Например TDA7294

РадиоКот >Схемы >Питание >Зарядные устройства >

Теги статьи: Добавить тег

Увеличение тока ЗУ с использованием микросхемы TP4056

Автор: Tenkesh
Опубликовано 01.02.2020
Создано при помощи КотоРед.

Всем привет! Спасибо за интерес к предыдущей статье!

В зарядных устройствах (ЗУ) часто применяются источники тока. Наиболее эффективным методом заряда Li-ion аккумуляторов признан метод ТС-СС-CV (малый ток – стабильный ток – спадающий ток при постоянном напряжении).
Известна схема источника тока для заземлённой нагрузки, в котором постоянный опорный ток задаёт ток силового транзистора. Управление основано на том, что падение напряжения на резисторе, включённом последовательно с силовым транзистором, обратной связью поддерживается равным падению напряжения на резисторе, включённом последовательно с источником опорного тока. Таким способом основной ток поддерживается пропорциональным опорному току.
Отличие предлагаемой схемы ЗУ от известной состоит в:
1. Схема предлагаемого зарядного устройства в качестве источника опорного тока используется ток, протекающий в процессе заряда через силовую часть контроллера заряда TP4056. Этот ток имеет профиль ТС-СС-CV. (Ток потребления самой микросхемы настолько мал (150мкА), что им можно пренебречь). Падение напряжения на резисторе Rref, включённом последовательно с контроллером TP4056, всегда пропорционально току заряда Iref, который контроллер формирует сам внутри себя в зависимости от фазы цикла заряда. Падение напряжения на резисторе Rmain, включённом последовательно с силовым транзистором, всегда пропорционально току Imain через этот транзистор. Поскольку эти падения напряжений схемой поддерживаются равными, справедливо соотношение IrefRref = ImainRmain. Задав Rref , Iref и Imain , можно определить, какой номинал резистора Rmain нужно для этого применить.
2. Изменяющийся в процессе заряда опорный ток Iref и пропорционально ему изменяющийся ток через транзистор Imain суммируются и втекают в аккумулятор. Зарядный ток в первом приближении имеет вид: Icharge = Iref + IrefRref/Rmain.
Усилитель устанавливает ток через силовой транзистор таким, при котором разница падений напряжений на вышеуказанных резисторах стремиться к нулю (точнее – к напряжению смещения усилителя).
В идеале, если опорный ток равен нулю, ток через транзистор тоже должен принять нулевое значение. На практике этому может помешать не равное нулю напряжение смещения усилителя. Поэтому напряжение на инвертирующем входе усилителя искусственно смещено приблизительно на 3мВ небольшим током через резисторы R4 и R5. Это сделано для того, чтобы при отсутствии опорного тока транзистор был гарантированно закрыт. Дополнительное условие для этого: операционный усилитель должен иметь напряжение смещения менее 3мВ. Этот выбор не трудно реализовать, хотя подойдёт не всякий усилитель общего применения. Если напряжение смещения усилителя равно, например, 5мВ, при отключении опорного тока в цепи заряда останется ток 20мА, что нежелательно.
Искусственное смещение немного смещает линейную зависимость выходного тока транзистора от входного опорного тока. Выходной ток транзистора, таким образом, (при любом токе) меньше входного на величину Ibias = 3мВ/Rmain.= 30мА.
Зарядный ток c учётом тока смещения имеет вид: Icharge = Iref + IrefRref/Rmain - Ibias
Пример. Пусть Iref = 1А, Rref = 0,2Ом, Rmain = 0,1Ом. Отсюда следует, что Icharge = 1А + 2А - 0,03А. Это на 1% меньше 3А, что является весьма малой погрешностью.
В режиме TC (малый начальный ток) ток заряда составляет 0,3А - 0,03А. Это на 10% меньше 0,3А, что для режима TC не является важным обстоятельством.
Можно увеличить искусственное смещение, например, в 2 раза, увеличив резистор R4 в 2 раза, и применить усилитель с напряжение смещения менее 6мВ, при этом погрешность передачи тока увеличится до 2% - это вопрос компромисса.
Требования к элементам схемы.
1. Операционный усилитель должен быть из серии «rail-to-rail» по входам и выходу и иметь напряжение смещения не более 3мВ.
2. Полевой транзистор должен иметь сопротивление канала не более 0,2Ом при напряжении на затворе -3,5В и не более 0,15Ом при напряжении на затворе -4,5В при условном токе в канале не менее 5А. Работа схемы не требует применения транзистора с более низким сопротивлением канала «сток-исток».
Размер печатной платы 77,5мм х 20,3мм выбран равным размерам одиночного батарейного отсека BH-18650. Может идти под другим названием. Отсек удобен тем, что, если взять двойной (и более) такой же батарейный отсек, то его контакты допускают параллельное соединение аккумуляторов. Имеются два отверстия D = 3,2мм для крепления отсека, которые можно использовать для крепления к нему печатной платы. Плату надо крепить к отсеку через дистанцирующие стойки H = 8…10мм, чтобы обеспечить условия охлаждения платы. Стойки крепятся к отсеку винтами «впотай».
Контактные штыри отсека придётся удлинить отрезками проводов так, чтобы они доставали до платы. Термальную площадку микросхемы TP4056 необходимо припаять к плате через 2 соответствующих отверстия на плате.
Чтобы подходящие провода держались не только на пайке, но и механически, на плате также имеются 4 дополнительные пустые отверстия для ввода проводов.
При токе заряда 3А плата рассеивает мощность как 3 известных модуля TP4056. Хотя площадь охлаждения платы в 4 раза больше, чем у платы модуля, температурный режим силовых элементов на этом токе (как и у модуля на 1А) довольно напряжённый. При заряде аккумуляторов большим током необходимо следить за тем, чтобы они не перегревались, и если да, то необходимо задать меньший ток заряда, увеличив номинал резистора, задающего ток (R10+R11).
Проверить работоспособность ЗУ лучше на имитаторе аккумулятора. Таким имитатором может послужить регулируемый шунт. В нём используется составной транзистор (Дарлингтона), например, TIP120 (КТ829). Заменить шунт просто мощным резистором нельзя – не будет работать. Для транзистора потребуется радиатор – алюминиевая пластина размерами 8см х 8см. Многооборотный переменный резистор номиналом 100Ом…470Ом лучше взять таким, у которого выводы выходят на одну сторону и расположены рядом. Эти выводы удобно соединить непосредственно с выводами транзистора (без дополнительной платы).
В зависимости от положения движка резистора амперметр будет показывать малый начальный ток (1/10 от полного минус 30мА) или полный ток. Отключение тока заряда (останется ток через переменный резистор) будет сопровождаться мерцанием обоих светодиодных индикаторов. Это говорит о том, контроллер TP4056 выключает ток полностью при достижении напряжения на шунте 4,2В, затем включает, когда напряжение снижается на 150мВ.

 

 



Все вопросы в Форум.




Как вам эта статья?

Заработало ли это устройство у вас?

13 5 5
2 0 0