UberCool MiNi UPPLADDNINGSBART strömkälla (3 / 4 steg)

Steg 3: Krets Beskrivning

Kärnan i Li-Ion är batteri laddning management krets Li-Ion batteriladdaren IC BQ24074 från Texas Instruments. BQ24074 är integrerade Li-ion linjära laddare och power path management systemenheter inriktade på begränsat utrymme transportabel ansökan. Enheterna fungerar från en USB-port eller AC-adapter och stöd programmerbara avgift strömmar upp till 1.5a dvs vi kan ladda upp till 3000mAH batterier vid 0.5 C. Ingångsspänningens intervall med input överspänningsskyddet stöder oreglerad adaptrar. Bq24074 har dynamisk sökväg energisparfunktioner (DPPM) som driver systemet medan du samtidigt och oberoende av varandra laddar batteriet. DPPM kretsen minskar avgiften aktuella när den ingående strömgräns orsakar systemet produktionen att sjunka till DPPM tröskeln. Således, levererar systemets belastning hela tiden medan övervakning av laddningsström separat. Inte bara detta, IC stöd programmerbara in nuvarande gränsen upp till 1.5a programmerbar ladda uppsägning nuvarande, programmerbara före laddning och snabb laddning säkerhet timers men också vända strömmen, kortslutning och termiskt skydd. Dessutom kan den reglerade system ingående instant system turn-on när nätansluten även med ett helt urladdat batteri. Power-sökvägshantering arkitekturen tillåter även batteriet att komplettera nuvarande systemkraven när kortet inte kan leverera peak systemet strömmar, aktivering av en mindre adapter. Batteriet är laddat i tre faser: klimatanläggning, ständigt aktuell och konstant spänning. I alla avgift faser, en intern kontroll loop övervakar föreningspunkttemperatur IC och minskar den aktuella laddningen om inre temperatur tröskelvärdet överskrids. Laddaren power stage avgift nuvarande känsla funktionerna och är helt integrerade. Alla aktuella inställningar som laddning, input-begränsa och uppsägning vid IC är programmerbara genom att välja rätt motstånd värden på lämpliga pins. Avgift source input alltifrån 4,35 till 10,2 volt matas till pin nummer 13(IN) och 8(Vss) av IC1 från DC jack CON1. De tre stiften på LI-Ion batteri är anslutna till TS (pin 1), BAT (pin 2,3) och marken stift i IC1. Det är att märka att de flesta av Li-Ion ackumulatorn packe tillgänglig idag har minst tre stift - positiva, negativa och NTC termistor ut. NTC termistor är inbyggd i batteripaketet sig själv för att kontrollera batteriets temperatur. IC BQ24074 stöder endast batterier med 10 k termistorer. Om batteriet inte har alternativet termistor, sedan kan du själv koppla en 10K termistor från marken för att fästa 1(TS) i IC1 montera den på batteriet, eller du kan inaktivera denna funktion genom kortslutning förbifartsleden termiskt tröja som gör det möjligt för en 10K motstånd från stift TS att jorda sätt kringgå den termiska övervakningsfunktion. I kretsen visas en grön LED är ansluten till stift 7 (PGOOD) som lyser om inljudet laddning källa är giltig och godtagbar för laddningen. En gul lysdiod är ansluten på pin 9 (CHG) som visar batteriets laddningsstatus. Denna LED lyser när batteriet laddas, stängs av när du är klar laddar och blixtrade uppgå till 2Hz om IC: s inre säkerhet timers har förfallit således skildrar feltillstånd som betyder att ditt batteri inte är i gott skick. Eftersom denna IC fungerar på linjär topologi så en 10uF (C1) elektrolytisk kondensator på indata och en 47uF (C2) en på utdata krävs för stabilitet ändamål.

Som vi har använt ett 1200mAH batteri i vår makt leverans projekt, så nu åker vi genom programmering stegen för de olika gällande gränsvärdena för BQ24074 IC. Först för fastställande av avgifter aktuella med 0,5 C, måste vi hitta värde eller Rset som ansluts på pin 16 (Iset) till marken. För 1200mAH batterikapacitet, 1C = 1200mA och således 0,5 C = 600mA. Så, för Iset = 0,5 C = 600mA, formeln för beräkning av Rset (per datablad för BQ24074) är:

RSet = (Kset / Iset)

Värdet av Kset = 890 (som anges i databladet)

Således Rset = (890/600mA) = 1,48 K ohm

Värdet på 1,48 K ohm är inte praktiska och är inte tillgänglig så vi väljer 1,5 K som kommer att ställa den laddning nuvarande Iset att om 593mA som är acceptabel för ändamålet. Således Rset = 1.5K (som är resistor R6 i krets).

Nu för fastställande av avgiften upphör nuvarande med 0.1 C = 120mA, märker vi ut värdet av Rterm som är ansluten från stift 15 (Iterm) till marken. Formeln för att beräkna Rterm (enligt databladet för BQ24074) är:

Rterm = (Iterm x Rset) / 0,03

Således Rterm = (120mA x 1.5k)/0.03=6K ohm

Således Rterm = 6K ohm (som är resistor R5 i krets).

Nu vi Rlim värdet beräknas som kommer sätta den max input nuvarande konsumtion gränsen för IC1 som kommer att omfatta batteriet laddningsströmmen plus den strömmen till belastningen. Vi välja ett nominellt värde på om 1A för syftet i vårt projekt.

