Diseño y desarrollo de soluciones de cargadores

En los últimos años, los productos electrónicos en nuestro país y alrededor del mundo han entrado continuamente en nuestra visión después de la lluvia primaveral. Los más intuitivos son los teléfonos

En los últimos años, los productos electrónicos en nuestro país y alrededor del mundo han entrado continuamente en nuestra visión después de la lluvia primaveral. Los más intuitivos son los teléfonos móviles, MP3, MP4, netbooks, cámaras digitales, coches eléctricos y otros productos electrónicos La aparición de estos productos de alta tecnología ha promovido enormemente el desarrollo económico y mejorado nuestra calidad de vida. Sin embargo, al mismo tiempo, también se han causado muchos accidentes. Por ejemplo, a menudo escuchamos la explosión de teléfonos móviles, las baterías están cargadas, las baterías están calientes, etc. Estos problemas son causados por baterías de calidad inferior producidas por los fabricantes de baterías, por un lado, y los usuarios no lo han hecho. Realice una protección razonable y una carga y descarga normales. Para evitar que vuelva a ocurrir una tragedia similar, podemos manejar el cargador. Por ello, este artículo propone un cargador multifuncional inteligente y altamente concentrado.


1. El principio de análisis de las baterías comunes

Tomamos la batería de polímero de litio más común para ilustrar, por supuesto, este principio es aplicable a algunas otras baterías. Nuestro uso diario de baterías de teléfonos móviles, baterías de cámaras digitales, MP3, MP4, etc., utiliza baterías de polímero de litio. Las baterías de litio que se utilizan en la vida diaria son básicamente unicelulares, mientras que las que se utilizan en laboratorios industriales o exigentes son básicamente Es una batería de litio de varias celdas. La llamada batería de celdas múltiples sirve para procesar baterías con la misma capacidad, resistencia interna uniforme y capacidad de descarga uniforme en serie, paralelo o serie-paralelo. El objetivo principal de la conexión en serie es aumentar el voltaje de la batería.


Podemos ver claramente que cuanto mayor es el voltaje utilizado por los aparatos eléctricos, menor es la corriente que fluye en los aparatos eléctricos. Generalmente, el voltaje de una sola batería de litio es de 3,7 V. Si se conectan 6 grupos de baterías en serie, la corriente a través del consumidor será 6 veces menor cuando se usa en el mismo consumidor. Podemos saber que la pérdida de la línea se reducirá en 36 veces. La corriente cuando no se usa en serie es 5A, y la pérdida en la línea será 25 R; y después de la serie, la corriente es (5/6) A. La pérdida en la línea es (25/36) R, de esto podemos saber que el propósito de esto será capaz de reducir la enorme pérdida de capacidad. La descarga con una pequeña corriente puede prolongar la vida útil de la batería, porque el factor de activación dentro de la batería disminuye cuando la batería está cargada y descargada, especialmente cuando se trabaja con una gran corriente, y la reacción química dentro de la batería aumenta la resistencia interna de la batería. Los parámetros de la batería son generalmente 6000mah 25C donde 6000mah significa que la batería puede descargarse continuamente con una corriente de 6A durante 1 hora. Si se usa una corriente de 12A para la descarga, se puede descargar durante 30 minutos. Se puede calcular lo mismo, es decir, cuanto menor es la corriente de descarga, mayor es el tiempo de descarga. El 25C aquí representa que la corriente de descarga máxima de esta batería es 6000 * 25/1000 = 150A.


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2. Estructura y principio celular

En resumen, sabemos que en muchos casos utilizamos baterías en serie o en paralelo. El diseño del cargador inteligente parece lógico, porque varias baterías deben gestionarse de forma centralizada durante la carga y descarga para garantizar la máxima duración de la batería. En la actualidad, los cargadores que utilizamos son básicamente de carga directa conectados en serie, es decir, solo se monitoriza el voltaje total durante la carga, si el voltaje monitorizado de la batería recargable alcanza el voltaje estándar, la batería dejará de cargarse. En una sociedad industrial tan desarrollada, la mayoría de los productos se producen en líneas de producción, por lo que habrá un fenómeno de que la resistencia interna de cada celda es inconsistente.


Cuando la batería se usa para descargar, las reacciones químicas dentro de las celdas son básicamente las mismas, pero la gravedad de las reacciones involucradas puede ser diferente. Tomemos el ejemplo de 6 grupos de celdas en serie, es decir, batería de 6 s. Debido a que las baterías están conectadas en serie, la corriente a través de cada celda es la misma durante el uso. Según la ley de Ohm, podemos saberlo. Pero debido a que la resistencia interna de cada celda es diferente, la piedra de energía consumida por la resistencia interna de la batería es diferente y el voltaje de cada celda es diferente después de que termina la descarga. Es posible que el voltaje de algunas baterías sea 3.7, 3.8, 3.6, etc. Si esto sucede, este fenómeno ocurrirá al usar este cargador en serie.Cuando el voltaje total es 25.2V, algunas baterías pueden estar sobrecargadas. Algunas baterías están en estado insaturado. Para núcleos sobrecargados, acortará seriamente la vida útil de la batería. Para baterías que no están saturadas: absorberán la energía eléctrica de otras baterías durante su uso, lo que no favorece el uso de la batería.


