Seri 2S, Pengisi Daya Sel Li-Ion 5S menggunakan BQ7718

Pengisi daya sel Li-Ion seri BQ7718 seri 2S hingga 5S ini dirancang untuk memantau voltase setiap sel li-ion secara independen, dengan mengacu pada tingkat referensi yang disetel secara internal.

Segera setelah salah satu tegangan sel cenderung naik di atas level referensi, ini memicu pengatur waktu tunda internal. Pengatur waktu tunda ini menunggu beberapa detik dan kemudian memicu ON pin output IC.

Output dari IC memangkas suplai input sehingga kondisi tegangan berlebih dari sel dengan cepat dibatasi.

Diagram berikut menunjukkan konfigurasi dasar menggunakan paket sel Li-Ion seri 5S atau 5:

Input suplai bisa dari pengontrol panel surya.

Segera setelah salah satu sel seri mencapai situasi tegangan berlebih, pertama pengatur waktu tunda aktif, dan menunggu beberapa saat, dan akhirnya pin OUT dipicu ON untuk memangkas suplai.

Pengalihan OUTPUT ON / OFF berulang memungkinkan sel lain untuk melanjutkan proses pengisian, dan juga secara bersamaan menjaga sel seri yang terisi penuh dari pengisian yang berlebihan.

Perlindungan Tegangan Berlebih pada Baterai Seri Li-Ion

Baterai yang dapat diisi ulang biasanya digunakan untuk penyimpanan daya listrik dan menggunakan daya tersebut sesuai permintaan.

Tantangan utama dalam sistem yang dioperasikan dengan baterai adalah tegangan berlebih dan panas berlebih pada baterai.

Baterai Li-Ion menjadi kandidat yang layak untuk industri elektronik dan menggantikan baterai isi ulang berbasis nikel.

Baterai isi ulang lithium-ion telah mendapatkan popularitas dalam beberapa tahun terakhir karena penggunaannya yang luas dalam skuter listrik, e-bikes, drone, dan kendaraan listrik (EV).

Karakteristik menarik dan unik dari baterai Li-Ion adalah:

• Kepadatan energi tinggi
• Daya Output Tinggi
• Tegangan Sel Tinggi (dibandingkan dengan baterai nikel)
• Tingkat pemakaian sendiri yang rendah (1: 4 dibandingkan dengan teknologi nikel)

Meskipun memiliki sejumlah keunggulan dibandingkan baterai nikel, baterai Li-Ion kurang toleran, dan pengisian yang berlebihan mengurangi siklus hidupnya.

Tegangan berlebih dan pengisian daya yang berlebihan dapat menyebabkan panas berlebih, resistansi internal yang tinggi, penyimpanan energi yang rendah atau bahkan meledak.

Untuk mendapatkan manfaat maksimal dan untuk meningkatkan siklus hidup baterai Li-Ion, masalah pengisian yang berlebihan harus diatasi.

Untuk keselamatan dan perlindungan baterai, sirkuit perlindungan harus dirancang dengan benar dan sistem terintegrasi dengan baterai.

Perlindungan beban berlebih dan korsleting juga merupakan faktor penting untuk memperpanjang umur sistem baterai.

Fitur Utama:

Untuk mengatasi semua tantangan yang disebutkan di atas, para ahli telah merekomendasikan rangkaian perlindungan sel Li-Ion seri berbasis IC BQ7718.

Jajaran produk BQ7718 tidak hanya memantau tegangan lebih dalam sistem pengisian baterai, tetapi juga melindungi paket baterai dari tegangan berlebih.

Karena paket baterai terdiri dari serangkaian atau jumlah sel, perlindungan setiap sel telah dipastikan oleh sirkuit BQ7718xy.

Aplikasi BQ7718 memiliki fleksibilitas untuk memantau dan mengontrol baterai Li-Ion sel seri 2 hingga seri 5.

Perlindungan kelebihan beban dan korsleting juga disediakan dengan pengatur waktu tunda internal untuk perlindungan cepat sel baterai.

BQ7718 menyediakan modul uji pelanggan dan memungkinkan pemantauan independen setiap sel untuk memastikan perlindungan terhadap tegangan berlebih.

Dalam mode uji pelanggan, waktu uji dapat dikurangi untuk pemeriksaan dan verifikasi parameter pengatur waktu tegangan berlebih sambil mengintegrasikan dalam kemasan baterai.

Untuk mengaktifkan mode tes dan konfigurasi pengatur waktu tunda, silakan lihat lembar data.

Ukurannya kecil (QFN 3mm x 4mm, MSOP 3mm x 5mm) dan cukup ekonomis untuk dengan mudah dimasukkan ke dalam baterai.

Selain itu, voltase pengoperasian dan konsumsi arus BQ7718 terlalu kecil (ICC konsumsi daya rendah ≈ 1 µA) sehingga bisa lebih rendah daripada laju pemakaian otomatis yang melekat pada baterai Li-Ion yang dirancang dengan baik.

