Aktualności

[Torex] Jak używać regulatora LDO do ładowania małych akumulatorów litowo-jonowych (1/3)

Autor:Torex
Zwolnij na:2021-01-12

Roztwór małych akumulatorów litowo-jonowych LDO

Do Internetu rzeczy, urządzeń do noszenia i tworzenia kopii zapasowych aplikacji przemysłowych

Istnieje wiele typów akumulatorów i zwykle wymagają one dedykowanych układów scalonych do ładowania i specjalnego sprzętu ochronnego.Poniżej omawiamy nową generację akumulatorów, które można łatwo ładować za pomocą tanich liniowych regulatorów LDO.Zanim przejdziemy do głównego tematu, najpierw przejrzyjmy i porównajmy kilka różnych typów baterii.

W poniższej tabeli (Rysunek 1) pokazujemy niektóre z powszechnie stosowanych chemii akumulatorów, które są łatwo dostępne na rynku.Dla każdego akumulatora wyświetlimy jego napięcie robocze oraz podsumujemy zalety i wady związane z każdym typem akumulatora.Ta tabela ma służyć jako szybki przegląd i zdajemy sobie sprawę, że są dostępne inne chemikalia, a specyfikacje każdej baterii różnią się w zależności od producenta.

Bateria podstawowa

Nazwa baterii	Typ (elektroda dodatnia)	Q	Zakres napięcia	funkcja
bateria litowa	dwutlenek manganu (Li-MnO2)	3,0 V.	1,8 V ~ 3,2 V.	Bateria CR.Impedancja jest niższa niż w przypadku Li-SOCl2.
bateria litowa	Chlorek tionylu (Li-SOCl2)	3,6V	Od 2,4 V do 3,6 V.	Bateria ER.Duża pojemność wbudowana w inteligentne liczniki itp. Uważaj na wysoką impedancję.
Bateria alkaliczna		1,5V	0,9 V do 1,6 V.	Sucha bateria o dużej pojemności i wysokiej wydajności prądowej.
Bateria cynkowo-węglowa		1,5V	0,9 V do 1,6 V.	Sucha bateria nadaje się do długotrwałego użytkowania przy niskim prądzie wyjściowym

bateria do ponownego naładowania

Nazwa baterii	Typ (elektroda dodatnia)	Q	Zakres napięcia	funkcja
Bateria litowo-jonowa (W tym polimer litowy)	Kwas kobaltowy lit(LiCoO2)mangankwasLit (LiMn2O4)	3,7V 3,8V	2,8 V ~ 4,2 V, 4,35 V, 4,4 V.	Zwykły akumulator litowy.Bryła jest gotowa. Duża pojemność, niska impedancja, odpowiednia do różnych zastosowań. Ze względów bezpieczeństwa wymagany jest obwód ochronny (PCM). Rodzaj manganu jest używany w samochodach.
	Fosforan litowo-żelazowy (LiFePO4)	3,2V	2,8 V ~ 3,6 V.	Pojemność jest niższa niż podana powyżej, ale jest bezpieczna i ma długą żywotność.
	[elektroda ujemna] Tytanian litu (Li4Ti5O12)	2,3 wolta	1,6 V ~ 2,6 V.	Można go ładować przez LDO.Wersja półstała jest gotowa. Bezpieczna, długa żywotność, kompatybilna z ładowaniem stałym napięciem i szybkim ładowaniem, odpowiednia dla IoT itp.
Akumulatory NiMH	Wodorotlenek niklu (NiOOH)	1,2V	1,0 V do 1,3 V.	W porównaniu z akumulatorami niklowo-kadmowymi prąd jest większy, pojemność jest większa, a efekt magazynowania mniejszy
Baterie niklowo-kadmowe	Wodorotlenek niklu (NiOOH)	1,2V	1,0 V do 1,3 V.	Zwróć uwagę na efekt pamięci.

(rysunek 1: Typowa bateria podstawowa i akumulator)

Ogólnie rzecz biorąc, napięcie nominalne tradycyjnych akumulatorów litowo-jonowych wynosi 3,7 V i wymagają one dedykowanego układu ładowania CC / CV oraz dedykowanego zewnętrznego obwodu zabezpieczającego.Zwykle mają wąski zakres temperatur pracy i ładowania, co utrudnia ich stosowanie w niektórych urządzeniach przemysłowych.

Nowa bateria litowo-jonowa niskonapięciowa

Pojawiła się nowa generacja akumulatorów litowo-jonowych o napięciu znamionowym od 2 V do 3 V. W porównaniu z tradycyjnymi produktami litowo-jonowymi mają wiele zalet.Niektóre z tych nowych akumulatorów można ładować stałym napięciem od 2,5 V do 3,0 V, co zapewnia projektantom ekscytujące możliwości, jak opisano poniżej:

Korzyści obejmują:

	gotowyZa pośrednictwem LDOStałe ciśnienieNaładuj.Nie ma potrzeby stosowania dedykowanego, drogiego układu scalonego do ładowania CV / CC.
	Nadmierna odporność na rozładowanie, Może być używany do prostego wykrywania niskiego ciśnienia
	Ponieważ jest to bateria, możeUtrzymuj stałe napięcie od 2,2 V do 2,3 V przez długi czas. W porównaniu z superkondensatorami (liniowa redukcja napięcia) energia może być wykorzystana łatwiej i wydajniej.
	Jest kilka produktów, które mogąWytrzymuje wysokie temperatury, takie jak 70 ° C i 105 ° C.
	Oferuje równieżKompatybilny z laminowaniem rozpływowym / termicznymprodukt.
	Obsługa lutowania rozpływowegoTyp baterii półstałejzTyp kształtu komórki przyciskuTo łatwe do zdobycia.

Proste rozwiązanie do ładowania

Na rysunku 2 poniżej przedstawiamy typowy obwód do ładowania małej baterii litowej i podajemy instrukcje dotyczące działania w różnych stanach.

(Rysunek 2: Typowy obwód akumulatora)

Instrukcje

Podczas ładowania baterii:

Akumulator ładowany jest stałym napięciem zapewnianym przez regulator XC6240 / 15 LDO.
W krótkim czasie po rozpoczęciu ładowania napięcie akumulatora wzrasta do napięcia wyjściowego regulatora LDO, a następnie stopniowo się ładuje.
Nie ma potrzeby wykrywania pełnego naładowania i zwykle nie ma potrzeby wyłączania regulatora po pełnym naładowaniu.

Podczas korzystania z baterii:

Po odcięciu VIN, CE XC6240 / 15 staje się „niskie”, LDO jest wyłączane, a prąd upływu z baterii litowej do LDO jest bardzo mały, 0,24 µA.
SBD zapobiega cofaniu się prądu z akumulatora do VIN.

Wykrywanie napięcia akumulatora podczas rozładowywania:

Ten rodzaj baterii jest zwykle odporny na rozładowanie, nawet w przypadku powtarzających się zastosowań w przypadku nadmiernego rozładowania wystarczy zatrzymać pracę baterii poprzez proste wykrycie rozładowania.
To napięcie jest wykrywane przez układ XC6140 / 36 RESET IC, a jego prąd spoczynkowy jest wyjątkowo niski, tylko 110nA.Wyjście RESETB zatrzyma obwód następnego poziomu.