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[Torex] Cómo usar el regulador LDO para cargar pequeñas baterías de iones de litio (1/3)

Autor:Torex
Liberar:2021-01-12

Solución pequeña de batería de iones de litio recargable LDO

Para Internet de las cosas, dispositivos portátiles y respaldo de aplicaciones industriales

Hay muchos tipos de baterías y, por lo general, requieren circuitos integrados de carga y equipos de protección dedicados.A continuación, analizamos una nueva generación de baterías recargables que se pueden cargar fácilmente utilizando reguladores LDO lineales económicos.Antes de pasar al tema principal, primero revisemos y comparemos algunos tipos diferentes de baterías.

En la siguiente tabla (Figura 1), mostramos algunas de las químicas de batería más utilizadas que están disponibles en el mercado.Para cada batería, mostraremos su voltaje de funcionamiento y proporcionaremos un resumen de las ventajas y desventajas asociadas con cada tipo de batería.Esta tabla pretende ser una descripción general rápida y reconocemos que hay otros productos químicos disponibles y que las especificaciones de cada batería varían de un fabricante a otro.

Batería primaria

Nombre de la batería	Tipo (electrodo positivo)	Q	rango de voltaje	característica
Batería de Litio	dióxido de manganeso (Li-MnO2)	3,0 V	1,8 V ~ 3,2 V	Batería CR.La impedancia es menor que Li-SOCl2.
Batería de Litio	Cloruro de tionilo (Li-SOCl2)	3,6 V	2,4 V a 3,6 V	Batería ER.Gran capacidad incorporada en contadores inteligentes, etc. Tenga cuidado con la alta impedancia.
Pila alcalina		1,5 V	0,9 V a 1,6 V	Batería seca de alta capacidad y alta salida de corriente.
Batería de zinc-carbono		1,5 V	0,9 V a 1,6 V	La batería seca es adecuada para un uso prolongado con baja corriente de salida

batería recargable

Nombre de la batería	Tipo (electrodo positivo)	Q	rango de voltaje	característica
Batería de iones de litio (Incluido polímero de litio)	Ácido de cobalto litio(LiCoO2)manganesoácidoLitio (LiMn2O4)	3,7 V 3,8 V	2,8 V ~ 4,2 V, 4,35 V, 4,4 V	Batería recargable de litio ordinaria.El tipo sólido está listo. Gran capacidad, baja impedancia, apto para diversas aplicaciones. Por seguridad, se requiere un circuito de protección (PCM). El tipo de manganeso se utiliza en automóviles.
	Fosfato de litio y hierro (LiFePO4)	3,2 V	2,8 V ~ 3,6 V	La capacidad es menor que la mencionada anteriormente, pero es segura y tiene una larga vida.
	[electrodo negativo] Titanato de litio (Li4Ti5O12)	2,3 voltios	1,6 V ~ 2,6 V	Se puede cargar a través de LDO.El tipo semisólido está listo. Seguro, de larga duración, compatible con carga de voltaje constante y carga rápida, adecuado para IoT, etc.
Baterías de NiMH	Hidróxido de níquel (NiOOH)	1,2 V	1.0 V a 1.3 V	En comparación con las baterías de níquel-cadmio, la corriente es mayor, la capacidad es mayor y el efecto de almacenamiento es menor
Baterías de níquel-cadmio	Hidróxido de níquel (NiOOH)	1,2 V	1.0 V a 1.3 V	Preste atención al efecto memoria.

(Figura 1: Batería primaria típica y batería recargable)

Generalmente, el voltaje nominal de las baterías de iones de litio tradicionales es de 3,7 V y requieren un circuito integrado de carga CC / CV dedicado y un circuito de protección externo dedicado.Por lo general, tienen un rango de temperatura de carga y funcionamiento estrecho, lo que dificulta su uso en ciertos equipos industriales.

Nueva batería de iones de litio de bajo voltaje

Ha surgido una nueva generación de baterías recargables de iones de litio con un voltaje nominal de entre 2 V y 3 V. En comparación con los productos de iones de litio tradicionales, tienen muchas ventajas.Algunas de estas nuevas baterías se pueden cargar con un voltaje constante de 2.5V a 3.0V, y brindan oportunidades interesantes para los diseñadores, como se describe a continuación:

Beneficios incluidos:

	ListoVía LDOPresión constanteRecargar.No es necesario un costoso IC de carga CV / CC dedicado.
	Sobre la resistencia a la descarga, Se puede utilizar para la detección simple de baja presión
	Como es una batería, puedeMantenga un voltaje constante de 2,2 V a 2,3 V durante mucho tiempo. En comparación con los supercondensadores (reducción lineal de voltaje), la energía se puede utilizar de manera más fácil y eficiente.
	Hay algunos productos que puedenSoporta altas temperaturas como 70 ° C y 105 ° C.
	También ofreceCompatible con laminación térmica / reflujoproducto.
	Soporte de soldadura por reflujoTipo de batería semisólidaconTipo de forma de celda de botónEs fácil de conseguir.

Solución de carga simple

En la Figura 2 a continuación, ilustramos un circuito típico para cargar una pequeña batería de Li y proporcionamos instrucciones para su funcionamiento en diferentes estados.

(Figura 2: Circuito típico de batería recargable)

Instrucciones

Al cargar la batería:

La batería se carga con un voltaje constante proporcionado por el regulador LDO XC6240 / 15.
Poco tiempo después de que comience la carga, el voltaje de la batería se eleva al voltaje de salida del regulador LDO y luego se carga gradualmente.
No es necesario detectar una carga completa y, por lo general, no es necesario apagar el regulador después de la carga completa.

Al usar baterías:

Después de que se corta el VIN, el CE de XC6240 / 15 se vuelve "bajo", el LDO se apaga y la corriente de fuga de la batería de litio al LDO es muy pequeña, 0.24µA.
SBD evita la corriente inversa de la batería al VIN.

Detección de voltaje de la batería durante la descarga:

Este tipo de batería suele ser resistente a la descarga, incluso en aplicaciones repetidas de sobredescarga, es suficiente para detener el funcionamiento de la batería mediante una simple detección de descarga.
Este voltaje es detectado por XC6140 / 36 RESET IC, y su corriente de reposo es extremadamente baja, solo 110nA.La salida RESETB detendrá el circuito del siguiente nivel.