วงจรชาร์จแบตเตอรี่ Li-Ion กระแสสูง

โพสต์นี้อธิบายถึงวงจรเครื่องชาร์จแบตเตอรี่ Li-Ion กระแสสูงซึ่งสามารถใช้สำหรับชาร์จกระแสไฟสูง ๆ เช่นชุดแบตเตอรี่ 2S3P, 3S2P นอกจากนี้ยังสามารถใช้สำหรับชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนระดับ Ah สูงอื่น ๆ ที่คล้ายกันจากรถยนต์หรือแบตเตอรี่รถบรรทุก นายนีลขอความคิดนี้

กำลังชาร์จชุด Li-Ion 8800 mAh

นี่อาจเป็นเรื่องหน้าด้านสำหรับฉันที่จะขอความช่วยเหลือจากคุณ แต่ทักษะการออกแบบของฉันมีข้อ จำกัด ในด้านอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์และในฐานะอาสาสมัครฉันมีงบประมาณ จำกัด

ฉันเป็นอาสาสมัครขององค์กรค้นหาและกู้ภัยในพื้นที่ (Suffolk Lowland Search and Rescue) เราพร้อมให้บริการตลอด 24 ชั่วโมงต่อวัน 365 วันต่อปีงานของเราเกี่ยวข้องกับการค้นหาใครก็ตามที่หายไปในซัฟฟอล์ก (และเขตติดชายแดน)

การค้นหามักจะเกิดขึ้นในช่วงเวลาแห่งความมืดและเรามีความต้องการเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับคบเพลิงที่ดีซึ่งจำเป็นต้องพร้อมสำหรับการดำเนินการในเวลาที่แจ้งให้ทราบล่วงหน้า

ฉันเป็นส่วนหนึ่งของทีมกู้ภัยจักรยานเสือภูเขาเราครอบคลุมพื้นที่ได้เร็วมากและสามารถค้นหาเส้นทางได้เร็วขึ้นมากจากนั้นทีมเดินเท้าไฟก็สำคัญมากอีกครั้งและฉันหวังว่านี่คือที่ที่คุณสามารถช่วยได้

ฉันเพิ่งซื้อไฟ LED Cree สำหรับจักรยานของฉันมันใช้พลังงานจากแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน 8800mAh 8.4v ฉันมี 2.

หน่วยเหล่านี้มาพร้อมกับที่ชาร์จไฟหลัก (240v UK) และสิ่งที่ฉันต้องการคือสามารถชาร์จได้ในรถที่เก็บจักรยานไว้

ฉันสังเกตเห็นว่าคุณมีแล้ว ออกแบบวงจรชาร์จบางส่วน สำหรับแบตเตอรี่ประเภทนี้และฉันสงสัยว่าคุณสามารถปรับเปลี่ยนการออกแบบของคุณเพื่อให้สามารถชาร์จจากวงจรรถยนต์ 12v เป็นแบตเตอรี่ข้อกำหนดเหล่านี้ได้หรือไม่

วงจรรถจะถูกสลับพร้อมกับจุดระเบิด ฉันสามารถสร้างวงจรได้มากมันเป็นเพียงทักษะการออกแบบของฉันที่มี จำกัด !

ฉันรู้สึกขอบคุณมากทุกครั้งที่คุณใช้จ่ายกับสิ่งนี้มันจะช่วยไม่เพียง แต่ฉันเท่านั้น แต่อาจมีการสูญเสีย แต่เพียงผู้เดียวในซัฟฟอล์ก

ด้วยความเคารพอย่างสูง,

นีล

การออกแบบ

วงจรเครื่องชาร์จแบตเตอรี่ Li-Ion กระแสสูงที่แสดงมีไว้เพื่อชาร์จแบตเตอรี่ Li-ion ใด ๆ ที่ไม่เกิน 5 AH ด้วย IC2 ที่แสดงหรือสำหรับแบตเตอรี่ 10AH หากเปลี่ยน IC2 อย่างเหมาะสม ด้วย LM396

