Paso 3: Descripción del circuito
En el corazón del Li-Ion el circuito de gestión de carga de batería es el cargador de baterías de Li-Ion IC BQ24074 de Texas Instruments. Los BQ24074 son cargadores lineales de Li-ion integrados y dispositivos de administración de ruta sistema energía destinados a aplicaciones portátiles con espacio limitado. Los dispositivos operan desde un puerto USB o AC adaptador y soporte programable carga corrientes de hasta 1,5 es decir, que podemos cargar hasta baterías de 3000mAH en 0.5 C. La gama de voltaje de entrada con protección contra sobretensiones de entrada soporta adaptadores no reglamentados. El bq24074 características potencia dinámica administración de paths (DPPM) que acciona el sistema mientras independientemente y al mismo tiempo carga la batería. El circuito DPPM reduce la carga de la corriente cuando el límite de corriente de entrada causa la salida del sistema a caer al umbral DPPM; así, el suministro de la carga del sistema en todo momento mientras monitorea la corriente de carga por separado. No sólo esto, el IC ayuda programable entrada actual límite hasta 1.5A, programable carga terminación temporizadores de seguridad actual, programable de pre-carga y carga rápida sino también revertir la corriente, cortocircuito y protección térmica. Además, la entrada del sistema regulado permite encendido instantáneo del sistema cuando esté conectado con una batería totalmente descargada. La arquitectura de administración de paths de potencia permite también la batería para complementar los requerimientos actuales del sistema cuando el adaptador no puede entregar las corrientes pico de sistema, que permite el uso de un adaptador más pequeño. La batería se carga en tres etapas: acondicionamiento, voltaje actual y constante constante. En todas las fases de carga, un lazo de control interno monitorea la temperatura de ensambladura de IC y reduce la corriente de carga si se supera el umbral de temperatura interna. El cargador power etapa carga actual sentido funciones y están totalmente integradas. Todos los ajustes actuales como carga, limitación de la entrada y terminación de la IC son programables mediante la selección de los valores de resistencia adecuado en pernos de adecuada. La entrada de la fuente de carga desde 4.35 hasta 10,2 voltios es alimentada para el número de pin 13(IN) y 8(Vss) de IC1 desde el DC jack CON1. Los tres pines de la batería de iones de litio están conectados al TS (pin 1), murciélago (pines 2, 3) y conector de tierra de IC1. Es debe ser observado que la mayoría de las batería de iones de litio disponibles hoy en día tienen al menos tres pins - positivo, negativa y NTC termistor hacia fuera. El termistor NTC está incorporado en la batería para monitorizar la temperatura de la batería. La BQ24074 IC apoya solamente baterías con 10 termistores de k. Si la batería no tienen esta opción de termistor, entonces puede usted conectar un termistor de 10K de la tierra al pin 1(TS) de IC1 montaje la batería, o puede deshabilitar esta característica por un cortocircuito térmico puente puente que permite una resistencia de 10K del pin TS a tierra evitando así la función de monitorización térmica. Como se muestra en el circuito, un LED verde está conectado al pin 7 (PGOOD) que se ilumina si la carga fuente es válida y aceptable para la carga de la batería. Un LED amarillo se conecta al pin 9 (CHG) que muestra el estado de carga de la batería. Este LED se ilumina cuando la batería se está cargando, se apaga cuando haya terminado de cargar y brilló al ritmo de 2Hz si temporizadores de seguridad interna de la IC han expirado así que representa un estado de error que indica que la batería no está en buenas condiciones. Porque este IC funciona en Topología lineal hasta un 10uF condensador electrolítico (C1) en la entrada y un 47uF (C2) en la salida es necesario para fines de estabilidad.
Como hemos utilizado una batería de 1200mAH en nuestro proyecto de suministro de energía, así que ahora nos dirigiremos a través de los pasos de programación de los diferentes límites para BQ24074 IC. Primero para establecer la carga actual en 0,5 C, tenemos que encontrar el valor o Rset que estará conectado en el pin 16 (Iset) a tierra. De 1200mAH de capacidad de la batería, C 1 = 1200mA y así 0.5C = 600 mA. Así, por Iset = 0.5 C = 600mA, la fórmula para calcular Rset (según hoja de datos de BQ24074) es:
RSET = (Kset / Iset)
Valor de Kset = 890 (tal como se indica en la hoja de datos)
Así Rset = (890/600mA) = 1,48 K ohmios
El valor de K 1,48 ohmios no es práctico y no está disponible así que elegimos K 1,5 que la carga actual Iset a sobre 593mA que es aceptable para el propósito. Así Rset = 1.5K (que es el resistor R6 en el circuito).
Ahora para establecer la terminación de la carga actual en 0,1 C = 120mA, encontramos el valor de Rterm conectado desde el pin 15 (Iterm) a tierra. La fórmula para el cálculo de Rterm (según hoja de datos de BQ24074) es:
Rterm = (Iterm x Rset) / 0.03
Así Rterm = (120mA x 1.5k)/0.03=6K ohm
Así Rterm = 6K ohm (que es el resistor R5 en el circuito).
Ahora vamos a calcular el valor de Rlim que establecerá el límite de consumo corriente entrada máximo para IC1 que incluye la corriente de carga de la batería y la corriente suministrada a la carga. Seleccionamos un valor nominal de aproximadamente 1A para el propósito de nuestro proyecto.
