تصميم دائرة إمداد طاقة بطارية الليثيوم أحادية الخلية ، بما في ذلك التعزيز وإدارة الشحن وتصميم الدوائر الأخرى

“بادئ ذي بدء ، تعلم المؤلف من البيانات أن نطاق الجهد لبطارية الليثيوم التي تحمل الاسم الاسمي 3.7 فولت هو بشكل عام 2.8 فولت ~ 4.2 فولت. إذا كنت ترغب في الحصول على جهد ثابت 5 فولت و 3.8 فولت و 3.3 فولت ، من الواضح أنه لا يمكنك الحصول عليها مباشرة تحتاج إلى استخدام شريحة طاقة معينة لتحقيق ذلك. فكيف تختار شريحة الطاقة؟ بادئ ذي بدء ، إذا كنت ترغب في الحصول على جهد 5 فولت ، فلا شك أنه يجب عليك استخدام شريحة معززة. لذا ، هل يمكن تحقيق الفولتية 3.8 فولت و 3.3 فولت مباشرة بواسطة بطارية الليثيوم من خلال LDO؟لا يوجد شيء خاطئ ، ويمكن تحقيق التنفيذ بالفعل ، ولكن يبدو أنه مجرد إهدار لطاقة بطارية الليثيوم ، لأنه بغض النظر عن LDO ، فإن جهد الدخل يكون دائمًا أعلى.

“

في الآونة الأخيرة ، كنت أصنع منتجًا يعمل ببطاريات الليثيوم. والمتطلبات العامة لجزء مزود الطاقة هي كما يلي:

1. مدعوم من بطارية ليثيوم أحادية الخلية قابلة لإعادة الشحن ؛

2. تأتي اللوحة مع وحدة إدارة الشحن ، والتي يمكن شحنها مباشرة بواسطة لوحة شمسية 5V خارجية أو شاحن هاتف Android.

3. تحتاج إلى إخراج جهد 5V بشكل مستقر لتزويد وحدة 5V بالطاقة.

4. من الضروري إخراج 3.8 فولت بشكل ثابت ، مع قدرة تحميل لحظية تزيد عن 2A ، لتزويد الطاقة لوحدة تزويد الطاقة بوحدة 4G ؛

5. تحتاج إلى إخراج جهد 3.3V بشكل ثابت لتزويد الطاقة إلى MCU والوحدات الإلكترونية 3.3V الأخرى.

بادئ ذي بدء ، تعلم المؤلف من البيانات أن نطاق الجهد لبطارية الليثيوم التي تحمل الاسم الاسمي 3.7 فولت هو بشكل عام 2.8 فولت ~ 4.2 فولت. إذا كنت ترغب في الحصول على جهد ثابت 5 فولت و 3.8 فولت و 3.3 فولت ، من الواضح أنه لا يمكنك الحصول عليها مباشرة تحتاج إلى استخدام شريحة طاقة معينة لتحقيق ذلك. فكيف تختار شريحة الطاقة؟ بادئ ذي بدء ، إذا كنت ترغب في الحصول على جهد 5 فولت ، فلا شك أنه يجب عليك استخدام شريحة معززة. لذا ، هل يمكن تحقيق الفولتية 3.8 فولت و 3.3 فولت مباشرة بواسطة بطارية الليثيوم من خلال LDO؟ لا يوجد شيء خاطئ ، ويمكن تحقيق التنفيذ بالفعل ، ولكن يبدو أنه يضيع طاقة بطارية الليثيوم ، لأنه بغض النظر عن LDO ، فإن جهد الدخل يكون دائمًا أعلى من جهد الخرج. وبهذه الطريقة ، خذ جهد 3.3 فولت كمثال ، جهد بطارية الليثيوم يزيد قليلاً عن 3.3 فولت على الأكثر ، ولا يمكنها الاستمرار في الحصول على جهد ثابت 3.3 فولت ، وهو أمر من الواضح أنه غير مقبول!

بعد التفكير في الأمر ، فإن الطريقة الوحيدة هي استخدام حل “التعزيز أولاً ، ثم التنحي” ، واختيار شريحة دفع مناسبة ، وزيادة جهد بطارية الليثيوم أولاً إلى 5 فولت ، ثم استخدام شريحة التنحي لفصل الفولتية تنظم إلى 3.8V و 3.3V ، والتي يبدو أنها تفعل ما نريد.

بالطبع ، هناك بالفعل العديد من شرائح التعزيز والمبالغ في السوق.جربت حلاً من قبل ، لكنه لم يكن جيدًا ، لذلك وجدت شريحة أخرى لاحقًا. بتوجيه من تكنولوجيا الشركة المصنعة ، تم تحسين الدائرة السابقة. لذلك دون مزيد من اللغط ، اسمحوا لي أن أشاطركم خطتي.

