リチウムポリマー（Lipo）バッテリー充電回路

投稿では、過充電カットオフ機能を備えた単純なリチウムポリマー（Lipo）バッテリーについて説明しています。このアイデアはアルン・プラシャン氏から依頼されました。

CCおよびCVで単一のLipoセルを充電する

自家製回路設計ブログで「自転車ダイナモバッテリー充電器回路」の作品に出くわしました。それは本当に有益でした。

その記事についてお聞きしたいのですが。バッテリー切り替え機構を備えた六脚ロボットに取り組んでいます。一次電池が事前設定された電圧を超えると、二次電池がロボットのシステムに電力を供給します。私の懸念はスイッチング回路に関するものではありません。

これと併せて、各モーターに発電機を取り付けて発電に取り組んでいます。生成された電流は、30C 11.1V 2200mAh3セルLiPoバッテリーの再充電に使用することを目的としています。

「自転車ダイナモバッテリー充電器回路」に記載されている回路は、私の目的には役立たないことを認識しています。私の問題に関連する他のオプションを教えてください。 LiPoを定電圧および定電流またはCCおよびCVレートと互換性があるように回路を変更する方法を知る必要があります。ありがとう、返事を楽しみにしています。

よろしく、

アルン・プラシャン

マレーシア

デザイン

リチウムポリマー電池または単にリポ電池は、より人気のあるリチウムイオン電池の先進的な品種であり、古いものと同じように、厳格な充電および放電パラメータで指定されています。

ただし、これらの仕様を詳細に見ると、レートに関してはかなり寛大であることがわかります。より正確には、Lipoバッテリーは5Cのレートで充電でき、はるかに高いレートでも放電できます。 'はバッテリーのAH定格です。

上記の仕様は、実際には、鉛蓄電池が関係している場合に通常当てはまる、バッテリーの過電流状況を心配することなく、はるかに高い電流入力を使用する自由を与えてくれます。

これは、ほとんどの場合、定格がバッテリーの5 x AH仕様を超えてはならないため、入力のアンプ定格はほとんどの場合無視できることを意味します。そうは言っても、このような重要なデバイスを指定された最大レベルよりも低いレートで充電することは常により適切で安全なアイデアであり、C x1を最適で最も安全な充電レートと見なすことができます。

ここではリチウムポリマー（Lipo）バッテリー充電器回路の設計に関心があるので、これにさらに集中して、電子ジャンクボックスにすでにあるコンポーネントを使用してリポバッテリーを安全かつ最適に充電する方法を確認します。

示されているLipoバッテリー充電器の回路図を参照すると、基本的に多用途の電圧レギュレータチップであり、すべての保護機能が組み込まれているIC LM317を中心に構成された設計全体を見ることができます。出力全体で、1.5アンペアを超えることはできません。バッテリーの安全なアンプレベルを保証します。

ここのICは基本的に、リポバッテリーに必要な正確な充電電圧レベルを設定するために使用されます。これは、付属の10kポットまたはプリセットを調整することで実現できます。

回路図

オペアンプを組み込んだ右端のセクションは、過充電遮断段階であり、バッテリーが過充電されないようにし、過充電しきい値に達するとすぐにバッテリーへの供給を遮断します。

回路動作

オペアンプのピン3に配置された10kプリセットは、過充電レベルの設定に使用されます。3.7Vリチウムポリマーバッテリーの場合、バッテリーが4.2 Vに充電されるとすぐに、オペアンプの出力がハイになるように設定できます。 （単一セルの場合）。ダイオードはバッテリの正に配置されているため、付随するダイオードの順方向電圧降下を補償するために、LM317出力を約4.2+ 0.6 = 4.8 V（単一セルの場合）に設定する必要があります。直列の3つのセルの場合、この値は4.2 x 3 + 0.6 = 13.2Vに調整する必要があります。

最初に電源をオンにしたとき（これは、示されている位置にバッテリーを接続した後に行う必要があります）、放電状態にあるバッテリーは、LM317からその電圧レベルの既存のレベルに電源を引き込みます。3.6Vと仮定します。

上記の状況では、オペアンプのピン3がICのピン2に固定された基準電圧レベルよりも十分に低く保たれ、ピン6またはICの出力にローロジックが作成されます。

バッテリが電荷を蓄積し始めると、電圧レベルが上昇し始め、4.2 Vマークに達すると、オペアンプのピン3電位がピン2のすぐ上に引っ張られ、ICの出力が瞬時にハイまたは電源レベルになります。

上記は、インジケータLEDに、LM317のADJピンの両端に接続されたBC547トランジスタのスイッチをオンにするように促します。

これが発生すると、LM 317のADJピンが接地され、リポバッテリーへの出力供給を強制的に遮断します。

ただし、この時点で、1K抵抗を介したオペアンプのピン3へのフィードバック電圧により、回路全体がこのカットオフ位置にラッチされます。この操作により、過充電制限に達すると、いかなる状況でもバッテリーが充電電圧を受け取れないようになります。

システムがオフになり、新しい充電サイクルを開始するためにリセットされるまで、状況はロックされたままになります。

定電流CCの追加

上記の設計では、LM338 ICを使用した定電圧制御機能を見ることができますが、ここでは定電流が欠落しているようです。次の図に示すように、この回路でCCを有効にするには、この機能を含めるために少し調整するだけで十分な場合があります。

見てわかるように、電流制限抵抗とダイオードリンクを追加するだけで、設計が効果的なCCまたは定電流Lipoセル充電器に変わります。ここで、出力が指定されたCC制限を超える電流を引き込もうとすると、計算された電位がRxの両端に発生し、1N4148ダイオードを通過して、BC547ベースをトリガーし、IC LM338のADJピンを導通および接地して、ICを強制します。充電器への供給をオフにします。

Rxは、次の式で計算できます。

Rx = BC547および1N41448の順方向電圧制限/最大バッテリー電流制限

したがって、Rx = 0.6 + 0.6 /最大バッテリ電流制限

3シリーズセル付きLipoバッテリー

上記で提案された11.1Vバッテリーパックでは、直列に3つのセルがあり、バッテリーの極はコネクターを介して別々に終端されています。
コネクタから極を正しく配置して、個々のバッテリーを個別に充電することをお勧めします。この図は、コネクタ付きのセルの基本的な配線の詳細を示しています。

更新：マルチセルLipoバッテリーの連続自動充電を実現するには、次の記事を参照してください。これは、含まれているセルの数に関係なく、すべてのタイプのLipoバッテリーの充電に使用できます。この回路は、充電電圧を監視し、放電される可能性があり、充電が必要なセルに自動的に転送するように設計されています。

Lipoバッテリーバランス充電回路