Integrowanie baterii i ładowarki z moim projektem - nigdy nie chcę wyjmować baterii z tego urządzenia w celu ładowania, jak to zrobić?

(Kiedyś projektowałem i budowałem elektronikę - HiFi, automatyzację, systemy cyfrowe aż do kontrolerów opartych na procesorach - więc dobrze rozumiem podstawy. Właśnie przestałem być zaangażowany w tę dziedzinę około 15 lat temu, więc moja wiedza tego, co jest obecnie dostępne pod względem komponentów, jest dość mgliste).

Urządzenie jest kontrolerem instrumentu naukowego. Wyjmowanie baterii w celu ładowania co jakiś czas będzie uciążliwe. Ponadto chcę płynnego przejścia między akumulatorami a prądem przemiennym (cóż, nie prądem przemiennym jako takim, ale zewnętrznym prądem stałym o wyższym napięciu).

Akumulator musi mieć napięcie 12 V lub nieco wyższe. Jeśli chodzi o ilość energii, którą trzeba zgromadzić, powinno wystarczyć coś w rodzaju małej baterii laptopa.

Zasadniczo muszę zintegrować obwód ładowania akumulatora z urządzeniem. Baterii nie da się (łatwo) wyjąć. Urządzenie zapewni port dla zewnętrznego źródła prądu stałego do ładowania. Przełączanie między wewnętrzną baterią a zewnętrznym napięciem stałym musi być płynne. Musi automatycznie obsługiwać wszystkie obowiązki związane z ładowaniem akumulatora (regulować prąd, przerwać ładowanie po pełnym naładowaniu, zatrzymać urządzenie po całkowitym rozładowaniu i nie ma zewnętrznego prądu stałego itp.). Wskazanie aktualnego poziomu naładowania byłoby fajne.

Jakieś sugestie?

Jestem pewien, że do tego celu mógłbym użyć prawdziwej baterii laptopa, po prostu nie wiem, jak to podłączyć.

Czy mogę używać 4 x LiPo lub 4 x 18650 elementów w szeregu? Musiałbym użyć jakiejś ładowarki / kontrolera baterii, jestem prawie pewien, że coś takiego już istnieje, po prostu nie wiem od czego zacząć. Wiem, że te elementy są wybredne.

Każda pomoc będzie mile widziana, dzięki.

Bateria laptopa może być dobrym wyborem, jeśli charakterystyka Li-ion Ci odpowiada. Mogą mieć 2, 3 lub 4 komórki w szeregu. Niektóre zapewniają dostęp do wszystkich punktów połączeń komórkowych, niektóre nie. Te, które nie mają wewnętrznego kontrolera do utrzymania równowagi komórek.

Jeśli jest to aplikacja jednorazowa lub woluminowa, możesz chcieć skorzystać z tego, czego używa powiązany laptop. Jeśli jest to do użytku w dużych ilościach, Digikey i inni sprzedają szereg odpowiednich układów scalonych. Alternatywą jest użycie mniejszej liczby komórek i konwertera doładowania. Istnieje wiele pojedynczych akumulatorów LiPo dostępnych na tablety / telefony / pdas / ... Do aparatów dostępnych jest wiele akumulatorów 2-ogniwowych. Zazwyczaj są one droższe na pojemność, chyba że kupujesz baterie z rynku wtórnego. Zaletą baterii aparatu jest to, że zwykle dostępne są tanie ładowarki posprzedażne, które są ukierunkowane na konkretny typ baterii aparatu i które wykonują wystarczająco dobrą ładowanie baterii. Cena takich ładowarek jest często na tyle niska, że ​​wbudowanie komercyjnej ładowarki w produkt może być atrakcyjne.

Jeśli chcesz minimum 12 V, potrzebujesz 4 ogniw litowo-jonowych - około 12 V minimum (wybierz) i prawie całkowicie poniżej 17 V.

Możliwą alternatywą są uszczelnione ogniwa kwasowo-ołowiowe. Tańsze na pojemność, ale mniejsze gęstości masy i energii objętościowej oraz niższy cykl życia przy głębokim rozładowaniu.

LiFePO4 (fosforan litu) ma niższe napięcie na ogniwo niż LiIon i niższą gęstość energii, ale potencjalnie znacznie dłuższy cykl życia. Długoterminowy LiFePO4 oferuje najlepszy koszt cyklu PE, ale cena początkowa jest wysoka.

NiMH - niezalecane.

Dodany:

Florin skomentował:

Ponieważ na tym etapie nie potrzebuję dużo energii zmagazynowanej w akumulatorze, pomysł pojedynczego ogniwa litowego + obwodu wzmacniającego brzmi naprawdę zachęcająco, zwłaszcza że mogę łatwo znaleźć moduł sprzątający, który wykonuje ładowanie, a jednocześnie podaje prąd stały do ​​mojego urządzenia . Oczywiście teraz muszę znaleźć odpowiedni wzmacniacz; idealnie coś opartego na układzie scalonym z kilkoma elementami wokół niego. Wymagania dotyczące natężenia są niewielkie. Muszę zbudować dwa, jeden na 5 V, a drugi na 12 V.

Układ ten zapewni do 80 mA przy 18 V (100 mA + AT 12 V) lub 280 mA przy 5 V na wyjściu z pojedynczego ogniwa LiIon lub LiFePO4. W magazynie w Digikey za ~ 2 USD / 1.

Synchroniczny konwerter DC / DC TI / NatSemi LM4510 z izolacją True Shutdown

Wydajność jest „OK” w rozsądnym zakresie obciążenia.

A obwód oferuje znośny poziom złożoności.

Dostępny jest zestaw ewaluacyjny - którego płytka drukowana daje dobre wskazówki dotyczące właściwego układu:

Pojedyncze ogniwo Li-ion lub LiFePO4 zasila to dobrze. Ten ostatni ma niższą gęstość energii, ale ma tę zaletę, że ma dłuższy cykl i ogólnie lepsze maniery przy stole. Ogniwo Li-ion 18650 (stosowane w większości zestawów akumulatorów do laptopów) da około 7 - 9 Wh w przypadku nowych lub powiedzie 6 Wh po konwersji doładowania. Ogniwo LiFePO4 18650 da około 50% zawartości energetycznej standardowego ogniwa litowo-jonowego. Powiedz 3,5 do 4 Watt godzin.