LM338 IC2 เป็น IC ควบคุมแรงดันไฟฟ้าอเนกประสงค์ซึ่งสามารถกำหนดค่าโดยเฉพาะสำหรับการชาร์จเซลล์ Li-Ion ด้วยคุณสมบัติที่จำเป็นเช่นกระแสคงที่และแรงดันไฟฟ้าคงที่

การออกแบบข้างต้นได้รับการกำหนดค่าให้เป็นเครื่องชาร์จ Li-ion แรงดันคงที่เนื่องจากเราถือว่าแหล่งจ่ายไฟเข้าเป็นกระแสคงที่

อย่างไรก็ตามในกรณีที่แหล่งจ่ายอินพุตไม่มีกระแส จำกัด IC2 สามารถปรับปรุงได้ด้วยคุณสมบัติกระแสคงที่ที่มีประสิทธิภาพ เราจะพูดถึงเรื่องนี้ในตอนท้ายของคำอธิบายนี้

การออกแบบประกอบด้วยสองขั้นตอนพื้นฐานคือขั้นตอนควบคุมแรงดันไฟฟ้า IC2 และ IC1 บนขั้นตอนการตัดประจุ

IC2 ได้รับการกำหนดค่าในรูปแบบตัวควบคุมแรงดันไฟฟ้ามาตรฐานโดยที่ P1 ทำหน้าที่เป็นปุ่มควบคุมและสามารถปรับเปลี่ยนเพื่อสร้างแรงดันไฟฟ้าในการชาร์จที่ต้องการผ่านแบตเตอรี่ Li-ion ที่เชื่อมต่อที่เอาต์พุต

IC1 pin3 เป็นอินพุตการตรวจจับของ IC และสิ้นสุดด้วย P2 ที่ตั้งไว้ล่วงหน้าเพื่ออำนวยความสะดวกในการปรับระดับแรงดันไฟฟ้าเกิน

P2 ที่ตั้งไว้ล่วงหน้าจะถูกปรับเช่นเมื่อแบตเตอรี่ถึงค่าการชาร์จเต็มแรงดันไฟฟ้าที่พิน 3 จะสูงกว่าพิน 2 ส่งผลให้ไอซีสูงที่พิน 6 ในทันที

เมื่อสิ่งนี้เกิดขึ้นสูงจากสลัก pin6 ไปยัง pin3 โดยมีค่าสูงถาวรผ่าน R3, D2 ให้หยุดวงจรในตำแหน่งนั้น โปรดจำไว้ว่าเครือข่ายล็อคนี้เป็นทางเลือกคุณสามารถถอดออกได้หากต้องการ แต่แบตเตอรี่ Li-ion จะไม่ถูกตัดออกอย่างถาวร แต่จะเปิด / ปิดเป็นระยะ ๆ ขึ้นอยู่กับเกณฑ์ระดับการชาร์จเต็มของแบตเตอรี่

ความสูงข้างต้นจะถูกส่งไปที่ฐานของ BC547 ซึ่งทันทีที่ต่อขา ADJ ของ IC2 บังคับให้ปิดแรงดันไฟฟ้าขาออกซึ่งจะเป็นการตัดแรงดันไฟฟ้าไปยังแบตเตอรี่ Li-ion

ไฟ LED สีแดงจะสว่างขึ้นเพื่อแสดงระดับการชาร์จเต็มและเงื่อนไขการตัดวงจร ..

