J'ai construit un simple chargeur Ni-Cd (essentiellement une source de courant 0,1C) pour certaines cellules de 1300mAh, que je veux arrêter lorsqu'une certaine tension est atteinte sur la cellule. J'ai essayé de concevoir le commutateur avec un ampli opérationnel, mais tout ce qu'il fait est de limiter la tension que la source de courant applique sur la cellule, à la tension qui était censée déclencher la coupure. Je sais que je pourrais utiliser un relais, qui serait piloté par l'ampli op, mais je préfère vraiment ne pas les utiliser.
Alors, comment peut-on couper l'alimentation lorsqu'une certaine tension est atteinte?
Voici un schéma de ce que j'ai fait, pour vous donner une idée.
Réponses:
Vous ne voulez pas utiliser de terminaison de charge à tension fixe pour les batteries NiCd. Vous devez avoir une limite de tension supérieure comme sécurité, mais la terminaison de la charge se fait avec la pente de tension et / ou la température.
Les NiCds présentent une "bosse" de tension lorsqu'ils sont presque entièrement chargés avec un courant raisonnable. La tension baisse en fait un peu. Par conséquent, recherchez le passage par zéro de la dérivée de tension, puis ajoutez une petite charge de courant faible pendant un temps fixe pour compléter la batterie. Par exemple, voici un cycle complet de décharge et de charge d'une batterie NiCd à 3 cellules:
La batterie est déchargée pour se vider efficacement à 3,4 heures. Jusqu'à environ 4,2 h, un faible courant de charge est utilisé jusqu'à ce que les cellules atteignent une tension suffisamment élevée pour pouvoir prendre un courant de charge «complet». Notez comment la tension monte, présente une bosse, puis redescend à environ 6,4 heures. L'algorithme de charge détecte cela par le passage à zéro de la ligne bleue et passe en mode de coupure de courant faible pendant 2 heures fixes.
Vous facturez à un taux très bas (.1C), donc certaines parties de ceci peuvent ne pas s'appliquer. Ce serait une bonne idée de mesurer une courbe de charge pour voir où vous en êtes. Laissez-le fonctionner suffisamment longtemps pour savoir que vous avez complètement chargé la cellule et voir à quoi ressemblent la tension et la dérivée de la tension. À un taux de charge aussi lent, une tension de fin fixe peut être le seul choix, mais il serait bon de voir les données avant de décider.
La façon de mesurer et de détecter cela est dans un microcontrôleur. Chaque mesure aura du bruit, mais les signaux sont si lents que vous pouvez appliquer beaucoup de filtrage passe-bas. Les signaux sont si lents qu'un filtrage significatif en analogique sera difficile en raison des très hautes impédances nécessaires à leur réalisation et de l'erreur de résultat causée par les courants de fuite. Les valeurs numériques ne souffrent pas de dégradation au fil du temps, vous pouvez donc faire des choses comme calculer la pente en volts / heure comme je l'ai fait pour la ligne bleue dans le graphique ci-dessus.
la source
Votre circuit semble qu'il devrait faire exactement ce que vous voulez
ET vous dites dans votre réponse à Chintalagirl qu'il fait ce que vous voulez concernant la tension de coupure et l'hystérésis
SO Je ne peux pas comprendre ce que vous voulez que vous n'avez pas déjà.
J'ai récemment mis en place un circuit commercial pour une production en volume élevé en utilisant un circuit similaire à celui-ci. Il a utilisé une diode pour permettre de régler la tension de bas niveau sous rétroaction d'hystérésis sans modifier la tension de déclenchement et a utilisé un TL431 pour fournir une tension de référence plus stable - les deux comme mentionné ci-dessous.
V_USB ne peut pas être garanti de manière fiable à 5V et peut être supérieur ou inférieur et peut varier, donc une référence appropriée est nécessaire. Vous pouvez par exemple diviser R8 en deux parties et régler le point médian à 4 V par exemple en utilisant par exemple un régulateur zener / shunt TL431. Ce sont bon marché et efficaces dans ce rôle. L'utilisation d'un TLV431 permet un réglage de référence supérieur de 1,25 V.
Mieux - vous pouvez régler U1A pin3 AT à la tension de déclenchement souhaitée avec le TL431 MAIS alors le retour d'hystérésis ne fonctionne pas, vous pouvez par exemple. Utilisez un TL * V * 431 avec deux résistances pour le régler sur la Vtrip souhaitée.
Alimentez le TLV431 avec environ 1k à la cathode de V_USB.
Alimentez le TLV431 via disons 10k à l'entrée non inverseuse opamp.
Utilisez 100k ou toute résistance d'hystérésis comme auparavant avec une diode série. Voir ci-dessous.
