Litio

A questo punto, abbiamo esaminato le basi e la meccanica della gestione delle batterie LiIon. Quando si tratta di progettare il circuito attorno a una batteria agli ioni di litio, credo che potresti trarre vantaggio anche da un libro di cucina con suggerimenti diretti. Qui, vorrei darti una raccolta di ricette LiIon che hanno funzionato bene per me nel corso degli anni.

Parlerò di configurazioni di celle a serie singola (1sXp), per un semplice motivo: le configurazioni a serie multiple non sono qualcosa con cui ritengo di aver lavorato a lungo. Le sole configurazioni a serie singola comporteranno un articolo abbastanza ampio, ma per quelli esperti nella gestione degli ioni LiIon, ti invito a condividere i tuoi suggerimenti, trucchi e osservazioni nella sezione commenti: l'ultima volta abbiamo sollevato alcuni punti interessanti !

Esistono tantissimi modi per caricare le celle che hai appena aggiunto al tuo dispositivo: un'ampia varietà di circuiti integrati caricabatterie e altre soluzioni sono a tua disposizione. Vorrei concentrarmi su un modulo specifico di cui credo sia importante che tu ne sappia di più.

Probabilmente hai visto in giro le schede blu TP4056: sono economiche e sei a un ordine di Aliexpress dal possederne un mucchio, con una dozzina di schede che costano solo pochi dollari. Il TP4056 è un caricabatterie in CI LiIon in grado di ricaricare le celle fino a 1 A. Molte schede TP4056 hanno un circuito di protezione integrato, il che significa che tale scheda può proteggere la cella LiIon anche dal mondo esterno. Questa scheda stessa può essere trattata come un modulo; ormai da oltre mezzo decennio, l'ingombro del PCB è rimasto lo stesso, al punto che è possibile aggiungere un ingombro della scheda TP4056 sui propri PCB se è necessaria la ricarica e la protezione degli ioni di litio. Lo faccio spesso: è molto più semplice e persino più economico che saldare il TP4056 e tutti i suoi componenti di supporto. Ecco un'impronta di KiCad se vuoi farlo anche tu.

Questo è un caricabatterie in CI lineare: se vuoi 1 A in uscita, hai bisogno di 1 A in ingresso e la differenza di tensione ingresso-uscita moltiplicata per la corrente viene convertita in calore. Per fortuna, i moduli TP4056 sono costruiti per gestire abbastanza bene le alte temperature e, se lo desideri, puoi aggiungere un dissipatore di calore. La corrente di carica massima è impostata da un resistore tra terra e uno dei pin, il resistore predefinito è 1,2 kΩ con conseguente corrente di 1 A; per le celle a bassa capacità è possibile sostituirlo con un resistore da 10 kΩ per impostare un limite di 130 mA e in rete sono disponibili tabelle per i valori intermedi.

Ci sono alcune cose interessanti sull'IC TP4056 che la maggior parte delle persone non conosce se utilizzano i moduli così come sono. Il pin CE dell'IC è cablato su VIN da 5 V, ma se sollevi quel pin, puoi usarlo per disabilitare e abilitare la ricarica con un ingresso a livello logico dal tuo MCU. Puoi monitorare la corrente di carica collegando l'ADC del tuo MCU al pin PROG, lo stesso pin utilizzato per il resistore di impostazione della corrente. C'è anche un pin del termistore, generalmente collegato a terra, ma adattabile per un'ampia gamma di termistori utilizzando un divisore di resistenza, sia che si tratti del termistore collegato alla cella a sacchetto o di uno aggiunto esternamente al supporto 18650.

Ci sono problemi anche con il TP4056: è un circuito integrato abbastanza semplice. L'efficienza non è un imperativo quando è disponibile l'alimentazione a parete, ma il TP4056 spreca una discreta quantità di energia sotto forma di calore. Un modulo basato su caricabatterie a commutazione evita questo problema e spesso consente anche di caricare a correnti più elevate, se necessario. Collegare una cella al contrario uccide il chip e anche il circuito di protezione: questo errore è facile da commettere, l'ho fatto in abbondanza, ed è per questo che hai bisogno di ricambi. Se inverti i contatti della cella, butta via la scheda: non caricare le celle con un circuito integrato difettoso.

Inoltre, data la popolarità del TP4056, copie di questo circuito integrato sono prodotte da diversi fornitori di chip in Cina, e ho osservato che alcuni di questi circuiti integrati copia si rompono più facilmente di altri, ad esempio, non caricando più le celle – ancora una volta, mantieni pezzi di ricambio. Inoltre, il TP4056 non fornisce timer di ricarica come fanno altri circuiti integrati più moderni, un argomento che abbiamo affrontato nella sezione commenti del primo articolo.