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
в процентах степень ее на основании измерения доступной емкости и степени ее разряда. В схеме использован дисплей кнопочного типа, при нажатии на который моментально отображается степень заряда 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.