình 4 : Sơ thứ thuật toán sạc mang đến Bộ điều chỉnh tuyến tính dựa trên Bộ sạc sạc Lithium-Ion 3.7 V
Để xây cất nguồn chiếc điện ko đổi cùng nguồn năng lượng điện áp không đổi cho mạch sạc, quá trình sau được thực hiện:
Có thể chúng ta quan tâm
1) đánh giá các thông số kỹ thuật kỹ thuật của pin
2) xác minh các thông số xây đắp của mạch sạc
3) xây đắp nguồn loại điện không đổi sử dụng IC LM317
4) thiết kế nguồn điện áp không đổi sử dụng IC LM317
Kiểm tra thông số kỹ thuật của pin sạc
Trước khi thiết kế bộ sạc, điều đặc biệt quan trọng đầu tiên là buộc phải xác minh các thông số kỹ thuật kỹ thuật của pin. Trước hết, điều đặc biệt là đề xuất kiểm tra tốc độ sạc về tối đa mang đến pin. Trong mạch này, sạc Li-ion 18650 với năng lượng điện áp danh định về tối đa là 4,2 V / 1000 mAh đã được thực hiện để sạc. Nếu sạc pin này được sạc với vận tốc sạc 0,5 C, điều đó có nghĩa là dòng điện về tối đa bởi mạch bộ sạc cung ứng cho pin cần là 500 mA.
Đầu tiên, pin sẽ được kiểm tra ở chính sách CC và sẽ tiến hành sạc với loại điện về tối đa là 500 mA. Trong chính sách này, năng lượng điện áp của pin yêu cầu nằm trong tầm từ 3 V mang đến 4 V theo điện áp danh định lớn số 1 của pin. Ở chính sách CC, chiếc sạc đề nghị là 500 mA cơ mà điện áp sạc đề nghị được xác định cho chính sách này. Điện áp này hoàn toàn có thể được xác minh bằng mặt đường cong pin của sạc pin được hiển thị mặt dưới.
Hình 5: Biểu thiết bị hiển thị Đường cong pin sạc của sạc pin Li-ion
Có thể quan gần kề thấy rằng ở cơ chế CC, điện áp sạc của ắc quy tương đương với điện áp thực của ắc quy. Do đó, ở chính sách này, sạc pin phải tất cả điện áp rơi bên trên nó phải bằng điện áp thực của nó. Khi điện áp của pin sạc đạt mang đến 4,0 V thì phải cung cấp cho nó một Điện áp không đổi bằng điện áp danh định lớn nhất của pin, có nghĩa là 4,2 V. Sau đó, mẫu sạc pin sạc sẽ ban đầu giảm với khi nó đạt mang đến 0,1 C tức là 100 mA, thì pin đề xuất được xem là đã sạc đầy.
Xác định các thông số xây đắp mạch sạc sạc pin Li-ion
Thực tế, các thông số kỹ thuật kỹ thuật về sạc trên giấy có vẻ ít có ích hơn. Đối với cái điện về tối đa là 500 mA, rất có thể thiết kế nguồn dòng không đổi áp dụng IC tuyến tính. Bằng nguồn cái điện không thay đổi này, khi cố gắng sạc sạc Li-ion ở cơ chế CC, bạn ta quan giáp thấy rằng trong quá trình sạc, điện áp thực tiễn của pin là 3,5 V, lúc sạc bằng dòng điện buổi tối đa 500 mA, điện áp pin sạc vượt quá 4 V. Theo tiêu chuẩn, pin rất có thể chịu được nhưng không có bất kỳ sự lệch lạc nào về năng lượng điện áp thực tiễn của nó lên tới mức tốc độ pin 1C. Nhưng quan gần cạnh thấy rằng điện áp pin gồm độ lệch so với năng lượng điện áp thực của nó ở cơ chế CC. Mặc dù trên nhãn sạc pin ghi 1000 mAh mà lại nó không được sạc ở 0,5 C. Bởi đó, sau thời điểm kiểm tra mạch sạc ban đầu, có thể dễ dàng kết luận rằng pin không được sạc sinh sống 500 mA.
Vì vậy, nhằm sạc sạc này, chiếc sạc đề xuất được sụt giảm để rất có thể đạt được điện áp mong ước tại những cực của pin. Vì vậy, pin sạc được thí nghiệm ở các dòng điện khác nhau nhỏ tuổi hơn 500 mA. Trải qua một vài thử nghiệm cùng thử nghiệm, tín đồ ta quan sát thấy rằng điện áp của pin gần gần với năng lượng điện áp thực của nó ở chiếc sạc 60 mA. Vì vậy mạch pin phải có thiết kế để sạc pin pin ngơi nghỉ 60 mA ở chính sách CC.
