Li-Po Lifepo4 Li-Ion Pil Koruma Devresi Deşarj Kısa Devre

Lityum pillerin avantajları çoktur her şeyden önce, yüksek güç, düşük ağırlık ve “hafıza etkisinin” olmamasıdır. Ayrıca, bir lityum pilin, nikel-kadmiyum veya nikel-metal hidrit pile (1.2V) göre üç katı voltajı vardır. Ancak lityum piller, özel kontrol sistemleri olmadan güvenli, verimli kullanılamaz. Li-Ion Pil Koruma Devresinin ilk versiyonu seri bağlantı ile 8.4v olan pil grubunu korumak için tasarlanmış. Deşarj ve Kısa Devreye karşı koruma sağlıyor.

Öncelikle devrenn ilk versiyonundan bahsedeceğim son versiyonda benzer yapıda ama daha gelişmiş Li-Po, Lifepo4 ve Li-Ion piller içinde kullanılabiliyor ayrıca 1 ve seri bağlı 2, 3, 4 pil içinde kullanılabilir.

Normal çalışma modu: Seri bağlı İki şarjlı pilden (8.4V) oluşan bir pil paketi devreye bağlandığında, transistör VT4 KT3107 açılır. R4 üzerinden geçen akım nedeniyle, VT4 KT3107 emitöründeki voltaj yaklaşık 0,7V olur. Ayrıca, direnç R4, 2SK583 VT2’yi kapalı tutar.

Aşırı deşarj koruması: Pil üzerindeki voltaj 6V’a (hücre başına 3V) düştüğünde, R1-R2 bölücü dirençler üzerindeki voltaj düşer, IRFD9020 VT1 geyt pinindeki voltaj da kapanma eşiğine düşer, VT1 IRFD9020 kapanır. VT3 APM3055, R6 üzerinden pilin “-” ucuna bağlanır, bu nedenle VT3 APM3055 de kapanır. Yük bağlantısı kesilir. Sistemin normal çalışmaya geçmesi için yükü ayırmanız ve pili şarj etmeniz gerekir.

Kısa devre koruması: Kısa devre akımı R7 ile ayarlanır. Değeri ne kadar küçük olursa, devre o kadar fazla akım verir. 0.1 ohm’luk bir dirençle, 4A’ya kadar akıma izin verir, daha fazla akım kısa devre olarak kabul edilir. Yüksek akımlarda çalışırken, direnç R7 yeterli güce sahip olmalıdır en az 1W.

Devrenin ilk versiyonunda kısa devre koruması normal olarak anlık yüksek akım çeken kapasitif bir yüklerde çalışmadığı için düzenleme yapılmış R6, 330 kOhm’a yükseltilmiş ve R4’e paralel olarak 0.1 uF kondansatör eklenmiş. Yükün bağlantısının kesilmesi yaklaşık 3 ms geciktirilmiş. Yeni devre altı ay çalıştı. Hiçbir sorun yaşanmamış.

Devre bir kısa devre durumunda, 3 ms için akım kaynağı moduna geçer. R7=0.05 Ohm’da kısa devre akımı 8 A’dir, aşırı akım koruması 4 A’da tetiklenir. Böylece devrenin kapasitif yük üzerinde çalışması garantilendimiş.

8.4V Pil Koruma Devre Şeması

Lifepo4 Li-Po Li-Ion Pil Koruma Devresi

Devre yıllar geçtikçe, şema defalarca değiştirilmiş, farklı koşullarda test edilmiş. Yeni versiyonun temel farkı modülerliği, paketteki her bir pili kontrol etme, pili korumak için parametreleri ayarlayabilmesidir.

Modülerliği nedeniyle, devre herhangi bir sayıda hücreli pil için yapılandırılabilir. Dört pil ile sınırlamaya karar verilmiş çünkü şu anda 4 seri veya daha azı en yaygın kullanılanlar.

Pil, pil grubu bağlandığında, C1 kapasitöründeki (ve VT5 beyzinde) voltaj sıfıra yakındır, VT5 kapatılır, ayrıca pilin artısı R10’dan VT8 geytine gider. Yükü pilin eksisine bağlar.

S1 anahtarı güçlü bir yükü yönetmenize olanak tanır. Tornavidalar, akülü elektrikli süpürgeler vb. için çok önemlidir, çünkü. böyle bir yükü çalıştırırken, devre tarafından kısa devre olarak kabul edilen anlık yüksek akım çekilmesi kaçınılmaz olarak meydana gelir. S1’den geçen akım birkaç mikroamperi aşmaz, böylece çeşitli butonları ve diğer düşük akımlı anahtarlamaları kullanabilirsiniz. Ana karttan uzakta ince teller üzerinde de yapılabilir.

