¿Mi circuito/dispositivo alimentado por batería de NiMH debe cambiar las fuentes de alimentación durante la carga?

Detalles

Suministro de batería: 2,4 V (2 baterías NiMH 1,2 V - 1500 mAh)

Suministro de carga: 5 V (adaptador de corriente USB/verruga de pared)

Regulador/controlador de conmutación: NCP1450A 3.3V Voltaje de suministro de refuerzo elevador


Descripción del circuito

Consumo de energía: el circuito estará completamente encendido durante 12 intervalos (15 segundos) todos los días consumiendo 150 mA de corriente (3 minutos en total en 24 horas). El circuito consumirá aproximadamente 50uA de corriente mientras duerme.

Composición del circuito: en pocas palabras, el circuito se compone de una MCU que lee los valores de los sensores y controla la salida a los periféricos en función de los sensores y los intervalos de tiempo.

Carga de la batería: la MCU principal, u opcionalmente una MCU secundaria dedicada, controlará la carga y el mantenimiento de la batería.

Uso y aplicación: el dispositivo está diseñado principalmente para funcionar con batería, pero puede colocarse fácilmente dentro del alcance de una toma de corriente donde puede permanecer enchufado a la fuente de alimentación de 5 V dedicada proporcionada durante períodos prolongados o incluso indefinidamente.


Preguntas e inquietudes

Inquietudes: en un circuito diseñado para extraer corriente constantemente de las baterías, incluso cuando la fuente de alimentación dedicada opcional está conectada para carga y mantenimiento, la vida útil de la batería se reducirá y las baterías se dañarán por estar sujetas a una carga y descarga constantes. Además, la capacidad precisa de la batería puede ser difícil de determinar una vez que se completa la secuencia de carga inicial, lo que puede conducir a una carga excesiva o insuficiente.

Pregunta 1: ¿ Están fundadas mis preocupaciones? O, alternativamente, ¿será cualquier daño/reducción de la vida útil lo suficientemente intrascendente como para omitir la necesidad de una solución de diseño alternativa?

Pregunta 2: Suponiendo que mis preocupaciones sean fundadas, ¿cuál será un diseño apropiado para aislar las baterías del circuito mientras el dispositivo está enchufado a la fuente de alimentación dedicada y aun así facilitará la carga y el mantenimiento de las baterías?


Responda con sus ideas y consideraciones de diseño. Su aporte será muy apreciado ya que no tengo mucha experiencia en esta área.

Estoy tratando de entender P2: ¿Por qué desea aislar las baterías del conmutador de 3,3 V (?) Cuando se están cargando? ¿El 3v3 no alimenta la MCU que necesita para administrar la carga de la batería?
Estaba proponiendo que las baterías se aíslen "solo" mientras se conecta la fuente de alimentación secundaria que proporcionará energía a la MCU a través del conmutador de 3.3V cuando esté conectado.
¿Cómo planea hacer la regulación de voltaje/corriente de carga de la batería? ¿Con un IC dedicado o bajo el control de un microcontrolador? Además, su regulador de refuerzo puede funcionar de manera ineficiente con un consumo de corriente muy bajo.
Para dar más detalles, el escenario propuesto cambiaría la fuente de alimentación del conmutador de 3,3 V de la batería a la verruga de la pared. Las baterías estarán entonces aisladas de cualquier consumo de corriente. El conmutador recibirá energía de la verruga de la pared y seguirá alimentando la MCU, que mantendrá la carga de la batería. En pocas palabras, una vez que el dispositivo está "enchufado" a través de una verruga de pared, la unidad se convierte en un cargador de batería y no extrae corriente de las baterías. El método propuesto anteriormente en mis "preocupaciones" es que las baterías "SIEMPRE" suministrarán el consumo de corriente al conmutador y al circuito.
@ pjc50: planeo usar solo una MCU para todos los aspectos del circuito, así como para cargar la batería. Sin embargo, la cantidad de pines de E/S disponibles puede requerir la necesidad de una MCU de carga dedicada. Emplearé lecturas de voltaje y detección de temperatura de las baterías para controlar la corriente de carga. No he mirado la eficiencia del controlador de impulso a baja corriente. Sin embargo, el controlador de refuerzo tiene un modo de suspensión y el circuito puede estar diseñado para poner el impulso en suspensión y extraer directamente de las baterías durante el tiempo de suspensión de MCU, tal vez ...
Si desconecta el convertidor de conmutación de 3,3 V de la batería durante el funcionamiento de la verruga de la pared, entonces su convertidor elevador tendrá que cambiar a un tipo de refuerzo reductor porque ha especificado que la verruga de la pared suministra 5V.
@MichaelKaras El suministro de 5v se puede reducir antes del VIN en el controlador de impulso con diodos o un regulador de bajo costo, o alternativamente, se puede reducir y omitir el controlador de impulso por completo.
Para no salirme del tema, mi principal preocupación es si la duración de la batería se ve afectada o no por tener una carga (consumo de corriente) y recibir una carga simultáneamente durante largos períodos de tiempo. ¿Sería más prudente aislar el circuito de la batería mientras la unidad está "enchufada" durante largos períodos de tiempo?

Respuestas (1)

Creo que la respuesta a esa pregunta es "sí": por ejemplo, Panasonic - Baterías de hidruro metálico de níquel - Manual técnico 2000 dice explícitamente que no puede cargar NiMH, excepto por un período definido de unas pocas horas después de la carga rápida. Con NiMH, debe medir cuidadosamente el voltaje mientras carga para buscar la condición de "fin de carga". Hacer que un circuito funcione directamente desde la batería también lo hará más difícil.

Sin embargo, podrías hacer:

  • al enchufar, iniciar la carga
  • deje de cargar normalmente (detección de caída de voltaje) y configure un temporizador
  • después de aproximadamente 24 horas, vuelva a activar el ciclo de carga

O seleccione una química de batería diferente que se pueda cargar con flotación, como NiCad.

¿Mi circuito/dispositivo alimentado por batería de NiMH debe cambiar las fuentes de alimentación durante la carga?
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