Ambang overcharge juga diperbaiki yang memungkinkan pengisian penuh dan mencegah pengisian berlebih. Ini memiliki perlindungan tegangan lebih dengan akurasi tinggi ± 10 mV.

Kisaran ambang perlindungan tegangan lebih dapat dipilih dari katalog (mulai dari 4.200 hingga 4.300 volt) tergantung pada persyaratan rangkaian paket baterai.

Jika ambang batas yang dipilih terlalu tinggi, baterai dapat rusak, jadi pilih ambang batas secara akurat sesuai kebutuhan rangkaian.

Menurut pabrikan, penting juga untuk dicatat bahwa masukan arus bocor per sel kurang dari 100 nA.

Pemerataan muatan di setiap sel adalah wajib untuk menyimpan jumlah energi maksimum, setiap sel harus diisi dengan sama.

Setiap ketidakseimbangan dalam pengisian setiap sel karena cacat produksi atau pengisian yang sering, pemakaian dapat mengurangi waktu pengoperasian baterai.

Seperti yang kami sebutkan, di BQ7718xy setiap sel dipantau secara independen, masalah pengisian ketidakseimbangan sel dapat dihilangkan.

Tegangan aktual dan tegangan referensi perlindungan terus-menerus dipantau oleh BQ7718xy untuk setiap sel, setiap deteksi ketidakseimbangan atau pengisian yang tidak sama (waktu tunda OV yang dikonfigurasi) di antara sel mengaktifkan rangkaian pengatur waktu.

Saat rangkaian pengatur waktu berakhir, status pengisian daya diaktifkan. Mode pengisian normal telah diaktifkan ketika voltase turun di bawah nilai preset.

Telah direkomendasikan oleh pabrikan bahwa untuk merasakan tegangan input setiap sel, resistor dan kapasitor seri di seluruh sel harus dipasang sesuai kebutuhan untuk penyaringan kebisingan dan pemantauan tegangan yang stabil.

Suhu fungsional BQ7718xy berkisar antara -10 ° C hingga 110 ° C, melebihi kisaran ini dapat merusak perangkat secara permanen.

Pemaparan yang terlalu lama hingga batas maksimum dalam kondisi apa pun dapat mengubah fungsionalitas sistem dan keandalan dapat terpengaruh.

Untuk menghindari masalah keandalan, disarankan agar perangkat tidak terkena kondisi batas terburuk atau maksimum untuk durasi yang lebih lama.

Fungsi PIN:

BQ7718xy tersedia dalam dua paket konfigurasi umum seperti DPJ dan DGK (keduanya dalam 8 pin) seperti yang ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

VDD adalah catu daya (30 V max, sedangkan 25V direkomendasikan) sedangkan VSS adalah referensi ground atau terminal negatif.

Sebuah resistor seri harus terhubung dengan VDD untuk membatasi arus dan kapasitor harus dihubungkan ke pin VSS untuk menyaring kebisingan.

Pin V1 ke V5 digunakan untuk merasakan tegangan input di sel 1 hingga sel 5 masing-masing. Pin keluar digunakan untuk sinyal kesalahan tegangan lebih (kisaran tegangan -0,3 hingga 30) dalam kemasan baterai.

Konfigurasi Sirkuit

Pendekatan sederhana untuk perlindungan pengisian 3,4 atau 5 seri sel baterai Li-Ion telah ditunjukkan pada gambar di bawah ini.

Rekomendasi pabrikan harus diikuti untuk pengembangan sirkuit proteksi tegangan lebih untuk paket baterai.

Setiap perubahan dalam rentang yang dinyatakan dalam lembar data dapat memengaruhi keakuratan pengukuran voltase sel. Kalibrasi alat telah dilakukan dengan menggunakan nilai = 1 kΩ, akurasi alat dapat diubah jika nilai lain digunakan untuk kalibrasi.

Sirkuit Aplikasi BQ7718:

Sirkuit elektronik untuk pemantauan dan perlindungan tegangan lebih, pemerataan muatan pada kondisi suhu tinggi dengan pengatur waktu tunda internal dapat dirancang dengan memanfaatkan BQ7718xy.

Untuk perlindungan paket baterai Li-Ion yang digunakan pada perkakas listrik genggam / peralatan berkebun, sepeda / skuter listrik, dan peralatan rumah tanpa kabel seperti penyedot debu.

Ringkasan:

Informasi yang disajikan pada gambar di bawah ini memberikan rincian fungsional dari IC dan aplikasinya secara singkat.

Referensi:

https://www.ti.com/lit/ds/symlink/bq7718.pdf

Affanni, A., Bellini, A., Franceschini, G., Guglielmi, P., & Tassoni, C. (2005). Pilihan dan manajemen baterai untuk kendaraan listrik generasi baru. Transaksi IEEE pada elektronik industri , 52 (5), 1343-1349.