Hoogstroom Li-ion batterijladercircuit

In de post wordt een hoogstroom Li-ion-acculadercircuit uitgelegd dat kan worden gebruikt voor het opladen van elke hoge stroom, zoals 2S3P- en 3S2P-accu's. Hij kan ook worden gebruikt voor het opladen van andere vergelijkbare Li-ion-accu's met een hoge Ah-classificatie van een auto- of vrachtwagenaccu. Het idee werd aangevraagd door de heer Neil

Opladen van een 8800 mAh Li-Ion Pack

Dit is misschien heel brutaal van mij om je hulp te vragen, maar mijn ontwerpvaardigheden zijn beperkt in elektronica en als vrijwilliger is mijn budget beperkt.

Ik ben vrijwilliger voor een lokale Search and Rescue-organisatie (Suffolk Lowland Search and Rescue), we zijn 24 uur per dag 365 dagen per jaar bereikbaar, ons werk omvat het vinden van iemand die vermist is geraakt in Suffolk (en aangrenzende provincies).

Zoeken vindt vaak plaats tijdens de uren van duisternis en we hebben vooral behoefte aan goede fakkels, die zo snel mogelijk klaar moeten zijn voor actie.

Ik maak deel uit van het mountainbike-reddingsteam, we bedekken heel snel terrein en kunnen veel sneller paden zoeken dan voetploegen, lichten zijn weer erg belangrijk en ik hoop dat je hier kunt helpen.

Ik heb onlangs een Cree LED-lamp voor mijn fiets gekocht, deze wordt aangedreven door een 8.4v Li-ion 8800mAh-batterijpakket, ik heb er 2.

Deze units werden geleverd met een oplader op netstroom (240v UK) en wat ik graag zou willen, is dat ze kunnen worden opgeladen in de auto waarin de fiets wordt bewaard.

Ik heb gemerkt dat je dat al hebt gedaan ontwierp enkele laadcircuits voor dit type batterij en ik vraag me af of je je ontwerp zou kunnen aanpassen om te kunnen opladen van een 12v-autocircuit naar deze specificatiebatterijen.

Het autocircuit wordt geschakeld met het contact. Ik ben heel goed in staat om het circuit te bouwen, alleen mijn ontwerpvaardigheden zijn beperkt!

Ik stel het zeer op prijs als je hieraan besteedt, het zal niet alleen mij helpen, maar mogelijk ook alle verloren zolen in Suffolk.

Vriendelijke groeten,

Neil.

Het ontwerp

Het getoonde hoge-stroom Li-ion-batterijopladercircuit is bedoeld om elke Li-ion-batterij tot 5 AH op te laden met de getoonde IC2, of voor 10AH-batterijen als IC2 op de juiste manier is vervangen met een LM396

De LM338 IC2 is een veelzijdige spanningsregelaar-IC die specifiek kan worden geconfigureerd voor het opladen van Li-Ion-cellen met de essentiële kenmerken zoals constante stroom en constante spanning.

Het bovenstaande ontwerp is geconfigureerd als een Li-ion-oplader met constante spanning, omdat we aannemen dat de ingangsvoeding een constante stroom is.

Als de ingangsvoeding echter niet stroombeperkt is, kan de IC2 worden uitgebreid met een effectieve constante stroomvoorziening. We zullen dit aan het einde van deze toelichting bespreken.

Het ontwerp bestaat uit twee fundamentele fasen, de IC2-spanningsregelaarstrap en de IC1-overspanningsafschakeltrap.

IC2 is geconfigureerd in zijn standaard spanningsregelaarvorm, waarbij P1 fungeert als de bedieningsknop en kan worden aangepast om de vereiste laadspanning te genereren over de aangesloten Li-ion-accu aan de uitgang.

IC1 pin3 is de detectie-ingang van het IC en wordt afgesloten met een preset P2 om de aanpassing van het overspanningsniveau te vergemakkelijken.

De preset P2 wordt zo aangepast dat wanneer de batterij zijn volledige laadwaarde bereikt, de spanning op pin3 net hoger wordt dan pin2, wat resulteert in een instant high op pin6 van het IC.

