reduction tension cicuit charge baterrie Li-ion

[seaclone]

Bonjour,

j'ai un soucis je désirerais réduire la tension d'entrée nécessaire au fonctionnement du circuit présenté (13 min) en pièce jointe, en dessous du 8V comment je peux faire ?

Urgent merci!!!

[PA5CAL]

Bonsoir

Pour passer à 8V ou moins, il n'y a pas d'autre moyen que de changer carrément de schéma.

En effet, le montage actuel réalise un générateur de courant, qui implique une chute de tension entre l'entrée et la sortie. Pour un courant de 1A, la chute de tension se répartit comme suit:
- environ 2,5 V pour le LM317T
- 1,2 V pour la résistance de limitation
- 1 V pour la diode
Cela fait un total de 4,7 V.

Or, une batterie Li-Ion à deux éléments en charge présente une tension de 8,2V (nb: 8,4V pour les batteries Li-Po). Cela nous mène à une tension d'entrée minimale de 13 V pour le montage. Même en réduisant au maximum la chute de tension, on devra toujours disposer d'une tension d'entrée supérieure à 8,2V. Les 8 V proposés sont donc insuffisants.


Pour s'en sortir, il faut nécessairement fabriquer un circuit élévateur de tension basé sur un hacheur (il en existe de plusieurs sortes). D'une part ce circuit élévateur pouvant générer et limiter le courant de charge, et d'autre part le schéma actuel ne pouvant être adapté, ce dernier ne présente plus d'intérêt et peut être abandonné.

[seaclone]

salut PasCAL,

merci pour ton aide,
g quand même plusieurs question à te poser,
mon LM3420 est un 4,2V, et non un 8,4V( g oublié de le changer sur le schéma) , deplus g consulté la doc du LM317 et ce dernier nécessite une chute de tension de 5V et non 2,5V (je me suis peut-être trompé)
sinon pourrais tu m'expliquer rapidement comment fait que le transistor commande le LM317 en ayant son collecteur relié à la branche ADJ pour que le LM317 délivre une tension de 4,2V

En dernier lieu ,oui j'aurais pu utiliser un hacheur mais ça devient tout de suite plus compliqué puisqu'il faut un autre circuit pour générer le signal de commande du hacheur sachant je ne dispose que d'une source de courant et tension que de 5V et 0.5A, que me conseilles-tu?
Merci

[PA5CAL]

Le LM317 a bien une chute de tension de 2,5V (sinon le schéma donné dans la datasheet du LM3420-8.4 ne pourrait pas fonctionner).

Attention, il y a parfois des erreurs dans les datasheets. Il faut rechercher la version la plus récente et ne pas hésiter à consulter celles de autres fabricants (lorsqu'il s'agit de composants standards) pour faire des recoupements.


Voilà ce qui se passe. Tout d'abord, Q1 n'est utilisé que comme une paire de diodes, et permet seulement de n'appliquer la tension de la batterie à l'entrée du LM3420 que lorsque le chargeur est alimenté.

L'amplificateur LM3420 délivre un courant de commande fonction de la différence entre la tension de la batterie et la consigne fixée à 4,2V.

Quand la tension de la batterie est inférieure à la consigne, le LM3420 ne délivre aucun courant et le transistor Q2 est bloqué. Le LM317 se comporte alors comme un générateur de courant : la différence de tension entre Out et ADJ étant maintenue à V_REF=1,25V et le courant sortant de ADJ étant I_ADJ=50A, il fournit un courant:

I_Out = (V_REF-R3.I_ADJ)/R_LIM = (2,5 - 1.10³.50.10^-6)/1,2 = 1A

Ce courant passe intégralement dans la batterie.

Quand la tension de la batterie atteint la tension de consigne, le LM3420 commence à délivrer un courant sur la base du transistor Q2, dont la tension V_CE chute, entraînant une réduction du courant délivré par le LM317, jusqu'à maintenir la tension de sortie égale à la consigne.

