Baterías de iones de litio recargable (Li-ion) están en todas partes estos días, alimentando todo, desde computadoras portátiles y tablets a los teléfonos celulares, reproductores de MP3, cámaras digitales, y todo tipo de dispositivos electrónicos portátiles. Pero ¿cuál es la mejor manera de cobrarles? Esta nota de aplicación se ve en el uso de un LPC111x MCU para hacer el trabajo, ya que este microcontrolador de bajo costo pero de alto rendimiento puede realizar otras tareas de "mantenimiento" al mismo tiempo.Haga clic aquí para acceder a AN11139: Off-line cargador de baterías Li-ion solución con la familia LPC111x
La elección de un método de carga
hace algún tiempo, las baterías de iones de litio recargable (Li-ion) han sido la fuente de poder de elección en una amplia gama de dispositivos electrónicos portátiles, y es fácil ver por qué. Ellos ofrecen una alta densidad de potencia, hacer un buen trabajo de mantener una carga cuando no está en uso, y, a diferencia de las baterías de níquel-cadmio (NiCd), un mejor desempeño en el largo plazo, ya que cobran a su capacidad máxima de energía sin sufrir de "efecto memoria ".
La opción de utilizar una batería Li-ion puede parecer obvio, pero decidir cómo cargar la batería puede ser un poco más complicado. Hay varios métodos de carga diferentes a considerar, algunos que tienen partes lógicas simples, otros involucran circuitos integrados de administración de energía especiales, o un microcontrolador.
En la aplicación de ejemplo descrito aquí, se utiliza un NXP LPC111x para la función de carga. Construido alrededor de un poder-y el área optimizado Cortex-M0 núcleo, el LPC111x es una opción de bajo costo pero de alto rendimiento que es lo suficientemente potente como para llevar a cabo otras tareas de "mantenimiento" durante la carga se lleva a cabo.
Nota : Li-ion baterías nunca deben ser sometidos a un exceso de carga, ya que puede acortar la duración de la batería y causar un peligro de seguridad.
Un enfoque multi-tarea de cargar
la familia LPC111x Cortex-M0 de bajo costo está equipado con hasta 32 KB de Flash y hasta 4 KB de SRAM. La memoria flash puede ser programado en el circuito. Los miembros de la familia tienen LPC111x ADCs de 10 bits, cuatro temporizadores (dos de 32 bits y dos temporizadores de 16 bits), y una serie de otros periféricos, como SPI, I 2 C y una UART.
El ADC de 10 bits proporciona una precisión superior para supervisión de la tensión de carga y la corriente. Desempeña un papel fundamental en la prevención de la batería de cobrar excesivamente, y asegura la máxima eficacia, la seguridad y la vida de la batería. El temporizador de 16 bits se utiliza para la salida PWM del convertidor reductor, el ahorro de los temporizadores de 32 bits para otros fines. Como la frecuencia de la PWM no es crítica, el diseño puede usar el interno de 12 MHz (± 1%) oscilador RC, ahorrando el coste de un cristal. Nuestra aplicación de ejemplo utiliza un paquete LQFP de 48 pines, pero el tamaño del código es lo suficientemente pequeño como para caber en un 20-pin LPC1110FD20.
El cargador requiere muy pocos de los recursos del microcontrolador (uno PWM utilizando un temporizador de 16 bits, dos o tres canales de ADC, y el temporizador Systick), dejando suficiente ancho de banda y los dispositivos periféricos para la adición de otras funciones y características que se añade a la proyecto. Tener un cargador de batería, que también puede hacer otras cosas, crea un sistema multitarea que es más eficiente y más compacto, y con una factura más baja de los materiales.
La aplicación de ejemplo
La aplicación de ejemplo utiliza el LPC111x NPX como controlador de un cargador de batería de Li-ion off-line. El diseño asegura una carga rápida por la alternancia entre los métodos de carga de corriente constante y tensión constante, y utiliza LEDs como indicadores de estado. La figura 1 muestra el diagrama de bloques y esquemático.
Figura 1. LPC111x utilizar como un cargador de batería de Li-ion multitarea
Un convertidor reductor, que es un regulador de conmutación que utiliza un inductor como el dispositivo de almacenamiento de energía, es la forma más económica de crear un cargo de terminación cónica. El diseño de la muestra funciona con un convertidor buck y soporta todas las fases suelen utilizar cuando la carga de baterías Li-ion, incluyendo pre-carga, corriente constante, tensión constante, y el tiempo opcional fase de tensión constante.
El LDO conectado a la LPC111x se utiliza para regular el suministro (V DD ) de tensión, ya que la V DD se utiliza como tensión de referencia para el convertidor A / D y tiene que ser precisa. Para un filtrado adicional de la LPC111x V DD , nuestro diseño utiliza cuentas de ferrita, pero esto puede no ser necesario en todas las aplicaciones.
El LPC111x proporciona una salida PWM para el control del interruptor del convertidor del dólar. Cuando se utiliza el oscilador RC en el chip y PLL, la velocidad de reloj del microcontrolador es 48 MHz, y la frecuencia de PWM se puede ajustar a 192 kHz. Tiempo "on" del convertidor reductor se ajusta por el ciclo PWM. El ciclo de trabajo del PWM tiene una resolución de 250 pasos cuando funcionan a 192 kHz. La frecuencia PWM de más alta permite el uso de más pequeño inductor y condensadores de salida.
Cuando la batería está completamente cargada, cualquier costo adicional se convierte en energía térmica. Esto puede resultar en un aumento de la temperatura en la batería. En este caso, la función de control de la temperatura se muestra en el diseño puede ser añadido pulg Muchos módulos de batería de Li-ion tienen esta función de protección contra el exceso de carga incorporada, por lo que la función de detección de temperatura puede no ser necesaria.
Obtener todos los detalles
del diseño completo, incluyendo el esquema completo, diagramas de tiempo, diagrama de flujo de software, que se describe en la nota AN11139 aplicación. Déle un vistazo y dinos lo que piensas!
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