Högström Li-Ion batteriladdarkrets

Inlägget förklarar en Li-Ion-batteriladdarkrets med hög ström som kan användas för att ladda högström, till exempel 2S3P, 3S2P batteripaket. Den kan också användas för att ladda andra liknande höga Li-jonbatterier från en bil eller ett lastbilsbatteri. Idén begärdes av Neil

Laddar ett 8800 mAh Li-Ion Pack

Det här är kanske väldigt fräckt av mig att be om din hjälp, men mina designfärdigheter är begränsade inom elektronik och som volontär är min budget begränsad.

Jag är volontär för en lokal sök- och räddningsorganisation (Suffolk Lowland Search and Rescue), vi har 24 timmar om dygnet 365 dagar om året, vårt arbete handlar om att hitta någon som har försvunnit i Suffolk (och gränsar till länets).

Sökning sker ofta under mörkerstimmarna och vi har ett särskilt behov av bra facklor, som måste vara redo för handling med ett ögonblick.

Jag är en del av mountainbike-räddningsteamet, vi täcker marken mycket snabbt och kan söka vägar mycket snabbare än fotlag, lampor är återigen mycket viktiga och jag hoppas det är här du kan hjälpa till.

Jag har nyligen köpt en Cree LED-lampa till min cykel, den drivs av ett 8,4v Li-ion 8800mAh batteripaket, jag har 2.

Dessa enheter levererades med en nätdriven laddare (240v UK) och vad jag skulle vilja är att kunna ladda dem i bilen där cykeln förvaras.

Jag märkte att du redan har gjort det designade några laddningskretsar för den här typen av batteri och jag undrar om du kunde ändra din design för att kunna ladda från en 12v bilkrets till dessa specifikationsbatterier.

Bilkretsen växlas med tändningen. Jag är mycket kapabel att konstruera kretsen, det är bara mina designfärdigheter som är begränsade!

Jag uppskattar väldigt mycket när du spenderar på det, det hjälper inte bara mig utan eventuellt förlorad sula i Suffolk.

Vänliga hälsningar,

Neil.

Designen

Den visade högströms Li-Ion-batteriladdarkretsen är utrustad för att ladda alla Li-ion-batterier upp till 5 AH med den visade IC2, eller för 10AH-batterier om IC2 ersätts på rätt sätt med en LM396

LM338 IC2 är en mångsidig spänningsregulator IC som kan konfigureras specifikt för laddning av Li-Ion-celler med de väsentliga funktionerna som konstant ström och konstant spänning.

Ovanstående design är konfigurerad som en Li-ion-laddare med konstant spänning, eftersom vi antar att ingångsförsörjningen är en konstant ström.

Men om ingångsförsörjningen inte är strömbegränsad kan IC2 förbättras med en effektiv konstantströmfunktion. Vi kommer att diskutera detta i slutet av denna förklaring.

Konstruktionen består av två grundläggande steg, IC2-spänningsregulatorsteget och IC1-överladdningssteget.

IC2 är konfigurerad i sin standardspänningsregulatorform, där P1 fungerar som kontrollratten och kan justeras för att generera den nödvändiga laddningsspänningen över det anslutna Li-ion-batteriet vid utgången.

IC1 pin3 är avkänningsingången för IC och avslutas med en förinställd P2 för att underlätta justeringen av överladdningsspänningsnivån.

Den förinställda P2 justeras så att när batteriet når sitt fulla laddningsvärde blir spänningen vid pin3 bara högre än pin2, vilket resulterar i en ögonblick hög vid pin6 på IC.

När detta händer låses högt från pin6 till pin3 med en permanent high via R3, D2, vilket fryser kretsen i det läget. Kom ihåg att det här låsnätverket är valfritt, du kan ta bort det om du vill, men då kommer Li-ion-batteriet inte att stängas av permanent, utan slås till och med av och på beroende på batteriets fulla laddningsnivå.

Ovanstående höga levereras också vid basen av BC547, vilket omedelbart jordar ADJ-stiftet på IC2 och tvingar den att stänga av sin utspänning och därmed stänga av spänningen till Li-ion-batteriet.

Den röda lysdioden lyser nu och indikerar full laddningsnivå och kretsens avstängningsförhållanden.

Kretsschema

PCB-design

Dellista från den föreslagna 12V / 24V litiumjonbatteriladdarkretsen med hög ström

• R1, R5 = 4K7
• R2 = 240 ohm
• P1, P2 = 10 K förinställningar
• R3, R4 = 10K
• D1, D5 = 6A4-diod
• D2 = 1N4148
• D3, D4 = 4,7 Vzenerdiod 1/2 watt
• IC1 = 741 opamp för 12V ingång, LM321 för 24V ingång
• IC2 = LM338

Hur man ställer in kretsen.

1. Anslut inledningsvis inget batteri vid utgången och vrid P2 så att dess skjutreglage vidrör markänden, med andra ord justera P2 för att göra pin3 till noll eller marknivå.
2. Mata in ingångsspänningen, justera P1 för att få önskad spänningsnivå över utgången där batteriet ska anslutas, den gröna lysdioden tänds i det här läget.
3. Flytta nu P2 mycket försiktigt uppåt tills den röda lysdioden bara tänds och spärrar i det läget, sluta flytta P2 ytterligare, bekräfta med grön LED-avstängning som svar på röd LED-belysning.
4. Kretsen är nu inställd för den erforderliga Li-ion-laddningen med hög ström från ett bilbatteri eller någon 12 / 24V-källa.

Lägga till en konstant strömfunktion i ovanstående design

Som visas nedan kan ovanstående design förbättras ytterligare genom att lägga till en strömstyrningsfunktion, vilket gör den föreslagna Li-ion-laddarkretsen med hög ström perfekt med funktionerna i CC och CV, det vill säga med konstant spänning och konstant strömattribut.

Förenklad design

Medan ovanstående förklarade kretsar är fantastiska med sina funktioner och funktioner, gör användningen av LM338 designen lite komplex och kostsam.

Lite tinkering avslöjar att applikationen snarare kan implementeras med endast en enda opamp och en BJT-baserad strömkontroll enligt nedan:

En 1uF-kondensator införs vid IC: ns inverterande ingång, vilket säkerställer att IC alltid börjar med sin utgång på positiv hög när den drivs. Detta möjliggör i sin tur en garanterad omkoppling av utgångstransistorn och gör att det anslutna batteriet låses fast med laddningsprocessen.

Konceptet har testats grundligt, videoklippet kan ses här.

VARNING: I ALLA OVANNA BEGREPP, TEMPERATURREGULERING FÖR BATTERIET ÄR INTE INKLUDERAT, SÄKER TILL ATT JUSTERA STRÖMMEN TILL EN NIVÅ SOM INTE ORSAKAR BATTERITEMPERATUREN FÖR ATT RÄCKA ÖVER 35 GRADER CELSIUS.