Zodra dit gebeurt, vergrendelt de high van pin6 zich naar pin3 met een permanente high via R3, D2, waardoor het circuit in die positie bevriest. Onthoud dat dit vergrendelingsnetwerk optioneel is, u kunt het verwijderen als u dat wilt, maar dan zal de Li-ion-batterij niet permanent worden uitgeschakeld, maar met tussenpozen AAN / UIT schakelen afhankelijk van de drempel van het volledige laadniveau van de batterij.

De bovenstaande high wordt ook geleverd aan de basis van de BC547, die de ADJ-pin van IC2 onmiddellijk aarden, waardoor deze wordt gedwongen zijn uitgangsspanning uit te schakelen, waardoor de spanning naar de Li-ion-batterij wordt afgesneden.

De rode LED gaat nu branden en geeft het volledige laadniveau en de uitschakelcondities van het circuit aan.

Schakelschema

PCB-ontwerp

Onderdelenlijst van het voorgestelde hoogstroom 12V / 24V li-ion batterijladercircuit

• R1, R5 = 4K7
• R2 = 240 ohm
• P1, P2 = 10 K voorinstellingen
• R3, R4 = 10 K.
• D1, D5 = 6A4-diode
• D2 = 1N4148
• D3, D4 = 4,7 Vzenerdiode 1/2 watt
• IC1 = 741 opamp voor 12V input, LM321 voor 24V input
• IC2 = LM338

Hoe het circuit te installeren.

1. Sluit in eerste instantie geen accu aan op de uitgang, en draai P2 zodat de schuif het gronduiteinde raakt, met andere woorden pas P2 aan om pin3 op nul of grondniveau te maken.
2. Voer de ingangsspanning in, pas P1 aan om het vereiste spanningsniveau te krijgen over de uitgang waar de batterij zou moeten zijn aangesloten, de groene LED zal in deze positie oplichten.
3. Beweeg P2 nu heel voorzichtig omhoog totdat de rode LED net oplicht en in die positie vastklikt, beweeg P2 niet verder, bevestig met het uitschakelen van de groene LED als reactie op rode LED-verlichting.
4. Het circuit is nu ingesteld voor het vereiste Li-ion opladen met hoge stroomsterkte van een auto-accu of een 12 / 24V-bron.

Een constante stroomvoorziening toevoegen in het bovenstaande ontwerp

Zoals hieronder wordt getoond, kan het bovenstaande ontwerp verder worden verbeterd door een stroomregelingsfunctie toe te voegen, waardoor het voorgestelde Li-ion-laadcircuit met hoge stroom perfect is met de kenmerken van CC en CV, dat wil zeggen met constante spanning en constante stroomattributen.

Vereenvoudigd ontwerp

Hoewel de hierboven toegelichte circuits geweldig zijn met hun functies en werking, maakt het gebruik van LM338 het ontwerp een beetje ingewikkeld en duur.

Een beetje knutselen onthult dat de applicatie liever geïmplementeerd kan worden met slechts een enkele opamp en een op BJT gebaseerde stroomregeling, zoals hieronder getoond:

Een condensator van 1uF wordt geïntroduceerd aan de inverterende ingang van het IC, die ervoor zorgt dat het IC altijd begint met zijn output op positief hoog wanneer deze wordt aangedreven. Dit maakt op zijn beurt een gegarandeerde AAN-schakelaar van de uitgangstransistor mogelijk, en zorgt ervoor dat de aangesloten batterij kan vergrendelen met het laadproces.

Het concept is grondig getest, de videobewijs is te zien hier.

WAARSCHUWING: IN AL DE BOVENSTAANDE BEGRIPPEN, TEMPERATUURREGELING WANT DE BATTERIJ IS NIET INBEGREPEN, ZORG ER DUS VOOR DAT U DE STROOM BIJSTELT OP EEN NIVEAU DAT DE BATTERIJTEMPERATUUR NIET BOVEN DE 35 GRADEN CELSIUS HOUDT.