Esquema para un protector de sobrecarga de purga de batería lipo

OK, entonces estoy construyendo una batería lipo de 12v (realmente 11.1v) 10000mah. Lo voy a usar en campamentos para hacer funcionar cosas como ventiladores de 12v y cargadores de automóviles y otros dispositivos de alta corriente que no pueden funcionar con USB. Aquí está el problema que tengo ahora, ¿cómo cargo la batería?

Mi objetivo es integrar el cargador directamente en el dispositivo y quiero poder cargar la batería lipo a 4-5 amperios desde una fuente de alimentación simple de 12v CC. Esto descarta automáticamente el uso de un cargador lipo 3S simple de eBay porque solo pueden cargar hasta ~ 1A. Esto también elimina el uso de algo como un imax B6 porque quiero poder integrar el cargador en el dispositivo, y un imax b6 es demasiado grande. Por lo tanto, he decidido que voy a diseñar un cargador lipo de bricolaje.

La idea básica es esta. Alimento todo el paquete de baterías lipo con una fuente CC/CV CC (probablemente usaré un convertidor de refuerzo preconstruido de Amazon o eBay para hacer esto) para cargar la batería a 12.6v. Luego utilizo tres circuitos equilibradores discretos conectados a cada celda lipo de la serie para simplemente "purgar" la batería hasta que alcance los 4.2v. Aquí hay un diagrama de bloques terriblemente dibujado:

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En lo que respecta al circuito de equilibrio, planeo usar el regulador de derivación TL431 de Texas Instruments para que actúe como IC para sangrar las células. Aquí hay un esquema que he diseñado basado en el regulador de derivación de alta corriente que se indica en la hoja de datos de los dispositivos (si busca la hoja de datos en Google, vaya a la página 26).

Aquí está el circuito que he diseñado:ingrese la descripción de la imagen aquí

Así es como se supone que funciona el circuito. El TL431 tiene un voltaje de referencia interno de 2.5v. Entonces, si introduzco al menos 4.2v en el circuito TL431, el divisor inquieto lo bajará a 2.5v, el TL431 luego se encenderá y alimentará un transistor de potencia PNP (el TL431 tiene una corriente máxima de 100ma) que luego cortará un Resistencia de potencia de 22 ohmios y 5 vatios que extraerá alrededor de 200ma de la batería. También incluí un LED en el circuito para poder saber cuándo se está equilibrando una celda individual (en otra nota, esta es otra razón más por la que no quería salir y comprar un BMS o cargador prefabricado, porque rara vez vienen con indicadores LED de algún tipo). Si la celda cae por debajo de 4.2v, el TL431 verá menos de 2.5v en el divisor de resistencia y, por lo tanto, el TL431 apagará el transistor de potencia en el circuito, deteniendo la carga de la balanza.

En mi circuito, los potenciómetros de ajuste de 3,3 K, 1,5 K y 1 K están ahí para formar un divisor de resistencia de 2,5 V (el potenciómetro está ahí para que pueda ajustar el voltaje de activación). La resistencia de 680 ohmios solo está allí porque la hoja de datos decía que tenía que estar allí. No tengo idea de lo que hace esta resistencia, así que elegí una resistencia de 680 ohmios y, por cierto, me encantaría saberlo). La resistencia de 220 ohmios es para el LED y la resistencia de potencia de 22 ohmios está ahí como carga ficticia para descargar la batería.

Aquí están mis preguntas que tengo:

  1. ¿Funcionará este circuito en absoluto?

  2. ¿Puedo sustituir el transistor de potencia PNP por un MOSFET y, de ser así, de qué tipo?

  3. ¿Son correctos mis valores de resistencia?

Si lees todo esto, todo lo que tengo que decir es que eres el verdadero MVP. De cualquier manera, cualquier ayuda sería agradecida.

