3 شواحن بطاريات ليثيوم أيون الذكية باستخدام TP4056 ، IC LP2951 ، IC LM3622

جرب أداة القضاء على المشاكل





يقوم شاحن البطاريات الذكي والذكي هذا بشحن بطارية Li-IOn بسرعة من خلال مراقبة 3 معلمات مهمة ، وهي التيار المستمر والجهد الثابت ودرجة الحرارة الثابتة 25 درجة مئوية.

يشرح المنشور بشكل متقن 3 Hi-End ، تلقائي ، متقدم ، شريحة واحدة CC / CV أو تيار مستمر ، دوائر شاحن بطارية Li-Ion ذات الجهد المستمر 3.7 فولت ، باستخدام Hi-End IC TP4056 و IC LP2951 و IC LM3622 ، مع استشعار درجة حرارة البطارية ومرفق الإنهاء.



التصميم رقم 1

سيركويت دسكريبتيون

ربما يكون التصميم الأول هو الأذكى ، حيث يشتمل على IC TP4056 وهو عبارة عن شاحن بطارية خطي شامل يعمل بالتيار المستمر (CC) وبجهد ثابت (CV) مصمم خصيصًا لشحن بطاريات الليثيوم أيون أحادية الخلية بأمان.



يأتي مع حزمة SOP وبالكاد أي عدد مكونات خارجية مما يجعل IC TP4056 قابل للتطبيق بشكل خاص لتطبيقات شحن Li-Ion المحمولة.

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن يعمل TP4056 أيضًا مع مستلزمات مهايئ USB ومقبس الحائط.

لا يعتمد هذا التصميم الذكي على أي صمام ثنائي مانع بسبب وجود بنية PMOSFET داخلية تم تكوينها لمنع أي نوع من تيار الشحن السلبي في الدائرة.

يتم تضمين حلقة التغذية المرتدة الحرارية الخاصة من أجل تنظيم تيار الشحن للحد من درجة حرارة الجسم أثناء الاستخدام في وضع التشغيل عالي الطاقة أو مع درجات الحرارة المحيطة العالية.

ال جهد الشحن الكامل ثابت عند 4.2 فولت ، في حين يمكن ضبط تيار الشحن خارجيًا من خلال مقاوم واحد معين.

يتميز IC TP4056 بإيقاف دورة الشحن تلقائيًا بمجرد أن ينخفض ​​تيار الشحن إلى 1/10 من القيمة المحددة ، بعد إنجاز جهد الطفو النهائي.

تتضمن بعض ميزات التيار الكهربائي الأخرى في IC TP4056 دائرة مراقبة تيار مدمجة ، وقفل تحت الجهد ، واستئناف إعادة الشحن التلقائي ، واثنين من نقاط توصيل الحالة للإشارة إلى قطع الشحن الكامل ومفتاح جهد إدخال الإمداد ON.

صورة IC TP4056 وترتيب pinout

صورة IC TP4056 وتفاصيل pinout

ورقة البيانات TP4056

الميزات والمواصفات

  • يمكن برمجة تيار الشحن حتى 1000 مللي أمبير كحد أقصى
  • يمكن أن تكون الدائرة خالية من أجهزة الطاقة ، أو المقاوم للاستشعار أو الصمام الثنائي الحاجز.
  • شاحن خطي كامل في حزمة SOP-8 لشحن تطبيقات بطاريات ليثيوم أيون أحادية الخلية.
  • مصمم لإنتاج إخراج تيار ثابت / جهد ثابت
  • قادر على شحن بطاريات Li-Ion أحادية الخلية من خلال البرنامج المساعد المباشر لمنفذ USB
  • ضبط 4.2 فولت داخليًا ثابت شحن الجهد مع دقة +/- 1.5٪
  • يتضمن تهيئة إعادة الشحن التلقائي.
  • دبابيس إخراج حالة الشحن متوافقة مع LED لغرض الإشارة
  • C / 10 Charge Termination أو ميزة الإغلاق التلقائي
  • يبدأ شحن الوشل بمجرد الوصول إلى عتبة 2.9 فولت.
    · معالج بدء التشغيل الداخلي الناعم يحد ويثبط تدفق تدفق التيار
  • يأتي مع حزمة SOP 8-Lead ، يحتاج الرادياتير إلى التوصيل بـ GND.
IC TP4056 الخصائص الكهربائية