L'utilisation de R1 comme indiqué rend difficile le réglage des seuils haut et bas comme souhaité, car R1 est en parallèle avec R8 avant que la batterie n'atteigne le point de déclenchement et en parallèle avec R9 après que le point de déclenchement est atteint, les points de consigne haut et bas sont donc affectés. De plus, si l'ampli op ne bascule pas complètement vers le rail haut, cela affectera le calcul du point de déclenchement. Il est plus facile et tout aussi efficace de placer une diode en série avec R1 afin qu'elle conduise avec une seule polarité d'opamp de sorte que le seuil haut ou bas soit réglé uniquement par R8 et R9. Le mieux est probablement de connecter la cathode à diode à la sortie U1A de sorte que la diode conduise lorsque le seuil a été atteint et ainsi abaisse le seuil lorsque la sortie U1A devient basse. De cette façon, vous pouvez définir avec précision le point de déclenchement souhaité avec R8 et R9 (qui vous intéresse le plus), puis R1 réduira légèrement ce montant d'un montant que vous pouvez calculer. La diode ajoute une petite complexité au calcul du seuil abaissé mais ce n'est pas très important car l'objet principal est de terminer la charge.
Si R1 est trop grand, le seuil ne sera pas suffisamment abaissé et la tension de la batterie peut "s'affaisser" suffisamment après le retrait de la charge pour provoquer le redémarrage de la charge. Si vous observez cela avec un multimètre et non avec une lunette, vous pouvez penser que vous voyez une tension continue stable, mais le circuit oscille vraiment. (Demandez-moi comment je sais :-)).
L'inspection avec un oscilloscope est toujours une très bonne idée avec des circuits comme celui-ci car l'oscillation peut facilement se produire.
Cela ne devrait pas avoir d'importance ici, mais sachez que la plage de mode commun d'entrée pour le LM358 est de 1,5 V en dessous de Vdd, donc ici Vin max ~ = 3,5.
Une fois que vous avez ajouté la diode suggérée ci-dessus, vous pouvez tester le point de déclenchement en mesurant à la broche 3. U1A Vous pouvez régler R8 ou R9 pour définir le point de déclenchement. Vous pouvez vérifier le bon fonctionnement en utilisant un condensateur à faible fuite à la place de la batterie. Cela devrait se charger sur Vtrip et le circuit devrait alors s'éteindre et Vcap devrait égaler la tension cible. Si le bouchon fuit, vous le verrez se recharger de temps en temps lorsque Vcap tombe en dessous du seuil inférieur.
Q1 / R5 est une façon désagréable de faire le réglage actuel car la référence Vbe est très imprécise - mais elle est assez bonne dans cette application. Le D3 n'est probablement pas strictement nécessaire ici mais ne devrait pas faire de mal. Sans D3, Q1 et Q2 sont potentiellement polarisés en inverse par la batterie lorsque le transistor est bloqué, mais cela ne devrait pas poser de problème ici.
L'hystérésis R1 devrait empêcher ce circuit de s'installer en mode liner lorsque le point de consigne est atteint, en particulier avec la diode ajoutée, mais vérifiez l'oscillation. Habituellement, l'ajout d'un condensateur quelque part dans le lecteur ou dans les boucles de rétroaction aidera. Par exemple, ici, la broche 3 de U1A pourrait avoir un capuchon pour mettre à la terre MAIS un meilleur endroit serait la broche 2, avec l'alimentation de la batterie 2 via la résistance par exemple 10k. Vous pouvez soit l'exprimer dans la nomenclature formelle des pôles / zéro de la théorie des circuits, soit le voir comme un retard dans la vitesse à laquelle la tension de batterie détectée peut changer.
Demandez au besoin ...
la source
Une solution, même si elle n'est peut-être pas idéale, pourrait être d'utiliser un comparateur ou un ampli op configuré comme comparateur. Ayez l'entrée négative comme tension de réglage et positive comme PWRBAT +. Lorsque la tension de la cellule franchit ce seuil, la sortie du comparateur qui flottait auparavant sera mise à la terre. La connexion de cette sortie à la jonction de R2 et R4 devrait couper le transistor Q2 et rendre Q1 non pertinent et donc arrêter la charge.
La tension de consigne peut être générée à l'aide d'un simple diviseur de résistance, car les entrées de comparateur sont à haute impédance.
Le comparateur doit pouvoir absorber autant de courant que nécessaire pour la chute de l'ampli op de sortie à 0 via la résistance de sortie, ce qui est probablement correct pour la plupart des comparateurs typiques.
Cette méthode aura l'avantage de pouvoir travailler avec le circuit que vous possédez déjà sans trop de modifications.
la source
Je l'ai finalement fait fonctionner. Russell, j'ai essayé d'ajouter cette diode, mais cela n'a pas fait l'affaire. Je ne comprends pas pourquoi vous dites que l'ajout de cette diode ferait osciller l'OA de Vcc à GND. Le TL431, cependant, était une très bonne suggestion. Après avoir ajouté ce relais (qui consomme 150mA), j'avais besoin d'une référence de tension plus fiable qu'un diviseur de tension d'alimentation. Bravo pour ça! Quoi qu'il en soit, j'ai trouvé dans le magasin d'électronique local un très petit relais 12V scellé, que je devais le freiner et ajuster la bobine pour qu'elle fonctionne avec 5V. C'était l'enfer .. J'ai fini par rembobiner la bobine de trou à la main. Mais ça valait le coup, maintenant il fait exactement ce que je voulais qu'il fasse:
Voici les schémas finaux:
Merci à tous pour l'aide!
la source