Cuối cùng, thông số thi công của mạch sạc sau thời điểm thử nghiệm ban đầu của pin sạc với mạch pin như sau:
– mẫu sạc ở cơ chế CC buộc phải là 60 mA
– Điện áp sạc ở chính sách CV bắt buộc là 4,2 V
Để sạc pin ở chính sách CC và CV, cần thiết kế hiếm hoi dòng điện không đổi và nguồn năng lượng điện áp không đổi. Cả hai nguồn điện áp không đổi và mẫu điện không đổi đều hoàn toàn có thể được thiết kế bằng cách sử dụng IC kiểm soát và điều chỉnh điện áp LM317. Cần áp dụng hai IC LM317 riêng rẽ biệt, một IC chuyển động như một mối cung cấp Điện áp không đổi với một IC khác chuyển động như một Nguồn cái điện ko đổi.
Hoạt rượu cồn của LM317 như Nguồn chiếc điện không đổi và Nguồn điện áp không đổi hoàn toàn có thể được đọc từ các hướng dẫn sau:
– LM317 làm nguồn mẫu điện không đổi rất có thể điều chỉnh
– Nguồn cung cấp LM317
Thiết kế nguồn loại điện ko đổi
Mạch tiếp sau đây của LM317 vận động như một nguồn loại điện không thay đổi –
Hình 6: Sơ đồ vật mạch của nguồn cái điện không đổi LM317 cho bộ sạc tuyến tính pin sạc Lithium Ion
Để kiến tạo mạch này, giá trị của năng lượng điện trở R buộc phải được xác định. Giá trị của nó rất có thể được tính bằng cách sử dụng phương trình trực tiếp đến mạch nguồn mẫu điện không đổi. Ở phía trên điện trở R s quyết định chiếc điện ở đầu ra và quý giá của nó hoàn toàn có thể được tính theo phương trình sau:
I = 1,25 / R s (Công thức được giới thiệu trong biểu dữ liệu của LM317)
Dòng điện mong muốn, I = 60mA
R s = 1,25 / 0,06
R s = đôi mươi ohm (ước chừng)
Giá trị của mẫu điện không đổi ý muốn muốn rất có thể được vắt đổi bằng phương pháp thay đổi giá trị của R s. Vì LM317 có thể cung cấp cái điện tối đa là 1,5 A, đó là vì sao tại sao giá trị của R s không thể nhỏ hơn 0,83E.
Xem thêm: Download Lagu Tieng Chon Den Mp3 Mp4 3Gp Flv, Tiếng Chồn Đèn File Mp3 Bản Chuẩn Mới Nhất Free
Trong vấn đề lựa chọn bất kỳ điện trở nào, về cơ bản có hai thông số phải được xem như xét, một là điện trở của nó và một là reviews công suất của nó. Định mức năng suất được biểu hiện bằng watt phụ thuộc vào vào cái điện tối đa có thể chạy qua điện trở mà không làm hỏng năng lượng điện trở. Vì vậy, nếu như một điện trở watt rẻ được sử dụng, thì chiếc điện cao sẽ làm nóng điện trở và làm hỏng nó. Vì vậy, điều đặc biệt không nhát là khẳng định định mức công suất của điện trở. Nó hoàn toàn có thể được tính như sau:
Dòng điện cực đại phải chạy qua điện trở R s là 60mA.
Vì vậy, hiệu suất = (điện áp rơi bên trên R s ) * (dòng điện buổi tối đa bên trên R s )
Công suất = 1,25 * 0,06
Công suất = 75 mW (ước chừng)
Do đó, công suất cực to do R s tiêu tán là 75 mW.
Tùy theo chứng trạng sẵn có, hoàn toàn có thể sử dụng điện trở 0,25W hoặc 250 mW.
Cần để ý rằng mạch sạc đã được thiết kế với cho dòng sạc 60 mA ở chế độ CC. Nhưng theo chiếc sạc của một pin ráng thể, nó có thể biến hóa đến giá chỉ trị cực đại 1,25 A bằng cách thay đổi quý hiếm của điện trở R s trong mạch LM317.
Thiết kế nguồn tích điện áp không đổi
Đoạn mạch tiếp sau đây của LM317 hoạt động như một nguồn có hiệu điện thế không đổi.