بادئ ذي بدء ، إنه جزء إدارة الشحن لبطارية الليثيوم. اختار المؤلف شريحة TC4056A كشريحة إدارة الشحن لبطارية الليثيوم أحادية الخلية:

هذا TC4056A هو أيضًا شريحة إدارة شحن بطارية ليثيوم أحادية الخلية شائعة نسبيًا في السوق. يتم تثبيت جهد الشحن عند 4.2 فولت ، ويمكن أن يصل الحد الأقصى لتيار الشحن إلى 1 أمبير. وفي الوقت نفسه ، يأتي مع درجة حرارة بطارية الليثيوم الكشف ، وإغلاق الجهد المنخفض ، وإعادة الشحن التلقائي واثنين من دبوس حالة LED للإشارة إلى الشحن ، والانتهاء. ربما اكتشف الخبراء ذوو العيون الحادة مشكلة في دائرة المؤلف ، أي أن جزء الشحن من بطارية الليثيوم لا يحتوي على دائرة حماية ، فهل هناك خطر على السلامة؟ في الواقع ، ليس الأمر كذلك ، لأن البطارية التي أستخدمها عبارة عن بطارية معبأة بالألمنيوم ، وليست بطارية ليثيوم مثل 18650. تحتوي هذه البطارية المعبأة بالألمنيوم نفسها بالفعل على لوحة واقية ، لذلك لم أعد أفعل ذلك بعد الآن ، وهو مضيعة للمواد.

بعد ذلك ، دعنا نلقي نظرة على دائرة جزء التعزيز. في جزء التعزيز من بطارية الليثيوم ، يستخدم المؤلف نموذج رقاقة التعزيز المتزامن KF2185. يمكن أن تصل كفاءة التعزيز المتزامن لهذه الشريحة إلى 94٪ ، ويمكن أن تصل يمكن تحميلها بشكل مستمر.يمكن أن تصل السعة إلى أكثر من 2A ، ويمكن تعديل خرج الجهد ، كما أن الدائرة الطرفية بسيطة جدًا.

بعد ذلك ، شريحة منظم الجهد 3.8 فولت.اختار المؤلف شريحة KF7416 يمكنها إخراج الجهد. ويمكن أن تصل كفاءة تحويل هذه الشريحة أيضًا إلى 95٪ ، كما أن الدائرة الطرفية بسيطة جدًا. حزمة SOT23-6 ، وهو أيضًا موفر للغاية للمساحة.

أخيرًا ، هي دائرة تنظيم الجهد بجهد 3.3 فولت ، وهناك طريقتان للحصول على جهد 3.3 فولت ، إحداهما من 5 فولت ، والأخرى من 3.8 فولت. نظرًا لأن 3.8 فولت الخاص بالمؤلف هنا هو توفير الطاقة لوحدة 4G ، ومن أجل توفير الطاقة ، عندما لا يتم استخدام وحدة 4G عادةً ، يجب فصل مصدر الطاقة لوحدة 4G بشكل منفصل ، في حين أن MCU و 3.3 أخرى تحتاج الوحدة V إلى التشغيل طوال الوقت ، لذلك لا يمكن استخدام 3.8 فولت بشكل مباشر لتنظيم الجهد هنا. يوجد عدد كبير جدًا من شرائح منظم الجهد لـ 3.3 فولت ، لذلك اخترت ME6211 مع نسبة سعر / أداء جيدة لاستخدامها.

بالإضافة إلى ذلك ، بالمناسبة ، في بعض تطبيقات بطاريات الليثيوم ، إذا لم تكن بحاجة إلى استخدام الفولتية الأخرى ولكنك تحتاج فقط إلى استخدام جهد 3.3 فولت ، فيمكننا أيضًا اختيار دفعة قائمة بذاتها وشريحة باك لتحقيقها ، دون الحاجة إلى ذلك أولاً Boost ثم التنحي. على سبيل المثال ، يمكن أن تحقق شريحة KF3448 التي تعرفت عليها هدفنا:

بالطبع ، عند اختيار هذه الرقائق ، يجب مراعاة عوامل مثل سعة التحميل ، واستهلاك الطاقة ، والحجم ، والسعر ، وما إلى ذلك في كثير من الحالات. في التطبيق ، لا يزال يتعين عليك اتخاذ خيار معقول وفقًا لموقفك الفعلي. المؤلف هذه الخطة ليست مثالية ، ولكن يمكن استخدامها أيضًا كمرجع ، وآمل أن تساعدك.