Elektroda.pl
Elektroda.pl
X
Elektroda.pl
MetalworkMetalwork
Proszę, dodaj wyjątek dla www.elektroda.pl do Adblock.
Dzięki temu, że oglądasz reklamy, wspierasz portal i użytkowników.

Ładowarka Li-Ion - zmiana logiki sterowania dwukolorową diodą LED (status).

05 Maj 2020 00:48 255 5
  • Poziom 10  
    Witam, mam następujący problem do rozwiązania :
    Potrzebuję wysterować dwukolorową diodę LED :) w ładowarce akumulatorów Li-Ion . Sygnałem sterującym jest napięcie pochodzące z rezystora pomiarowego (shunt R3) odpowiadające wartości prądu ładowania.
    Chip ładujący ogniwo jest z Texas Instruments, model bq200x, on wystawia na wyjściu STAT stan wysoki, ale podczas CAŁEGO procesu ładowania od 0 do 100%, a ja potrzebuję, aby dioda czerwona zgasła , a zielona się zapaliła już przy 80% naładowania (na rysunku pkt 2).
    Obwód sterowania diodą ZIELONĄ jest na rysunku, zaś sterowanie diodą czerwoną jest prostą negacją stanu wyjścia dla diody zielonej.
    Komparator ma wyjście typu open collector.

    Samo sterowanie diodami jest zrobione na tranzystorach NPN i rezystorach ograniczających wartość prądu przewodzenia.
    Zadanie wydaje się nie być trudne, ale ta dioda musi być sterowana w zależności od 2 różnych wartości napięć :
    -Niska wartość (tylko 2mV) ma włączyć diodę czerwoną (pkt 1)
    -wysoka wartość (55mV) ma wyłączyć diodę czerwoną , ale DOPIERO na opadającym zboczu sygnału z R3 (pkt 2)

    Krzywa ładowania jest na rysunku, obecne punkty przełączania to jakieś pkt1) 75mV i pkt 2) 55mV.

    Okazuje się, że używając komparatora z histerezą (dodatnie sprzężenie zwrotne) jest to niemożliwe do uzyskania, ponieważ "punkty przełączania" są dokładnie odwrotnie niż to co potrzeba (ilustracja stanu obecnego po prawej stronie ).
    To powoduje, że jak ogniwo jest głęboko rozładowane to chip TI "budzi" je do życia, ładując z 10min bardzo niskim prądem, a wtedy dioda w obecnym układzie dalej świeci na zielono, choć powinna już na czerwono.

    Dodając elementy jak np MOSFET typu N równolegle do R2 z bramką podłączoną do węzła B) , można spowodować, że pkt 1 i pkt 2 zamienią się miejscami na osi Y (pkt 1 będzie niżej od pkt 2), ale wtedy komparator wejdzie w oscylacje, ponieważ przekroczenie progu przełączania (pkt 1) spowoduje wyłączenie MOSFETa, podwyższenie napięcia na wejściu nieodwracającym (węzeł A) , a to z kolei spowoduje że będzie ono większe od potencjału wejścia odwracającego , czyli MOSFET zostanie włączony, napięcie na wejściu nieodwracającym znów spadnie poniżej progu, więc MOSFET zostanie wyłączony i tak będzie oscylować w kółko, dopóki napięcie na R3 nie przekroczy na stałe wartości pkt2.
    Oscylacje te są absolutnie niedopuszczalne, komparator musi "czysto" przełączać.


    Co mogę zrobić :
    1)rozwiązanie analogowe oparte na wzmacniaczach operacyjnych lub komparatorach
    2)rozwiązanie cyfrowe oparte na prostych bramkach logicznych i/lub przerzutnikach (gdzie użyję 2 komparatorów bez histerezy i bez sprzężenia zwrotnego, będą tylko dawać sygnały 1-ki przy przekroczeniu danego progu napięcia na R3.

    Wszelkie wskazówki mile widziane , dzięki, pozdrawiam

    Ładowarka Li-Ion - zmiana logiki sterowania dwukolorową diodą LED (status).
  • MetalworkMetalwork
  • Poziom 38  
    Z jednej strony do wzmocnienia dość małego napięcia na oporniku możesz użyć sprytnie dobranego CSA (na przykład z komparatorem lub dwoma) również Texas-a, o odpowiednim wzmocnieniu,
    Może pożądany efekt udałoby się uzyskać za pomocą iloczynu logicznego: wartość prądu ładowania i wartość napięcia ogniwa.
  • MetalworkMetalwork
  • Poziom 10  
    Dzięki za odpowiedź, ale nie jest ona do końca jasna.
    1)Co masz na myśli pisząc o układzie CSA od TI ? Byłem na ich stronie, ale wyszukiwarka zwraca na fazę CSA jakieś dokumenty certyfikujące.

    2)Sugestia o iloczynie wartości prądu i napięcia ogniwa jest ciekawa, ale nie zmienia faktu, że podczas narastającego prądu ładowania dla wartości poniżej 55mV (na R3) dioda czerwona ma świecić, ale w tej samej sytuacji podczas opadającego już ma nie świecić.
    Iloczyn to układ czysto kombinacyjny (na jakimś AND-zie), który dla pewnych ustalonych wartości napięć po obu stronach wartości szczytowej da TEN SAM wynik.Problem jest taki, że ma dać różny :).
    To założenie jest w stanie spełnić układ sekwencyjny oparty na przerzutnikach, w którym stan obecny jest zależny nie tylko od stanu wejść, ale także od poprzedniego stanu wyjścia, tyle że z cyfrówką już dawno nie miałem do czynienia.
    Możesz rozwinąć swoje pomysły ?
    pzdr, r.
  • Poziom 38  
    rider3 napisał:
    Co masz na myśli pisząc o układzie CSA od TI ? Byłem na ich stronie, ale wyszukiwarka zwraca na fazę CSA jakieś dokumenty certyfikujące.

    Trochę żargon, przepraszam, chodzi o układy typu "current sense amplifier", Texas robi ich dość dużo, "dla każdego coś miłego". Są takie, które mają jeden lub dwa komparatory.
    rider3 napisał:
    Iloczyn to układ czysto kombinacyjny (na jakimś AND-zie), który dla pewnych ustalonych wartości napięć po obu stronach wartości szczytowej da TEN SAM wynik.Problem jest taki, że ma dać różny .

    Myślałem żeby zrobić iloczyn: mały prąd (and) całkiem wysokie napięcie ogniwa (czyli mały prąd nie jest po to aby wyprowadzić ogniwo ze stanu głębokiego rozładowania ale jest to końcówka ładowania), chyba że nie da się dobrać odpowiednich wartości prądu i napięcia.
  • Poziom 10  
    Aha.
    No właśnie takich wartości dobrać się nie da, ponieważ ładowanie (pkt 1 -> RED LED ON) startuje od ~30x mniejszego prądu, niż ten, który ma płynąć przy 80% naładowania (punkt 2 -> RED LED OFF).
    Niestety.
  • Poziom 38  
    Jak się nie da na układzie kombinacyjnym to ja szczerze mówiąc użyłbym jakiegoś małego i taniego µC. Nie jestem jakimś ich maniakalnym zwolennikiem ale obecnie układ na prostym µC może prostszy i tańszy niż sprzętowy.
    Zmiany działania również są łatwiejsze - w układzie sprzętowym dość często są niemożliwe.
    Odpowiednie sekwencje można zrealizować za pomocą (na przykład) odpowiedniej maszyny stanów.