Аккумуляторы
жүктеу/скачать 7,53 Mb.
|
- Бұл бет үшін навигация:
- 8.3. Контроль емкости никель-кадмиевых, никель-металлгидридных и литий-ионных
Вывод SNS представляет собой токоизмерительный вход цепи заряда. Изменение сигнала на этом выводе влияет на состояние выхода схемы управления зарядом MOD. Если вывод SNS соединить с общим проводом (VSS), на выходе MOD появится сигнал лог. 1, который инициализирует процесс заряда. Если же потенциал на выводе SNS возрастет, на выходе MOD будет сформирован сигнал лог. О, который остановит процесс заряда. Одновременно потенциал на выводе SNS является опорным для выводов TS и ВАТ. На рис. 8.5, а, б показаны цепи мониторинга напряжения и температуры аккумуляторной батареи соответственно. Сопротивление делителя напряжения RBI, RB2 должно составлять не менее 200 кОм и не более 1 МОм. При этом отношение сопротивлений резисторов должно быть равно: 
где N — количество элементов в батарее. 150 Схемотехника зарядных устройств Схемотехника зарядных устройств 151 
Рис. 8.5. Цепи мониторинга напряжения (а) и температуры (б) зарядного устройства на основе bq2004 В делитель напряжения RT1, RT2 цепи мониторинга температуры включен термистор с отрицательным ТКС3, который установлен внутри корпуса батареи, либо непосредственно соприкасается с элементами батареи в зарядном устройстве. Соотношения между напряжениями в системе мониторинга определяется формулами: 
Если внимательно изучить характеристики микросхемы bq2004, то обращает на себя внимание значение максимального напряжения на элементе. Оно равно 0,8 • VCC (В), а его допустимое отклонение по паспортным данным — всего ±0,030 В. Отсюда следует вопрос: а почему бы не использовать bq2004 в зарядном устройстве литий-ионных аккумуляторных батарей, ведь для них допуск напряжения заряда составляет ±0/,050 В? На рис. 8.6 представлена схема универсального зарядного устройства, предназначенного для заряда как никель-кадмиевых и ни-кель-металлгидридных, так и литий-ионных батарей. Представленная схема зарядного устройства работает в ключевом режиме. К выводам ВАТ+ и ВАТ- подключают аккумуляторную батарею. Если батарея никель-металлгидридная, вывод SELC оставляют свободным. Если же требуется зарядить литий-ионную батарею, его соединяют с выводом ВАТ+. 3 ТКС — температурный коэффициент сопротивления. 152 Схемотехника зарядных устройств Схемотехника зарядных устройств 153 Метод заряда никель-металлгидридных батарей — быстрый заряд с отключением по методу ΔT. Катушка L1 намотана на тороидальном сердечнике ST50-267 производства фирмы MICROMETALS и содержит 70 витков провода диаметром AWG224. Начальное значение ее индуктивности — 3 мГн. При необходимости увеличить ток заряда индуктивность следует уменьшать. Частота переключения составляет около 30 кГц. При заряде никель-металлгидридных батарей зарядное устройство сконфигурировано, чтобы обеспечить основной заряд током 1С, а также выравнивающий заряд малым током по окончании основного с переходом в режим импульсной струйной подзарядки. В данном примере величина тока быстрого заряда выбрана равной 2,25 А. Зарядное устройство предназначено для заряда 9-элементной батареи. Порог ΔТ-отключения определяется сопротивлением резисторов R8 и R9, а порог отключения по достижению аккумуляторами максимальной температуры — R5 и R6. Для переключения зарядного устройства в режим заряда литий-ионной батареи, как было сказано выше, вывод SELC соединяют с выводом ВАТ+. В приведенном примере обеспечивается заряд литий-ионной батареи, состоящей из трех соединенных параллельно цепочек. Каждая цепочка состоит из трех последовательно включенных литий-ионных аккумуляторов. Начальный ток заряда ограничен до величины 1,9 А при напряжении заряда 4,225 В. При заряде графитовых литий-ионных элементов это напряжение при помощи резисторов R19, R20 следует уменьшить до 4,125 В. По окончании основного заряда следует 6-часовой перерыв (устанавливается по выводам ТМ1, ТМ2). После чего включается индикатор завершения заряда. 