الحد الأقصى لالتقييمات المطلقة

  • جهد إمداد الدخل (VCC) : - 0.3V ~ 8V ·
  • درجة الحرارة : -0.3 فولت ~ 10 فولت
  • CE : -0.3V ~ 10V
  • مدة دائرة قصر BAT : مستمر
  • بات دبوس الحالي : 1200mA
  • PROG دبوس الحالي : 1200uA
  • أقصى درجة حرارة للتقاطع 145 درجة مئوية
  • نطاق درجة حرارة التشغيل المحيطة : -40 ° C ~ 85 ° C
  • درجة حرارة الرصاص (لحام ، 10 ثوانٍ) 260 درجة مئوية
التطبيقات
  • الهواتف المحمولة وأجهزة المساعد الرقمي الشخصي ونظام تحديد المواقع
  • أحواض شحن وحوامل
  • الكاميرات الرقمية الثابتة والأجهزة المحمولة
  • شواحن وشواحن تعمل بحافلات USB

مواصفات Pinout وتفاصيل تشغيل TP4056 IC

TEMP (دبوس 1): مدخلات استشعار درجة الحرارة

ربط دبوس TEMP بإخراج الثرمستور NTC في حزمة بطارية ليثيوم أيون. إذا انخفض جهد دبوس TEMP عن 45٪ أو أكثر من 80٪ من جهد الإمداد VIN لمدة لا تقل عن 0.15 ثانية أو أكثر ، فهذا يشير إلى أن درجة حرارة البطارية مرتفعة جدًا أو منخفضة بشكل مفرط على التوالي ، وأن الشحن في هذا الموضع متوقف. يمكن تعطيل ميزة الكشف عن درجة الحرارة من خلال ربط TEMP pinto بالسكك الأرضية.

PROG (Pin 2): يرتبط بإعداد تيار الشحن المستمر ويمكن ضبطه عن طريق توصيل المقاوم RI (prog) من هذا pin2 إلى GND.

أثناء وجوده في وضع الشحن المسبق ، يتم تنظيم جهد دبوس ISET إلى حوالي 0.2 فولت. وفي وضع تيار الشحن المستمر ، يتم تنظيم جهد دبوس ISET إلى حوالي 2 فولت. في جميع الأوضاع وأثناء عملية الشحن ، يمكن استخدام الجهد على دبوس ISET لمراقبة تيار الشحن عبر عداد.

GND (Pin3): المحطة الأرضية

Vcc (دبوس 4): جهد إمداد الإدخال الإيجابي

VIN هو مدخل إمداد الطاقة لتشغيل الدائرة الداخلية. في أي وقت ينخفض ​​فيه VIN عند حوالي 30mv أقل من جهد دبوس BAT ، ينتقل TP4056 إلى وضع السكون منخفض الطاقة ، مما يقلل من تيار دبوس BAT إلى أقل من 2uA.

BAT (Pin5): دبوس توصيل البطارية.

اربط الطرف الموجب للبطارية بدبوس BAT. يستهلك دبوس BAT تيارًا أقل من 2uA عندما تكون الشريحة في وضع التعطيل أو في وضع السكون. يوفر دبوس BAT تيار شحن للبطارية المتصلة ويقدم لها تنظيمًا للجهد يبلغ 4.2 فولت دقيق.

(Pin6): خرج حالة شحن استنزاف مفتوح ، عندما تصل البطارية إلى نقطة إيقاف Charge Termination ، يتم سحب هذا pinout منخفضًا من خلال مفتاح مدمج ، ولكن عادةً ما يظل هذا الدبوس في حالة مقاومة عالية.

(Pin7): فتح حالة استنزاف الشحن الناتج بمجرد توصيل البطارية وبدء الشحن ، يتم خفض هذا pinout بواسطة مفتاح مدمج ، وفي أي حالة أخرى يتم تثبيت الدبوس في حالة مقاومة عالية.

CE (Pin8): رقاقة تمكين الإدخال. يتيح الإدخال العالي هنا للوحدة أن تكون في وضع التشغيل المعتاد.