Hình 7: Sơ đồ dùng mạch của nguồn tích điện áp không thay đổi LM317 cho bộ sạc đường tính sạc pin Lithium Ion
Để áp dụng LM317 làm cho nguồn năng lượng điện áp không đổi, một mạch phân áp điện trở được thực hiện giữa chân đầu ra output và đất. Mạch phân áp có một năng lượng điện trở lập trình (Điện trở R p ) với một năng lượng điện trở khác là điện trở đặt đầu ra output (Điện trở R s ). Bằng cách lấy một tỷ lệ hoàn hảo và tuyệt vời nhất của năng lượng điện trở lập trình và điện trở đầu ra, giá trị ước muốn của điện áp đầu ra hoàn toàn có thể được xác định. Điện áp cổng output V ra có thể được tính theo cách làm sau:
V out = 1,25 * (1 + (R c / R p ) (Phương trình được đưa ra trong biểu tài liệu của LM317)
Giá trị điển hình của điện trở R p phải từ 220E mang đến 240E để mạch ổn định định. Trong mạch này, giá trị của năng lượng điện trở thiết kế R p được rước là 220E. Bây tiếng theo yêu thương cầu, năng lượng điện áp cổng đầu ra phải là 4,2V, bởi vậy quý hiếm của năng lượng điện trở R c sẽ như sau:
Điện áp đầu ra muốn muốn, V ra = 4.2V
Điện trở cỗ đầu ra, R p = 220E
Đưa những giá trị của V ra và R p vào phương trình,
4.2 = 1.25*(1+ (Rc / 220)
Sau khi giải phương trình, giá trị của Rc được xem như sau:
R c = 520 ohm ( ước chừng ) để sử dụng LM317 làm cho nguồn năng lượng điện áp không đổi, một mạch phân áp năng lượng điện trở được thực hiện giữa chân đầu ra output và đất. Mạch phân áp bao gồm một năng lượng điện trở thiết kế (Điện trở R p ) cùng một điện trở khác là điện trở đặt cổng output (Điện trở R s ). Bằng cách lấy một tỷ lệ tuyệt vời và hoàn hảo nhất của điện trở lập trình với điện trở đầu ra, giá chỉ trị mong ước của điện áp đầu ra hoàn toàn có thể được xác định. Điện áp cổng đầu ra V ra có thể được xem theo cách làm sau:
V out = 1,25 * (1 + (R c / R p ) (Phương trình được giới thiệu trong biểu tài liệu của LM317)
Giá trị điển hình nổi bật của năng lượng điện trở R p phải từ 220E đến 240E để mạch ổn định định. Trong mạch này, giá trị của năng lượng điện trở xây dựng R p được rước là 220E. Bây giờ đồng hồ theo yêu thương cầu, điện áp đầu ra phải là 4,2V, bởi vì vậy quý hiếm của năng lượng điện trở R c sẽ như sau:
Điện áp đầu ra ước ao muốn, V ra = 4.2V
Điện trở bộ đầu ra, R p = 220E
Đưa những giá trị của V ra và R p vào phương trình,
4.2 = 1.25*(1+ (Rc / 220)
Sau lúc giải phương trình, quý hiếm của Rc được xem như sau:
R c = 520 ohm (ước chừng)
Do đó, bằng phương pháp sử dụng nhì IC LM317, Nguồn loại điện không thay đổi 60 mA và Nguồn điện áp không đổi 4,2 V ở đầu cuối đã được thiết kế. Cả nhì mạch nhỏ tuổi hơn này đang là 1 phần của mạch sạc mang lại pin Li-ion.
Hình 8: Sơ vật dụng mạch của nguồn điện áp áp không đổi cùng nguồn chiếc điện không đổi trong cỗ sạc con đường tính pin Lithium Ion
Điều quan trọng là đề xuất kiểm tra mẫu điện định mức cùng điện áp danh định lớn nhất của pin sạc trước khi thi công bộ pin và áp dụng mạch pin sạc với nó. Điện áp pin sạc của ắc quy phải lớn hơn điện áp danh định lớn số 1 của nó ở cơ chế CV. Pin đề nghị được pin sạc với tốc độ sạc từ 0,5 C cho 0,8 C. Điện trở R phải tất cả định nút watt thích hợp để ngăn điện trở khỏi bất kỳ hư hỏng nào.
Không được vượt quá số lượng giới hạn điện áp đầu vào và dòng điện đầu ra của IC LM317 do điều này hoàn toàn có thể làm hỏng IC điều chỉnh. Các thông số kỹ thuật này nên được soát sổ từ biểu tài liệu của IC. Nếu chiếc điện cao (500 mA trở lên) được áp dụng ở chế độ CC tự IC LM317, thì phải sử dụng bộ tản nhiệt với nó để cung cấp làm mát với tăng tuổi thọ của nó. Tản nhiệt độ cũng là một vật dẫn điện bởi vậy cần để ý không để các chân của IC bị chập cùng với tản sức nóng vì rất có thể dẫn mang lại chập với hỏng IC.
