Miniaturowa ładowarka akumulatorów LiFePo4 zasilana z USB

Miniaturowa ładowarka akumulatorów LiFePo4 zasilana z USB
Pobierz PDF Download icon
Akumulatory LiFePo4 (litowo-żelazowo-fosforanowe) stanowią ciekawa alternatywę dla Li-Po i AGM. Ich zalety, takie jak duża pojemność, trwałość, duży prądy rozładowania, bezpieczna eksploatacja (w porównaniu z Li-Po), pomimo wyższej ceny, sukcesywnie poszerzają zakres zastosowań.

Napięcie znamionowe ok. 3,6 V przy połączeniu akumulatorów w baterię, ułatwia powolne wypieranie akumulatorów AGM z bardziej wymagających aplikacji. Niestety, podobnie jak w wypadku Li-Po/Li-Ion wymagana jest specjalna ładowarka, zapewniająca precyzyjny nadzór nad procesem ładowania. Opisywana ładowarka służy do ładowania ogniw 1S 18650, 26650 z wbudowanym układem zabezpieczającym PCM, prądem maksymalnym do 500 mA. Jej schemat ideowy pokazano na rysunku 1.

Za ładowanie ogniwa odpowiada specjalizowany układ MCP73123 firmy Microchip. Układ zawiera precyzyjną ładowarkę CC/CV, blokadę pracy UVLO, zabezpieczenia przepięciowe, stopień mocy z czujnikiem prądu ładowania. Cechą charakterystyczną układu jest możliwość programowania prądu ładowania poprzez zmianę wartości rezystora R2 pomiędzy wyprowadzeniem PROG i masą układu. Wartość prądu może być ustawiona od 130 mA, maksymalny prąd ładowania ograniczony jest do 1100 mA ułatwiając dopasowanie ładowarki do zastosowanego akumulatora. W modelu ze względu na ograniczenia portu USB oraz moc strat, nie zaleca się ładowania prądem większym niż 500 mA. Dokładną wartość prądu ładowania określa się z wzoru I [mA] = 1104 × Rprog-0,93 [kV]. Rezystancję R2 dla typowego natężenia prądu ładowania prezentuje tabela 1.

Ładowarka zasilana jest ze złącza mikro USB napięciem 5V. Diody sygnalizują odpowiednio PWR - obecność zasilania, CHG – ładowania ogniwa. Gniazdo śrubowe LiFePo służy do podłączenia ładowanego akumulatora. Kondensatory C1i C2 filtrują zasilanie. Ładowarkę zmontowano na dwustronnej płytce drukowanej. Rozmieszczenie elementów przedstawia rysunek 2. Montaż układu nie wymaga opisu, należy jednak zwrócić uwagę na poprawne przylutowanie pada termicznego U1.

Układ MCP73123 ma wbudowany czujnik temperatury struktury ograniczający prąd ładowania w przypadku nadmiernego jej wzrostu. Dla ułatwienia odprowadzenia mocy strat warto wyposażyć układ w niewielki radiator naklejony pastą termoprzewodzącą oraz używać zasilaczy, które w zapewniają stabilne 5 V DC.

Uwaga! Podczas użytkowania ogniwa należy zachować odpowiednie warunki eksploatacji: zabezpieczyć ogniwo przed uszkodzeniem mechanicznym, zwarciem, przeciążeniem, przeładowaniem, przegrzaniem – w żadnym przypadku nie demontować wbudowanego układu nadzorującego ogniwo.  Nieprzestrzeganie warunków bezpiecznej eksploatacji może spowodować zagrożenia dla zdrowia użytkownika.

Adam Tatuś, EP

Artykuł ukazał się w
Elektronika Praktyczna
styczeń 2017
DO POBRANIA
Pobierz PDF Download icon
Zobacz też
Elektronika Praktyczna Plus lipiec - grudzień 2012

Elektronika Praktyczna Plus

Monograficzne wydania specjalne

Elektronik wrzesień 2020

Elektronik

Magazyn elektroniki profesjonalnej

Raspberry Pi 2015

Raspberry Pi

Wykorzystaj wszystkie możliwości wyjątkowego minikomputera

Świat Radio październik 2020

Świat Radio

Magazyn użytkowników eteru

Automatyka Podzespoły Aplikacje wrzesień 2020

Automatyka Podzespoły Aplikacje

Technika i rynek systemów automatyki

Elektronika Praktyczna wrzesień 2020

Elektronika Praktyczna

Międzynarodowy magazyn elektroników konstruktorów

Praktyczny Kurs Elektroniki 2018

Praktyczny Kurs Elektroniki

24 pasjonujące projekty elektroniczne

Elektronika dla Wszystkich wrzesień 2020

Elektronika dla Wszystkich

Interesująca elektronika dla pasjonatów