Caricabatterie Con Integrato Bq2002E

[MusicIsLife]

Ciao a tutti ragazzi.

Sto cercando di realizzare un semplice caricabatterie per 2 batterie NIMH collegate in serie (devo caricare stilo o ministilo). Ho a disposizione l'integrato BQ2002E della Texas Instruments che ho provato su basetta sperimentale e sembra funzionare.

Come è possibile vedere dallo schematico realizzato che vi ho riportato ho per ora escluso il funzionamento del NTC che provvederò a collegare successivamente.

Nel fare alcuni test sono sorti dei dubbi sul funzionamento dell'integrato in questione. Ho collegato a potenziale di VCC/2 (con VCC=5 V) il pin TM e, di conseguenza, dovrei effettuare una carica rapida con corrente pari a C/2. Ma come fa l'integrato a conoscere la capacità della batteria che inserisco? Potrei dover ricaricare batterie da 2500 mAh, come da 1800 mAh o, addirittura, caricare le batterie ministilo (AAA) che hanno capacità di 600 mAh. Ho fatto una prova collegando il multimetro in serie al polo positivo delle batterie ed utilizzando sia batterie da 2000 mAh che due ministilo da 600 mAh ho visto che la corrente di carica fornita alla batteria è sempre pari a 1 A.

Grazie in anticipo per l'aiuto che potrete darmi

[Darlington]

Ma come fa l'integrato a conoscere la capacità della batteria che inserisco?

Non la conosce, non può conoscerla, e credo che nessun caricabatterie al mondo abbia modo di "leggere" la capacità della batteria che ci attacchi, a meno che non possa fare un ciclo di scarica monitorata ad un valore di corrente noto, cosa che possono fare solo alcuni caricatori di alto livello.

Il caricabatterie si limita a mantenere la corrente costante ad un certo valore, per poi abbassarla quando è il momento giusto (tramite controllo in temperatura o delta V).

Ho dato uno sguardo veloce al datasheet e mi pare che la corrente in uscita sia fissa...

[Mirko Ceronti]

e credo che nessun caricabatterie al mondo abbia modo di "leggere" la capacità della batteria che ci attacchi

In realtà quelli da muletto di ultima generazione....."possono" !

Saluti

Mirko

[Darlington]

Forse anche qualcuno di quelli da modellismo da 400-500€ ha una funzione del genere (come facciano non ne ho idea) ma comunque sono rarità rare

[MusicIsLife]

Quindi la corrente da cosa è fissata? Dalla rete di polarizzazione costituita da R8-Q1-R6?

Con R8 e R6 scelgo la corrente che scorre in Q1 che costituisce la corrente di base di Q2, la quale viene amplificata ed erogata al pacco batterie?

Ma allora non capisco che senso ha dichiarare la carica di 2C, 1C o C/2 andando a settare i livelli del pin TM dell'integrato, visto che il circuito non può conoscere a priori la capacità delle batterie da caricare.

Più che altro "buttare" 1 A dentro un pacco batterie con capacità di 550 mAh o meno non mi sembra un'ottima cosa.

Inoltre nel fare le prove (magari frettolosamente) mi sembrava che la corrente erogata andasse di colpo a 0 A una volta terminata la carica. è anche vero che il multimetro è stato posto sulla portata di 10 A e dunque potrebbe essere che se la corrente di mantenimento non venisse letta nel caso in cui fosse stata troppo bassa nel momento del raggiungimento della carica.

Modificato: 8 gennaio 2015 da MusicIsLife

[marcoe87]

Ciao, è indicato all inizio del datasheet.

Va alimentato a partire da una sorgente a corrente costante o comunque limitata. Direi che il valore limite dev'essere pari a 2C.

Inviato dall'app. Mobile di PLC Forum da GT-I9505

[MusicIsLife]

Ricontrollando bene il datasheet ammetto che mi era sfuggito l'aspetto che mi hai fatto notare, marcoe87!

Analizzando il circuito che ho fatto credo di aver capito i seguenti aspetti. Tralasciando le variazioni dei parametri di funzionamento a causa della variazione di temperatura, la resistenza R6 dovrebbe fissare la corrente che finisce al pacco di batterie. La corrente che scorre in R6, amplificata del fattore hFE del transistor TIP32C Q2, entra nelle batterie in carica e, dunque, ho un circuito che eroga una corrente costante.