Tres, el principio de diseño del cargador inteligente.

El diseño de los cargadores tradicionales ya no puede satisfacer las necesidades de los usuarios y las baterías sobrecargadas pueden hacer que explote. Para disfrutar de la diversión de la tecnología de forma más segura y cómoda, este cargador inteligente se ha investigado especialmente. El método de carga utilizado por este cargador ya no es un método de carga en serie sino un método paralelo, y se agrega un proceso de equilibrio independiente durante el diseño. El principio del cargador inteligente es el siguiente: El chip de control principal que utilizamos es el microcontrolador AVR tipo ATM EG A 128. Este microcontrolador tiene 8 canales de puertos de conversión AD de alta velocidad de 10 bits, que pueden recopilar y convertir rápidamente en señales digitales, lo cual es confiable Alto sexo y fuerte confidencialidad. El cargador está diseñado principalmente con un circuito de bucle de voltaje. El circuito de bucle de voltaje detecta principalmente si el voltaje de la celda de la batería es igual al voltaje establecido estándar. Si es el mismo que el voltaje establecido, se usa una pequeña corriente lineal para verter lentamente en la batería. Puede ahorrar más energía eléctrica de alta calidad; el otro es el circuito de bucle de corriente, que también debe ser O. La resistencia de 05 ohmios es amplificada por el amplificador operacional y enviada a la conversión AD. Finalmente, el ancho de pulso de 32 KHz se puede controlar para controlar la corriente. Si la corriente monitoreada es de 50 mA, el circuito se puede desconectar automáticamente y se puede iniciar el zumbador. La alarma recuerda al usuario que la batería está completamente cargada. Al mismo tiempo, el cargador también tiene 6 puertos de conversión AD, que se pueden usar para monitorear el voltaje de las 6 celdas en tiempo real. Durante el proceso de carga, si la resistencia interna de algunas celdas es pequeña, aparecerá. El voltaje ahora es más alto que el voltaje de otras baterías. En las mismas circunstancias, la batería con gran resistencia interna se cargará más rápido que otras baterías. Este es el concepto de carga en paralelo, es decir, las condiciones de carga de cada batería están sincronizadas, pero la carga entre cada batería no lo hará. Interferir entre sí. Es decir, si la primera celda de la batería llega a 4.2V, el circuito de carga de la celda de la batería se desconectará automáticamente, y la celda de la batería que no llegue a 4.2V seguirá cargándose, para que pueda maximizar Capacidad para proteger baterías. Según el análisis de los principales datos, el factor de activación interno de las baterías de litio es el más bajo en un ambiente de baja temperatura entre 3.8 y 3.9V, lo que significa que si el usuario no usa la batería por un tiempo prolongado, lo mejor es poder Por esta razón, la tensión se encuentra dentro de este intervalo y garantizada en un entorno de baja temperatura. El cargador puede activar directamente el ventilador interno para lograr este efecto de descarga unificado y mantener constante el voltaje de cada celda. Una vez que se completa la descarga, el circuito se desconectará automáticamente y el usuario será notificado por una alarma sonora, después de lo cual el usuario puede ingresar a la protección de refrigeración.


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Cuarto, diseño de esquema de cargador inteligente

El diseño de cargadores inteligentes basados en el control de un microordenador de un solo chip debe considerar la funcionalidad real de cada componente y la compatibilidad después de la coincidencia. Por lo tanto, al diseñar, primero debemos aclarar la función real de cada parte de los componentes, y luego combinarlos y aplicarlos.


El circuito del cargador inteligente se compone principalmente de tres partes, a saber: (1) Circuito de alimentación. (2) Circuito de control principal. (3) Controlador de señal.


El circuito de alimentación puede proporcionar un voltaje de carga estable de 12 V y un voltaje de carga de 14 V, así como los diferentes voltajes requeridos por la batería durante la carga. El circuito de control principal puede controlar eficazmente el estado de carga, como el control efectivo del proceso de carga. El control de señal puede garantizar eficazmente la seguridad de la carga.


5. Tecnología de control de carga

1. Control de tiempo de carga


Este tipo de método de control es muy simple y el principal rango práctico es el método de carga de punto de corriente constante. Se adopta el método de carga de corriente constante y el tiempo de carga requerido por la corriente se determina según la condición de carga de la batería y la capacidad específica. En el proceso de carga específico, el temporizador puede enviar una señal para permitir que el cargador deje de cargar rápidamente durante el proceso de carga específico, o el cargador se puede transferir para mantenerlo en un estado de mantenimiento de carga flotante, lo que puede evitar el proceso de tiempo de carga de la batería. Cargue con corriente durante mucho tiempo. Desventajas de sincronizar la carga: es difícil conocer la capacidad de la batería antes de cargarla. Por lo tanto, el funcionamiento prolongado de la batería provoca un calor grave durante el proceso de carga, lo que puede dañar la energía de la batería y es difícil determinar el tiempo de carga de la batería. Cuando el tiempo de carga de la batería no se puede ajustar de acuerdo con el estado de la batería, la batería en el paquete de batería estará subcargada e incluso muchas baterías se sobrecargarán, por lo que este método de carga solo se puede aplicar a la potencia de carga por debajo de 0.3 Carga de corriente constante de C.


