Comprendre le circuit de charge / protection LiPo

Je suis en train d'apprendre à concevoir des PCB et à comprendre la conception électronique. Pour un projet, je dois charger une batterie LiPo de 3,7 V. Je veux également le protéger contre les surcharges / décharges excessives.

J'ai expérimenté des cartes qui utilisent le TP4056 avec un circuit intégré de protection de batterie DW01 et un transistor MOSFET FS8205A à canal N double.

Les fiches techniques sont disponibles ici:

• TP4056
• DW01
• FS8205A

Les modules pré-construits sont très bon marché - voici un exemple sur AliExpress :

Ils semblent fonctionner, mais j'aimerais savoir ce que le circuit fait réellement avant de l'utiliser :)

Je n'ai trouvé qu'un seul schéma avec ces trois composants combinés:

J'ai du mal à comprendre si ce circuit est correct. Si je comprends bien, le MOSFET double canal N est essentiellement 2 commutateurs dans un seul paquet. Ces deux MOSFET sont déclenchés par les broches 1 et 3 du DW01, qui sont décrites comme suit:

• DW01 broche 1: broche de connexion de porte MOSFET pour le contrôle de décharge
• DW01 broche 3: broche de connexion de porte MOSFET pour le contrôle de la charge

Donc, fondamentalement, les deux MOSFET du FS8205A désactivent le flux vers B-, lorsque DW01 leur dit de le faire.

Je comprends que cela fonctionnerait lorsque la commande de décharge excessive entre en action, aucune puissance ne circulerait de B- vers OUT-

Cependant, ce que je ne comprends pas, c'est comment cela fonctionnerait avec la protection contre les surcharges? Lorsque cela se déclenche, aucune alimentation ne doit passer du chargeur à la batterie, cependant, l'appareil connecté à OUT + et OUT- devrait toujours pouvoir fonctionner, mais il semble que B- n'atteindrait pas OUT-

Les circuits de protection sont généralement distincts des circuits de charge. De nombreux packs de batteries sont conçus avec l'intention d'être chargés par une unité dédiée qui contrôlera le processus de charge.

Le processus de charge peut impliquer un équilibrage des cellules, si le pack contient un grand nombre de cellules en série, généralement 4+ cellules en série (4S, 14.4V) nominal nécessiteront un équilibrage, 3S et plus, c'est aussi une bonne idée d'équilibrer pour la santé et la longévité de votre batterie, mais pas nécessairement nécessaire. Les circuits d'équilibrage peuvent devenir compliqués et impliquent généralement un BMS (système de gestion de batterie) composé d'un circuit intégré dédié et de plusieurs mosfets externes.Il existe un projet sur github qui vise à créer un système openBMS . Cela pourrait être une bonne ressource si vous recherchez plus d'informations.

Le cycle de charge des batteries lithium-ion peut être assez complexe, en particulier dans le cas de plusieurs cellules en série, mais implique généralement 4 étapes de base:

• Lire la tension, si elle est inférieure à une certaine valeur (généralement 2,8 V environ pour les cellules à base de Li), puis commencer la charge de maintien jusqu'à ce que la cellule atteigne un niveau de charge sûr, ce qui évite d'endommager la cellule.
• charge à courant constant: la cellule est chargée à un courant constant, typiquement .5C-1C pour une charge normale, par exemple pour une batterie de 1000mAh, charge entre 500mA-1000mA.
• charge à tension constante: une fois que la batterie atteint un certain point (généralement environ 60% de la charge totale (3,8 V environ) commence à charger à la tension finale cible (4,2 V pour la durée de vie prévue du cycle de charge normal de 1000), vous pouvez aller plus haut et vous donne plus d'autonomie, mais cela réduira la durée de vie de la batterie.
• Charge d'entretien: la batterie a un taux de décharge naturel de l'ordre de 8% à 21 ° C par mois, lorsque la batterie tombe en dessous de 10% de sa pleine charge, rechargez-la à la tension cible en utilisant une charge à tension constante. Ceci est configurable en fonction de l'application.

Remarques: il existe des circuits intégrés qui géreront la majeure partie de cela pour vous, sinon vous devrez recourir à la conception d'un circuit contrôlé MCU avec convertisseur boost / buck externe ou régulateur linéaire.

Le circuit de protection (PCM) est assez simple et souvent intégré directement dans les cellules individuelles, ces cellules sont généralement étiquetées: protégées ou non protégées. Le PCM surveillera des éléments tels que: la tension d'entrée, le courant de sortie, la tension de la cellule, la température, etc. Les alarmes doivent se déclencher si le PCM est déclenché.

Pour répondre à votre question spécifique: le DW01 est optimisé pour favoriser le chargeur en cas de surcharge, afin que le chargeur reste connecté au circuit, en fournissant une tension nécessaire, tandis que la batterie est déconnectée, le TP4046 semble être conçu pour gérer jusqu'à 8V et en tant que chargeur linéaire, il dissipera l'excès de tension sous forme de chaleur. Ces circuits intégrés sont souvent protégés thermiquement et s'arrêtent automatiquement en cas d'excès de courant ou de tension. S'il y a une surcharge, cela signifie que le circuit est probablement détruit, il est donc agréable d'essayer de déconnecter la batterie dans ce cas, car cela poserait un risque de sécurité important.

N'oubliez pas non plus que les mosfets contiennent des diodes internes.Par conséquent, même si le mosfet de protection de charge devait être éteint, la batterie resterait connectée au circuit tant que la tension côté drain du mosfet est inférieure à une certaine tension.

Typiquement, le courant constant initial ionise la chimie de la batterie et le cycle de tension ajoute le potentiel. si le chargeur n'a pas suffisamment de courant, le cycle de tension peut trouver une plus grande résistance et donc essayer de pousser plus de tension que la batterie ne nécessite de problèmes. Le chargeur est censé avoir beaucoup de courant pour le cycle de chimie initial chez LiPos.