Sơ đồ mạch sạc pin 3.7V tự ngắt – Mobitool

Sơ đồ mạch sạc pin 3.7V tự ngắt là một mạch sạc pin bằng cách cung cấp lại các hạt mang điện (electron) cho pin. Việc sạc pin phụ thuộc vào loại pin. Có nhiều loại pin sử dụng vật liệu điện phân khác nhau. Bất kể loại nào, pin đều có một vấn đề chung là sạc quá mức và xả quá mức. Các loại pin khác nhau có giới hạn dung sai khác nhau khi sạc quá mức. Một số loại pin rất nhạy cảm đến nỗi chúng có thể phát nổ sau một thời hạn sạc nhất định.

Để tránh sạc quá mức và gây hư hỏng pin, cần thiết kế mạch sạc thông minh. 

Mạch này sẽ có nhiệm vụ sạc pin và khi quá điện áp sạc sẽ ngắt quá trình sạc. Trong dự án này, Mạch này sẽ có trách nhiệm sạc pin và khi quá điện áp sạc sẽ ngắt quy trình sạc. Trong dự án Bất Động Sản này, bộ sạc mưu trí cho pin Li-ion được phong cách thiết kế. Pin được xem xét để sạc có đặc thù kỹ thuật 3,7 V. Bằng cách sửa đổi cùng một mạch, hoàn toàn có thể thuận tiện phong cách thiết kế bộ sạc pin cho pin Li-ion với những thông số kỹ thuật điện áp cung ứng khác nhau .

Để sạc pin Li-ion ,hoàn toàn có thể sử dụng những giải pháp khác nhau. Các chiêu thức này thực ra là nhữngphương phápsạc pin. Về cơ bản, có ba chính sách sạc pin :

1 ) Chế độ nhỏ giọt

2 ) Chế độ dòng điện không đổi

3 ) Chế độ điện áp không đổi

Trong thí nghiệm này, một bộ sạc pin cho pin Li-ion 3.7 V với hiệu suất đầu ra là 4.2 V / 1 A được phong cách thiết kế. Để phong cách thiết kế một mạch điện mưu trí hoàn toàn có thể theo dõi quy trình sạc trong thời hạn thực, IC TP4056 được sử dụng .

IC này cung ứng đủ dòng điện và điện áp sạc cho pin Li-ion 3.7 V. IC hoàn toàn có thể tự động hóa cắt dòng sạc khi pin đã được sạc đầy. Do đó, nó làm giảm rủi ro tiềm ẩn hư hỏng vĩnh viễn cho pin .

Linh kiện bắt buộc – Sơ đồ mạch sạc pin 3.7 V tự ngắt

Hình 1 : Danh sách những linh phụ kiện thiết yếu cho bộ sạc pin Li-ion 3.7 V

Kết nối mạch

Trong phần này, pin Li-ion 3,7 V được sử dụng để tàng trữ điện tích được sạc đầy khi điện áp của nó đạt đến 4,2 V. Khi bất kể lần sạc pin nào, điện áp trên nó không ngừng tăng lên. Mỗi pin đều có giá trị điện áp cực lớn mà pin được sạc đầy. Vì vậy, Tỷ Lệ sạc của pin cũng được ước tính bằng cách đo điện áp của hai đầu pin. Pin Li-ion cần được giải quyết và xử lý cẩn trọng vì pin hoàn toàn có thể bắt lửa do sạc quá mức. Do đó để sạc pin Li-ion, những IC đặc biệt quan trọng như IC TP4056 được sử dụng để tự động hóa ngắt liên kết pin khỏi nguồn điện nguồn vào khi pin đã được sạc đầy .

TP4056 là một vi mạch được phong cách thiết kế đặc biệt quan trọng để sạc pin Li-ion 3,7 V. Đây là bộ tinh chỉnh và điều khiển sạc pin tuyến tính với dòng điện không đổi và điện áp không đổi. Bằng cách thêm một điện trở để kiểm soát và điều chỉnh, IC hoàn toàn có thể được sử dụng để sạc pin Li-ion 3.7 V. Điện áp sạc được cố định và thắt chặt ở mức 4,2 V và dòng điện sạc hoàn toàn có thể được thiết lập bằng cách thêm một số ít điện trở và tụ điện theo pin cần sạc. IC này hoàn toàn có thể phân phối dòng sạc tối đa 1A .

IC cũng phân phối năng lực bảo vệ quá nhiệt, hạn chế dòng điện và dòng điện tích âm. Khi pin được sạc đầy thì bộ sạc TP4056 sẽ cắt dòng điện. Vì vậy hoàn toàn có thể có năng lực dòng điện chạy từ pin đến IC TP4056 khi pin ở mức điện áp cao. Do đó, không cần thêm điốt zener. Khi pin sạc đầy, IC sẽ ngắt dòng điện sạc để giúp pin không bị hư hỏng .