Para Ilim = 1A
Rlim = (Klim / Ilim)
Klim = 1610 (tal como se indica en la hoja de datos)
Así Rlim = (1610/1 A) = 1.610K ohmios
Pero una vez más, el valor de ohmios K 1,61 no es práctico para nosotros elegir 1,5 K ohmios que nos dará Ilim = 1.073 una que otra vez sea aceptable para el propósito. Así Rlim = 1,5 K ohm (que es el resistor R3 en el circuito).
También podemos manipular el contador de carga interna vencimiento valores de IC1 calculando el valor de una resistencia que va conectada del pin 14(TMR) a tierra. Al no conectar cualquier resistor en este pin, selecciona el valor predeterminado de 1800 segundos de precarga y 18000 segundos para carga rápida. Se utilizaron los valores de temporizador predeterminado por cualquier resistor no se conecta al pin de TMR. Aquí terminamos la configuración para nuestro circuito de carga de batería. La salida (carril positivo) de esta sección es tomada del pin 10 y 11 (a) de IC1 y se alimenta a la siguiente sección a través de un interruptor SPST SW1. SW1 es el interruptor principal que se utilizará para conectar la fuente de alimentación. Cuatro LEDs blancos se conectan en paralelo a través de un resistor limitador actual 5 ohm (0,5 w) en serie y un interruptor SW2 en el riel positivo directamente.
La siguiente sección es la batería baja de voltaje (o debajo de la descarga) circuitos de protección que continuamente monitorea el voltaje de la batería y desconecta la carga en caso de que la batería ha alcanzado el límite de "Fin de la capacidad". Como ya hemos discutido en el anterior capítulo, que en unos 2,7 voltios (variar con aplicaciones de circuito diferente), la batería se considera que se alcanzará el "fin de la capacidad". La batería debe no ser descargada más entonces. Esta sección del circuito implementa esta funcionalidad mediante el uso de un comparador de baja potencia TLV3011 (IC2) y una 3A carga PFET TPS27082L (IC3) de Texas Instruments. La TLV3011 es una combinación de un comparador y referencia con las especificaciones ideales para la detección de umbral. Su referencia de precisión interna 1.242 voltios viene con sostenibilidad de 100ppm / ° C (máximo) deriva. TLV3011 con 5µA (max) corriente, entrada común-modo en reposo rango 200mV más allá de las guías de suministro y solo-fuente de operación de 1.8V a 5.5V así ideal para esta batería de baja tensión control de aplicación. La entrada inversora del comparador de está conectada a la tensión de referencia interna de 1,242 voltios que es accesible en el pin 5 (REF), mientras que el pin del comparador de no invertir es conectado a una red de divisor potencial que consiste en tres resistencias R9, R10 y R11. Este divisor potencial está diseñado para que su salida corresponde a 1,242 voltios cuando la entrada es de unos 2,8 voltios (ligeramente superior a 2.7v estándar en el lado seguro), cuando el carril positivo alcanza 2,8 voltios (que es el voltaje de la batería) y cruces más abajo un poco, entonces el voltaje terminal inversora del comparador de va superior al no invertir y la salida del comparador de baja indicando así condición de sobretensión debajo/descarga debajo. La TPS27082L IC3 es un interruptor de carga PFET que encendido si su número de pin 5 (es decir, ON-OFF) se alimenta con tensión superior a 1 voltios. Ahora como este pin de encendido y apagado se conecta directamente a la salida del comparador (pin 1), así que siempre que el carril de la batería cae por debajo de 2,8 voltios resulta la salida del comparador de baja y así conmutación OFF interruptor de carga y por lo tanto la carga conectan a esta etapa se desconecta, por lo tanto ninguna otra descarga de la batería se lleva a cabo. También está conectado un LED rojo de salida del comparador al carril positivo, que se iluminará cuando la salida del comparador se baja así indicando una condición de descarga. Un resistor de pull-up R18 es proporcionado para activar el interruptor de carga IC3 normalmente porque la salida del comparador es drenaje abierto. Resistor R8 y C3 del circuito IC3 se proporciona para ajustar la velocidad de giro del interruptor de carga.
La salida de IC3 se toma del pin número 2, 3 (Vout) y luego se pasa a la siguiente sección. La siguiente sección se compone de un módulo del convertidor boost PTN04050C (IC4) de Texas instruments. Funcionando en un rango de entrada de 2.95V a 5.5V, el PTN04050C proporciona conversión de alta eficiencia, elevador de voltaje para cargas de hasta 12W. La tensión de salida se establece mediante una sola resistencia externa. El PTN04050C se puede ajustar a cualquier valor dentro de la gama 5V a 15V. El carril positivo tomado de la sección anterior va al patilla número 2 (Vin) del IC4. La tensión de salida del convertidor boost se establece mediante resistencias R15 y R16 que están conectadas en serie para dar un valor de 350 k ohmios en total. Esto fija la tensión de salida del convertidor a 9,2 voltios que es accesible en el número del pin 4 (Vout) del dispositivo. A continuación, este carril 9,2 voltios es alimentado a dos 5 voltios y 3,3 v voltaje positivo reguladores LM7805 (IC6) y uA78m33 (IC5). Así obtenemos tres carriles positivo 9.2v + 5v y + 3.3v que están conectados a la entrada de terminales (CON3) para que el usuario puede acceder a estas tensiones. Algunos condensadores electrolíticos se encuentran en la entrada y salida de estos reguladores para propósito de estabilidad. También se proporciona un conector USB-A hembra que utiliza el + 5 v el riel del LM7805 salida y el carril de tierra.
