¿Por qué el IC del cargador de batería de litio MCP73871 lleva tanto tiempo?

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Estoy trabajando en un Microchip IC: MCP73871, un cargador lineal muy pequeño para baterías de litio. Tiene una característica muy ingeniosa: un sistema de carga compartida que da prioridad a la carga sobre la batería para evitar cargar y descargar continuamente la batería.

La corriente de carga máxima es 1A. La rapidez con la que se carga la batería podría establecerse en PIN13 "PROG1" colocando una resistencia específica siguiendo esta fórmula:

Ireg = 1000 / RPROG1

Ireg = mA

RPROG1 = Kohm

Probé una placa con este IC anotando la corriente absorbida en la entrada y el voltaje de la batería a lo largo del tiempo (OCV) y resultó el siguiente perfil de carga. La batería es un li-ion 3.7V 6600mAh.

Durante 05 horas y 40 minutos, el IC cargó la batería a 1A. Luego, el voltaje de la batería alcanzó aproximadamente 4,05 V y la corriente comenzó a disminuir.

Todo es correcto: el perfil de carga generalmente consta de dos etapas:

  1. Etapa actual constante
  2. etapa de voltaje constante

Cargar la batería a 1A cuando está casi llena podría ser peligroso y peligroso para la vida de la batería, esto está claro. Pero la segunda etapa es muy lenta. Estamos hablando de 4 horas y representa un gran porcentaje del tiempo completo del ciclo de carga. Y la potencia de salida promedio es muy baja.

La carga de los teléfonos inteligentes no parece comportarse así. Se ralentizan un poco con el tiempo, pero nunca los verás cargando tan lento. (En el gráfico puede ver que la corriente disminuyó constantemente hasta un ridículo 0,01A)

¿Es posible que las baterías de los teléfonos inteligentes se declaren al 100% cuando llegan a, por ejemplo, 4,05 V, y no cuando son 4,20 V para obtener un perfil de carga más corto? ¿Qué es la técnica de vanguardia adoptada en la industria?

    
pregunta Nic1337

2 respuestas

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El voltaje en el que cambia de carga de CC a CV es V_REG en la hoja de datos, que se fija en fábrica en uno de 4.10 / 4.20 / 4.35 / 4.40V ± 0.5%. Entonces, si el tuyo es de 4.10 V, entonces eso explicaría por qué lo ves cambiando a CV alrededor de 4.05 V (puede parecer que es un poco menos debido a la resistencia interna en la celda, que es más alta para las celdas más antiguas).

La razón por la que la etapa CV es tan larga es probablemente porque la corriente de terminación I_TERM está programada demasiado baja. Esto es controlado por la resistencia R_PROG3 de la siguiente manera I_TERM = 1000V / R_PROG3. Un valor común es 1/10 de la corriente de carga rápida, que sería de 100 mA en su ejemplo. El uso de este valor reduciría la etapa de CV de 4 horas a aproximadamente 2,5 horas. Esto tendrá poco impacto en la capacidad cargada porque la corriente es muy baja al final de la carga.

Tenga en cuenta también que la forma de la curva de carga dependerá de la salud de la celda. Las celdas no saludables tendrán una etapa CC más corta y una etapa CV más larga debido a los grandes baches de voltaje debido a la alta resistencia interna de la celda. Así que ten en cuenta que las pruebas con células no saludables pueden resultar un poco desconcertantes.

En general, es más saludable para la célula usar valores de V_REG más bajos y corrientes de terminación más bajas porque esto minimiza el tiempo que la célula pasa a alto voltaje y alta temperatura, lo que acelera los procesos electroquímicos parásitos internos que causan la degradación. Debido a que este proceso suele ser no lineal (a menudo exponencial), incluso estos cambios pequeños pueden producir grandes mejoras en la salud. Es por eso que las aplicaciones que requieren una larga vida útil (por ejemplo, vehículos eléctricos) generalmente no se cargan al 100% de su capacidad, por ejemplo. Algunos pueden cobrar al 85-90%.

    
respondido por el Bill Dubuque
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Muchos teléfonos inteligentes simplemente no cargan la batería a 4.2V. Mi teléfono se detiene en 4.10 - 4.12V. Creo que esto se hace principalmente por razones de seguridad (explotar la batería del portátil es lo suficientemente malo, pero un teléfono que se incendia en tus pantalones o chaqueta es mucho peor).

Un efecto secundario agradable de la carga insuficiente es una mayor duración de la batería. Otro, como se puede ver en su gráfico, es un corte justo al tiempo de carga.

    
respondido por el Dmitry Grigoryev

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