IC TP4056 có cả kiểu SOP, lý tưởng để sử dụng trong những thiết bị di động. Nó cũng nhu yếu ít linh phụ kiện bên ngoài hơn, không có gì khác ngoài vài điện trở và tụ điện. IC cần điện áp tối thiểu 4 V đến 8 V để hoạt động giải trí. IC có 8 chân với thông số kỹ thuật chân như sau :

IC TP4056 có tính năng tự động hóa sạc lại. Khi điện áp của pin giảm xuống khoảng chừng 4,05 V thì IC sẽ lại mở màn chu kỳ luân hồi sạc của nó. Thao tác này sẽ khởi động lại quy trình sạc pin một lần nữa. Nó đi kèm với cảm nhận nhiệt độ. Chân 1 hoặc chân TEMP của nó được liên kết với đầu ra nhiệt điện trở NTC ( thông số nhiệt độ âm ) được tích hợp sẵn trong bộ pin. Nếu điện áp pin dưới 45 % hoặc cao hơn 80 % điện áp phân phối trong hơn 0,15 giây có nghĩa là nhiệt độ pin rất cao hoặc rất thấp thì quy trình sạc pin sẽ dừng lại. Nối đất chân này sẽ vô hiệu công dụng của chân cảm nhận nhiệt độ. Trong thử nghiệm này, chốt này sẽ được nối đất sẽ vô hiệu tính năng của chốt cảm nhận nhiệt độ .

Để sạc pin Li-ion 3.7 V, cũng hoàn toàn có thể sử dụng mô-đun TP4056 sẵn có trên thị trường. Mô-đun này phân phối toàn bộ những thành phần được nhúng với IC TP4056 và nó được phong cách thiết kế đặc biệt quan trọng để sạc một pin Li-ion 3.7 V. Để hiểu vừa đủ về mạch sạc, nó được phong cách thiết kế từ đầu trong dự án Bất Động Sản này .

IC TP4056 có sơ đồ chân sau :

Hình 2 : Sơ đồ chân của IC TP4056

Trước hết, IC cần được phân phối nguồn điện nguồn vào, sau đó sẽ phân phối nguồn năng lượng cho pin được sạc. Các chân sau trên IC được phong cách thiết kế để liên kết với nguồn điện bên ngoài –

Gnd ( chân 3 ) – Nó phân phối đất cho IC và cần được liên kết với cực âm của pin .

Vcc ( chân 4 ) – Đây là chân phân phối Đầu vào .

Vì vậy, cung ứng nguồn phân phối nguồn vào cho IC. Khi điện áp nguồn giảm xuống trong vòng 30 mV so với điện áp chân BAT. Sau đó TP4056 chuyển sang chính sách nghỉ và giảm dòng điện cung ứng cho chân BAT xuống dưới 2 uA. Chân BAT là chân đó, tại đó cực dương của pin sẽ được liên kết. Điện áp nguồn vào của IC phải là điện áp từ 4V đến 8V để nó hoạt động giải trí thông thường .

Trong thí nghiệm này, nguồn cung ứng 5V cho IC được cung ứng. Một tụ điện cũng được liên kết từ Vcc với mặt đất để bỏ lỡ những xung điện áp không mong ước và nhiễu. Tuy nhiên, giá trị lớn của tụ điện cần phải tách ra bằng một điện trở tiếp nối đuôi nhau ( được hiển thị dưới dạng điện trở R3 trong sơ đồ mạch ) từ 0,2 ôm đến 0,5 ôm để làm giảm điện áp gợn sóng .

Thứ hai, IC TP4056 cần được kích hoạt. Đối với CE này ( chân 8 ) – Được cung ứng kích hoạt chip. Đầu vào cao ở chân này kích hoạt IC TP4056 và kéo chân này xuống thấp sẽ vô hiệu hóa IC. Vì vậy, chân này đã được liên kết trực tiếp với điện áp phân phối để kích hoạt IC.

Bây giờ, dòng sạc phải được thiết lập theo pin được sử dụng. Vì mục tiêu này, Prog ( pin 2 ) được cung ứng. Chân này quyết định hành động dòng sạc pin bằng cách sử dụng một điện trở hoàn toàn có thể lập trình ( RPROG ) được liên kết từ chân cắm xuống đất. Chân này cung ứng điện áp tham chiếu không đổi là 1V ( VPROG ) cho một điện trở bên ngoài được liên kết giữa chân này và đất .

