Managementul încărcării bateriilor – Cerințe pentru baterii reîncărcabile

5 SEPTEMBRIE 2012

Bateria este un dispozitiv care transformă energia chimică în energie electrică și vice versa. Bateriile pot fi cu o celulă, multicelulă sau pachete. Bateriile primare sunt de unică folosinţă și nu se pot reîncărca. Bateriile secundare sunt cele reîncărcabile. Conectarea în serie sau paralel asigură tensiunea și curenţii la nivelele oferite de baterie. Bateriile pot avea energie mare (baterii de rezervă) sau putere mare (baterii de pornire), dar nu ambele simultan. Fabricanţii oferă și tipul de baterie de înaltă durabilitate (viaţă lungă) care are o chimie modificată să dea și putere și energie mari, dar la un preţ ridicat. Bateria este descrisă de parametrii: (1) Tensiune la borne în circuit deschis (V), (2) Tensiune la borne cu sarcină (V), (3) Tensiune minimă diponibilă (V), (4) Capacitate (Ah), (5) Curent maxim de descărcare (A), (6) Număr de cicluri de descărcare/ încărcare, (7) Energie specifică (Wh/kg).

Surse de putere pentru încărcarea bateriilor

Încărcător liniar de baterii Li-Ion cu protecţii front-end, cu 3 nivele de protecţie: supratensiune (max. 30V) și supracurent (max.1.5A) pe intrare, supratensiune (4.35V) pe baterie Li-Ion 4.2V. Autoprotecţie termică. Detalii: www.ti.com/battery, seria bq243xx.

Încărcător cu comutare 1.5MHz, curent 2.5A și controlul circui­tului de putere. Încărcare cu 2.5A de la Vin max.20V și 1.5A de la USB. Are controlul parametrilor de încărcare, limitarea curentului cu temperatura, comunicaţie serială I2C (1.8V, 400kbps), detectare USB input bazată pe D+/D- sau pin selectabilă. Detalii la: www.ti.com/battery, seria bq241xx.

Volum mic, greutate redusă și eficienţă energetică mare (depinde de rezistența internă, care la încărcare va duce la încălzirea bateriei, iar la descărcare va limita curentul) sunt cerințele esențiale pentru baterii. Bateriile Li-Ion sunt o fracțiune din totalul bateriilor tradiționale de tip Pb-Acid, dar au o cantitate dublă de energie și ating în medie o durată de viață de 6 ori mai mare. Bateriile cu litiu pot suporta până la 3000 cicluri de descărcare profundă (până la 80%) și încărcare rapidă fără a se distruge. Fiind compacte, ușoare, cu timpii de încărcare foarte scurți și o tehnologie de realizare care le asigură fiabilitatea extrem de ridicată, bateriile cu litiu sunt soluția perfectă pentru echipamente mobile.

Elemente de proiectare a schemei de încărcare

Tipul bateriei – fiecare baterie are la bază procese chimice ce determină timpii, curenții, nivele limită de încărcare și de descărcare și temperatura normală de operare. Fiecare tip de baterie are cerințe proprii de operare, ce trebuie respectate strict pentru a asigura o funcționare sigură și de durată.
Metoda de încărcare – (a) o schemă liniară simplă, lucrează bine pentru baterii cu puteri reduse la curenți de încărcare sub 1A. Schema de (b) sursă cu comutare este bună (se disipă căldură mai puțină) pentru încărcarea rapidă chiar de la (c) un port USB sau pentru baterii mari care cer curenți mai mari de 1A.

Notă. Multe porturi USB pot da ceva mai mult de 500mA, dar începând din 2010 au apărut schimbări, inclusiv creșterea limitelor până la 1.5A pentru porturi care sezizează și încărcă baterii. Astfel, sunt posibile comunicaţii de mare viteză având în același timp un curent de până la 1.5A și ajungând la maxim 5A.

Principiul încărcării wireless power asigură încărcarea bate­riilor în aplicaţii low-power ţinând cont de siguranţă (conform WPC- Wireless Power Consortium) și interoperabilitate. Puterea transferată < 5watt. Detalii: www.ti.com/battery, seriile bq50021x, bq5101x.

Texas Instruments oferă un Kit cu module de evaluare bqTESLA™ pentru a dezvolta rapid soluţii wireless power ce conţin circuitele: bq500210EVM-689(Tx) și bq51013EVM-725 (Rx). Detalii la: www.ti.com/wirelesspower

Schema de (d) încărcare wireless se bazează pe transferul puterii prin inducție, între două bobine. Transmițătorul trebuie să aibă puterea și frecvența care asigură cuplajul optim. Pulsurile receptate sunt redresate și condiționate pentru a produce o putere DC care este utilă pentru încărcarea bateriilor portabile sau în lipsa surselor de încărcare de la 5Vcc.

Încărcarea corectă se face la curent constant controlând tensiunea și temperatura bateriei, pentru a maximiza capacitatea și durata de viaţă a bateriei. Multe aplicaţii cer simultan operarea și încărcarea bateriei. De aceea un dispozitiv de încărcare poate include și supravegherea funcţionalităţii circuitului de putere.

Tensiunea de intrare – o gamă largă a tensiunii de intrare în dispozitivele de încărcare și protecția la supratensiune oferă o protecție maximă și permite utilizarea unor adaptoare fără stabilizare, low-cost.

Numărul de celule – o baterie este formată din șiruri de celule în serie și în paralel care trebuie protejate la supra-încărcare/descărcare și la scurtcircuit.

Texas Instruments sprijină aplicațiile legate de managementul bateriilor prin serii de dispozitive electronice, module de evaluare, note de aplicații și mostre care să scurteze timpul de proiectare și de lansare pe piață a produselor.

Informații tehnice de la Texas Instruments:
Power Management Guide 2012: www.ti.com/power
Suport pentru proiectare: www.ti.com/powerlab
Proiectare on-line și prototipuri: www.ti.com/webench
Literatură tehnică: www.ti.com/lit/litnumber

ECAS

ELECTRO este distribuitor autorizat al companiei Texas Instruments [ www.ti.com ]

Autor:

Ing. Emil Floroiu
ECAS ELECTRO
emil.floroiu@ecas.ro
www.ecas.ro

Lasă un răspuns

Adresa ta de email nu va fi publicată. Câmpurile necesare sunt marcate *

  • Folosim datele dumneavoastră cu caracter personal NUMAI pentru a răspunde comentariilor/solicitărilor dumneavoastră.
  • Pentru a primi raspunsuri adecvate solicitărilor dumneavoastră, este posibil să transferăm adresa de email și numele dumneavoastră către autorul articolului.
  • Pentru mai multe informații privind politica noastră de confidențialitate și de prelucrare a datelor cu caracter personal, accesați link-ul Politica de prelucrare a datelor (GDPR) si Cookie-uri.
  • Dacă aveți întrebări sau nelămuriri cu privire la modul în care noi prelucrăm datele dumneavoastră cu caracter personal, puteți contacta responsabilul nostru cu protecția datelor la adresa de email: gdpr@esp2000.ro
  • Abonați-vă la newsletter-ul revistei noastre