Una batteria Li-Ion o agli ioni di litio è una batteria ricaricabile che impiega un composto di litio intercalato all’estremità positiva e grafite al terminale negativo. Nella maggior parte dell’elettronica di consumo, le batterie Li-ion da 3.7V sono dalle torce per computer alle batterie per veicoli elettrici. D’altra parte, un caricabatterie è un’applicazione utilizzata per immagazzinare energia in una batteria mentre fa scorrere una corrente elettrica attraverso di essa. Essi limitano la velocità con cui la corrente/tensione passa attraverso le batterie per evitare il sovraccarico. Quindi, questo articolo si immergerà in profondità nell’evidenziare la corrente di carica o la tensione e i materiali da utilizzare come progettiamo i circuiti caricabatterie agli ioni di litio.
Una batteria Li-Circuito caricabatterie agli ioni di litio 3.7V – Schema
Si tratta di un esempio di un caricabatterie agli ioni di litio che può caricare una batteria agli ioni di litio da 3,7V utilizzando un’alimentazione di 5VDC. La batteria utilizza un microchip MCP73831, un valido controller avanzato per applicazioni sensibili allo spazio limitato e ai costi. Il circuito applica un algoritmo a tensione/corrente costante con condizioni predeterminate e terminazione della carica.
(Un diagramma schematico di un caricabatterie agli ioni di litio da 3,7V)
Progetto caricabatterie agli ioni di litio – utilizzando MOSFET, LM317
In primo luogo, dobbiamo identificare che le batterie agli ioni di litio sono più disposti a sovraccarico o alta corrente iniziale, una caratteristica conosciuta come la carica ad un tasso di 1C. A questo punto, C simboleggia il valore Ah della batteria che riceve la carica. In genere, il valore standard è 0,5C. Tuttavia, non è consigliabile usare queste cariche estreme perché causano stress sulla batteria con conseguenti temperature elevate. Ciononostante, ecco alcuni circuiti integrati caricabatterie.
(immagine di un caricabatterie Li-Ion)
Caricabatterie Li-Ion utilizzando un singolo MOSFET
Si tratta di uno dei caricabatterie agli ioni di litio più economici e semplici da realizzare. Per creare questo semplice circuito, avrete bisogno di un MOSFET, un timer e una resistenza da 470 ohm ¼ watt. Il corso manca di regolazioni della temperatura della batteria, quindi ricordatevi di usare una bassa corrente di circuito in ingresso. La quantità di corrente costante raccomandata è di circa 0,5C.
(Un disegno di un circuito caricabatterie Li-Ion utilizzando un singolo MOSFET)
Circuito caricabatterie per batterie Li-Ion utilizzando LM317
Materiali necessari
Tre resistenze: R1(330Ω), RV1(1kΩ) e R2*(2.2Ω, 1/2 -watt)
Due condensatori: C1 (1000µF, 25V) e C2 (100nF)
Semiconduttori: LM317 (regolatore di tensione positivo variabile), BC547 (transistor NPN di uso generale), e 1N4007 (diodo raddrizzatore)
Varie
Due morsettiere
Il funzionamento del caricabatterie Li-Ion con IC 317
Il circuito impiega l’IC LM317 e i transistor NPN per il rilevamento e il limitatore di corrente, impedendo una situazione di sovraccarico. Quando si permette alla corrente di fluire nel corso, l’IC 217 limita la corrente e genera una tensione di uscita di 3.9V alla batteria agli ioni di litio collegata. D’altra parte, la temperatura è controllata dai due transistor NPN collegati al pin ADJ. Il pin ADJ è messo a terra in modo tale che se i transistor conducono, si crea un cortocircuito, con il risultato che la corrente di uscita alla batteria si spegne.
(Un disegno di un circuito di caricabatteria Li-Ion utilizzando IC 317)
Calibrazioni passo dopo passo
Una batteria Li-Disegno del PCB
Qui sotto c’è un PCB lato componente di un circuito di batteria agli ioni di litio.
(un’immagine del modulo di carica agli ioni di litio – lato componenti)
Una batteria Li-Ricarica e prestazioni
Durante la scarica, il processo di carica comporta la navigazione degli ioni di litio dall’elettrodo negativo all’elettrodo positivo. Durante la carica avviene il contrario.
La manutenzione delle batterie Li-ion richiede requisiti minimi e istruzioni semplici; tuttavia, sono applicazioni essenziali. Per esempio, assicurarsi di interrompere la corrente/tensione a tutto il livello di carica fornire una tensione costante e un’alimentazione in entrata a corrente costante. Non permettere alla batteria di scaricarsi completamente. Inoltre, caricando/scaricando la tensione della batteria colpisce la temperatura della batteria, che si è all’interno della gamma di temperatura ambiente. La batteria funzionerà con successo.
Una batteria Li-Vantaggi
Accessibile ed economico per il produttore
Autoscarica molto bassa
Vecchia tecnologia quindi maturata, e ci sono sufficienti informazioni sulle batterie.
Richiedono poca manutenzione
Svantaggi
Non può conservare la batteria mentre è scarica
Richiedono protezione dal sovraccarico o dallo scarico eccessivo
Invecchiamento con il tempo, se usato o meno
Richiedono protezione dal sovraccarico o dallo scarico eccessivo
Invecchiamento della batteria con il tempo, se usato o no
Conclusione
In generale, le batterie agli ioni di litio hanno una maggiore durata di vita e aumentano significativamente se la profondità di ogni scarica è entro l’80% della capacità nominale. Tuttavia, se monitorare manualmente la batteria è un compito, è possibile adottare un circuito automatico per tenerla al sicuro e garantire una maggiore durata della batteria. Per esempio, il circuito integrato TP4056 ha una funzione di spegnimento automatico e di ricarica automatica. Infine, mettetevi in contatto con noi per qualsiasi domanda sulle batterie agli ioni di litio o sui loro circuiti.
