¿Circuito para probar baterías LiPo?

De hecho, estaba planeando construir uno de estos. Decidí que sería más fácil comenzar con un Arduino USB para tener un registro de datos fácil en la PC. Pensé que usaría un Uno, incluso si escribía el código en AVR C nativo, en lugar de Arduino.

Para esto, está buscando un sumidero de corriente constante. Algo que generará una corriente constante, incluso cuando el voltaje de la batería caiga.

Necesita dos ADC para medir el voltaje. Primero medirá el voltaje real de la batería. Dependiendo de qué tan preciso quiera ser, puede usar la potencia de 5 V como referencia de ADC o usar un chip de referencia más preciso. Necesitará algún tipo de derivación para medir la corriente. (Una derivación es una resistencia conocida. Entonces, al medir el voltaje a través de ella, puede conocer la corriente que fluye a través de ella a través de la Ley de Ohm).

Vamos a trabajar al revés desde la batería. Si tenemos un MOSFET de canal N de nivel lógico como controlador y una resistencia precisa en serie con el Drenaje/Fuente. La resistencia funcionará como nuestra derivación actual. La batería + se conecta a la fuente del MOSFET, luego la resistencia conecta el drenaje a tierra. La batería también está a tierra. Si tiene una resistencia de 1 ohmio y mide 1 V a través de ella, sabe que 1 A fluye a través de ella.

(Un MOSFET de nivel lógico es uno que se encenderá con un voltaje de compuerta en el rango normal de los chips lógicos, generalmente completamente encendido antes de +5 V. Es útil para impulsar cargas más pesadas desde una lógica con capacidad de baja corriente).

Bien, ahora necesitamos controlar el MOSFET. Conecte un amplificador operacional como seguidor de voltaje, con la entrada + para configurar el voltaje (más sobre eso más adelante) y la conexión - a la unión de drenaje/resistencia. La salida del amplificador operacional va a la puerta del MOSFET. El amplificador operacional ajustará la puerta del MOSFET, hasta que el voltaje en el drenaje (ya través de la resistencia) se encuentre con el voltaje presentado en la entrada + del amplificador operacional. Esto significa que consumirá una cantidad variable de voltaje para mantener un voltaje constante a través de la resistencia y, por lo tanto, una corriente constante a través de la resistencia. (Y un consumo constante de corriente de la batería).

Recuerde que el modelo ideal de Op Amp es tal que el voltaje entre + y - es 0V. En realidad, hay un poco, pero estarás compensando esto, así que no importa a menos que intentes conducirlo demasiado cerca del riel.

Así que ahora tenemos un circuito que consumirá una corriente en amperios igual al voltaje en voltios que proporciona al + del amplificador operacional.

Lo último que necesitamos es medir el voltaje y la corriente y generar ese voltaje.

Puede usar la salida PWM del micro para generar un voltaje analógico. Conectaría una resistencia en serie con el pin y un capacitor desde el extremo de la resistencia a tierra. Esta unión alimentará la entrada + del amplificador operacional.

Ahora necesitamos alimentar el voltaje a través de la resistencia de derivación en una entrada ADC. Esto leerá la corriente de descarga en amperios si usa una resistencia de 1 ohmio. Use esto para impulsar la salida PWM hasta que obtenga la corriente deseada de la batería. Puede ser mejor manejar un divisor de voltaje con una resistencia recortada, de modo que pueda modificar el circuito para obtener salidas que correspondan a los ciclos de trabajo de PWM dados.

La última conexión es una entrada ADC de la propia batería. Si está usando una batería que está por encima de su voltaje de suministro, tendrá que usar un divisor de voltaje para bajarlo a un rango que el ADC pueda manejar. Es posible que necesite un interruptor para tener algunos divisores diferentes, según la cantidad de celdas que conectará.

Una vez que haya registrado un voltaje tan bajo como la batería debería agotarse, configure la salida PWM a tierra y esto apagará el MOSFET y dejará de agotarse la batería.

Agregue el registro asociado a la PC y listo.

Asegúrese de obtener un MOSFET con la potencia nominal adecuada y una resistencia de derivación. Si está conduciendo 5A a través de la resistencia de 1 Ohm, necesitará una resistencia de 5W. Puede ser más fácil poner algunos en paralelo para obtener el valor y la potencia deseados. También necesita un MOSFET con suficiente manejo de energía para hundir la diferencia de voltaje entre la batería y la resistencia en esa corriente. Y necesitará un buen disipador de calor para ejecutar una mayor potencia. El MOSFET y la derivación son las únicas partes del circuito que manejarán grandes corrientes. Todos los demás deberían estar bien.

Con este circuito, puede usarlo para algo más que probar la batería. Si está desarrollando una fuente de alimentación y quiere una carga de 1A para ver qué tan mal se ve la ondulación, conéctela. Siempre que no exceda las clasificaciones de potencia del MOSFET o la resistencia y se mantenga dentro de los límites adecuados de las entradas del ADC, funcionará.

Si bien hay algunos circuitos integrados que están diseñados para monitorear baterías, todos sus requisitos se pueden lograr con una sola resistencia (o potenciómetro) y una entrada ADC en el Arduino. El único problema es que para su primera tarea, "poner una carga constante en la celda", el consumo de corriente se reduciría a medida que bajara el voltaje de la celda. Todo lo que necesita hacer es medir el voltaje de la celda en la terminal positiva. La corriente será solo I = V/R.

Si está interesado en una solución más complicada, ¿quizás funcione algo como TI BQ2018 ?