เครื่องชาร์จแบตเตอรี่อัจฉริยะที่ชาญฉลาดเหล่านี้จะชาร์จแบตเตอรี่ Li-IOn อย่างรวดเร็วโดยการตรวจสอบพารามิเตอร์ที่สำคัญ 3 ตัวซึ่ง ได้แก่ กระแสคงที่แรงดันไฟฟ้าคงที่และอุณหภูมิคงที่ 25 องศาเซลเซียส
โพสต์อธิบายอย่างละเอียดถึง 3 Hi-End อัตโนมัติขั้นสูงชิปเดี่ยว CC / CV หรือ กระแสคงที่ วงจรเครื่องชาร์จแบตเตอรี่ Li-Ion 3.7V แรงดันคงที่โดยใช้ Hi-End IC TP4056, IC LP2951, IC LM3622 โดยเฉพาะพร้อมระบบตรวจจับอุณหภูมิของแบตเตอรี่และระบบปิดการทำงาน
การออกแบบ # 1
คำอธิบายวงจร
การออกแบบครั้งแรกน่าจะเป็นการออกแบบที่ชาญฉลาดที่สุดโดยรวม IC TP4056 ซึ่งเป็น IC เครื่องชาร์จแบตเตอรี่เชิงเส้นกระแสคงที่ (CC) แรงดันคงที่ (CV) ที่ออกแบบมาเป็นพิเศษสำหรับการชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเซลล์เดียวอย่างปลอดภัย
มาพร้อมกับแพ็คเกจ SOP และแทบจะไม่นับส่วนประกอบภายนอกเลยทำให้ IC TP4056 สามารถใช้งานได้เป็นพิเศษสำหรับแอพพลิเคชั่นการชาร์จ Li-Ion แบบพกพา
นอกจากนี้ TP4056 ยังสามารถทำงานร่วมกับอุปกรณ์อะแดปเตอร์ USB และเต้ารับบนผนังได้อีกด้วย
การออกแบบที่ชาญฉลาดนี้ไม่ได้ขึ้นอยู่กับไดโอดปิดกั้นใด ๆ เนื่องจากมีสถาปัตยกรรม PMOSFET ภายในซึ่งได้รับการกำหนดค่าเพื่อป้องกันกระแสประจุลบในวงจร
รวมห่วงป้อนกลับความร้อนพิเศษเพื่อควบคุมกระแสประจุเพื่อ จำกัด อุณหภูมิของร่างกายขณะใช้งานในโหมดการทำงานที่ใช้พลังงานสูงหรืออุณหภูมิแวดล้อมสูง
แรงดันไฟฟ้าเต็มได้รับการแก้ไขที่ 4.2V ในขณะที่สามารถปรับกระแสประจุจากภายนอกผ่านตัวต้านทานเดียวที่กำหนด
IC TP4056 มีคุณสมบัติในการปิดวงจรการชาร์จโดยอัตโนมัติทันทีที่กระแสประจุลดลงถึง 1/10 ของค่าที่ตั้งไว้หลังจากที่แรงดันไฟฟ้าลอยตัวสุดท้ายเสร็จสิ้น
คุณสมบัติหลักอื่น ๆ บางอย่างของ IC TP4056 นี้รวมถึงวงจรมอนิเตอร์กระแสในตัวการปิดแรงดันไฟฟ้าการเริ่มต้นการชาร์จใหม่โดยอัตโนมัติและสถานะสองสถานะเพื่อระบุการตัดประจุเต็มและสวิตช์แรงดันไฟฟ้าอินพุตเปิด
IC TP4056 ภาพและการจัดเรียงพิน
คุณสมบัติและข้อมูลจำเพาะ
- กระแสไฟอาจถูกตั้งโปรแกรมไว้ที่สูงสุด 1000mA
- วงจรสามารถปราศจากอุปกรณ์ไฟฟ้าตัวต้านทานการตรวจจับหรือไดโอดบล็อก
- Linear Charger เต็มรูปแบบในแพ็คเกจ SOP-8 สำหรับการชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเซลล์เดียว
