Dieses intelligente Ladegerät lädt einen Li-IOn-Akku schnell auf, indem drei wichtige Parameter überwacht werden: konstanter Strom, konstante Spannung und konstante Temperatur von 25 Grad Celsius.
Der Beitrag erklärt ausführlich 3 Hi-End, automatische, erweiterte, Single-Chip-CC / CV oder Konstantstrom, Konstante Spannung 3,7 V Li-Ionen-Batterieladekreise unter Verwendung eines speziellen Hi-End-IC TP4056, IC LP2951, IC LM3622 mit Batterietemperaturerfassungs- und Abschlussfunktion.
Design # 1
SCHALTUNGSBESCHREIBUNG
Das erste Design ist wahrscheinlich das intelligenteste mit dem IC TP4056, einem umfassenden linearen Batterieladegerät-IC mit konstantem Konstantstrom (CC) und konstanter Spannung (CV), das speziell zum sicheren Laden von Einzelzellen-Lithium-Ionen-Batterien entwickelt wurde.
Der IC TP4056 ist mit einem SOP-Paket und kaum einer Anzahl externer Komponenten ausgestattet und eignet sich daher speziell für tragbare Li-Ion-Ladeanwendungen.
Darüber hinaus kann der TP4056 auch mit USB- und Steckdosen-basierten Adaptern verwendet werden.
Dieses intelligente Design hängt nicht von einer Sperrdiode ab, da eine interne PMOSFET-Architektur vorhanden ist, die so konfiguriert ist, dass jeglicher negativer Ladestrom in der Schaltung verhindert wird.
Eine spezielle thermische Rückkopplungsschleife ist enthalten, um den Ladestrom zu regulieren und die Körpertemperatur zu begrenzen, während sie im Hochleistungsbetriebsmodus oder bei hohen Umgebungstemperaturen verwendet wird.
Das Die volle Ladespannung ist fest auf 4,2 V eingestellt , während der Ladestrom extern über einen bestimmten Einzelwiderstand eingestellt werden kann.
Der IC TP4056 schaltet den Ladezyklus automatisch ab, sobald der Ladestrom nach Erreichen der endgültigen Erhaltungsspannung auf 1/10 des eingestellten Werts gefallen ist.
Einige der anderen Hauptmerkmale dieses IC TP4056 umfassen eine eingebaute Stromüberwachungsschaltung, eine Unterspannungssperre, eine automatische Wiederaufnahme des Ladevorgangs und einige Statusbelegungen, um die Abschaltung der vollen Ladung und das Einschalten der Eingangsspannung anzuzeigen.
IC TP4056 Bild- und Pinbelegung
EIGENSCHAFTEN und SPEZIFIKATIONEN
- Der Ladestrom kann auf maximal 1000 mA programmiert werden
- Die Schaltung kann frei von Leistungsgeräten, Messwiderständen oder einer Blockierdiode sein.
- Ein vollwertiges lineares Ladegerät im SOP-8-Paket zum Laden von Anwendungen für Einzelzellen-Lithium-Ionen-Batterien.
- Entwickelt, um einen Konstantstrom- / Konstantspannungsausgang zu erzeugen
- Kann Einzelzellen-Li-Ionen-Akkus über das Direct USB Port-Plugin aufladen
- Intern eingestellte konstante Ladespannung von 4,2 V mit einer Genauigkeit von +/- 1,5%
- Beinhaltet eine automatische Aufladeinitialisierung.
- Ein doppelter LED-kompatibler Ladestatus-Ausgangsstift für Anzeigezwecke
- C / 10 Charge Termination oder Auto Shutdown-Funktion
- Die Erhaltungsladung wird eingeleitet, sobald ein Schwellenwert von 2,9 V erreicht ist.
· Ein interner Softstart-Prozessor begrenzt und verhindert den Einschaltstoßstrom - Wird mit einem 8-poligen SOP-Paket geliefert. Der Kühler muss an GND angeschlossen werden.
ABSOLUT BESTE BEWERTUNGEN
- Eingangsversorgungsspannung (VCC): - 0,3 V ～ 8 V ·
- TEMP: -0,3 V ～ 10 V.
- CE: -0,3 V, 10 V.
- BAT-Kurzschlussdauer: Kontinuierlich
- BAT Pin Strom: 1200mA
- PROG Pin Strom: 1200uA
- Maximale Sperrschichttemperatur: 145 ° C.
- Betriebsumgebungstemperaturbereich: -40 ° C ～ 85 ° C.
- Bleitemperatur (Löten, 10 Sek.): 260 ° C.
ANWENDUNGEN
- Handys, PDAs, GPS
- Docks und Cradles aufladen
- Digitale Fotokameras, tragbare Geräte
- USB-Bus-Ladegeräte, Ladegeräte
Pinbelegung und Funktionsdetails des TP4056 IC
TEMP (Pin 1): Temperaturmessungseingang
Anschließen des TEMP-Pins an den Ausgang eines NTC-Thermistors im Lithium-Ionen-Akku. Wenn die Spannung des TEMP-Pins mindestens 0,15 Sekunden oder länger unter 45% oder mehr als 80% der Versorgungsspannung VIN fällt, bedeutet dies, dass die Batterietemperatur einfach zu hoch bzw. zu niedrig ist und der Ladevorgang an dieser Position gestoppt wird. Die Temperaturerfassungsfunktion kann deaktiviert werden, indem das TEMP-Pinto mit der Erdungsschiene verbunden wird.
