Czy dwa ogniwa 18650 z balanserami wystarczą do podtrzymania mikrokontrolera?

Question

Witam. Projektuję układ z mikrokontrolerem. Chcę aby układ mógł pracować przez kilka godzin podczas zaniku zasilania z sieci.
Planuję wykorzystać w tym celu dwa połączone szeregowo ogniwa 18650. Baterie ładowane mają być automatycznie przez źródło prądowe, gdy mikrokontroler wykryje, że napięcie na ogniwach utrzymuje się poniżej pewnego poziomu.

Czy takie rozwiązanie będzie poprawne? Ogniwa oczywiście będą miały balansery.

TvWidget · Accepted Answer

Zdanie się na układy zabezpieczające w akumulatorach jest oczywiście możliwe. Sprawdź czy dla LM317 dopuszczalny jest przypadek kiedy Uout i Uadj są większe niż Uin.

Xantix · Accepted Answer

A jak wykrywasz, że ogniwa są w pełni naładowane? Bo puste ogniwo ładowane metodą CC po osiągnięciu napięcia 4,2 V/ogniwo ma władowane zaledwie około 50% pojemności.

TvWidget · Answer

1. Jeśli ogniwa 18650 to akumulatory Li-ion to ich ładowanie ze źródła prądowego nie jest raczej dobrym pomysłem. 2. Chcę aby układ mógł pracować przez kilka godzin podczas zaniku zasilania z sieci. Czy zastanowiłeś się co ma się stać później ? Odczepisz ogniwa czy oprowadzisz do ich zniszczenia ?

kamill_94 · Answer

Tak, zastanowilem się. Odlacze ogniwa układem zabezpieczającym.

Dlaczego ładowanie źródłem pradowym nie jest dobrym pomysłem? Przecież gdy ogniwo osiągnie 4.2V, prąd ładowania popłynie przez balanser?

kamill_94 · Answer

Nie pomyślałem o tym co się stanie gdy Uout i Uadj będą większe niż Uin, ale w przypadku gdy będzie to szkodliwe do układu, myślę że wystarczy wstawić szeregowo diodę prostowniczą?

Xantix · Answer

Zazwyczaj ogniwa Li-ion ładuje się metodą CC-CV.

kamill_94 napisał:
Dlaczego ładowanie źródłem pradowym nie jest dobrym pomysłem? Przecież gdy ogniwo osiągnie 4.2V, prąd ładowania popłynie przez balanser?

To prawda, że balanser pochłonie nadmiar prądu - jednak należy pamiętać, że ciągłe pozostawanie pod napięciem ładowania spowoduje znaczne skrócenie żywotności ogniw - zalecane byłoby obniżenie napięcia po ukończeniu ładowania, albo odłączenie napięcia ładowania po pełnym naładowaniu ogniw.

kamill_94 · Answer

Jak widać na schemacie, źródło prądowe włączane jest za pomocą tranzystora tylko w przypadku, gdy ogniwa nie są w pełni naładowane i wyłączane, gdy ogniwa się naładują.

kamill_94 · Answer

A czy napięcie to będzie się w takim przypadku utrzymywało przez dłuższy czas po odłączeniu prądu ładującego?
Jeśli będzie spadało po niedługim czasie, można by przerywać ładowanie na chwilę i sprawdzać wtedy napięcie.

Xantix · Answer

Ciężko powiedzieć - najłatwiej byłoby chyba to sprawdzić empirycznie. Zapewne przynajmniej parę chwili będzie potrzebne aby napięcie na ogniwie się ustabilizowało. A może korzystne byłoby zmienić układ pracy tego LM317 tak aby pracował w trybie CC-CV?

kamill_94 · Answer

Możesz zaproponować jakąś aplikację tego układu która zrealizuje metodę CC/CV? Czy masz na myśli schemat 8.3.6 z noty?

Xantix · Answer

Może coś takiego jak w załączniku? Można dodać przed stabilizatorem mały rezystor i na nim mierzyć spadek napięcia - jak prąd spadnie do znikomej wartości to będzie sygnał, że ogniwo jest naładowane w 100%.

kamill_94 · Answer

Będzie problem ze zmierzeniem spadku na rezystorze przed stabilizatorem za pomocą mikrokontrolera ponieważ może on zmierzyć tylko napięcie względem swojej masy. Nie uda się zmierzyć więc napięcia pomiędzy końcówkami rezystora. Chyba że jednak w jakiś sposób da się coś takiego zrobić?

