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[Torex] Comment utiliser le régulateur LDO pour charger de petites batteries lithium-ion (1/3)

Auteur:Torex
Libération sur:2021-01-12

Petite solution de batterie lithium-ion rechargeable LDO

Pour l'Internet des objets, les appareils portables et la sauvegarde des applications industrielles

Il existe de nombreux types de batteries et elles nécessitent généralement des circuits intégrés de charge et des équipements de protection dédiés.Ci-dessous, nous discutons d'une nouvelle génération de batteries rechargeables qui peuvent être facilement chargées à l'aide de régulateurs LDO linéaires bon marché.Avant de passer au sujet principal, examinons et comparons d'abord différents types de batteries.

Dans le tableau ci-dessous (Figure 1), nous montrons quelques-unes des chimies de batterie largement utilisées qui sont facilement disponibles sur le marché.Pour chaque batterie, nous afficherons sa tension de fonctionnement et fournirons un résumé des avantages et inconvénients associés à chaque type de batterie.Ce tableau est conçu comme un aperçu rapide, et nous reconnaissons qu'il existe d'autres produits chimiques disponibles, et les spécifications de chaque batterie varient d'un fabricant à l'autre.

Batterie primaire

Nom de la batterie	Type (électrode positive)	Q	plage de tension	fonctionnalité
batterie au lithium	dioxyde de manganèse (Li-MnO2)	3,0 V	1,8 V ~ 3,2 V	Pile CR.L'impédance est inférieure à Li-SOCl2.
batterie au lithium	Chlorure de thionyle (Li-SOCl2)	3,6 V	2,4 V à 3,6 V	Batterie ER.Grande capacité intégrée aux compteurs intelligents, etc. Méfiez-vous de la haute impédance.
Pile alcaline		1,5 V	0,9 V à 1,6 V	Batterie sèche à haute capacité et sortie de courant élevée.
Batterie au carbone zinc		1,5 V	0,9 V à 1,6 V	La batterie sèche convient à une utilisation à long terme sous un faible courant de sortie

Batterie rechargeable

Nom de la batterie	Type (électrode positive)	Q	plage de tension	fonctionnalité
Batterie aux ions lithium (Y compris le lithium polymère)	Acide de cobalt lithium(LiCoO2)manganèseacideLithium (LiMn2O4)	3,7 V 3,8 V	2,8 V ~ 4,2 V, 4,35 V, 4,4 V	Batterie rechargeable au lithium ordinaire.Le type solide est prêt. Grande capacité, faible impédance, adaptée à diverses applications. Pour la sécurité, un circuit de protection (PCM) est nécessaire. Le type de manganèse est utilisé dans les automobiles.
	Phosphate de fer lithium (LiFePO4)	3,2 V	2,8 V ~ 3,6 V	La capacité est inférieure à la capacité mentionnée ci-dessus, mais elle est sûre et a une longue durée de vie.
	[électrode négative] Titanate de lithium (Li4Ti5O12)	2,3 volts	1,6 V ~ 2,6 V	Il peut être chargé via LDO.Le type semi-solide est prêt. Sûr, longue durée de vie, compatible avec une charge à tension constante et une charge rapide, adapté à l'IoT, etc.
Batteries NiMH	Hydroxyde de nickel (NiOOH)	1,2 V	1,0 V à 1,3 V	Par rapport aux batteries nickel-cadmium, le courant est plus élevé, la capacité est plus grande et l'effet de stockage est plus petit
Batteries au nickel-cadmium	Hydroxyde de nickel (NiOOH)	1,2 V	1,0 V à 1,3 V	Faites attention à l'effet mémoire.

(Figure 1: Batterie principale et batterie rechargeable typiques)

En règle générale, la tension nominale des batteries lithium-ion traditionnelles est de 3,7 V et elles nécessitent un circuit intégré de charge CC / CV dédié et un circuit de protection externe dédié.Ils ont généralement une plage de températures de fonctionnement et de charge étroite, ce qui rend leur utilisation difficile dans certains équipements industriels.

Nouvelle batterie lithium-ion basse tension

Une nouvelle génération de batteries rechargeables lithium-ion avec une tension nominale comprise entre 2V et 3V a vu le jour et présente de nombreux avantages par rapport aux produits lithium-ion traditionnels.Certaines de ces nouvelles batteries peuvent être chargées avec une tension constante de 2,5 V à 3,0 V, et celles-ci offrent des opportunités intéressantes pour les concepteurs, comme décrit ci-dessous:

Les avantages comprennent:

	prêtVia LDOPression constanteRecharger.Pas besoin de IC de charge CV / CC coûteux dédié.
	Au cours de la résistance de décharge, Peut être utilisé pour une simple détection de basse pression
	Puisqu'il s'agit d'une batterie, il peutMaintenez une tension constante de 2,2 V à 2,3 V pendant une longue période. Par rapport aux supercondensateurs (réduction linéaire de la tension), l'énergie peut être utilisée plus facilement et plus efficacement.
	Certains produits peuventRésiste à des températures élevées telles que 70 ° C et 105 ° C.
	Offre égalementCompatible refusion / laminage thermiqueproduit.
	Soutenir la soudure par refusionType de batterie semi-solideavecType de forme de cellule boutonC'est facile à obtenir.

Solution de charge simple

Dans la figure 2 ci-dessous, nous illustrons un circuit typique pour charger une petite batterie Li et fournissons des instructions pour un fonctionnement dans différents états.

(Figure 2: Circuit typique de batterie rechargeable)

Instructions

Lors du chargement de la batterie:

La batterie est chargée par une tension constante fournie par le régulateur LDO XC6240 / 15.
Peu de temps après le début de la charge, la tension de la batterie augmente jusqu'à la tension de sortie du régulateur LDO, puis se charge progressivement.
Il n'est pas nécessaire de détecter une charge complète et il n'est généralement pas nécessaire d'éteindre le régulateur après une charge complète.

Lors de l'utilisation de piles:

Une fois le VIN coupé, le CE du XC6240 / 15 devient "bas", le LDO est désactivé et le courant de fuite de la batterie au lithium vers le LDO est très faible, 0,24 µA.
SBD empêche le courant inverse de la batterie au VIN.

Détection de la tension de la batterie pendant la décharge:

Ce type de batterie est généralement résistant à la décharge, même dans les applications répétées de décharge excessive, il suffit d'arrêter le travail de la batterie grâce à une simple détection de décharge.
Cette tension est détectée par XC6140 / 36 RESET IC, et son courant de repos est extrêmement faible, seulement 110 nA.La sortie RESETB arrêtera le circuit de niveau suivant.