Integrazione della batteria e del caricabatterie con il mio progetto: non desidero mai rimuovere le batterie da questo dispositivo per la ricarica, come posso fare?


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(Progettavo e costruivo elettronica - HiFi, automazione, sistemi digitali fino a controller basati su CPU inclusi - quindi ho una buona conoscenza delle basi. Ho appena smesso di essere coinvolto nel campo circa 15 anni fa, quindi le mie conoscenze di ciò che è attualmente disponibile in termini di componenti è piuttosto nebbioso.)

Il dispositivo è un controller per uno strumento scientifico. Rimuovere le batterie per ricaricarle di tanto in tanto sarà complicato. Inoltre, voglio una transizione senza soluzione di continuità tra batterie e AC (beh, non AC in sé, ma DC esterno a una tensione più alta).

La batteria deve essere di 12 V o leggermente superiore. In termini di quanta energia ha bisogno per conservare, qualcosa come una piccola batteria per laptop dovrebbe essere sufficiente.

Quindi, fondamentalmente, devo integrare il circuito di ricarica della batteria con il dispositivo. La batteria non sarà (facilmente) rimovibile. Il dispositivo fornirà una porta per un alimentatore CC esterno per la ricarica. Il passaggio tra batteria interna e CC esterna deve essere continuo. Deve gestire automaticamente tutti i compiti relativi alla carica della batteria (regolare la corrente, interrompere la carica quando è completamente carica, arrestare il dispositivo quando è completamente scarica e non c'è corrente continua esterna, ecc.). Indicare l'attuale livello di carica sarebbe bello.

Eventuali suggerimenti?

Sono abbastanza sicuro di poter usare una vera batteria per laptop per questo scopo, non so come collegarla.

Potrei usare 4 x LiPo o 4 x 18650 elementi in serie? Dovrei usare una sorta di caricabatterie / controller, sono abbastanza sicuro che una cosa del genere esista già, non so da dove iniziare a cercarla. So che questi elementi sono schizzinosi.

Qualsiasi aiuto sarebbe apprezzato, grazie.


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Inizia a cercare circuiti integrati per la gestione dell'alimentazione, abbreviato PMIC: qui su Digikey . Ci sono alcuni parametri che ti mancano nella domanda (come tempo di carica, correnti massime , efficienza e dimensioni) che dovremmo conoscere prima di poter raccomandare una soluzione. La maggior parte dei controller garantisce una transizione senza interruzioni tra ricarica e carica della batteria.
Kevin Vermeer,

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Con 4 celle devi anche considerare il bilanciamento cellulare. Può complicarsi.
Olin Lathrop,

Whoa, quel link Digikey è fantastico. Inizierò a scavare. Correnti massime: 1 A dovrebbe fornire un sacco di sovraccarico (Arduino + schermo SD card, LCD 20x4, alcuni sensori di temperatura, ventola PC 120mm con velocità controllata da Arduino). Tempo di ricarica: 12 ore sono a posto. Dimensioni: più piccolo è meglio ma non è critico. Efficienza: fintanto che non spreca troppa batteria non mi interessa.
Florin Andrei,

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eevblog.com/projects/usupply è un esempio. Usa due batterie e un convertitore boost.
joeforker

Risposte:


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Una batteria per laptop può essere una buona scelta se le caratteristiche degli ioni di litio sono adatte a te. Questi possono avere 2 o 3 o 4 celle in serie. Alcuni forniscono l'accesso a tutti i punti di connessione delle celle, altri no. Quelli che non hanno un controller interno possono mantenere l'equilibrio cellulare.

Se si tratta di un'applicazione una tantum o di basso volume, ti consigliamo di utilizzare qualunque cosa utilizzi il laptop correlato. Se questo è per uso di grandi volumi, Digikey e altri vendono una gamma di circuiti integrati adatti. Un'alternativa è usare meno celle e un convertitore boost. Esistono molte batterie LiPo a cella singola disponibili per tablet / telefoni / pda / .... Sono disponibili numerose batterie a 2 celle per fotocamere. Di solito sono più cari per capacità a meno che non si acquistino batterie aftermarket. Un vantaggio di una batteria per fotocamera è che di solito sono disponibili caricabatterie aftermarket a basso costo che si rivolgono a un particolare tipo di batteria per fotocamera e che svolgono un buon lavoro [tm] di ricarica della batteria. Il prezzo di tali caricabatterie è spesso abbastanza basso che costruire un caricatore commerciale in un prodotto può essere interessante.