Điện áp ở chính sách dòng điện không đổi được kiểm soát và điều chỉnh ở mức 2V và ở chính sách sạc trước là 0,2 V tại chân này. Ở chính sách dòng điện không đổi, dòng điện nạp gấp 1200 lần dòng điện qua điện trở này. Ở cả chính sách ( dòng điện không đổi và chính sách sạc trước ), điện áp được sử dụng để đo dòng điện tại chân này theo phương trình sau :

Dòng điện tại chân PROG, Iprog = ( VPROG / RPROG )

Dòng sạc của pin hoàn toàn có thể được tính như sau :

Icharge = Iprog * 1200

Trong thử nghiệm này, 1A của dòng sạc ( Icharge ) sẽ được đặt để sạc pin. Đối với dòng điện 1A, điện trở Rprog được nối với chân này với đất ( như trong sơ đồ mạch điện ). Giá trị của điện trở Rprog hoàn toàn có thể được tính như sau :

Icharge = Iprog * 1200 ( như đã nêu ở trên )

Icharge = ( Vprog / RPROG ) * 1200 ( từ phương trình trên của Iprog )

RPROG = ( Vprog / Ibat ) * 1200 ( Icharge = 1A và VPROG = 1V )

Rprog = ( 1/1 ) * 1200

Rprog = 1,2 k

Hình 3 : Sơ đồ mạch hiển thị Điện trở hoàn toàn có thể lập trình để đặt Dòng sạc

Bây giờ pin hoàn toàn có thể được liên kết với TP4056 IC. Để liên kết pin, BAT ( chân 5 ) hoặc chân liên kết Pin được phân phối. Cực dương của pin được liên kết với chân này. Chân BAT này phân phối dòng điện sạc và 4.2 V được kiểm soát và điều chỉnh cho pin. Trong thí nghiệm này, một tụ điện được liên kết song song với chân BAT liên kết với đất để bỏ lỡ những xung điện áp không mong ước và nhiễu ( như biểu lộ trong hình bên dưới ) –

Hình 4 : Sơ đồ mạch hiển thị liên kết pin với IC TP4056

Để có tín hiệu trực quan về việc sạc pin, hoàn toàn có thể sử dụng CHRG ( chân 7 ) hoặc Trạng thái sạc của chân pin. Khi pin đang sạc thì chân này ở mức thấp, ngược lại, nó vẫn ở trạng thái trở kháng cao. Để có tín hiệu trực quan về việc sạc pin, đèn LED Đỏ được liên kết với điện trở ( R2 ) tiếp nối đuôi nhau với chân này sẽ sáng lên khi pin đang sạc, nếu không, nó sẽ ở trạng thái tắt. Điện trở hạn chế dòng điện từ đèn LED.

Để có tín hiệu trực quan về việc sạc đầy pin, hoàn toàn có thể sử dụng STDBY ( chân 6 ) hoặc pin trạng thái Kết thúc sạc. Khi pin được sạc đầy, chân này sẽ yếu đi, ngược lại, nó sẽ ở trạng thái trở kháng cao .

Trong thí nghiệm này, để thông tư trực quan, một đèn LED màu xanh lá cây được liên kết với điện trở ( R1 ) mắc tiếp nối đuôi nhau tại chân này. Đèn LED này sẽ sáng khi pin được sạc đầy nếu không sẽ ở trạng thái tắt. Điện trở hạn chế dòng điện từ đèn LED.

Hình 5 : Sơ đồ mạch hiển thị quy trình sạc và hoàn thành xong sạc Chỉ báo liên kết đèn LED với TP4056

Vì vậy, IC này yêu cầu số lượng linh kiện bên ngoài ít hơn. Nó có tính năng tự động hóa ngắt khi pin đã được sạc đầy .Nó có bảo vệ quá áp và nhiệt bên trong. IC cung cấp khả năng tự động sạc lại và sạc đầy và chỉ báo sạc pin cho pin có thể được kết nối với nó. 

Điều quan trọng là những tụ điện nên được sử dụng ở nguồn cung ứng nguồn vào cũng như với pin để lọc tín hiệu. Điều này sẽ làm giảm xung đột điện áp không mong ước, bảo vệ pin cũng như vi mạch khỏi bị hư hỏng. Một điện trở ( R3 trong sơ đồ mạch ) nên được mắc tiếp nối đuôi nhau với giá trị lớn của tụ điện ở nguồn phân phối nguồn vào để giữ cho điện áp gợn sóng thấp. Pin phải được liên kết theo cực được chỉ định trên IC vì IC không có bất kỳ mạch bảo vệ phân cực ngược nào .

Không được xả pin bằng cách liên kết tải, trong quy trình sạc. Việc sạc và xả đồng thời hoàn toàn có thể làm giảm tuổi thọ của pin và hoàn toàn có thể gây hại cho IC TP4056. Nguồn đầu vào phải được phân phối cho IC trong khoanh vùng phạm vi thao tác của nó. Ngoài ra, những cực liên kết phải đúng. Trong khi liên kết pin với IC TP4056, nếu cả hai đèn LED màu đỏ và xanh lá cây sáng lên thì phải kiểm tra liên kết mạch của pin .