En résumé, on assiste à deux phases dans le processus de charge de la batterie:
- une phase à courant constant de 1A et tension inférieure à 4,2V
- une phase à courant inférieur à 1A et tension constante de 4,2V
conformément aux préconisations des constructeurs de batteries de ce type:

Avec ce schéma et une tension de batterie de 4,2V, la tension d'alimentation doit être encore supérieure à (4,2V+1V+1,2V+2,5V) = 8,9V.



L'alimentation de 5V/0,5A que tu proposes est insuffisante, car elle correspond à une puissance de 2,5W, alors de la seule batterie en charge (sans compter le chargeur lui-même) consomme déjà 4,2W !

Si tu disposes d'une autre alimentation plus puissante (au moins supérieure à 5,25W), on pourra voir si le recours une alimentation à découpage est nécessaire.

[seaclone]

citation:Quand la tension de la batterie atteint la tension de consigne, le LM3420 commence à délivrer un courant sur la base du transistor Q2, dont la tension VCE chute, entraînant une réduction du courant délivré par le LM317, jusqu'à maintenir la tension de sortie égale à la consigne.

Voilà ce qui se passe. Tout d'abord, Q1 n'est utilisé que comme une paire de diodes, et permet seulement de n'appliquer la tension de la batterie à l'entrée du LM3420 que lorsque le chargeur est alimenté.

si tu pouvais me décrire ces deux processus en détail ça m'intéresserais!
sinon le reste je le savais mais merci du rappel!

Sinon concernant mon alim je peux la "moduler" ( mais au minimum indispensable c'est à dire que si on pouvais concevoir un circuit avec la même fonction avec 5V en entrée ça serait parfait, cependant si ya besoin de plus je peux fournir mais j'aimerais ne pas dépasser le 1A et 8V ) ya pas de problème, mais le courant de charge d'après ce que j'ai lu (http://www.ni-cd.net/accusphp/theorie/lithium/charge.php)n'est pas forcément de 1A, je peux trés bien la réduire à C/2 est donc à 0.5A, c'est pour ça que je peux prendre Rlim égale à 2,2 ohms en normalisé (pas marqué sur le schéma) et dans ce cas est-ce que ya d'autres modif à faire sur le schéma pour qu'il charge à 0.5A?

sinon j'aimerais que tu me dise à quelle chute de tension correspond le 1V dans le calcul suivant:
Avec ce schéma et une tension de batterie de 4,2V, la tension d'alimentation doit être encore supérieure à (4,2V+1V+1,2V+2,5V) = 8,9V.

Merci pour ton aide!

[PA5CAL]

citation:Quand la tension de la batterie atteint la tension de consigne, le LM3420 commence à délivrer un courant sur la base du transistor Q2, dont la tension VCE chute, entraînant une réduction du courant délivré par le LM317, jusqu'à maintenir la tension de sortie égale à la consigne.

Voilà ce qui se passe. Tout d'abord, Q1 n'est utilisé que comme une paire de diodes, et permet seulement de n'appliquer la tension de la batterie à l'entrée du LM3420 que lorsque le chargeur est alimenté.

si tu pouvais me décrire ces deux processus en détail ça m'intéresserais!

Pour le premier point (dans le cas où la tension de la batterie atteint la valeur de consigne), il faut comprendre que:
- La batterie est équivalente à un générateur de tension avec une résistance interne très faible
- Le régulateur LM317 et les résistances R_LIM et R₃ réalisent un amplificateur de courant
- L'amplificateur LM3420 et le transistor Q2 réalisent une boucle de contre-réaction pour l'amplificateur ci-dessus.

Voici le cheminement de la boucle:
- Le courant issu du LM3420, qui est proportionnel à la différence entre la tension de la batterie et la tension de consigne (4,2V), est amplifié par Q2.
- Le courant de collecteur de Q2 traverse R₃ et impose une tension à ses bornes.
- Une augmentation de la tension aux bornes de R₃ fait chuter le potentiel de l'entrée ADJ et de la sortie Out du LM317 (le fonctionnement interne de ce dernier imposant une différence constante de 1,25V entre ces deux broches).
- Une diminution de la tension de sortie du LM317 entraîne une réduction du courant de sortie I_Out.
- Une diminution du courant de sortie réduit la tension aux bornes de la batterie, du fait de la résistance interne de cette dernière.