EDITAR: como muchos de ustedes han mencionado, el divisor de resistencia consumirá menos de 1ma incluso cuando la batería no esté balanceada. Para resolver este problema, he decidido usar el interruptor 4pdt para cortar simultáneamente los circuitos de equilibrio de la batería y cortar la carga de la batería. Desafortunadamente, después de verificar la hoja de datos, la corriente de referencia para el tl431 debe estar entre 0.05 ma y 10 ma (por lo que las resistencias en el divisor solo pueden ser tan altas), por eso elegí esos valores de resistencia.

Es posible que el equilibrio no sea realmente necesario si comienza con celdas idénticas y se asegura de que estén equilibradas cuando ensambla el paquete. En cualquier caso, solo se necesita un poco de sangrado. Un BMS también debe brindar protección contra cargas de sobrevoltaje, carga/descarga de sobrecorriente y descarga de bajo voltaje. Esas funciones en realidad pueden ser más importantes que la función de equilibrio. También sugeriría agregar un fusible, en caso de que falle el BMS. Me he preguntado si un TL431 podría ser un buen balanceador. Pero el divisor de voltaje agotará la celda las 24 horas del día, los 7 días de la semana, y eso será un problema con el tiempo.
Este circuito drenará casi 0.9mA constantemente; probablemente desee aumentar R1, R2 y R3 lo más alto posible. Y considere usar resistencias de baja temperatura ya que el circuito se calentará cuando esté en funcionamiento.
Con un BJT PNP, necesita una resistencia del cátodo TL431 a la base del transistor o la aplicará completamente en TL431 a la base. | El uso de un FET de canal P no necesita resistencia. El Von disponible es entonces (4,2 V-2,5) = 1,7 V para FET Vgs según la hoja de datos TL431. De hecho, el cátodo TL431 tirará a aproximadamente 0,6 V por debajo de Vref, pero no dependa de él. Un TLV431 es de 1,25 V y le brinda más espacio auditivo Y comienza a regular a una corriente de cátodo mucho más baja. R! Los valores de R@R3 pueden ser mucho más altos y, por lo tanto, reducir la descarga de corriente a través de thgem.
... | SI las celdas están muy desequilibradas durante la carga, entonces cambiar la pila a 12,6 V puede conducir una celda muy por encima de 4,2 V y :-(. Tener abrazaderas en su lugar cuando se carga es más seguro ya que las celdas que alcanzan 4V2 primero se sientan allí. Tal vez la carga sea lenta cuando se encienda cualquier LED.

Respuestas (2)

3 baterías Lipo con reclamo de mercadeo de 10,000 mAh son en realidad solo 18650 baterías de 3.7 V 3400 mAh. La mayoría de los fabricantes recomendarán cargar 0.5C o menos, por lo que técnicamente cargarlo de manera segura es solo usar una corriente constante máxima de 1.7A.

Lo que necesitarás ahora es:

  1. Suministro de CC de 15 V y 2 A
  2. Cargador de batería lipo con corriente variable que carga 3 celdas
  3. Un paquete de baterías de 10,000 mAh que tiene 3 celdas en su interior.

Nota: nunca cargue 3 celdas individuales que obtiene por separado en serie. No abra el paquete de batería y cargue por separado.

Su circuito de protección contra sobrevoltaje propuesto es realmente un zener amplificado y podría configurarse para que diga 4.2 voltios y funcione. Ahora, para hacer esto correctamente, debe apagar el cargador o reducir drásticamente la corriente de carga cuando uno de sus LED de purga comience a brillar. He elegido usar 3 celdas en su batería donde la mayoría de los otros en mi cuello del bosque usan 4. Sería tentador reducir o incluso hacer un registro lineal de baja caída simple dado que eligió 3 celdas. Si desea usar un fet en lugar de un BJT, tendrá que obtener un dispositivo de umbral muy bajo para que funcione correctamente en su circuito. Una variedad de jardín PNP BJT o darlington funcionará bien. Los valores de su resistencia son un comienzo plausible pero se fusionan como dijo el comentario de mkeith. Recuerda que no todos los TL431 son iguales. El TL431 está en la web www.badbeetles.com.

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