Per fare un esempio pratico, ipotizzando di impiegare un TIP32C come Q2, con guadagno di 50 (è un valor medio) ed ipotizzando che io voglia 1 A che scorre nel pacco batterie ho dimensionato la resistenza R6 pari a 220 ohm. Per fare questo calcolo ho trascurato la corrente che scorre in R7 e che si sommerebbe a quella di base di Q2 poiché è circa 2 ordini di grandezza inferiore di quest'ultima; inoltre la resistenza R8 è da 10K.

Se volessi una corrente che scorre nelle batterie pari alla metà di quella precedente dovrei raddoppiare all'incirca il valore di R6, portandomi a 440 ohm.

Il ragionamento è corretto?

Ciò che non mi torna ancora è il discorso del C/2, 1C, 2C. Praticamente io dovrei settare la corrente che alimenta il pacco di batterie a seconda che la voglia pari a C/2, 1C o 2C? Ad esempio se avessi batterie da 2000 mAh e impostassi il pin TM per avere C/2 dovrei fornire 1 A costante alle batterie?

E se, sempre per esempi, impiegassi batterie da 600 mAh e volessi caricarle a C/2, allora dovrei fornire una corrente costante di 300 mA?

Se così fosse praticamente dovrei essere io a variare R6 (e di conseguenza la corrente che fornisco alle batterie) ogni volta che inserisco batterie con capacità differenti.

[Darlington]

Ieri ho dato una letta veloce al datasheet, devo rileggerlo con calma, ma da quel che ho capito il discorso di C lo decide l'integrato, e poi puoi anche forzare tu una certa modalità tramite il pin TM.

Se ti interessa solo una carica a C/2 ma vuoi poter usare più capacità differenti, devi limitare a monte la corrente con più settings diversi, da usare poi a tuo piacimento.

Sempre da quel che ho capito, tra C/2, 1C e 2C per l'integrato cambiano il safety timer e la modalità di fine carica (dV o temperatura), non la corrente che viene erogata.

[MusicIsLife]

In effetti settando il pin TM per avere C/2, 1C o 2C variano le proprietà che hai detto tu, Darlington. Sempre come hai detto tu non varia la corrente che viene erogata.

A questo punto dovrei essere io a fare in modo di erogare una corrente che corrisponda a C/2 (o 1C o 2C) a seconda della capacità delle batterie che vado a caricare.

Diciamo che pensavo fosse un integrato un po' più intelligente

Ma se io imposto il pin TM per avere C/2 a con due batterie in serie da 2000 mAh invece che caricarle con 1 A costanti fornisco 1.5 A che cosa accadrebbe? E se fornissi invece una corrente inferiore?

[Darlington]

Ma se io imposto il pin TM per avere C/2 a con due batterie in serie da 2000 mAh invece che caricarle con 1 A costanti fornisco 1.5 A che cosa accadrebbe?

Niente di particolare, si caricheranno prima e quando saranno cariche, l'IC passerà in mantenimento.

E se fornissi invece una corrente inferiore?

In questo caso, potrebbe intervenire il timer di sicurezza prima della fine carica, e si interromperebbe la carica anzitempo.

[MusicIsLife]

Quindi io potrei mantenere il pin TM a VCC/2 al fine di caricare le batterie a C/2.

Potrei poi fornire, ad esempio, 1 A costanti a qualsiasi batterie vada a piazzare. Se le batterie fossero di capacità inferiori a 2000 mAh riuscirei a caricarle completamente senza problemi dovuti al fatto che il timer scatti poiché è passato il tempo previsto per la carica a C/2.

Se invece applicassi batterie da 500 mAh e fornissi 1 A costanti raggiungerei la carica in tempi molto più rapidi del caso precedente, anche se in questo caso rischierei di danneggiarle poiché è come se le stessi caricando a 2C.

[Darlington]

Esatto, è come dici.

Tieni conto che se l'integrato è impostato a C/2 e il rateo di carica che tu fornisci è 2C, il rischio di accorciare la vita alle batterie è dato anche dal fatto che non hai la terminazione con dV negativo, e la terminazione con la tensione di picco a quei ratei non è considerata affidabile, quindi l'unica cosa che interromperebbe la carica sarebbe il sensore di temperatura, perché il timer interverrebbe dopo un tempo esageratamente lungo per essere di una qualche utilità: visto che la batteria una volta carica smaltisce in calore tutta la corrente che gli arriva, secondo me con un rateo di 2C le batterie prenderebbero fuoco molto prima delle tre ore concesse dal timer.

[MusicIsLife]

Finalmente ho capito!!!

