Protección contra bajo voltaje para batería LiPo

Tengo una batería LiPo de 3 celdas que voy a usar con un automóvil RC, y quiero diseñar un circuito para proteger las celdas de la batería para que no bajen ~3.3v cada una. Entonces, ¿qué piensas de este diseño?

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Como puede ver en el esquema, estoy usando el MCP111-315 que detecta una caída de voltaje por debajo de 3,08 V (activo bajo, drenaje abierto).

  • Los diodos se utilizan para aumentar el nivel de voltaje detectado, por lo que detectará la potencia a 3,08 + Vf (3,3 es mi valor preferido). Sin embargo, el MCP111 solo consume 1,75 uA (máx.) y la mayoría de las hojas de datos solo proporcionan Vf de tan solo 1 mA. ¿Existe una forma más confiable de obtener esta caída de voltaje de ~ 0.2 con una corriente tan baja? tal vez un divisor de voltaje?

  • Estoy usando optoacopladores porque no tengo un terreno común entre las celdas 1 y 2 y la MCU.

  • Cualquier celda que caiga por debajo de 3.3 V debe tirar del pin MCU hacia abajo (la resistencia pull-up interna de MCU está encendida en ese pin)

  • C1, C2 y C3 son condensadores de derivación para el MCP111, mientras que R1 y R2 son resistencias en serie para los optoacopladores LED.

¿Alguna sugerencia sobre este diseño o tienes una idea más simple?

No es un comentario directo sobre su diseño, pero pensé que esta parte era genial de tecnología lineal cds.linear.com/docs/Datasheet/4071fc.pdf Parece que es un cargador y un protector de batería y más adelante muestran que puede apilar ellos para múltiples celdas. Solo un pensamiento, si te ayuda.
@Some Hardware Guy, creo que LTC4071 funciona mejor para cargar la batería, y también para aplicaciones de baja corriente, y un poco caro (~$5 x 3Cells).
Sí, lo lineal siempre es caro :) Tus circuitos no están nada mal, de hecho, miré el diagrama de cómo funciona el MCP111 y se parece mucho a cómo lo harías con amplificadores operacionales. También encontré esto, Seiko fabrica una línea completa de circuitos integrados de protección para baterías LI-Poly. Hay uno de tres celdas, vi uno de una celda en Digikey por menos de un dólar.
¿Qué tal si uso un divisor de voltaje con R1 = 71.5K y R2 = 1M? Creo que eso me dará ~3.08V de 3.3V y una fuga de corriente máxima de 4uA a 4.2V
Los IC de @SomeHardwareGuy Seiko son realmente buenos si también quiero integrar el cargador en mi diseño, la desventaja es que necesita 2 FET y un componente adicional que complicará mi diseño. También los valores de voltaje de sobredescarga son más bajos que lo recomendado para las baterías Lipo!, sin embargo tienen un detector de voltaje S-80833C similar al MCP111 pero detecta 3.3V, por lo que no necesitaré un divisor de voltaje o un diodo para detectar 3.3V

Respuestas (1)

Hay monitoreo de batería y protección de batería. Son dos cosas diferentes, y se aplican diferentes consideraciones de diseño a cada una. Enviar una señal a un microcontrolador es un buen diseño para el monitoreo: puede alarmar y decirle al usuario que su batería está baja.

Pero generar una señal digital no detiene la descarga, por lo que no brinda ninguna protección a las celdas. La única forma en que puede leer su señal digital es alimentando el microcontrolador... que continúa agotándose y dañando la batería.

@FAD: esta respuesta anterior es importante. Además, es MUY probable que su LiPo ya tenga un corte de bajo voltaje incorporado. Pero si su propósito es evitar que incluso ingrese a la región de agotamiento profundo, debe recordar que es probable que el LiPo entre de todos modos debido a su propio auto -descarga. Entonces, de hecho, si mantiene el consumo de corriente de su microcontrolador lo suficientemente pequeño (comparable a la autodescarga de LiPo o menos), entonces podría ser inútil agregar monitoreo / apagado de bajo voltaje. (Puede dormir la mayoría de los microcontroladores para minimizar el consumo de corriente en microamperios)
Lo que ustedes dicen es correcto para aplicaciones generales, sin embargo, estoy usando esto en un automóvil de control remoto que he actualizado a Lipo. La Lipo que tengo no viene con circuito de protección y creo que es el caso de la mayoría de las baterías que se usan para los juguetes RC. Sin embargo, las baterías de los teléfonos celulares tienen dicho circuito incorporado. También mi preocupación es la descarga excesiva de la batería mientras opero el automóvil, por lo que mi circuito interrumpirá el microcontrolador para cortar la energía que va al motor del automóvil al apagar el puente H y alertarme con una señal para que pueda desconectarlo por completo.
@FAD: Entonces tiene un circuito de monitoreo de batería, junto con un interruptor de energía controlado por software. Así que diseñe un buen circuito de monitoreo de batería. ¿Su MCU tiene pines ADC sin usar?
@Ben Voigt, sí, estoy usando el ATmega328 que tiene ADC de 10 bits de 8 canales y todos están sin usar, solo he estado usando los pines digitales. Me encantaría saber su sugerencia, pero ¿por qué quiere usar el MCU ADC en lugar de lo que sugiero arriba? ¿Es mejor? ¿Cuánta energía consumirá?
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