PROG (Pin 2): ist mit der Einstellung des konstanten Ladestroms verbunden und kann durch Anschließen eines Widerstands RI (Prog) von diesem Pin2 an GND eingestellt werden.
Im Vorlademodus wird die Spannung des ISET-Pins auf ca. 0,2 V geregelt. und im Konstantladestrommodus wird die Spannung des ISET-Pins auf etwa 2 V geregelt. In allen Modi und während des Ladevorgangs kann die Spannung am ISET-Pin verwendet werden, um den Ladestrom durch ein Messgerät zu überwachen.
GND (Pin3): Erdungsklemme
Vcc (Pin 4): Positive Eingangsversorgungsspannung
VIN ist der Stromversorgungseingang für den Betrieb des internen Schaltkreises. Jedes Mal, wenn die Fahrgestellnummer bei etwa 30 mV unter die BAT-Pin-Spannung fällt, wechselt der TP4056 in den Energiesparmodus und reduziert den Strom des BAT-Pins unter 2 uA.
BAT (Pin5): Batterieanschlussstift.
Verbinden Sie den Pluspol der Batterie mit dem BAT-Pin. Der BAT-Pin verbraucht weniger als 2uA Strom, wenn sich der Chip im Deaktivierungsmodus oder im Ruhemodus befindet. Der BAT-Pin bietet Ladestrom für die angeschlossene Batterie und eine Spannungsregelung von präzisen 4,2 V.
(Pin6): Open Drain-Ladestatusausgang. Immer wenn die Batterie den Abschaltpunkt für den Ladeabschluss erreicht, wird diese Pinbelegung durch einen eingebauten Schalter nach unten gezogen, aber normalerweise bleibt dieser Pin im hochohmigen Status.
(Pin7): Open Drain-Ladestatusausgang Sobald der Akku angeschlossen ist und mit dem Laden beginnt, wird diese Pinbelegung durch einen eingebauten Schalter niedrig gehalten. In jedem anderen Fall wird der Pin auf einem hochohmigen Zustand gehalten.
CE (Pin8): Chip Enable Input. Ein hoher Eingang ermöglicht es dem Gerät, sich im typischen Betriebsmodus zu befinden.
Wenn Sie den CE-Pin auf einen logisch niedrigen Pegel bringen, wird der TP4056-Chip in einen Deaktivierungs- oder Abschaltmodus versetzt.
Der CE-Pin ist kompatibel und kann mit TTL- oder CMOS-Logik-Triggern verknüpft werden.
Li-Ion-Batterieladekreis mit TP4056
Das folgende Design zeigt die typische Li-Ionen-Batterieladeschaltung mit Konstantstrom- und Konstantspannungsmerkmalen und mit automatischer Terminierung bei 4,2 V.
Die folgende Abbildung zeigt die Details der LED-Statusanzeige für die oben beschriebene CV, CC Li-Ion-Batterieladeschaltung.
Mit freundlicher Genehmigung von NanJing Top Power ASIC Corp.
Design Nr. 2: Intelligentes Li-Ion-Ladegerät mit nur einem IC LP2951
Im folgenden Beitrag wird eine sehr einfache und dennoch sichere Li-Ion-Batterieladeschaltung mit nur einem einzigen IC LP2951 erläutert.
Im Gegensatz zu Blei-Säure-Batterien ist eine gute Sache bei den Li-Ion-Batterien, dass sie anfänglich mit einer Rate von 1 ° C aufgeladen werden können. Dies bedeutet, dass der Ladestrom zu Beginn so hoch sein kann wie der Nenn-AH der Batterie.
Das in diesem Artikel vorgestellte Design kann verwendet werden, um eine einzelne 3,7-V-Li-Ionen-Zelle oder einen Standard-Handy-Akku relativ langsam extern zu laden.
Das Diagramm zeigt eine Konfiguration, die zum Laden einer Li-Ion-Zelle einer tragbaren Stereoeinheit verwendet wurde.
Die Ladespezifikation der Schaltung kann wie folgt zusammengefasst werden:
- Maximaler Ladestrom = 150mA
- Volle Ladespannung = 4,2 V +/- 0,025 V.
- Ladestrom = auf Strombegrenzungslademodus eingestellt.
Wie es funktioniert
In der gegebenen Schaltung wird der IC LP2951 zur aktiven Hauptkomponente, die speziell ausgewählt wurde, weil er eine Ausgangsspannung liefern kann, die über die Temperatur sehr stabil ist.
Das Gerät verfügt außerdem über ein eingebautes Stromregelungssystem, das die Stromerzeugung über der 160-mA-Marke begrenzt.
Darüber hinaus ist der IC vollständig kurzschlussfest und verfügt über eine thermische Abschaltfunktion.