- ออกแบบมาเพื่อผลิตเอาต์พุตคงที่ในปัจจุบัน / แรงดันไฟฟ้าคงที่
- สามารถชาร์จแบตเตอรี่ Li-Ion เซลล์เดียวผ่านปลั๊กอิน Direct USB Port
- ตั้งค่าแรงดันไฟฟ้าคงที่ 4.2V ภายในด้วยความแม่นยำ +/- 1.5%
- รวมถึงการเริ่มต้นการเติมเงินอัตโนมัติ
- พินเอาต์พุตสถานะการชาร์จที่เข้ากันได้กับ LED สองครั้งเพื่อการบ่งชี้
- C / 10 Charge Termination หรือคุณสมบัติปิดเครื่องอัตโนมัติ
- Trickle Charge จะเริ่มทันทีที่ถึงเกณฑ์ 2.9V
·โปรเซสเซอร์ Soft-Start ภายใน จำกัด และยับยั้ง Inrush surge Current - มาพร้อมกับแพ็คเกจ SOP 8-Lead หม้อน้ำจำเป็นต้องเชื่อมต่อกับ GND
คะแนนสูงสุด ABSOLUTE
- แรงดันไฟฟ้าขาเข้า (VCC): - 0.3V ~ 8V ·
- อุณหภูมิ: -0.3V ~ 10V
- CE: -0.3V ~ 10V
- BAT Short-Circuit Duration: ต่อเนื่อง
- BAT Pin ปัจจุบัน: 1200mA
- PROG Pin Current: 1200uA
- อุณหภูมิทางแยกสูงสุด: 145 ° C
- ช่วงอุณหภูมิแวดล้อมในการทำงาน: -40 ° C ~ 85 ° C
- อุณหภูมิตะกั่ว (การบัดกรี 10 วินาที): 260 ° C
การใช้งาน
- โทรศัพท์มือถือพีดีเอจีพีเอส
- แท่นชาร์จและแท่นวาง
- กล้องถ่ายภาพนิ่งดิจิตอลอุปกรณ์พกพา
- USB Bus-Powered Chargers, เครื่องชาร์จ
ข้อกำหนด Pinout และรายละเอียดการทำงานของ IC TP4056
TEMP (Pin 1): อินพุตความรู้สึกอุณหภูมิ
การต่อขา TEMP ด้วยเอาต์พุตของเทอร์มิสเตอร์ NTC ในชุดแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน หากแรงดันไฟฟ้าของขา TEMP ต่ำกว่า 45% หรือเกิน 80% ของแรงดันไฟฟ้า VIN เป็นเวลาอย่างน้อย 0.15 วินาทีขึ้นไปแสดงว่าอุณหภูมิของแบตเตอรี่สูงเกินไปหรือลดลงมากเกินไปตามลำดับและการชาร์จที่ตำแหน่งนี้จะหยุดลง คุณสมบัติการตรวจจับอุณหภูมิสามารถปิดใช้งานได้โดยเชื่อมต่อ TEMP ปิ่นโตกับรางกราวด์
PROG (Pin 2): เชื่อมโยงกับการตั้งค่ากระแสคงที่และอาจตั้งค่าได้โดยการติดตัวต้านทาน RI (prog) จากพิน 2 นี้เข้ากับ GND
ขณะอยู่ในโหมดเติมเงินแรงดันไฟฟ้าของขา ISET จะถูกควบคุมไว้ที่ประมาณ 0.2V และในโหมดกระแสประจุคงที่แรงดันไฟฟ้าของขา ISET จะถูกควบคุมไว้ที่ประมาณ 2V ภายในทุกโหมดและในกระบวนการชาร์จแรงดันไฟฟ้าบนขา ISET สามารถใช้เพื่อตรวจสอบกระแสประจุไฟฟ้าผ่านมิเตอร์
GND (Pin3): Ground Terminal
Vcc (Pin 4): แรงดันไฟฟ้าอินพุตบวก
VIN คืออินพุตแหล่งจ่ายไฟเพื่อให้วงจรภายในทำงาน ทุกครั้งที่ VIN ตกลงที่ประมาณ 30mv ต่ำกว่าแรงดันขา BAT TP4056 จะเข้าสู่โหมดสลีปพลังงานต่ำซึ่งจะลดกระแสของขา BAT ให้ต่ำกว่า 2uA