Se desideri un minimo di 12 V, avrai bisogno di 4 celle agli ioni di litio - circa 12 V minimo (a tua scelta) e poco meno di 17 V completamente cariche.

Una possibile alternativa sono le celle sigillate al piombo. Più economico per capacità ma densità di massa e volume inferiori e durata del ciclo inferiore nell'uso a scarica profonda.

LiFePO4 (fosfato di litio ferro) ha una tensione per cella inferiore a quella di LiIon e una densità di energia inferiore ma potenzialmente una durata del ciclo molto maggiore. A lungo termine LiFePO4 offre il ciclo pe migliore costo ma il prezzo iniziale è alto.

NiMH - non raccomandato.


Inserito il:

Florin ha commentato:

Dal momento che in questa fase non ho bisogno di molta energia immagazzinata nella batteria, l'idea di una singola cella al litio + circuito booster sembra davvero allettante, soprattutto perché posso facilmente trovare un modulo di pulizia che fa la carica mentre alimenta DC al mio dispositivo . Certo, ora devo trovare un booster adatto; idealmente qualcosa basato su un circuito integrato con pochi componenti attorno. I requisiti di amperaggio sono piuttosto scarsi. Devo costruirne due, uno per 5V e un altro per 12V.

Questo IC fornirà fino a 80 mA AT 18 V (100 mA + AT 12 V) o 280 mA a 5 V da una singola cella LiIon o LiFePO4. Disponibile presso Digikey per ~ $ 2/1.

Convertitore cc / cc step-up sincrono TI / NatSemi LM4510 con vero isolamento di spegnimento

L'efficienza è "OK" in un intervallo di carico ragionevole.

inserisci qui la descrizione dell'immagine

E il circuito offre un livello sopportabile di complessità.

inserisci qui la descrizione dell'immagine

È disponibile un kit di valutazione - il cui PCB fornisce buoni suggerimenti per un corretto layout:

inserisci qui la descrizione dell'immagine


Una singola cella agli ioni di litio o LiFePO4 alimenterà questo bene. Quest'ultimo ha una densità energetica inferiore ma ha il vantaggio di un ciclo più lungo e di migliori maniere a tavola in generale. Una cella 18650 agli ioni di litio (utilizzata nella maggior parte dei pacchi batteria per laptop) produrrà circa 7-9 Wh quando è nuova o indica 6 Wh dopo la conversione di boost. Una cella LiFePO4 18650 fornirà circa il 50% del contenuto energetico di una cella agli ioni di litio standard. Di 'da 3,5 a 4 Watt ore.


Dal momento che in questa fase non ho bisogno di molta energia immagazzinata nella batteria, l'idea di una singola cella al litio + circuito booster sembra davvero allettante, soprattutto perché posso facilmente trovare un modulo di pulizia che fa la carica mentre alimenta DC al mio dispositivo . Certo, ora devo trovare un booster adatto; idealmente qualcosa basato su un circuito integrato con pochi componenti attorno. I requisiti di amperaggio sono piuttosto scarsi. Devo costruirne due, uno per 5V e un altro per 12V.
Florin Andrei,

Russell, è fantastico, grazie. Cercherò di trovare un circuito integrato che è il prossimo passo in avanti in termini di amperaggio di uscita, solo per essere al sicuro. Mi sentirei molto meglio se l'output supportato fosse più vicino a 1A, anche se, realisticamente, ciò non dovrebbe mai accadere. Una ventola del PC sarà posizionata sul ramo da 12 V e potrebbe assorbire un po 'più di 100 mA.
Florin Andrei,

Ho imparato la mia lezione su quelle schede di valutazione. Non avrai mai un layout del genere. È come il proverbio, lo vedrai solo nei film. Sì, vedrai solo splendidi layout come quello nelle schede di valutazione. Qualcosa ti impedirà, in qualche modo, almeno per me :)
Abdullah Kahraman
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