Cách hoạt động giải trí của mạch – Sơ đồ mạch sạc pin 3.7 V tự ngắt

Trong quy trình sạc pin, có ba chính sách cơ bản trong đó IC TP4056 hoạt động giải trí. Có những chính sách bổ trợ theo những tính năng nhúng trong vi mạch. Các chính sách này hoàn toàn có thể được quan sát từ biểu đồ sau lấy từ biểu tài liệu :

Hình 6 : Biểu đồ hiển thị những chính sách sạc của IC TP-4056 ( Nguồn – biểu dữ liệu TP4056 )

1 ) Chế độ nhỏ giọt

Khi điện áp của pin nhỏ hơn 2,8V thì IC sẽ chuyển sang chế độ sạc nhỏ giọt để đưa điện áp của pin về chế độ an toàn. Trong chế độ này, dòng điện sạc (giá trị dòng điện mà pin sẽ được sạc) giảm xuống còn 13% (Kiểu 130mA) của dòng điện toàn dải. Khi điện áp pin đạt trên điện áp nhỏ giọt (Vtrickle (2.9V) + Delta Vtrickle (0.08V)), IC sẽ chuyển sang chế độ dòng điện không đổi. Trong thí nghiệm này, dòng sạc là 1A (được thiết lập bởi điện trở lập trình ở chân 2). Ở chính sách nhỏ giọt, dòng sạc sẽ giảm xuống và hoàn toàn có thể được tính như sau

Itrickle = 13 % Icharge ( dòng sạc )

Trong trường hợp của chúng tôi sạc hiện tại, Icharge = 1A

Itrickle = ( 13 * 1 ) / 100

Itrickle = 130 mA

2 ) Chế độ dòng điện không đổi

Dòng điện chạy ra khỏi chân PROG sẽ không đổi. Dòng điện này được sử dụng để sạc pin và được gọi là dòng sạc. Trong thí nghiệm này, dòng sạc này là 1A ( Icharge ) ( như được thiết lập bởi điện trở lập trình ở chân 2 ) và pin sẽ được sạc qua dòng điện không đổi 1A này cho đến khi điện áp đầu của pin đạt điện áp danh định lớn nhất ( 4.2 V ) .

3 ) Chế độ điện áp không đổi

Bây giờ khi điện áp của pin đã đạt đếngiá trịcao nhất là 4,2 V thìđiện áp của pin sẽ cố gắng nỗ lực vượt quá 4,2 V. Khi đó, IC sẽ không cho thêm dòng điện chạy qua pin. Dòng điện ở chính sách này sẽ từ từ mở màn giảm xuống bằng cách duy trì điện áp không đổi là 4,2 V ở pin ( như trong biểu đồ trên ) .

4 ) Chế độ chờ

IC tự động hóa dừng sạc khi dòng sạc giảm xuống còn 1 / 10T h của dòng / dòng sạc được lập trình sau khi đạt đến điện áp tối đa ( 4,2 V ) của pin. Trong thử nghiệm này, giá trị hiện tại này hoàn toàn có thể được tính như sau

I = 1/10 * ( Icharge ) Dòng sạc

I = 1/10 * ( 1 ) ( vì Icharge = 1A )

I = 0,1 A

Trong chính sách này, IC sẽ tạo ra dòng điện tối đa 100 uA theo biểu tài liệu .

5 ) Chế độ tắt

Khi không liên kết Pin RPROG và điện áp đầu vào nhỏ hơn điện áp pin thì IC sẽ ở chính sách tắt .

Thử nghiệm – Sơ đồ mạch sạc pin 3.7 V tự ngắt

Hình 7 : Hình ảnh của Mô-đun TP-4056 và Pin

Nguồn nguồn vào phân phối cho IC là 5V DC nên Vin = 5V

Dòng điện tối đa được phân phối bởi TP4056, Imax = 1A

Dòng sạc cho pin, Icharge là 1A (được thiết lập bởi điện trở lập trình được kết nối tại chân 2 của IC). 

Một pin Li-ion 3,7 V có dung lượng 3000 mAH đang được tích điện bởi mạch. Trước khi kết nối pin với TP4056, điện áp pin ban đầu mà Vbat đo được là 3,98V. Khi pin được liên kết với TP4056 thì dòng điện do pin Ibat rút ra là 90 mA .Thời gian để sạc đầy pin là khoảng 5 giờ. Cần lưu ý rằng bộ sạc này chỉ được thiết kế cho pin Li-Ion 3.7 V. 

Sơ đồ mạch sạc pin 3.7V tự ngắt

Source: https://dichvubachkhoa.vn
Category : Điện Tử Bách Khoa