BAT (Pin5): พินเชื่อมต่อแบตเตอรี่
เชื่อมต่อขั้วบวกของแบตเตอรี่เข้ากับขา BAT ขา BAT ใช้กระแสไฟฟ้าต่ำกว่า 2uA เมื่อใดก็ตามที่ชิปอยู่ในโหมดปิดการใช้งานหรือในโหมดสลีป BAT pin ให้กระแสชาร์จสำหรับแบตเตอรี่ที่เชื่อมต่อและแสดงด้วยแรงดันไฟฟ้าที่ 4.2V ที่แม่นยำ
(Pin6): เปิดเอาต์พุตสถานะการชาร์จเดรนเมื่อใดก็ตามที่แบตเตอรี่ถึงจุดปิดการสิ้นสุดการชาร์จไฟพินนี้จะถูกลากต่ำผ่านสวิตช์ในตัว แต่โดยปกติพินนี้จะยังคงอยู่ในสถานะอิมพีแดนซ์สูง
(Pin7): เปิดเอาต์พุตสถานะการชาร์จเดรนเมื่อเชื่อมต่อแบตเตอรี่และเริ่มการชาร์จไฟพินนี้จะถูกใช้พลังงานต่ำโดยสวิตช์ในตัวในกรณีอื่น ๆ พินจะถูกยึดไว้ที่สภาวะอิมพีแดนซ์สูง
CE (Pin8): ชิปเปิดใช้งานอินพุต อินพุตสูงที่นี่ทำให้เครื่องอยู่ในโหมดการทำงานทั่วไป
การลากขา CE ไปที่ระดับลอจิกต่ำจะบังคับให้ชิป TP4056 เข้าสู่โหมดปิดใช้งานหรือปิดเครื่อง
ขา CE เข้ากันได้และอาจเกี่ยวข้องกับทริกเกอร์ตรรกะ TTL หรือ CMOS
วงจรชาร์จแบตเตอรี่ Li-Ion โดยใช้ TP4056
การออกแบบต่อไปนี้แสดงถึงวงจรเครื่องชาร์จแบตเตอรี่ Li-ion ทั่วไปที่มีคุณสมบัติคงที่และแรงดันไฟฟ้าคงที่และมีการสิ้นสุดอัตโนมัติที่ 4.2V
รูปต่อไปนี้แสดงรายละเอียดการแสดงสถานะ LED สำหรับวงจรเครื่องชาร์จแบตเตอรี่ CV, CC Li-Ion ที่กล่าวถึงข้างต้น
ความอนุเคราะห์: NanJing Top Power ASIC Corp.
การออกแบบ # 2: เครื่องชาร์จแบตเตอรี่ Li-Ion อัจฉริยะโดยใช้ IC LP2951 เพียงตัวเดียว
โพสต์ต่อไปนี้อธิบายวงจรเครื่องชาร์จแบตเตอรี่ Li-Ion ที่เรียบง่าย แต่ปลอดภัยโดยใช้ IC LP2951 เพียงตัวเดียว
สิ่งที่ดีเกี่ยวกับแบตเตอรี่ Li-Ion แตกต่างจากแบตเตอรี่ตะกั่วกรดคือสามารถชาร์จได้ที่อัตรา 1C ในตอนแรก หมายความว่ากระแสไฟชาร์จอาจสูงถึงระดับ AH ของแบตเตอรี่เมื่อเริ่มมีอาการ
การออกแบบที่นำเสนอในบทความนี้สามารถใช้สำหรับการชาร์จเซลล์ Li-ion 3.7V เดี่ยวหรือแบตเตอรี่โทรศัพท์มือถือมาตรฐานภายนอกในอัตราที่ค่อนข้างช้าลง
แผนภาพแสดงการกำหนดค่าที่ใช้สำหรับชาร์จเซลล์ Li-Ion ของชุดสเตอริโอแบบพกพา
ข้อกำหนดการชาร์จของวงจรอาจสรุปได้ดังนี้:
- กระแสไฟชาร์จสูงสุด = 150mA
- โวลต์ชาร์จเต็ม = 4.2V +/- 0.025V
- Charge Current = ตั้งไว้ที่โหมด จำกัด กระแส
มันทำงานอย่างไร