2. Control de voltaje de la batería


(1) Método de control de voltaje máximo: se puede entender a partir de la curva característica de carga que la batería se puede cargar completamente cuando el voltaje de la batería alcanza el valor máximo, y la carga debe detenerse rápidamente en este momento. La desventaja de aplicar este método es que cuando la batería está completamente cargada, a medida que aumenta el voltaje, aumentará la temperatura y también aumentará la velocidad de carga. Es difícil juzgar si la batería está completamente cargada con este método.


(2) Aumento negativo de voltaje: El aumento negativo de voltaje de la batería no está muy relacionado con el voltaje absoluto del paquete de baterías. Este método puede determinar con precisión si la batería está cargada sin verse afectado por factores como el medio ambiente y la estabilidad. llevar a cabo. Pero la desventaja es que antes de que la batería esté completamente cargada, habrá una caída parcial de voltaje, lo que hará que la batería deje de cargarse rápidamente después de detectar un aumento de voltaje negativo antes de que esté completamente cargada.


Seis, el principio de funcionamiento y la realización del diseño del circuito de control.

El sistema de control de retroalimentación negativa se controla principalmente mediante la conmutación de la fuente de alimentación, y el diseño en el enlace de control principal es muy importante. Este artículo controla principalmente el sistema de carga de su batería de potencia Los métodos de control específicos son el control de bucle interno, el control de bucle externo de voltaje y el control de bucle cerrado doble.


Cuando el dispositivo de alimentación se enciende y apaga, el circuito principal se ve afectado por diferentes topologías de circuito y existe como un sistema no lineal. En el proceso de diseño de ingeniería, es necesario obtener un modelo de circuito equivalente de baja frecuencia basado en el método de promediado del espacio de estados y luego, sobre esta base, diseñar un regulador de acuerdo con los indicadores de desempeño existentes. Al diseñar, para obtener mejores efectos dinámicos y estáticos del convertidor, está más acostumbrado a usar voltaje o corriente para diferentes combinaciones de retroalimentación negativa.


1. Circuito de control principal


El circuito de control principal se compone de cuatro partes principales: (1) Retorno de control de corriente. (2) Circuito de visualización de capacidad y corriente de carga. (3) Circuito de detección y muestreo. (4) Circuito de alarma.


La fuente de alimentación conmutada es muy propensa a fallar debido a varios factores en el circuito. Por lo tanto, es necesario considerar cuidadosamente al elegir el modelo y el tipo de interruptor, y realizar la selección de acuerdo con la situación real del circuito.


2. Transformador


Al seleccionar un transformador, se debe utilizar un transformador de alta frecuencia El rendimiento de este transformador es relativamente bueno, pero tiene mayores requisitos para el uso de materiales magnéticos. El transformador puede dar al circuito una salida de voltaje estable, de modo que el circuito puede reducir el choque de voltaje cuando está funcionando.


3. Condensador


Debido a que la fuente de alimentación tiene el problema de diferentes frecuencias, para las fuentes de alimentación de alta frecuencia, la pérdida de condensadores ordinarios es bastante grande y la inductancia también aumenta. A medida que la frecuencia continúa aumentando, el fenómeno de atenuación es muy obvio y no puede cumplir con los requisitos de uso normales. Por lo tanto, al seleccionar un condensador, es necesario decidir si utilizar un condensador especial de acuerdo con la situación real del circuito para cumplir con los requisitos de alta frecuencia y resistencia a altas temperaturas, de modo que el circuito pueda funcionar de manera estable.


4. MCU


Una vez que el sistema está encendido, el microcontrolador detectará la fuente de alimentación y el cargador. Cuando tanto la fuente de alimentación como el cargador funcionan normalmente, la microcomputadora de un solo chip detectará y muestreará la retroalimentación al sistema interno, y finalmente decidirá qué modo de carga usar, que ha cumplido con los requisitos de carga. El ancho de pulso PWM puede controlar eficazmente todo el proceso de carga, de modo que el goteo, la alta corriente, la sobrecarga y la carga flotante estén bajo control. En la detección múltiple, se encuentra que el voltaje de la batería es más alto que el voltaje especificado establecido en el microordenador de un solo chip, o la temperatura excede la temperatura preestablecida, luego se enciende el estado de carga flotante y se emite una alarma.


para resumir


El cargador inteligente controlado por el microordenador de un solo chip puede realizar el trabajo de carga de manera efectiva y, al mismo tiempo, puede garantizar la seguridad de la carga. El cargador inteligente sigue principalmente el concepto de diseño de seguridad primero, eficiencia primero y estructura optimizada. Se refiere y consulta los métodos de diseño de varios cargadores y restablece el plan de diseño. El cargador ha sido probado muchas veces en el laboratorio y ha demostrado que puede cumplir con las condiciones de uso de baterías distintas a las de litio. Emergence cree que puede brindar un disfrute diferente a la sociedad, y también beneficiará a la sociedad.