سيؤدي سحب دبوس CE إلى مستوى منطقي منخفض إلى إجبار شريحة TP4056 على وضع التعطيل أو الإغلاق.

دبوس CE متوافق ويمكن أن يرتبط بمشغلات منطق TTL أو CMOS.

دائرة شاحن بطارية Li-Ion باستخدام TP4056

يمثل التصميم التالي الدائرة النموذجية لشاحن بطارية Li-ion مع ميزات التيار المستمر والجهد الثابت مع الإنهاء التلقائي عند 4.2V.

دائرة IC TP4056

يوضح الشكل التالي تفاصيل مؤشر حالة LED لدائرة شاحن بطارية CV و CC Li-Ion التي تمت مناقشتها أعلاه.

مجاملة: NanJing Top Power ASIC Corp.

التصميم رقم 2: شاحن بطارية Li-Ion ذكي باستخدام IC LP2951 واحد فقط

يشرح المنشور التالي دائرة شاحن بطارية Li-Ion بسيطة جدًا ولكنها آمنة باستخدام IC LP2951 واحد فقط.

على عكس بطاريات الرصاص الحمضية ، فإن أحد الأشياء الجيدة في بطاريات Li-Ion هو أنه يمكن شحنها بمعدل 1C في البداية. هذا يعني أن تيار الشحن قد يكون مرتفعًا مثل تقدير AH للبطارية في البداية.

يمكن استخدام التصميم المقدم في هذه المقالة لشحن خلية Li-ion مفردة 3.7 فولت أو بطارية هاتف خلوي قياسية خارجيًا بمعدل أبطأ نسبيًا.

يوضح الرسم التخطيطي التكوين الذي تم استخدامه لشحن خلية Li-Ion لوحدة استريو محمولة.

ورقة البيانات LP2951

يمكن تلخيص مواصفات الشحن للدائرة على النحو التالي:

  • الحد الأقصى لتيار الشحن = 150 مللي أمبير
  • فولط الشحن الكامل = 4.2V +/- 0.025V
  • تيار الشحن = ضبط في وضع الشحن الحالي.

كيف تعمل

في الدائرة المعينة ، يصبح IC LP2951 المكون النشط الرئيسي الذي تم اختياره على وجه التحديد لأنه قادر على توصيل جهد خرج مستقر للغاية فوق درجة الحرارة.

يتميز الجهاز أيضًا بنظام تنظيم تيار مدمج يحد من الإخراج من إنتاج تيار أعلى من علامة 160 مللي أمبير.

علاوة على ذلك ، يعتبر IC مقاومًا تمامًا للدائرة القصيرة ويتضمن مرفقًا للإغلاق الحراري.

يتم تحديد قيم المقاوم الموضحة بدقة بحيث يولد IC 4.2V بالضبط عند خرجه حيث يتم توصيل الخلية.

تمت إضافة أداة التشذيب لتحسين الجهد في حالة وجود أي تعارض مع تحمل المقاوم وتقييماته.

في البداية عندما يكون للخلية المفرغة مستوى جهد أقل من 4.2 فولت ، يولد IC أقصى تيار للخلية يبلغ حوالي 160 مللي أمبير كما تمت مناقشته أعلاه.

يشحن هذا الارتفاع الحالي الأولي الخلية بسرعة بحيث تصل إلى قيمة الشحن الكاملة المقدرة البالغة 4.2 فولت في أقرب وقت ممكن.

بمجرد أن يصل الجهد الطرفي لخلية Li-Ion إلى علامة 4.2V ، يقوم IC LP2951 على الفور بتثبيط التيار بحيث يمكن أن تتجاوز البطارية مستوى 4.2 فولت.

تسلط العملية المذكورة أعلاه الضوء على قدرة تنظيم الجهد الثابت للدوائر المرحلية أثناء دورة الشحن.

تضمن المقاومات ذات القيمة الكبيرة المضمنة في الدائرة استنزاف التيار `` OFF '' للبطارية إلى أقل من 2 مللي أمبير ، ويعمل مكثف 330pF على استقرار الدائرة من الضوضاء غير المرغوب فيها التي تنشأ عند عقدة ردود الفعل عالية المقاومة.

