دائرة شاحن بطارية ليثيوم بوليمر (ليبو)

يشرح المنشور بطارية ليثيوم بوليمر (ليبو) بسيطة مع ميزة قطع الشحن الزائد. وقد طلب الفكرة السيد آرون براشان.

شحن خلية ليبو مفردة مع CC و CV

صادفت عملك على 'دائرة شاحن بطارية دراجة دينامو' في مدونة تصميم الدوائر محلية الصنع. كانت مفيدة حقًا.

أود أن أسأل شيئا بخصوص تلك المقالة. أنا أعمل على روبوت سداسي مع آلية تبديل البطارية. بمجرد أن تتجاوز البطارية الأساسية الجهد المحدد مسبقًا ، ستعمل البطارية الثانوية على تشغيل نظام الروبوت. قلقي ليس فيما يتعلق بدائرة التبديل.

جنبًا إلى جنب مع هذا ، أعمل على توليد الطاقة من خلال توصيل مولد لكل محرك. الغرض من التيار المتولد هو استخدامه لإعادة شحن بطارية LiPo 30C 11.1V 2200mAh 3 خلايا.

أدرك أن الدائرة المذكورة في 'دائرة شاحن بطارية دراجة دينامو' لن تكون مفيدة لغرضي. هل يمكنك أن تعطيني أي خيار آخر يتعلق بمشكلتي. أحتاج فقط إلى معرفة كيفية تعديل الدائرة لجعلها LiPo متوافقة مع الجهد المستمر والتيار المستمر أو معدلات CC و CV. شكرا ، أتطلع إلى الرد.

يعتبر،

آرون براشان

ماليزيا

التصميم

تعد بطارية ليثيوم بوليمر أو مجرد بطارية ليبو سلالة متطورة من بطاريات الليثيوم أيون الأكثر شيوعًا ، ومثلها مثل نظيرتها الأقدم يتم تحديدها بمعايير شحن وتفريغ صارمة.

ومع ذلك ، إذا نظرنا إلى هذه المواصفات بالتفصيل ، نجد أنها متساهلة إلى حد ما فيما يتعلق بالمعدلات ، وللتحديد أكثر دقة ، يمكن شحن بطارية ليبو بمعدل 5C وتفريغها حتى بمعدلات أعلى بكثير ، هنا 'C هو تصنيف AH للبطارية.

تمنحنا المواصفات المذكورة أعلاه في الواقع حرية استخدام مدخلات تيار أعلى بكثير دون القلق بشأن الوضع الحالي للبطارية ، وهو ما يحدث عادةً عندما تكون بطاريات الرصاص الحمضية متضمنة.

هذا يعني أنه يمكن تجاهل تصنيف أمبير الإدخال في معظم الحالات نظرًا لأن التقييم قد لا يتجاوز المواصفات 5 × AH للبطارية ، في معظم الحالات. بعد قولي هذا ، من الأفضل دائمًا شحن مثل هذه الأجهزة المهمة بمعدل قد يكون أقل من الحد الأقصى المحدد ، يمكن اعتبار C x 1 أفضل وأسلم معدل شحن.

نظرًا لأننا هنا مهتمون بتصميم دائرة شاحن بطارية ليثيوم بوليمر (ليبو) ، فسوف نركز أكثر على هذا ونرى كيف يمكن شحن بطارية ليبو بأمان ولكن على النحو الأمثل باستخدام المكونات التي قد تكون موجودة بالفعل في صندوق البريد الإلكتروني غير المرغوب فيه.

بالإشارة إلى الرسم التخطيطي لدائرة شاحن بطارية Lipo الموضح ، يمكن رؤية التصميم بالكامل تم تكوينه حول IC LM317 والتي تعد في الأساس شريحة متعددة الاستخدامات لتنظيم الجهد وتحتوي على جميع ميزات الحماية المضمنة. لن تسمح بأكثر من 1.5 أمبير عبر مخرجاتها و يضمن مستوى أمبير آمن للبطارية.

يتم استخدام IC هنا بشكل أساسي لإعداد مستوى جهد الشحن المطلوب بالضبط لبطارية lipo. يمكن تحقيق ذلك عن طريق تعديل وعاء 10k المصاحب أو إعداد مسبق.

مخطط الرسم البياني

القسم الموجود في أقصى اليمين والذي يشتمل على opamp هو مرحلة قطع الشحن الزائد ويتأكد من عدم السماح للبطارية أبدًا بزيادة الشحن ، وقطع الإمداد عن البطارية بمجرد الوصول إلى عتبة الشحن الزائد.