O ho problemi di comprensione io (il che è moooolto probabile), oppure il datasheet scritto da TI è tutto fuorché esplicativo e semplice da capire

Allora provo a fare alcune variazioni sul circuito in base alle mie esigenze e ne posterò il prima possibile una versione aggiornata per sapere il vostro parere

Cercherò magari di dimensionare i componenti per avere tre differenti valori di corrente selezionabili: 1.5 A (per caricare le stilo sino a 3000 mAh), 1 A (per quelle che ho attualmente da 2000 mAh) e 400 mA (per caricare le ministilo da 800 mAH).

[Darlington]

oppure il datasheet scritto da TI è tutto fuorché esplicativo e semplice da capire

Opto per questa. Non è il massimo dell'intuitività

[Livio Orsini]

oppure il datasheet scritto da TI è tutto fuorché esplicativo e semplice da capire

Le specifiche tecniche dei componenti riportano tutti i dati necessari e sufficienti per una corretta progettazione.

Le considerazioni applicative particolari, eventuali chiarimenti ed esempi applicativi, oltre ai fondamentali presenti sui data sheets, si trovano sulle Application Notes.

Se non esistono AN di un componente il fatto è dovuto o alla giovinezza del componente, per cui non è ancora stata redatta alcuna AN, oppure perchè è di facile applicazione o di scarso interesse.

[marcoe87]

Nel caso specifico l integrato è abbastanza datato, TI dispone di chargers ben più moderni ed intelligenti... Concordo che il datasheet pur contenendo l'indispensabile non eccede in chiarezza!

Aggiungo che si trova sul sito TI lo schema della demo board da loro sviluppata per questo oggetto, che ti può suggerire il miglior modo per utilizzarlo nella tua applicazione.

Ciao!

Inviato dall'app. Mobile di PLC Forum da GT-I9505

[MusicIsLife]

Ciao ragazzi.

Sono di nuovo qui con questo caricabatterie, perché mi sta tirando veramente sc..o!

Ho realizzato il circuito del tutto simile a quello della DV2002LT Board proposta dalla TI.

http://www.ti.com/lit/ug/sluu007b/sluu007b.pdf

Ho voluto impiegare due differenti alimentazioni, una +5V per la parte di controllo ed una +12V per erogare la corrente che deve essere fornita al pacco batterie.

Ho montato i componenti come riportati nello schematico che vedete in questo post, ma il caricabatterie non funziona. Nel momento dell'accensione la tensione sull'emettitore del BJT va a circa 4.7V interdicendo di fatto il transistor, ed infatti ottengo in uscita una corrente I=1.25A. Tutto sembra funzionare alla perfezione, dunque, per i primi 3 secondi dall'accensione.

Subito dopo, però, si spegne tutto. La tensione sull'emettitore del NPN dovuta alla forzatura imposta sul pin di comando del pin CC dell'integrato BQ2002E scende di colpo a 0V, accendendo di fatto il transistor ed interdicendo il passaggio di corrente al carico.

Monitorando continuamente la tensione sull'emettitore vedo che subito essa cerca di risalire e riattivare il tutto, ed infatti la corrente al pacco batterie ha un picco di risalita sino a qualche centinaia di mA, ma poi si riabbassa subito e si ripete ciclicamente quanto descritto in questa frase.

La tensione rilevata sulla serie delle DUE batterie (NI-MH) misura 2.6V quando il circuito è disalimentato; sale a 4.5V quando è alimentato. Subito dopo si spegne tutto e quindi ritorna a 2.6V. La tensione 4.5V letta sulle batteria sinceramente mi sembra un po' elevata ed infatti mi sembra che l'integrato inibisca la carica nel momento in cui rilevi una tensione maggiore di 2V per singola cella e, dunque, sarei di fronte a questo caso.

Il fatto è che configurando il 317 in configurazione generatore di corrente costante non capisco come possa in uscita esserci una tensione così elevata.

Il 317 è adeguatamente alettato.

A questo punto ho fatto una seconda prova collegando il pacco da 4 batterie e modificando la resistenza R5 ponendola da 1Mohm. In questo caso sembra che tutto funzioni in quanto il led resta acceso e la carica prosegue. La tensione che misuro sul pacco batterie durante la carica è di 6.7V che diviso 4 batterie fanno 1.675V a batteria, ovvero sotto i 2V fatidici. In questo caso, però, mi sembra che la corrente di carica non resti pari a 1.25A, ma si abbassi a circa 800mA. Infatti la tensione che misuro ai capi di R8 (da 5W) è 800mV.

P.s: Non posso alimentare tutto con i 5V, perché ho visto che il 317 non lavora correttamente con due batterie in serie da caricare, necessitando di una tensione di dropout maggiore di quella che potrebbe cadere su di esso. Corretto?

Avete idee?

Modificato: 21 gennaio 2015 da MusicIsLife