Carga 3x AAA desde USB

Estoy intentando cargar 3 pilas NiMH/NiCd AAA desde USB. Ya tengo un atmega32u4, así que puedo usarlo para leer el voltaje de la batería y detenerme cuando la batería alcance los 4,2 V. No estoy seguro de la capacidad, pero 100 mA parece una tasa de carga segura. El espacio de la placa es limitado, por lo que me gustaría usar la menor cantidad de componentes posible.

No puedo usar un LM317, la caída de voltaje es demasiado alta. ¿Hay otro regulador de voltaje que pueda usar con limitación de corriente?

Alternativamente, el atmega32u4 puede hacer un total de aproximadamente 100 mA en sus pines io. ¿Puedo usar solo algunos pines, agregar un diodo o 2 en serie para la caída de voltaje y usarlo para cargar la batería?

Respuestas (2)

Cargar directamente desde los pines de E/S sería una solución de compromiso que probablemente no produciría un buen resultado.

cargador sencillo

Si desea cargar las baterías "correctamente" para lograr una vida útil más prolongada y una carga rápida, entonces el BQ2000T IC mencionado por Matt es una buena opción. Hay muchos otros, pero ese hace todo lo que necesita y es compacto y tiene un circuito relativamente simple. [hoja de datos BQ2000T aquí] ( http://www.ti.com/lit/ds/symlink/

Sin embargo, su cargador "simple" se muestra en el siguiente circuito. Puede decidir si este nivel de complejidad está bien teniendo en cuenta lo que ofrece. Tenga en cuenta que esto no es demasiado complejo. Q1/Q2/Q3 forman un regulador de conmutación con L1. Esto podría reducirse a Q1 y Q3 con la eliminación de Q2 y L1 si se usa USB como fuente de alimentación. El resto son principalmente diodos, resistencias y condensadores.

Tenga en cuenta que esta es una solución muy "agradable" y logra un grado de sofisticación que es difícil de lograr sin un IC de este tipo. A $ 4.50/1 es una ganga en comparación con hacerlo usted mismo.

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Cargador MPPT.

El LT3652 es un IC que produce un cargador de seguimiento sofisticado y que puede manejar todas las principales químicas de batería. $6.50 en stock Digikey

Este IC permite que el voltaje de entrada USB (en este caso) se adapte al nivel de la batería.

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Tenga en cuenta que no se requiere un interruptor de transistor externo.


Sistema súper simple

Si desea una mayor simplicidad y un menor costo, puede utilizar un sistema muy simple.

Las tasas de carga aceptables con la terminación de carga adecuada son de hasta 1C = una hora o cumplen con la capacidad de carga nominal completa. Los AAA NimH típicos son alrededor de 1000 mAh y los NiCd son más bajos. Si está satisfecho con los 100 mA que mencionó, se trata de C/10 para NimH y menos de C/5 para NiCd.

A tasas de carga de C/5 - C/10, puede "salir con la suya" con la terminación de la carga según el voltaje del punto final y el tiempo de carga absoluto. Es probable que esto no sea tan bueno para sus baterías a largo plazo, pero probablemente sea aceptable.

El cargador puede ser un interruptor de encendido/apagado de USB, alimentando una resistencia en serie a las baterías. El voltaje de la batería se monitorea y la carga termina a 1,45 V/celda. Se puede agregar un monitor de temperatura del termistor según, por ejemplo, la figura 11 de la hoja de datos.

En cambio, la resistencia en serie puede ser una fuente de corriente. El margen de maniobra bajo (= VUSB - Vbattery) significa que un diseño de amplificador operacional sería mejor y es posible que necesite tanta área de PCB como hubiera tomado un diseño BQ2000T. En la práctica, una resistencia en serie funcionaría bien.

Batería descargada = 3V. Se requieren 100 mA.

Rseries = (V_USB-Vabt)/Ichg = (5-3)/0,1 = 20 R.

Completamente cargado. (5-4,35)/0,1A = 6,5R.

Compromiso R = ??? - tal vez 15R.

  • Retire TODO el circuito excepto Q1.

    Reemplace L1 con una resistencia O una fuente de corriente de baja caída (ver texto).

    Suministro desde USB

    Supervise el voltaje de la batería con el procesador.

    Controle la temperatura (opcional).

    Tiempo de espera si el ciclo de carga es demasiado largo.

    Q1 puede ser controlado directamente por el procesador, incluso más fácilmente si se usa un MOSFET de canal P.


Personalmente, me inclinaría mucho por el buen diseño basado en IC, pero el simple funcionaría bien.


Carga lenta

Para obtener un tratamiento más completo de esto, consulte esta respuesta de intercambio de pila a: "¿Es seguro actualizar las baterías de Ni-MH a una calificación más alta que la especificación recomendada por los proveedores?" pero ...

Las celdas modernas de NimH de alta capacidad son mucho más propensas a sufrir daños por la carga continua que las celdas antiguas de menor capacidad.

Hay 3 escuelas principales de asesoramiento sobre carga lenta NimH moderna de alta capacidad:

  • SIN carga lenta: la mayoría de los principales fabricantes de baterías.

  • Carga lenta por períodos estrictamente limitados. La mayoría de los demás.

  • Carga lenta a tarifas muy, muy bajas en comparación con las tarifas de la vieja escuela, ¡digamos a C/100! Muy pocos.

Algunos fabricantes sugieren que la carga lenta en C/10 está bien como en las baterías de versión anterior. Evite a esos fabricantes y no compre sus productos: demuestran que están produciendo hojas de datos sin comprender lo que están haciendo.

Para las celdas AA NimH, todo lo que supere los 2000 mAh puede considerarse de "alta capacidad". La energía AAA suele estar algo por debajo de la mitad de AA, por lo que cualquier valor superior a 900 mAh es probablemente de "alta capacidad".

La resistencia limitadora de corriente simple suena bien. 6,5 ohmios comienza con (5-3)/6,5 = carga de 300 mA, que * 5 V = 1,5 W, por lo que parece demasiado. 15 ohmios comienza con (5-3)/15 = 133mA, que *5V=0.66W. La carga final es (5-4.35) = 43mA, una buena carga lenta :). Esto significa que podría omitir la detección del voltaje de terminación, lo que elimina mi necesidad de ADC en el µC (y un transistor), por lo que podría obtener el atmega32u2 más pequeño y económico. ¿O es mejor prevenir que curar y terminar la carga según el voltaje y la temperatura?
La carga lenta no se recomienda en gran medida para las celdas modernas de alta capacidad, digamos 2000 mAh+ para AA y ? 900 mAh+ para AAA: consulte el comentario agregado al final de la respuesta anterior.
De hecho, no tengo idea de qué tipo de celdas son, solo que son AAA recargables. Hablo de la batería del Ikea Spöka . Las celdas están envueltas, por lo que no puedo ver ninguna marca en ellas, pero a juzgar por la pcb barata soldada a mano a través del orificio, supongo que no están cerca de los 900 mAh. Gracias por su ayuda, optaré por la terminación de voltaje + temperatura.

Hay circuitos integrados específicos para cargar baterías. Eche un vistazo, por ejemplo, al BQ2000T de Texas Instruments. Hay muchos otros de otros fabricantes.