تشغيل الدائرة

يتم استخدام الضبط المسبق 10 كيلو الموجود في pin3 من opamp لضبط مستوى الشحن الزائد ، بالنسبة لبطارية ليثيوم بوليمر 3.7 فولت ، يمكن ضبط هذا بحيث يرتفع خرج opamp بمجرد شحن البطارية إلى 4.2 فولت (لخلية واحدة). نظرًا لأن الصمام الثنائي يتم وضعه على موجب البطارية ، يجب ضبط خرج LM 317 على حوالي 4.2 + 0.6 = 4.8 فولت (لخلية واحدة) لتعويض انخفاض الجهد الأمامي المصاحب للديود. بالنسبة لثلاث خلايا متسلسلة ، يجب تعديل هذه القيمة إلى 4.2 × 3 + 0.6 = 13.2 فولت

عند تشغيل الطاقة لأول مرة (يجب أن يتم ذلك بعد توصيل البطارية عبر الموضع الموضح) ، فإن البطارية في حالة تفريغ يسحب الإمداد من LM317 إلى المستوى الحالي لمستوى الجهد الخاص بها ، دعنا نفترض أنه 3.6 فولت .

يحافظ الوضع أعلاه على pin3 من opamp أقل بكثير من مستوى الجهد المرجعي الثابت عند pin2 من IC ، مما يؤدي إلى إنشاء منطق منخفض عند pin6 أو إخراج IC.

الآن عندما تبدأ البطارية في تراكم الشحن ، يبدأ مستوى الجهد في الارتفاع حتى يصل إلى علامة 4.2 فولت التي تسحب إمكانات pin3 من opamp فوق pin2 مباشرة مما يجبر خرج IC على الارتفاع فورًا أو عند مستوى العرض.

ما سبق يحث مؤشر LED على مفتاح الإضاءة على ترانزستور BC547 المتصل عبر دبوس ADJ pf في LM 317.

بمجرد حدوث ذلك ، يتم تأريض دبوس ADJ الخاص بـ LM 317 مما يجبره على إيقاف تشغيل مصدر الإخراج لبطارية ليبو.

ومع ذلك ، في هذه المرحلة ، يتم إغلاق الدائرة بأكملها في موضع القطع هذا بسبب جهد التغذية المرتدة إلى pin3 من opamp عبر المقاوم 1K. تضمن هذه العملية عدم السماح للبطارية تحت أي ظرف من الظروف باستقبال جهد الشحن بمجرد الوصول إلى حد الشحن الزائد.

يظل الوضع مغلقًا حتى يتم إيقاف تشغيل النظام وإعادة ضبطه لاحتمالية بدء دورة شحن جديدة.

مضيفا تيار مستمر CC

في التصميم أعلاه ، يمكننا أن نرى وسيلة تحكم في الجهد المستمر باستخدام LM338 IC ، ولكن يبدو أن التيار المستمر مفقود هنا. لتمكين CC في هذه الدائرة ، قد يكون قرصًا صغيرًا كافيًا لإدراج هذه الميزة ، كما هو موضح في الشكل التالي.

كما يمكن رؤيته ، فإن إضافة بسيطة لمقاوم محدد للتيار ورابط الصمام الثنائي يحول التصميم إلى CC فعال أو شاحن خلية ليبو الحالي الثابت. الآن عندما يحاول الإخراج سحب التيار فوق حد CC المحدد ، يتم تطوير إمكانات محسوبة عبر Rx ، والتي تمر عبر الصمام الثنائي 1N4148 الذي يؤدي إلى تشغيل قاعدة BC547 ، والتي بدورها تقوم بإجراء وتثبيت دبوس ADJ الخاص بـ IC LM338 ، مما يجبر IC لإيقاف تشغيل مصدر الإمداد بالشاحن.

يمكن حساب Rx بالصيغة التالية:

Rx = حد الجهد الأمامي BC547 و 1N41448 / الحد الأقصى لتيار البطارية

لذلك Rx = 0.6 + 0.6 / الحد الأقصى لتيار البطارية

بطارية ليبو مع 3 سلاسل خلايا

في حزمة بطارية 11.1 فولت المقترحة أعلاه ، توجد 3 خلايا متسلسلة ويتم إنهاء أعمدة البطارية بشكل منفصل من خلال موصل.
يوصى بشحن البطاريات الفردية بشكل منفصل عن طريق تحديد مكان الأقطاب بشكل صحيح من الموصل. يوضح الرسم التخطيطي تفاصيل الأسلاك الأساسية للخلايا التي تحتوي على الموصل:

تحديث: من أجل تحقيق الشحن التلقائي المستمر لبطارية ليبو متعددة الخلايا ، يمكنك الرجوع إلى المقالة التالية ، والتي يمكن استخدامها لشحن جميع أنواع بطاريات ليبو بغض النظر عن عدد الخلايا المضمنة فيها. تم تصميم الدائرة لمراقبة جهد الشحن ونقله تلقائيًا إلى الخلايا التي قد يتم تفريغها وتحتاج إلى الشحن:

دائرة شاحن ميزان بطارية ليبو