Схема LiIon зарядника, Нужна критика Опции

[Skaf]

Добрый день.

Делаю устройство с батарейным питанием от 3 банок LiIon. Соответственно нужен зарядник, балансир.
Особенность в том, что аккумуляторы длительное время не будут извлекаться из устройства, поэтому схема должна быть рассчитана на это, не потреблять много тока в режиме ожидания, не допускать глубокого разряда (30 дней достаточно).

На двух LM317 собран источник тока с ограничением в 1А 12,6В. Данный источник реализует стандартную тактику заряда- сначала стабилизированный ток, потом стабилизированное напряжение.

Микроконтроллер узнает, что подключено внешнее питание, проверяет напряжение на аккумуляторах, если есть разряженные банки- включает ключ зарядки, ток идет на аккумуляторы.
Микроконтроллер контролирует напряжение на каждой банке, если банка заряжена, включает ее балансировку, чтобы ток уходил на балансировочный резистор. Когда 3 банки заряжены, ключ закрывается и зажигается светодиод ChargeDone.

При разрядке микроконтроллер следит, чтобы напряжение на банках не падало ниже 3,2, и если это так, отключает ключ разряда и зажигает светодиод LowBatt

Источник питания для MCU линейный с низким током собственного потребления. MCU уходит в спящий режим, просыпаясь раз в пару секунд, чтобы сделать замеры напряжений и принять какие-либо решения.

Ну это я так думаю...

Сообщение отредактировал Skaf - Jan 12 2018, 10:39

Прикрепленные файлы

 Charger.pdf ( 324.85 килобайт ) Кол-во скачиваний: 77

 

[aaarrr]

И каким образом МК откроет, например, Q1?

[Александр1]

Чем дальше элемент от "земли", тем меньше точность измерения напряжения на нем.
Может быть, применить преобразователь с тремя изолированными источниками со стабилизацией ток/напряжение и каждый элемент заряжать от своего источника? Тогда вопрос балансировки отпадает.

[mantech]

И каким образом МК откроет, например, Q1?

Да никаким, равно, как и Q2. Тут нужен драйвер, или через оптрон и резюк наконец...

И вообще, нет протектора уровней низкого и высокого, для контроля перезаряда каждой банки на случай зависона МК. Схема очень сырая.

По уму, надо ставить что-то подобное на измеритель и управление полевиками - https://www.ti.com/lit/ds/symlink/bq29330.pdf

Благо интерфейс стандартный и команды описаны.

Сообщение отредактировал mantech - Jan 12 2018, 11:37

[Skaf]

И каким образом МК откроет, например, Q1?

Ну подаст 5В ему на затвор ) Не сработает?

Ошибка в подключении резисторов у VT1 и VT2. Случайно подключил к базе R6 и R7, они разумеется должны быть подключены к коллекторам.


То, что точность измерения напряжения у третьей банки меньше, чем у первой это понятно. Если бы у меня было 10 банок, такой способ бы не годился. Но на 3, думаю, сойдет. Устройство должно быть бюджетным, нет возможности поставить высоковольные Rail-To-Rail ОУ на банки.

А как заряжать тремя отдельными зарядниками не разделяя банки если они соединены последовательно? Условие по ТЗ - возможность не вынимать аккумуляторы из устройства.


Но в данной схеме, как показала практика, много косяков, о которых заранее и не подумаешь.

1. Вставляем в устройство первую банку и получаем первый косяк. Напряжение с первой банки идет на МК по цепи ADC1. Микроконтроллер обесточен т.к. питаться ему неоткуда. Получаем паразитное питание и подгоревшую ножку МК. Потом, эта ножка будет потреблять десятки миллиампер и убьет аккумулятор очень быстро, полностью его разрядив. Решение- подключить через резистор и шунтирующий конденсатор.

2. Резисторные делители жрут ток. Причем большой. Аккумы сядут за пару дней и умрут от глубокого разряда. Вижу выход в том, чтоб сильно увеличить их номиналы и зашунтировать конденсаторами, для защиты от помех, которые обязательно появятся.

3. Резисторный делитель из R6 и R9 жрет ток. Как решение думаю поставить диод шоттки между U2 и VT1


4. Микроконтроллер и его источник питания все равно жрут ток, даже в режиме энергосбережения, пусть и мало. И за месяц убьют таки аккумулятор глубоким разрядом. Как лечиться- не знаю. Думал подключить источник питания МК после выключателя. Но пользователь может его и не выключить. Нагрузку отрубит МК с помощью ключа VT2, но сам МК никто не отрубит все равно.

[aaarrr]

Ну подаст 5В ему на затвор ) Не сработает?