Tam şarjda devrenin çalışması: Minimum çalışma voltajı pil tipine göre belirlenir. Li-Ion ve Li-Pol için min. seviye 2,8V’dir. LiFePO4 için 2V’dir. 100k ayarlı direnç R7 tüm tipler için aynıdır.

Bir (veya birkaç) pildeki voltaj 2,8V’a düştüğünde, VT4 beyz voltajı, akımı ve kollektör akımı azalır, kollektör voltajı artar. C1 şarj olmaya başlar. C1’deki (VT5 beyzindeki) voltaj 0,5V’a ulaşır ulaşmaz VT5 açılır, VT8’in geyt voltajı düşer. VT8’in voltajı (kaynağa göre) artar, bu da VT5’in açılmasına ve VT8’in kapanmasına yol açar. Yük pilden ayrılır. Devreyi normal çalışma durumuna getirmek için yükü ayırmanız ve pili şarj etmeniz gerekir.

Yükte maksimum akım ve kısa devrede çalışması: Aşırı akımlar yalnızca kısa devre sırasında değil, aynı zamanda yoğun enerji tüketen yüklerde (şarj sırasında elektrolitik kapasitör, ilk çalışmada yüksek akım çeken motor vb.) çalışırken de ortaya çıkar.

Yük akımı, R14 üzerinden VT7 beyzine bağlı R15 boyunca bir voltaj düşüşü oluşturur. Akım sınır değerini aşarsa (R15 tarafından ayarlanır ), VT7 açılır. VT8’in geçit voltajı düşer, VT8 akım kaynağı moduna geçer (kısa devre sırasında bile akım sabit tutulur). VT8 voltajı artar C1, R13 üzerinden şarj olmaya başlar. Akım dalgalanması kısa süreliyse (örneğin, motor çalışırken), R15’teki voltaj düşüşü azalır, VT7 kapanır (VT5 kapalı kalır), VT8 açılır.

Akım düşmezse, belirli bir süre sonra VT5 açılır, VT8 kapanır,devre yükü pilden ayırır. Gecikme süresi C1 değeri ile belirlenir. Akım sınırlama modu kısa sürelidir, VT8’in aşırı ısınma ihtimali yoktur.

SMD PCB için: SOT23 paketindeki SMD transistörler: VT1-VT3 – 2SA733; VT4, 5, 7 – 2SC945 veya eşdeğeri. VT6 – 15N03, TO251 veya TO252 paketinde, 1 – 3V eşik voltajına sahip herhangi bir N tipi mosfet.

VT8 TO262 veya TO263 paketindeki 06N03L yerine 1 – 3V eşik voltajı olan herhangi bir N tipi mosfet kullanılabilir ve kısa devre akımından 2 – 3 kat daha fazla akımı olmalıdır.

DIP PCB için: TO92 paketindeki transistörler VT1-VT3 – 2SA733; VT4, 5, 7 – 2SC945 veya eşdeğeri. TO251 veya TO252 paketindeki VT6 – 15N03 veya eşdeğeri

VT8 TO220 paketinde – 06N03L veya 1 – 3V eşik voltajına ve kısa devre akımından 2 – 3 kat daha fazla maksimum akıma sahip herhangi bir N tipi mosfet. Daha fazla güç için iki mosfet paralel bağlanmış.

Bence akım sınırlama direnci dışında tüm dirençlerin %1 toleranslı olması daha iyi ama yazar R2 ve R5 dirençlerinin %1 toleranslı olması gerektiğini söylemiş

Pil tipi ve sayısına göre yazar voltaj kesimi ayarı için kullanılan trimpot R7 yerine jumper kullanmış çünkü. R6 tam olarak istenilen voltaj değerine göre belirlenmiş.

Kısa devre akımı çalışma akımının yaklaşık 2 katı seçilir. R15 değeri kısa devre akımına göre seçilir R15 = 0.5 / Akım Örneğin şarjlı süpürgesinin çalışma akımı 15A’dır. Akım = 25A R15 = 0,5 / 25 = 0,02 Ohm. Çok küçük değerli dirençler için tel kullanılabilir yazar süpürge için 0,35 mm kesitli ve 250 mm uzunluğunda paralel bağlanmış 2 adet tel kullanmış.

Kaynak: kosmopoisk72.ru

PCB, Şema tüm dosyalar için alternatif