من الواضح أن الصمام الثنائي عند الخرج هو لمنع التدفق الخلفي لجهد البطارية إلى IC في حالة عدم وجود جهد الدخل.

شاحن بطارية Li-Ion باستخدام IC LP2951 واحد فقط

التصميم رقم 3: شاحن آخر فعال لـ Li-Ion باستخدام IC LM3622

ورقة البيانات LM3622

هنا نناقش دائرة شاحن بطارية Li-ion التي يتم التحكم فيها حاليًا والتي تم تصميمها خصيصًا لشحن جميع أنواع بطاريات Li-Ion بأمان شديد ودون أي اعتبارات.

يُنصح عمومًا بشحن بطارية Li-ion بأقصى قدر من الحذر والحذر لأن هذا النوع من البطاريات عرضة لأضرار أو انفجارات فورية إذا لم يتم استخدام تدابير الشحن المحددة.

بفضل TEXAS INSTRUMENTS لتزويدنا بهذه الشريحة الرائعة ، LM3622 وهو شاحن Li-Ion ممتاز ، وجهاز تحكم.

كيف تعمل الدائرة

تم تصميم IC لتوليد تيار ثابت بجهد ثابت ، وهو شرط أساسي لجميع بطاريات Li-Ion. قد يتم تكوين IC لشحن خلية Li-Ion واحدة أو حزمة من العديد.

يمكن تغذية الدائرة التي تستخدم IC LM3622 بجهد كهربائي من 5 إلى 24 فولت حسب احتياجات الشحن والبطارية المتصلة.

لا يتطلب IC أي مقاومات خارجية دقيقة لتنفيذ الوظائف. علاوة على ذلك ، يحتوي IC على استنزاف ضئيل أقل من 200nA من التيار من البطارية في حالة عدم وجود جهد إدخال.

تنظم الدوائر المدمجة للرقاقة تيار الشحن بدقة من خلال مبدأ مرجع فجوة النطاق المعوض درجة الحرارة.

يتم تنظيم التيار ، ومع ذلك يتم إجراؤه عن طريق مقاوم استشعار تيار خارجي. ينتج عن مبدأ فجوة النطاق أداء تحكم تشغيل فعال للدائرة وكذلك جهد إمداد الدخل.

توضح دائرة شاحن بطارية Li-Ion التي يتم التحكم فيها حاليًا تصميم شاحن بطارية Li-Ion خطي منخفض التسرب قادر على شحن خلية Li-Ion واحدة بقوة 3.7 فولت.

لتمكين الكشف عن الجهد المنخفض ، يمكن تحديد المفتاحين J1 و J2 بشكل مناسب. يبدأ IC عملية الشحن عن طريق اكتشاف جهد الخلية أولاً و 'تمكين حالة' اكتشاف الجهد المنخفض.

يدخل الترانزستور Q2 على الفور في حالة التشغيل بمجرد أن تصل البطارية المتصلة إلى مستوى التنظيم المستهدف ، والذي يحدده الإعداد الداخلي لـ IC. يبدأ Q2 الآن في توفير جهد منظم للبطارية المتصلة ، مما يؤدي إلى بدء وضع شحن الجهد الثابت للدائرة .

في الحالة المذكورة أعلاه ، تتلقى البطارية جهدًا ثابتًا منظمًا عبر أطرافها ، بينما تتم مراقبة تيار الشحن اعتمادًا على مستوى الشحن فوق البطارية. عند الوصول إلى حالة الشحن الكامل ، يتم تقليل تيار الشحن للبطارية بشكل كبير إلى قيمة آمنة.

رسم تخطيطي لدائرة شاحن بطارية ليثيوم أيون الذكي باستخدام IC LM3622

مخطط دائرة شاحن بطارية Li-Ion باستخدام IC LM3622

كانت هذه هي أفضل 3 دوائر ذكية ومتنوعة لشاحن بطارية Li-Ion ، إذا كان لديك المزيد من الأفكار أو المعلومات التي تعيد تقييم هذه التصميمات الذكية ، فلا تتردد في التعبير عنها من خلال التعليقات.




السابق: تم استكشاف 7 دارات عاكس موجة جيبية معدلة - 100W إلى 3kVA التالي: 4 دوائر تبديل تصفيق بسيطة [تم اختبارها]