Это с точки зрения МК будет 5, а транзистор увидит -3.4, что вряд ли побудит его открыться.

[Александр1]

А как заряжать тремя отдельными зарядниками не разделяя банки если они соединены последовательно?

Трансформатор TV1-внешний преобразователь с выходом переменного тока, TV2-разделительный трансформатор внутри устройства, либо три одинаковых трансформатора, как удобней.
Другой вариант: преобразователь с тремя гальванически развязанными источниками внутри устройства.

Эскизы прикрепленных изображений

 

[HardEgor]

Особенность в том, что аккумуляторы длительное время не будут извлекаться из устройства, поэтому схема должна быть рассчитана на это, не потреблять много тока в режиме ожидания, не допускать глубокого разряда (30 дней достаточно).

При разрядке микроконтроллер следит, чтобы напряжение на банках не падало ниже 3,2, и если это так, отключает ключ разряда и зажигает светодиод LowBatt

Светодиод это будет самый потребляющий элемент в приборе.
Плюс как его будет зажигать микроконтроллер, если он в спячке, а аккумулятор разрядился?

[Skaf]

Да, Ваша правда.

Посмотрел на BQ29330, судя по описанию очень классная штука и, главное, стоит не дорого.
Но, блин, сложная. Есть ли аппноты, примеры?

[Ga_ry]

Эта модель снята с производства, вместо нее TI предлагает BQ76920 и к ней есть 8 апнотов.

[Егоров]

Обычно, раз есть микроконтроллер, то ничего толкового не получится.

[Jury093]

Обычно, раз есть микроконтроллер, то ничего толкового не получится.

откуда такие выводы?
в тех же BQxxx стоит обычный микроконтроллер с обновляемой (не всегда) программой..
да, безусловно, есть ньюансы - малокушающая версия mcu, специфическая периферия (adc, pwm), но в целом - контроллер как контроллер
у Атмела (ныне Микрочип) была более открытая версия подобного контроллера на основе atmega32
http://www.microchip.com/wwwproducts/en/ATmega32HVB
как сейчас у них дела не знаю, примерно
http://www.microchip.com/design-centers/an...tery-management

кстати, в тех же BQxxx регулярно всплывают косяки именно програмного характера - содержимое регистра не так меняется, ножка чипа дрыгается не так..

т.ч. при толковом программисте можно получить толк от контроллера в этой области
обратное утверждение тоже верно - криворукий программист может запороть работу любого умного контроллера, при условие, что в этот контроллер можно грузить код или что-то настраивать..

[mantech]

Обычно, раз есть микроконтроллер, то ничего толкового не получится.

Если перефразировать - если есть прогер-быдлокодер - то да ничего не получится. А по сути - балансировочный зарядник без МК - разве, что на куче логики можно сделать... Но не нужно.

в тех же BQxxx стоит обычный микроконтроллер с обновляемой (не всегда) программой..

Вот эти контроллеры я б не стал ставить, почему и рекомендовал только чип измерителя. Фирмачи настолько увлеклись защитой своего бабла от перекидки банок аккумов, что их чипы блокируются при малейшей разбалансировке или переразряде. Причем фатально.

[Jury093]

Вот эти контроллеры я б не стал ставить, почему и рекомендовал только чип измерителя.

компания Apple имеет полярное мнение:
google "bq20z80 apple"
лично разбирал акк от macbook, там действительно стоит такой чип..

вот ломает умелец:
https://media.blackhat.com/bh-us-11/Miller/...e_Public_WP.pdf

Фирмачи настолько увлеклись защитой своего бабла от перекидки банок аккумов, что их чипы блокируются при малейшей разбалансировке или переразряде. Причем фатально.

это всё мифы.. мифы..
нормально спроектированная батарея, с химией не из помойки вполне отрабатывает свой срок, и крайне редко срабатывает нестираемый Critical, который, кстати, можно просто заблокировать или подкрутить граничные условия под свои нужды..
в остальный случаях, если физика акков живая, контроллер вытягивает банки из состояния "deep discharge" капельным подзарядом и самостоятельно чистит Major алармы..

[Ydaloj]

18,20 лапы - нет блокировочного конденсатора на общий провод

Вот взять к примеру ICL7106,7107 - у них по входу стоят мегаомные (!) резисторы, и входной ток их АЦП соответствующий. Батарея скорее сама себя разрядит, чем через 1МОм.

Надо на нескольких ОУ с полевым входом сделать дифф.усилители. Они и будут загонять в АЦП нормированные к общему проводу сигналы о напряжении на банках. А резисторы в их обвязке - высокоомные.