ในวงจรที่กำหนด IC LP2951 จะกลายเป็นส่วนประกอบหลักที่ใช้งานได้ซึ่งได้รับการคัดเลือกมาโดยเฉพาะเนื่องจากสามารถส่งแรงดันไฟฟ้าขาออกที่มีเสถียรภาพเหนืออุณหภูมิได้มาก
อุปกรณ์นี้ยังมีระบบควบคุมกระแสไฟฟ้าในตัวซึ่ง จำกัด เอาต์พุตไม่ให้ผลิตกระแสไฟฟ้าที่สูงกว่าเครื่องหมาย 160mA
นอกจากนี้ IC ยังป้องกันการลัดวงจรได้อย่างสมบูรณ์และรวมเอาระบบปิดระบบระบายความร้อน
ค่าตัวต้านทานที่แสดงจะถูกเลือกอย่างแม่นยำเพื่อให้ IC สร้าง 4.2V ที่แน่นอนที่เอาต์พุตที่เซลล์เชื่อมต่ออยู่
มีการเพิ่มทริมเมอร์สำหรับการปรับแต่งแรงดันไฟฟ้าในกรณีที่มีความคลาดเคลื่อนใด ๆ กับความทนทานต่อตัวต้านทานและการให้คะแนน
เริ่มแรกเมื่อเซลล์ที่ปล่อยออกมามีระดับแรงดันไฟฟ้าต่ำกว่า 4.2V IC จะสร้างกระแสไฟฟ้าสูงสุดไปยังเซลล์ซึ่งอยู่ที่ประมาณ 160mA ตามที่กล่าวไว้ข้างต้น
การเพิ่มกระแสเริ่มต้นนี้จะชาร์จเซลล์อย่างรวดเร็วเพื่อให้ได้ค่าพิกัดของการชาร์จเต็ม 4.2V อย่างเร็วที่สุด
เมื่อแรงดันไฟฟ้าขั้วของเซลล์ Li-Ion ถึงเครื่องหมาย 4.2V IC LP2951 จะยับยั้งกระแสทันทีเพื่อให้แบตเตอรี่สามารถเกินระดับ 4.2 V ได้นานขึ้น
กระบวนการข้างต้นเน้นความสามารถในการควบคุมแรงดันไฟฟ้าคงที่ของ IC ในระหว่างรอบการชาร์จ
ตัวต้านทานค่าขนาดใหญ่ที่รวมอยู่ในวงจรช่วยให้มั่นใจได้ว่าการระบายกระแสไฟฟ้าของแบตเตอรี่ 'OFF' ให้ต่ำกว่า 2mA ตัวเก็บประจุ 330pF จะทำให้วงจรเสถียรจากเสียงที่ไม่ต้องการที่สร้างขึ้นที่โหนดข้อเสนอแนะความต้านทานสูง
เห็นได้ชัดว่าไดโอดที่เอาต์พุตมีไว้เพื่อป้องกันการไหลย้อนกลับของแรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่ไปยัง IC ในกรณีที่ไม่มีแรงดันไฟฟ้าอินพุต
การออกแบบ # 3: เครื่องชาร์จที่มีประสิทธิภาพสำหรับ Li-Ion โดยใช้ IC LM3622
ที่นี่เราแยกวงจรเครื่องชาร์จแบตเตอรี่ Li-ion ที่ควบคุมในปัจจุบันซึ่งได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะสำหรับการชาร์จแบตเตอรี่ Li-Ion ทุกประเภทอย่างปลอดภัยและไม่ต้องคำนึงถึงใด ๆ
โดยทั่วไปขอแนะนำว่าควรชาร์จแบตเตอรี่ Li-ion ด้วยความระมัดระวังและรอบคอบที่สุดเนื่องจากแบตเตอรี่ประเภทนี้มีแนวโน้มที่จะเกิดความเสียหายหรือระเบิดได้ทันทีหากไม่ได้ใช้มาตรการการชาร์จที่ระบุไว้
ขอบคุณ TEXAS INSTRUMENTS ที่ให้ชิปที่ยอดเยี่ยมนี้แก่เรา LM3622 ซึ่งเป็นเครื่องชาร์จ Li-Ion อุปกรณ์ควบคุมที่ยอดเยี่ยม