TvWidget · Answer

Rozważ jaka będzie stabilność napięcia np. w funkcji temperatury takiego układu jak zaproponował Xantix. Odnieś to do charakterystyki balansera, którego chcesz użyć. Zastanów się czy pomiar prądu będzie miał jakiś sens.

kamill_94 · Answer

Chodzi o to, że może podwyższyć się napięcie na LM317 na skutek zmiany temperatury, co spowoduje, że po naładowaniu nadal będzie płynął prąd przez balanser?

Czy w takim razie jest jakiś w miarę prosty sposób na ładowanie tych ogniw i oszacowanie, kiedy już są naładowane?

TvWidget · Answer

Tak Proponuję rozważyć: 1. Użycie tylko jednego ogniwa bez balansera 2. Użycie dedykowanego układu do ładowania akumulatora Li-ion z wyjściem informującym uP o całkowitym naładowaniu

Freddy · Answer

@kamill_94 LM317 nie jest dobrym rozwiązaniem, gdyż ma spore straty. Zastanów się nad użyciem specjalizowanego układu takiego jak np. LTC1980.

kamill_94 · Answer

Myślałem też o jednym ogniwie, ale jest taki problem że ja potrzebuję zasilać układ napięciem 4V. Jedno ogniwo da mi 4,2V, więc musiałbym zastosować tutaj przetwornicę step up, np na 6V, a potem zmniejszyć to napięcie na 4V. Czy zastosowanie 2 przetwornic byłoby dobrym pomysłem? Czy straty nie będą zbyt duże?

Freddy · Answer

Takie napięcie będzie zaraz po naładowaniu, a potem szybko spada do ok. 3.7V Zastosuj przetwornicę typu buck/boost. Dlaczego potrzebujesz zasilania 4V, jaki układ takiego wymaga?

kamill_94 · Answer

Sim800L. On działa od 3.6V.

TvWidget · Answer

Praktycznie każdy współczesny modem GSM może być bezpośrednio zasilany z ogniwa Li-ion.

kamill_94 · Answer

Masz na myśli specjalne wejście na baterię w module?

Freddy · Answer

Pokaż fotke swojej wersji modułu.

kamill_94 · Answer

Jest to taka chińska płytka

Freddy · Answer

Zainteresuj się LTC1980, tam też w DS masz na obrazku 5.4 jest to co potrzebujesz.

kamill_94 · Answer

A co koledzy myślą o gotowych modułach ładowarek z TP4056? Moduły te mają wbudowane zabezpieczenie przed nadmiernym rozładowaniem. Można by taką ładowarkę na stałe podłączyć do zasilacza, a cały układ zasilać napięciem wyjściowym z ładowarki. Pytanie tylko, czy dla ogniwa nie będzie szkodliwe że będzie cały czas podłączone do ładowania, nawet jeśli ładowarka posiada zabezpieczenia? Jeśli mógłbym tak zrobić, byłoby to bardzo wygodne rozwiązanie.

Freddy · Answer

To jest tylko ładowarka i nic więcej. W którym miejscu?

kamill_94 · Answer

Mam na myśli taki moduł.

Xantix · Answer

To popularna ładowarka na wspomnianym TP4056 - jej jedyne zadanie to kontrola procesu ładowania ogniwa - nie zabezpiecza ona ogniw przed nadmiernym rozładowaniem czy innymi nieszczęściami. Do zabezpieczenia ogniwa w trakcie pracy musisz użyć innego układu (choć też można kupić tzw. układy PCM w postaci gotowego modułu).

kamill_94 napisał:
Pytanie tylko, czy dla ogniwa nie będzie szkodliwe że będzie cały czas podłączone do ładowania, nawet jeśli ładowarka posiada zabezpieczenia?

Zabezpieczenia nic nie poradzą na stałe trzymanie ogniwa pod napięciem - a taki stan zawsze jest dla ogniwa Li-ion szkodliwy - po prostu skraca to jego żywotność.

TvWidget · Answer

To jest prawda w przypadku ogniw NiCd i NiMH. Dla Li-ion utrzymywanie ogniwa w stanie całkowitego naładowania jest chyba wręcz wskazane.

Czy dwa ogniwa 18650 z balanserami wystarczą do podtrzymania mikrokontrolera?

Czy mogę zasilać mikrokontroler przez kilka godzin z dwóch ogniw 18650 połączonych szeregowo i ładowanych automatycznie z prostego źródła prądowego, z balanserami na ogniwach?

Post #1

Post #2

Post #3

Post #4

Post #5

Post #6

Post #7

Post #8

Post #9

Post #10

Post #11

Post #12

Post #13

Post #14

Post #15

Post #16

Post #17

Post #18

Post #19

Post #20

Post #21

Post #22

Post #23

Post #24

Post #25

Post #26

Post #27

Post #28

Post #29

Post #30

Podsumowanie tematu