Så till Ilim = 1A

Rlim = (Klim / Ilim)

Klim = 1610 (som anges i databladet)

Således Rlim = (1610/1 A) = 1.610K ohm

Men återigen, värdet på 1,61 K ohm är inte praktiska så vi väljer 1,5 K ohm som kommer att ge oss Ilim = 1.073 en som igen är acceptabel för ändamålet. Således Rlim = 1,5 K ohm (som är motståndet R3 i krets).

Vi kan också manipulera interna kostnad timern ut värden för IC1 genom att beräkna värdet av ett motstånd som kommer att anslutas från stift 14(TMR) till marken. Genom att inte ansluta något motstånd på detta stift, väljer den standardvärdet för 1800 sekund för före laddning och 18000 sekunder för snabbladdning. Vi använde timer standardvärden genom att inte ansluta något motstånd till TMR stift. Här slutföra vi inställningen för våra batteriladdning krets. Utdata (positiv rail) från detta avsnitt tas från stift 10 och 11 (ut) i IC1 och matas till nästa avsnitt via en SPST Vippbrytare SW1. SW1 är huvudströmbrytaren som används för att slå på strömmen. Fyra vita lysdioder kopplas parallellt genom en 5 ohm (0.5 watt) strömbegränsande motstånd i serie och en brytare SW2 till positiva järnväg direkt.

Nästa avsnitt är batteriet under spänning (eller under ansvarsfrihet) skydd kretsarna som kontinuerligt övervakar batterispänningen och stänger av ladda om batteriet har nått "End of kapacitet" gränsen. Som vi redan har diskuterat i föregående avsnitt, som vid ca 2,7 volt (varierar med olika krets program), batteriet skall anses vara avslutat "kapacitet". Batteriet bör inte avledas vidare sedan. Denna krets avsnitt distribuerar denna funktionalitet med hjälp av en låg effekt komparator TLV3011 (IC2) och en 3A PFET ladda växla TPS27082L (IC3) från Texas Instruments. TLV3011 är en kombination av en kontrollapparat och referens med ideala specifikationer för påvisande av tröskeln. Dess inre precision 1.242 Volt referens kommer med 100ppm / ° C (max) drift hållbarhet. TLV3011 har 5µA (max) quiescent ström, ingång common-läge vara 200 utöver utbudet rälsen och singel-försörjning drift från 1.8V till 5.5V således perfekt för detta låg spänning batteriet kontrollera tillämpningen. Inverterade indata för motsvarigheten är ansluten till 1.242 volts intern referens spänning som finns på stift 5 (REF) medan den icke-invertering pin av motsvarigheten är ansluten till en potentiell divider nätverk bestående av tre motstånd R9, R10 och R11. Denna potentiella divider är utformad så att dess utgång sjunker till 1.242 volt när indata är cirka 2,8 volt (något högre än 2.7v standard för att vara på den säkra sidan), således när positiva stången når 2,8 volt (som är batteriets spänning) och korsar längre ner lite, då inverterade polspänningen av motsvarigheten går över den icke-vända en och produktionen av motsvarigheten går låg således anger under-voltage/under-discharge skick. IC3 TPS27082L är en PFET load switch som växlar på om dess pin nummer 5 (dvs. på/av) matas med spänning större än 1 volt. Nu är som detta ON/OFF pin är direkt kopplade till produktionen av komparator (pin 1), så när batteriet järnväg går under 2,8 volt det visar utdata från motsvarigheten låg och därmed byta OFF växeln belastning och därmed belastningen ansluten till detta skede frånkopplad, därav ingen ytterligare urladdning av batteriet sker. En röd LED förbinds också från den motsvarigheten utdata till positiva järnväg, som kommer att lysa när komparators produktion går låg således anger villkoret ansvarsfrihet. En pull-up resistor R18 föreskrivs för att slå på växeln belastning IC3 normalt eftersom produktionen av motsvarigheten är öppen drain. Resistor R8 och C3 i IC3 krets föreskrivs för att fastställa skattesatsen slew av växeln belastning.

Utdata från IC3 tas från pin nummer 2 och 3 (Vout) och matas sedan till nästa avsnitt. Nästa avsnitt består av en boost omvandlare modul PTN04050C (IC4) från Texas instruments. Arbetar över en 2.95V till 5.5V indataområdet, ger PTN04050C hög verkningsgrad, step-up spänning konvertering för massor av upp till 12W. Utspänningen ställs in med en enda yttre motstånd. PTN04050C kan anges till ett värde inom intervallet 5V till 15V. Den positiva järnväg från föregående avsnitt går till IC4 pin-kod 2 (Vin). Matningsspänning på boost omvandlare ställs in med resistorer R15 och R16 som kopplas i serie för att ge ett värde av 350 k ohm totalt. Detta anger den tillverkade spänningen av omvandlaren till 9.2 volt som finns på pin nummer 4 (Vout) av enheten. Då denna 9.2 volt järnväg matas till två 5 volt och 3,3 v positiv spänningsregulatorer LM7805 (IC6) och uA78m33 (IC5). Således får vi tre positiva skenor + 9.2v, + 5 v och + 3.3V som är anslutna till terminaler inlägget (CON3) så att användaren kan komma åt dessa spänningar. Vissa elektrolytkondensatorer finns tillgängliga indata och utdata för dessa regleringsmyndigheter för stabilitet syfte. En kvinnlig USB-A typ uttag finns också som använder de + 5 v järnväg från LM7805 utgång och marken järnväg.