แผนภูมิวงจรรวม

การออกแบบ PCB

รายการชิ้นส่วนจากวงจรเครื่องชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน 12V / 24V กระแสสูงที่เสนอ

• R1, R5 = 4K7
• R2 = 240 โอห์ม
• P1, P2 = 10 K ที่ตั้งไว้ล่วงหน้า
• R3, R4 = 10K
• D1, D5 = 6A4 ไดโอด
• D2 = 1N4148
• D3, D4 = 4.7Vzener ไดโอด 1/2 วัตต์
• IC1 = 741 opamp สำหรับอินพุต 12V, LM321 สำหรับอินพุต 24V
• IC2 = LM338

วิธีการตั้งค่าวงจร

1. ในขั้นต้นอย่าเชื่อมต่อแบตเตอรี่ใด ๆ ที่เอาต์พุตและหมุน P2 เพื่อให้ตัวเลื่อนสัมผัสกับปลายกราวด์กล่าวอีกนัยหนึ่งคือปรับ P2 เพื่อให้ pin3 เป็นศูนย์หรือระดับพื้นดิน
2. ป้อนแรงดันไฟฟ้าขาเข้าปรับ P1 เพื่อให้ได้ระดับแรงดันที่ต้องการในเอาต์พุตที่ควรจะเชื่อมต่อแบตเตอรี่ไฟ LED สีเขียวจะสว่างขึ้นในตำแหน่งนี้
3. ตอนนี้ค่อยๆเลื่อน P2 ขึ้นไปอย่างระมัดระวังจนกระทั่งไฟ LED สีแดงสว่างขึ้นและล็อคอยู่ในตำแหน่งนั้นหยุดเคลื่อนที่ P2 อีกต่อไปยืนยันด้วยการปิด LED สีเขียวเพื่อตอบสนองต่อการส่องสว่าง LED สีแดง
4. ตอนนี้วงจรได้รับการตั้งค่าสำหรับการชาร์จ Li-ion กระแสสูงที่ต้องการจากแบตเตอรี่รถยนต์หรือแหล่งจ่ายไฟ 12 / 24V

การเพิ่มคุณสมบัติคงที่ในการออกแบบข้างต้น

ดังที่แสดงด้านล่างการออกแบบข้างต้นสามารถปรับปรุงเพิ่มเติมได้โดยการเพิ่มคุณสมบัติการควบคุมกระแสซึ่งทำให้วงจรเครื่องชาร์จ Li-ion กระแสสูงที่นำเสนอนั้นสมบูรณ์แบบด้วยคุณสมบัติของ CC และ CV นั่นคือมีแรงดันไฟฟ้าคงที่และคุณลักษณะกระแสคงที่

การออกแบบที่เรียบง่าย

ในขณะที่วงจรที่อธิบายไว้ข้างต้นนั้นยอดเยี่ยมด้วยคุณสมบัติและการทำงานการใช้ LM338 ทำให้การออกแบบมีความซับซ้อนเล็กน้อยและมีราคาแพง

การซ่อมแซมเล็กน้อยแสดงให้เห็นว่าแอปพลิเคชันสามารถใช้งานได้โดยใช้ opamp เดียวและการควบคุมกระแสตาม BJT ดังที่แสดงด้านล่าง:

ตัวเก็บประจุ 1uF ถูกนำมาใช้ที่อินพุตกลับด้านของ IC ซึ่งทำให้มั่นใจได้ว่า IC จะเริ่มต้นด้วยเอาต์พุตที่สูงเป็นบวกเสมอเมื่อขับเคลื่อน สิ่งนี้จะช่วยให้สามารถรับประกันสวิตช์เปิดของทรานซิสเตอร์เอาท์พุตและเปิดใช้งานแบตเตอรี่ที่เชื่อมต่อเพื่อล็อคเข้ากับกระบวนการชาร์จ

แนวคิดได้รับการทดสอบอย่างละเอียดสามารถดูหลักฐานวิดีโอได้ ที่นี่.

คำเตือน: ในแนวคิดข้างต้นทั้งหมด การควบคุมอุณหภูมิ สำหรับแบตเตอรี่ไม่รวมอยู่ด้วยดังนั้นโปรดตรวจสอบให้แน่ใจว่าได้ปรับค่าปัจจุบันให้อยู่ในระดับที่ไม่ทำให้อุณหภูมิของแบตเตอรี่สูงเกิน 35 องศาเซลเซียส