Seguridad al cargar dos celdas LiPo en serie

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NOTA: Estoy haciendo esta pregunta porque soy nuevo en este tema, y quiero estar seguro de lo que estoy haciendo antes de salir y comprar partes.

Estoy haciendo un reloj realmente elegante con una pantalla OLED, sensores y todas esas cosas, junto con un arduino nano que requiere 7-12 V en su entrada para poder funcionar. Mi plan es poner dos celdas LiPo de 3.7V en serie.

Tendré que cargarlos de vez en cuando, y por supuesto, cuando lo haga, no quiero interrumpir la alimentación del reloj. Por lo tanto, actualmente estoy siguiendo esta guía en línea:

enlace

(Este es un tutorial para construir un "... circuito [que] desconecta la batería cuando se conecta la alimentación USB, en su lugar, la carga utilizará la alimentación del USB. Esto permite que la batería se cargue normalmente sin ninguna perturbación externa". )

Mi pregunta es esta: ¿es seguro hacer dos de estos circuitos, cablearlos en paralelo y cargar ambas baterías al mismo tiempo? Y si eso no es bueno, ¿es al menos seguro cargar cada uno individualmente en esta configuración de serie?

Gracias

    
pregunta Mahkoe

1 respuesta

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Cargadores de serie

Los cargadores de 1 celda no se pueden usar para varias celdas en serie ya que su voltaje de carga no será suficiente. No tengo experiencia con los cargadores diseñados para cargar varias celdas en serie, pero asumo que dicho cargador tendría una entrada separada para el termistor de cada celda si está presente o al menos su voltaje: sin algún tipo de circuito de equilibrio de carga, terminará con diferentes voltajes a través de sus celdas, por lo que debe asegurarse de que ninguno esté especialmente estresado en el momento de la carga; las baterías de litio son peligrosas si se cargan de manera incorrecta.

Convertidores de impulso

La solución habitual (la mía de todos modos, la usé en un producto a más tardar el viernes pasado) es usar un convertidor DCDC boost: si busca la definición, verá que es un convertidor que es similar a una bomba: Aumenta el voltaje en la salida. Sin embargo, esto es a expensas de:

  1. Corriente disponible: el convertidor solo podrá manejar una corriente limitada. Aunque la mayor parte del tiempo, más actual es mejor en términos de eficiencia (ver 2.), llegará un momento en que los componentes no podrán disiparse lo suficiente y no obtendrá más de ellos (o lo harán). calentar y quemar). Si tiene un módulo de refuerzo especialmente capacitado, tenga cuidado con la corriente que consumirá en la entrada: incluso con la eficiencia ideal (ver 2.), la corriente de entrada será más alta que la corriente de salida.
  2. Vida útil de la batería: los convertidores, al igual que cualquier circuito, tienen una eficiencia no unitaria: disipan algo de energía, lo que significa que para una unidad de alimentación, consumirá más de una unidad de energía en la entrada. La potencia disipada consumirá una corriente adicional en la entrada, lo que disminuye la vida útil de la batería. ¿Es proporcional a la potencia de salida? ¡Si solo! Los convertidores tienen curvas de eficiencia para describir la eficiencia en función de la potencia de salida. Ahora, los convertidores boost son conversores de conmutación basados en la modulación de ancho de pulso: en su mayoría disipan la potencia en el momento de las transiciones. Entonces, si necesita menos potencia, a la misma frecuencia, la eficiencia disminuirá. Algunos de ellos también tienen una forma de adaptar la frecuencia dependiendo de la carga, se llaman pulsos de frecuencia modulada (PFM) y tienen curvas de eficiencia razonablemente planas incluso con cargas bajas.

Cálculos

Una fórmula no cuesta mucho: $$ Power_ {in} = Power_ {disipado} + Power_ {out} $$ $$ \ Leftrightarrow V_ {in} * I_ {in} = \ frac {V_ {out} * I_ {out}} {eficiencia} $$ $$ \ Leftrightarrow I_ {in} = \ frac {V_ {out} * I_ {out}} {eficiencia * V_ {in}} $$ $$ BOLbatterylife = \ frac {capacity \ times depthofdischarge} {I_ {in}} $$ BOL estados para el comienzo de la vida. Cuanto más profunda sea la descarga, más caerá la capacidad con los ciclos. Aquí la capacidad está en Ah = > Duración de la batería en horas, el resto es SI.

Ilustraciones

EjemplodecurvasdeeficienciadeunconvertidorboostconysinPFM( fuente ).

IlustracióndelaformadeondadeunPWM+PFM[Edición:enrealidadparecesersoloPFM.PWMtambiénmodularíalaanchura]aumentaríaelvoltajedesalidadelconvertidorantesdefiltrar( fuente ).

Conclusión

Yo sugeriría usar un convertidor boost (puede comprar módulos plug and play) con modulación de frecuencia de pulso (ya que ciertamente usará corrientes bajas si es un reloj) y una curva de alta eficiencia, y emitir en el Vcc / 5V entrada del Arduino. No es el RAW porque también terminará perdiendo innecesariamente potencia en el regulador integrado (aún más, ya que es un regulador lineal que está hecho para disipar la diferencia en la potencia). Agregue un filtro adicional (llamado aquí tapas de desacoplamiento) para asegurarse de que todo esté bien (aunque los convertidores de conmutación son bastante ruidosos). Aún así necesitarás un cargador de una sola celda; La mayoría de los cargadores que he visto y que permiten la carga simultánea no hacen nada más que conectar dispositivos directamente a la batería mientras se está cargando, pero creo que todo depende de la energía consumida. Si el consumo de energía es diez veces menor que la corriente de carga, creo que está bien (¿alguien puede confirmarlo?).

    
respondido por el Mister Mystère

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