Le point de fonctionnement de l'ensemble se stabilise à un point où la réduction du courant de charge compense l'augmentation de la tension de la batterie. C'est le principe de la contre-réaction.

D'après les caractéristiques typiques données par les datasheets, on obtient les équations suivantes:
- le courant de sortie du LM3420 est:

I_LM3420 = 0,965.V_Bat - 4,059 (A)
avec pour limite I_LM3420<20mA

- le courant de collecteur de Q2 est de l'ordre de:

I_C = 35.I_LM3420

- le courant de sortie du LM317 est fixé à:

I_Out = 1 - 833.I_C (A)

Il en résulte une équation globale de la forme:

I_Out = 1 - 28.10³.(V_Bat - 4,2) (A)

Le courant de charge s'annule pour une tension de batterie supérieure de seulement 35V au-dessus de la consigne. On peut donc considérer que pendant toute cette phase, la tension de la batterie reste constante et égale à la valeur de consigne (4,2V).


Pour le second point, un transistor bipolaire est équivalent à deux diodes (jonctions bipolaires) base-émetteur et base-collecteur lorsque l'effet transistor n'apparaît pas.

Quand le chargeur est alimenté, le potentiel de la base de Q1 est supérieur à celui de son émetteur et de son collecteur. Les deux diodes évoquées sont passantes, et l'émetteur et le collecteur se retrouvent finalement au même potentiel, qui est imposé par la tension de la batterie.

Quand le chargeur n'est plus alimenté, la jonction base-collecteur est polarisée en inverse et bloque le courant, ce qui empêche la batterie de se décharger dans le chargeur au travers de R₁ et du LM3420.

Sinon concernant mon alim je peux la "moduler" ( mais au minimum indispensable c'est à dire que si on pouvais concevoir un circuit avec la même fonction avec 5V en entrée ça serait parfait, cependant si ya besoin de plus je peux fournir mais j'aimerais ne pas dépasser le 1A et 8V ) ya pas de problème, mais le courant de charge d'après ce que j'ai lu (http://www.ni-cd.net/accusphp/theorie/lithium/charge.php)n'est pas forcément de 1A, je peux trés bien la réduire à C/2 est donc à 0.5A, c'est pour ça que je peux prendre Rlim égale à 2,2 ohms en normalisé (pas marqué sur le schéma) et dans ce cas est-ce que ya d'autres modif à faire sur le schéma pour qu'il charge à 0.5A?

Dans le schéma, c'est R_LIM et elle seule qui fixe le courant de sortie. Augmenter sa valeur permet de réduire le courant de charge dans les mêmes proportions. C'est la seule modification à prévoir pour obtenir un courant de charge différent.

Mais comme je l'ai déjà indiqué, il faut impérativement 8,9V en alimentation. Pour descendre en-dessous de 8V, il faut obligatoirement modifier le schéma.

Je vais me pencher sur le problème, et te soumettre un nouveau schéma.

sinon j'aimerais que tu me dise à quelle chute de tension correspond le 1V dans le calcul suivant:
Avec ce schéma et une tension de batterie de 4,2V, la tension d'alimentation doit être encore supérieure à (4,2V+1V+1,2V+2,5V) = 8,9V.

Le 1V correspond à la chute de tension aux bornes de la diode 1N4001 traversée par un courant de 1A.

[PA5CAL]

Bon j'ai pondu ce schéma, qui permet de réduire énormément la chute de tension du chargeur.

Mais je ne l'ai pas testé car je n'ai pas ce qu'il faut sous la main en ce moment (il faut voir notamment la stabilité, au cas où se mettrait à osciller tout seul... on ne sait jamais).

La résistance variable sert à ajuster le courant de charge (à 0,25A, 0,5A ou 1A par exemple).