วิธีการทำงานของวงจร
IC ได้รับการออกแบบมาเพื่อสร้างกระแสคงที่ที่แรงดันไฟฟ้าคงที่ซึ่งเป็นข้อกำหนดเบื้องต้นพื้นฐานสำหรับแบตเตอรี่ Li-Ion ทั้งหมด IC อาจได้รับการกำหนดค่าสำหรับการชาร์จ Li-Ion เซลล์เดียวหรือหลายแพ็ค
วงจรที่ใช้ IC LM3622 สามารถป้อนด้วยแรงดันไฟฟ้าได้ตั้งแต่ 5 ถึง 24V ขึ้นอยู่กับความต้องการในการชาร์จและแบตเตอรี่ที่เชื่อมต่อ
IC ไม่ต้องการตัวต้านทานภายนอกที่มีความแม่นยำในการใช้งานฟังก์ชัน ยิ่งไปกว่านั้น IC ยังมีการระบายกระแสไฟฟ้าออกจากแบตเตอรี่น้อยกว่า 200nA ในกรณีที่ไม่มีแรงดันไฟฟ้าอินพุต
วงจรในตัวของชิปควบคุมกระแสไฟชาร์จอย่างแม่นยำโดยใช้หลักการอ้างอิงช่องว่างแถบชดเชยอุณหภูมิ
กระแสถูกควบคุมอย่างไรก็ตามทำผ่านตัวต้านทานการตรวจจับกระแสภายนอกหลักการช่องว่างของวงส่งผลให้ประสิทธิภาพการควบคุมการทำงานของวงจรมีประสิทธิภาพและแรงดันไฟฟ้าอินพุต
วงจรเครื่องชาร์จแบตเตอรี่ Li-Ion ที่ควบคุมในปัจจุบันแสดงให้เห็นถึงการออกแบบเครื่องชาร์จแบตเตอรี่ Li-Ion เชิงเส้นที่ลดลงต่ำซึ่งสามารถชาร์จเซลล์ Li-Ion 3.7V เพียงเซลล์เดียว
สำหรับการเปิดใช้งานการตรวจจับแรงดันไฟฟ้าต่ำอาจเลือกสวิตช์ J1 และ J2 อย่างเหมาะสม IC จะเริ่มกระบวนการชาร์จโดยการตรวจจับแรงดันไฟฟ้าของเซลล์ก่อนและ“ เปิดใช้งานสถานะ” ของการตรวจจับแรงดันไฟฟ้าต่ำ
ทรานซิสเตอร์ Q2 จะเข้าสู่สภาวะการทำงานทันทีที่แบตเตอรี่ที่เชื่อมต่อถึงระดับการควบคุมเป้าหมายซึ่งกำหนดโดยการตั้งค่าภายในของ IC ขณะนี้ Q2 เริ่มจ่ายแรงดันไฟฟ้าที่ควบคุมไปยังแบตเตอรี่ที่เชื่อมต่อโดยเริ่มโหมดการชาร์จแรงดันไฟฟ้าคงที่ของวงจร .
ในสถานการณ์ข้างต้นแบตเตอรี่จะได้รับแรงดันไฟฟ้าที่ควบคุมตลอดขั้วในขณะที่กระแสไฟชาร์จจะถูกตรวจสอบขึ้นอยู่กับระดับของประจุไฟฟ้าในแบตเตอรี่ เมื่อถึงสภาวะการชาร์จเต็มกระแสไฟฟ้าที่ชาร์จไปยังแบตเตอรี่จะลดลงอย่างมากจนอยู่ในค่าที่ปลอดภัย
แผนภาพวงจรเครื่องชาร์จแบตเตอรี่ Li-Ion อัจฉริยะโดยใช้ IC LM3622
นี่คือวงจรชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนอัจฉริยะ 3 อันดับแรกสำหรับคุณหากคุณมีแนวคิดหรือข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับการออกแบบที่ชาญฉลาดเช่นนี้โปรดอย่าลังเลที่จะแสดงความคิดเห็น
ก่อนหน้านี้: สำรวจวงจรอินเวอร์เตอร์ไซน์เวฟที่ดัดแปลง 7 แบบ - 100W ถึง 3kVA ถัดไป: 4 วงจรสวิตช์ตบมือแบบง่าย [ทดสอบแล้ว]