//Program to *Linear regulator single 3.7V Li-ion battery charger *Charges the battery in Constant Current(CC) with 60mA current và in Constant Voltage(CV) mode with 4.2V *//*IN/OUT sạc connection *Sense battery voltage - A0*Sense resistor voltage - A1*BJT for Switching state relay - 11*BJT for isolation relay - 12*CC mode LED - 9*CV mode LED - 8*Fully charged battery LED - 7*/// They"re used to give names// to lớn the pins used:#define analogInPin_V_bat A0 // Analog input đầu vào pin at battery positive#define analogInPin_I_bat A1 // Analog đầu vào pin at sense resistor#define switch_pin 11 // switching state relay #define isolation_pin 12 // Isolation sạc relay //#define PowerSupply 10 // PowerSupply relay #define CC_LED 9 // LED indication for cv mode #define CV_LED 8 // LED indication for cc mode#define BAT_FULL_LED 7 // LED indication for FULLY CHARGE battery int Flag = 0; // variable khổng lồ set CC and CV mode/////function declarationfloat senseVoltage(void); // Battery Voltage sensing float senseCurrent(float); // Charging current sensing/////Function definition/** Function Name - senseVoltage* Function lớn read voltage of battery* đầu vào parameters - none* Return - float*/float senseVoltage()///read analog voltageint senseV_bat = analogRead(analogInPin_V_bat);// maps it lớn the range of the analog out:float V_bat =(senseV_bat/1024.0)*5.0; Serial.println("currentBatteryVoltage");Serial.println(V_bat);return(V_bat);/** Function Name - senseCurrent* Function to read charging current of battery* đầu vào parameters - float* Return - float*/float senseCurrent(float currentBatteryVoltage)///read analog voltagefloat senseResistor = analogRead(analogInPin_I_bat);// maps it khổng lồ the range of the analog out:float senseResistorVoltage =(senseResistor/1024.0)*5.0; float actualResistor_Voltage = (senseResistorVoltage-currentBatteryVoltage); ////calculating current from voltage difference of sense resistor float I_bat = (actualResistor_Voltage)*1000;//print at serial monitorSerial.println("currentBatteryVoltage");Serial.println(currentBatteryVoltage);Serial.println("senseResistorVoltage");Serial.println(senseResistorVoltage);Serial.println("actualResistor_Voltage");Serial.println(actualResistor_Voltage);Serial.println("I_bat");Serial.println(I_bat);return(I_bat);void setup() // initialize serial communications at 9600 bps: Serial.begin(9600); /////////set IN/OUT pins pinMode(switch_pin,OUTPUT); pinMode(isolation_pin,OUTPUT); pinMode(CC_LED,OUTPUT); pinMode(CV_LED,OUTPUT); pinMode(BAT_FULL_LED,OUTPUT); //initially both relays are OFF digitalWrite(switch_pin,LOW); digitalWrite(isolation_pin,LOW);void loop() {uint8_t BatteryState=0 ; // Variable to lớn keep track of battery state//Every time eet these sạc pin lowdigitalWrite(isolation_pin,LOW);digitalWrite(CC_LED,LOW);digitalWrite(CV_LED,LOW);//////////****read the analogvalues float batteryVoltage = senseVoltage(); //return battery voltage float batteryCurrent = senseCurrent(batteryVoltage); // return battery charging current if(Flag == 1) // After CC mode enter in CV mode BatteryState = 2; Flag = 0;// Battery enter in CV mde after CC mode else if(Flag == 2){ while(batteryVoltage>=4.0){ batteryVoltage = senseVoltage(); //check for when battery is removed or battery is discharged below 4V if(batteryVoltage 3.0) digitalWrite(isolation_pin,LOW); BatteryState = 1; //charge battery in CC MODE else if(batteryVoltage >= 4.0) BatteryState = 2; //charge battery in CV MODE /////////////*****MODE SELECT****/////////// switch(BatteryState){ case 1: // CC MODE ///Switch ON CC mode LED & trigger relay digitalWrite(isolation_pin,HIGH); digitalWrite(switch_pin,HIGH); digitalWrite(CC_LED,HIGH); Serial.println("CC mode"); //when battery voltage is in between 3V and 4V enter in while loop while(batteryVoltage =3.0){ batteryVoltage = senseVoltage(); //check for when battery is charging in CC mode if(batteryVoltage>=4.0) digitalWrite(isolation_pin,LOW); //delay to lớn compensate switching time of relay with software delay(100); Flag = 1; digitalWrite(CC_LED,LOW); break; //check for when battery is removed else if(batteryVoltage=4.0 ){ batteryVoltage = senseVoltage(); batteryCurrent = senseCurrent(batteryVoltage); //check for when battery is charging in CV mode if(batteryCurrent Sơ thiết bị mạch xây dựng mạch sạc sạc Li-ion