[PA5CAL]

Heu... j'ai fait une erreur.

Pour le circuit de droite, il faut bien sûr lire "LM3420" et non "LM336".

[seaclone]

ok merci bcp, je vais essayer de savoir comment ça marche, par contre pour tester l'oscillation de la boucle, je sais pas trop comment faut faire ni le matos qu'il faut, le mieux est peut-être que je le réalise physiquement et que je vois si il "marche bien".

[seaclone]

Bonjour,

j'ai une question d'une importante capitale,

je me suis baladé sur un forum et je suis tombé sur un message dans lequel la personne disait que le LM3420 n'est utilisable que pour des batteries lithium nue et pas utilisable pour des batteries en pack.

Est-ce quelqu'un peut confirmer ou infirmer et me dire pkoi?

Urgent merci

[PA5CAL]

En effet, les packs de batterie peuvent inclure des circuits électroniques en plus des éléments rechargeables. Cela peut aller du simple capteur de température à un système numérique informatisé. On trouve souvent le système SMART (monitoring intégré de la tension) et parfois des systèmes d'équilibrage de la charge dans le cas de plusieurs éléments en série. J'ai même des batteries chez moi qui incluent carrément un bouton et un affichage lumineux du niveau de charge.

Utiliser un chargeur simple construit autour d'un LM3420 peut donc poser quelques problèmes avec certains packs "intelligents", intégrant notamment des systèmes d'équilibrage ou de protection.

Pour les modèles ne présentant qu'un capteur de température ou un système de monitoring passif (pas de diode ni de transistor de puissance intégré au pack), il n'y a pas de soucis.

[seaclone]

et comment savoir si la batterie en est équipée ou pas?

il faut se renseigner auprès du constructeur ou il ya pas un élément visiblement identifiable sur la batterie?

[PA5CAL]

Une vérification est toujours préférable. Soit au niveau de la batterie, soit au niveau du chargeur qui est normalement utilisé.

Mais les cas où le chargeur à base de LM3420 ne conviendrait pas doivent être rares. Déjà, le fait que la batterie n'ait qu'un seul élément exclut la présence d'un système d'équilibrage. En faisant le tour chez moi, parmi tous le packs de batteries au lithium (tous à deux éléments ou plus), la majorité ne contient pas de circuit ou seulement un capteur de température, et au final seul celui de l'ordinateur portable pourrait poser problème...

[seaclone]

salut ,

Bon je viens de m'apercevoir que je me suis fait avoir, après quelques mesures de tension basiques autour de mon telephone en présence de la batterie ou pas,
et j'en ai déduit que mon montage ne marchera pas si je le branche directement sur le telephone portable car celui-ci demande du 5V, dont 4.2V pour la batterie et 0.8V pour la led qui clignote!!!

(5V c'est à peu près ce que tous les chargeurs de télephone délivrent!)
Donc je sais pas si je garde le schéma proposé par pascal ( qui lui m'obligera à concevoir un emplacement spécial pour la batterie seule )ou si j'en conçois un autre qui pourra se connecter directement au téléphone et qui délivrera 5V (avec même type de régulation que précedemment) mais sera rapidemment dépassé par les évo technologiques (tendance à baisser la tension)

autre question : je veux disposer d'un courant de 60mA sous 3.6V (pour alimenter 3LEDS d'éclairage), la tension est facile à obtenir avec un pont diviseur de tension en sortie du montage ,mais pour limiter le courant je dois encore ajouter un régulateur type 2940T sur le montage précédent ?

Merci de vos conseils !

[PA5CAL]

Attention ! Le chargeur à base de LM3420 dont on parle depuis le début du fil n'est pas une alimentation normale. C'est un montage qui n'est là que pour délivrer un courant et une tension répondant aux critères exposés plus haut, dans le quatrième post (voir courbes).

Il n'est pas question d'alimenter un téléphone en 5V avec, ni un second montage en parallèle. Sinon on perd tout l'intérêt que présente ce chargeur.

Pour une utilisation différente, il faut carrément faire un autre montage.