Die gezeigten Widerstandswerte werden genau so ausgewählt, dass der IC an seinem Ausgang, an dem die Zelle angeschlossen ist, exakte 4,2 V erzeugt.
Der Trimmer wird hinzugefügt, um die Spannung zu verfeinern, falls Abweichungen von der Widerstandstoleranz und den Nennwerten auftreten.
Wenn die bestimmte entladene Zelle einen Spannungspegel aufweist, der unter 4,2 V liegt, erzeugt der IC anfänglich einen maximalen Strom für die Zelle, der etwa 160 mA beträgt, wie oben erläutert.
Diese anfängliche Stromerhöhung lädt die Zelle schnell auf, so dass sie frühestens den vollen Ladungsnennwert von 4,2 V erreicht.
Sobald die Klemmenspannung der Li-Ion-Zelle die 4,2-V-Marke erreicht, sperrt der IC LP2951 den Strom sofort, sodass der Akku den 4,2-V-Pegel länger überschreiten kann.
Der obige Prozess hebt die Fähigkeit der ICs zur Regelung konstanter Spannung während des Ladezyklus hervor.
Die in der Schaltung enthaltenen Widerstände mit großem Wert sorgen für einen Stromverbrauch der Batterie von unter 2 mA. Der 330pF-Kondensator stabilisiert die Schaltung vor unerwünschten Geräuschen, die am hochohmigen Rückkopplungsknoten erzeugt werden.
Die Diode am Ausgang dient offensichtlich dazu, den Rückfluss der Batteriespannung in den IC ohne Eingangsspannung zu verhindern.
Design Nr. 3: Ein weiteres effizientes Ladegerät für Li-Ionen mit IC LM3622
Hier diskutieren wir eine stromgesteuerte Li-Ionen-Batterieladeschaltung, die speziell für das sichere und bedenklose Laden aller Arten von Li-Ionen-Batterien entwickelt wurde.
Es wird allgemein empfohlen, einen Li-Ionen-Akku mit größter Sorgfalt und Vorsicht aufzuladen, da diese Akkutypen zu sofortigen Schäden oder Explosionen neigen, wenn die angegebenen Lademaßnahmen nicht angewendet werden.
Vielen Dank an TEXAS INSTRUMENTS für die Bereitstellung dieses wunderbaren Chips, des LM3622, der ein ausgezeichnetes Li-Ion-Ladegerät und Controller-Gerät ist.
Wie die Schaltung funktioniert
Der IC wurde für die Erzeugung eines konstanten Stroms bei konstanter Spannung entwickelt, eine Grundvoraussetzung für alle Li-Ion-Batterien. Der IC kann zum Laden einer einzelnen Li-Ion-Zelle oder einer Packung mit vielen konfiguriert sein.
Die Schaltung mit dem IC LM3622 kann je nach Ladebedarf und angeschlossenem Akku mit Spannungen von 5 bis 24 V gespeist werden.
Der IC benötigt keine externen Präzisionswiderstände zur Implementierung der Funktionen. Darüber hinaus hat der IC eine vernachlässigbare Stromaufnahme von weniger als 200 nA Strom aus der Batterie, wenn keine Eingangsspannung vorliegt.
Die eingebaute Schaltung des Chips reguliert den Ladestrom genau durch das Prinzip der temperaturkompensierten Bandlückenreferenz.
Der Strom wird geregelt, jedoch über einen externen Stromerfassungswiderstand. Das Bandlückenprinzip führt zu einer effizienten Betriebssteuerungsleistung der Schaltung und auch der Eingangsversorgungsspannung.
Die gezeigte stromgesteuerte Li-Ion-Batterieladeschaltung zeigt ein lineares Li-Ion-Batterieladegerät mit geringem Ausfall, das eine einzelne 3,7-V-Li-Ion-Zelle aufladen kann.
Um die Niederspannungserkennung zu aktivieren, können die Schalter J1 und J2 entsprechend ausgewählt werden. Der IC startet den Ladevorgang, indem er zuerst die Spannung der Zelle und den 'Aktivierungsstatus' der Niederspannungserkennung erkennt.
Der Transistor Q2 geht sofort in den Betriebszustand über, sobald die angeschlossene Batterie den Zielregelungspegel erreicht, der durch die interne Einstellung des IC bestimmt wird. Q2 beginnt nun, der angeschlossenen Batterie eine geregelte Spannung zuzuführen, wodurch ein Konstantspannungs-Lademodus der Schaltung eingeleitet wird .
In der obigen Situation empfängt die Batterie eine konstante geregelte Spannung an ihren Anschlüssen, während der Ladestrom in Abhängigkeit vom Ladezustand über der Batterie überwacht wird. Bei Erreichen eines vollständigen Ladezustands wird der Ladestrom zur Batterie erheblich auf einen sicheren Wert reduziert.
Schaltplan des intelligenten Li-Ionen-Ladegeräts mit IC LM3622
Dies waren die drei besten intelligenten Li-Ionen-Ladegeräte für Sie. Wenn Sie weitere Ideen oder Informationen zu solchen intelligenten Designs haben, können Sie diese gerne durch Kommentare ausdrücken.
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