8.3. Контроль емкости никель-кадмиевых, никель-металлгидридных и литий-ионных аккумуляторов Очень полезным дополнением для любого зарядного устройства является схема контроля емкости батареи. Эту функцию прекрасно выполняет специально разработанная для этих целей 4 AWG — American Wire Gauge — американский стандарт классификации обмоточных проводов. микросхема bq2014. Она позволяет контролировать емкость как никель-кадмиевых и никель-металлгидридных, та и литий-ионных аккумуляторных батарей. Микросхема выпускается в 16-вы-водном корпусе для поверхностного монтажа SOIC Narrow. Перечислим все ее возможности: консервативное и периодическое измерение доступной ем кости аккумуляторной батареи; выход управления зарядом позволяет дополнительно управлять контроллером зарядного устройства, например, bq2004; отображение емкости батареи посредством передачи дан ных через 1-проводной последовательный порт или непо средственно с помощью 5-сегментного светодиодного ин дикатора; компенсация тока заряда в зависимости от температуры окружающей среды; компенсация саморазряда батареи с использованием встроенного датчика температуры; программируемый пользователь порог прекращения заряд ного цикла; ; возможность передачи данных о напряжении батареи, ее степени заряда, температуре и т. д., через 1-проводной по следовательный порт; очень малое потребление в режиме ожидания — около 120 мкА. Микросхема bq2014 может работать непосредственно с батареей из 3-4 элементов, а с дополнительным управляющим транзистором, подключенным к ее выводу REF — и с большим количеством элементов. Ее выводы SEG1—SEG5 являются одновременно входами для программирования различных установок: порога отключения батареи по окончании заряда, количества отсчетов, управления компенсацией саморазряда. При программировании те же выводы называются по-другому — PROG1-PROG5. На рис. 8.7 показана схема типового зарядного устройства с устройством контроля емкости аккумуляторной батареи. Микросхема bq2014 сконфигурирована так, чтобы отображать относительную емкость батареи. При этом величина последней измеренной емкости принимается за состояние полностью заряженной батареи. Показания светодиодного индикатора отображают 154 Схемотехника зарядных устройств Схемотехника зарядных устройств 155 
Рис. 8.7. Типовая схема зарядного устройства с устройством контроля емкости аккумуляторной батареи
Микросхема bq2014 обеспечивает мониторинг токов заряда и разряда, измеряя падение напряжения на токочувствительном резисторе R16. При этом в измерительной цепи обязательно использование фильтра R1C1. Одновременно с мониторингом токов, микросхема обеспечивает контроль потенциала на элементе батареи через вывод SB. Величина потенциала определяется соотношением сопротивлений резисторов делителя R2R3: 
Его контроль необходим для формирования сигналов конца разряда (два значения: первое — сигнал предупреждения при напряжении на элементе 1,05 В, второе — полный разряд батареи при напряжении 0,95 В), максимального напряжения на элементе батареи и ее отсутствия в зарядном устройстве. bq2014 обеспечивает контроль температуры окружающей среды и в зависимости от этого корректирует токи заряда и разряда. Такая коррекция происходит пошагово при изменении температуры на каждые 10 °С в пределах от -35 до +85 °С. Коэффициент коррекции определяется температурой среды по формуле: 
где N — количество ступеней по 10 °С ниже температуры 10 °С. Например, при температуре 0...10 °С К= 0, при -10...0 °С К= 1,10 и т. д. При температуре 10...40 °С для быстрого заряда К= 0,95, для компенсирующего заряда К= 0,80. При температуре выше 40 °С для быстрого заряда К= 0,90, для компенсирующего заряда K=0,75. По окончании заряда на выходе DONE формируется сигнал лог. 1, обеспечивающий переход в режим компенсационного заряда. При этом ток заряда для никель-кадмиевой батареи выставляется равным С/64, а для никель-металлгидридной — С/47. Рассмотренная выше схема зарядного устройства на микросхеме bq2004 может быть легко дополнена устройством контроля емкости. На рис. 8.8 представлена принципиальная схема устройства контроля емкости никель-металлгидридных батарей, а на рис. 8.9 — литий-ионных. Основное отличие между этими схемами состоит в том, что в схеме устройства контроля емкости 156 Схемотехника зарядных устройств Схемотехника зарядных устройств 157 
Рис. 8.8. Принципиальная схема устройства контроля емкости никель-метал- лгидридных батарей 
Рис. 8.9. Принципиальная схема устройства контроля емкости литий-ионных батарей литий-ионных батарей на выводе PROG5 (это вывод SEG5 в режиме программирования — выв. 6) постоянно присутствует уровень лог. 1. Это сделано для того, чтобы отключить режим компенсационного заряда. Благодаря низкому саморазряду литий-ионные аккумуляторные батареи в нем не нуждаются.
жүктеу/скачать 7,53 Mb. Достарыңызбен бөлісу:
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||