Circuit de charge batterie Li-Ion

[dje8269]

Bonjour à tous ,

Fort de ma première expérience avec ces circuits : Lien discussion

Je souhaite maintenant monter le curseur d'un cran !

Je recherche donc à fabriquer un système de charge pouvant répondre à certains critères :

-1 seul élément Li-Ion, car le balancing est encore trop compliqué pour moi à mon avis.
- Pouvoir le souder ( MSOP-8 ça doit passer) j'en ai pas pour voir la taille réelle. Par contre MSOP-10 j'y arriverai pas c'est sur. un SOIC serait parfait ou un SOT-23 ça passe aussi , Vous voyez le genre j'en doute pas.
- Courant de charge 2A minimum ! ( pour les gros éléments) donc avec une alim externe se branchant sur secteur . lien vers DS
- être compatible avec cette batterie : Data-Sheet
- Avoir une entrée pour surveiller la température de l'élément.
- Avoir un état du chargeur (en charge ou non).
- Pouvoir être désactivé en absence d'alim d'entrée pour diminuer le "vidage" de la batterie.
- Charger la batterie tout en alimentant la charge quand Vcc est présent.

D’après mes recherches j'ai trouvé 2 circuits répondant presque à tous mes besoins.

Le LTC 4002
Le BQ2057C

Avant de passer commande, j'aurais aimé votre avis et explications sur plusieurs points, afin de ne pas me tromper.
Surtout si vous voyez d'autre CI faisant le Job t que vous connaissez, car je n'ai trouvé que ces deux la !

Je souhaite faire un chargeur générique. dans la limite du raisonnable par le courant consommé par l’équipement ( 500mA max à la louche)

Sur le LTC4002 : LT.JPG
- A quoi sert l'inductance ? est ce que ça valeur doit être précise ou je peux prendre un peu au dessus ou dessous ? ( récup) . je peux prendre celle c ?i : lien
- La diode Schottky D1 protège des inversions de polarité , mais a quoi sert la D2
- Je ne vois pas comment règle -t-on le courant de charge ?. Il est prévue pour 1.5A max, la batterie cité plus haut doit être charge a 0.5C ( 1400~1500mA) nickel. Mais si je souhaite chargé une autre batterie à 1A par exemple ? est ce l'alim d'entrée qui détermine le courant de charge ?
Il préconise dans la DS des condensateur céramiques , pourquoi ?





SUR le bq2057 : bq.JPG
- Pourquoi une résistance de pull-up sur la gate du MOSFET
- est que les résistances de threshold sur la NTC sont obligatoires, si celle-ci est déja intégrée à la batterie ?

Merci à vous si vous voulez bien partager vos expériences !
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[dje8269]

Bonjour,

Petit up !

[bobflux]

> A quoi sert l'inductance ? est ce que ça valeur doit être précise ou je peux prendre un peu au dessus ou dessous ? ( récup) . je peux prendre celle c ?i : lien
> La diode Schottky D1 protège des inversions de polarité , mais a quoi sert la D2

C'est un convertisseur à découpage buck, regarde sur wikipédia

[invite5637435c]

B
- Je ne vois pas comment règle -t-on le courant de charge ?. Il est prévue pour 1.5A max, la batterie cité plus haut doit être charge a 0.5C ( 1400~1500mA) nickel. Mais si je souhaite chargé une autre batterie à 1A par exemple ? est ce l'alim d'entrée qui détermine le courant de charge ?
Il préconise dans la DS des condensateur céramiques , pourquoi ?

C'est Rsense qui limite le courant à la valeur souhaitée.
Les condensateurs céramiques type X5R ou X7R ont une faible impédance série, pour un buck c'est plutôt indispensable vu la fréquence de fonctionnement de ces circuits de commande.

- Pourquoi une résistance de pull-up sur la gate du MOSFET

c'est un PMOS donc c'est un 0 qui le fait conduire et par défaut il doit être ouvert à la mise sous tension, donc il faut tirer la grille au +.

[A voir en vidéo sur Futura]

[dje8269]

C'est un convertisseur à découpage buck, regarde sur wikipédia

Bien vu ! je viens de lire et regarder ceci . le hachage par le MOS n'engendre-t-il pas des problèmes de parasites sur la ligne ?

C'est Rsense qui limite le courant à la valeur souhaitée.

Ok merci c'est ce qu'il me semblait ( je ne voyais que ca), donc je dois en prendre de plusieurs valeurs . je vais regarder-ci des ajustables existent ?

Les condensateurs céramiques type X5R ou X7R ont une faible impédance série, pour un buck c'est plutôt indispensable vu la fréquence de fonctionnement de ces circuits de commande.

Ah d'accord je ne savais pas , je vais en commander de ce type alors !

c'est un PMOS

Ah oui suis-je bête ! merci.

[invite5637435c]

La résistance sense est forcément fixe, résistance à très faible inductance et en boitier 2512.Tu ne trouveras pas de version ajustable et c'est même déconseillé.Pour faire une version ajustable en courant pars plutôt sur ce que j'avais posté en section projet pour un driver led, c'est le même principe à savoir il te faut 2 boucles d'asservissement.

[dje8269]

Merci pour ces précisions.

J'ai rajouter dans la commande des condensateur X5R !

Pour l'inductance j'ai pris celle ci j’espère que ca ira : Lien
Pour les Rsense : j'ai prit des 1W à 1% plutôt que des 2W à 5% : Lien
Pour l'aim j'ai pris ca : Lien

Merci pour ces réponses et précisions.

Bon ben j'ai plus qu'a faire alors !! à très vite

PS: si vous voyez d'autre précisions n’hésitez pas la commande partira la semaine prochaine !

[dje8269]

merci pour l'info : Lien vers projet

Bon ça me parait bien trop compliqué pour moi ! il faut savoir rester à son niveau.
Je vais commencer par étudier les signaux sur ce circuit la ! donc je devrais avoir une fréquence visible à l'oscillo sur ma gate, qui devrait changer en fonction de Rsense !

Est ce qu'il possible de mettre un switch pour changer Rsense ? genre un inter 3 positions , et sur chacune entre elle une Rsense différentes ? pour 500mA, 1A et 1.5A par exemple .

[invite5637435c]

Non on ne procède pas ainsi.
Si tu veux changer la valeur du courant tu n'as que 2 solutions:

-> soit avoir une consigne en courant en plus de la consigne en tension.
-> soit agir sur la consigne en tension, la tension baisse donc le courant fournit à ta batterie baisse aussi.

[dje8269]

JE me disais aussi que c'était trop simple !

Tant pis. je ferais plusieurs montage alors .

J'ai étudié pas mal de truc hier soir sur buck , je pense avoir à peu prêt saisi le fonctionnement, me reste plus qu'a experimenter et visualiser des courbes !
Le point noir c'est la fréquence et cette histoire de période et l'effet sur l'inductance qui me chiffonne . Je ferais peut être des tests avec un µC et un MOSFET pour voir les effets sur cette dernière.

[invite5637435c]

Attention aussi au routage, c'est généralement là où le bas blesse quand on débute dans les DC/DC à découpage.
Un schéma peut être bon avec les bonnes valeurs sans pour autant fonctionner correctement après routage.
Donc bien lire les consignes LAYOUT RULES dans les DS.

[dje8269]

Donc bien lire les consignes LAYOUT RULES dans les DS.

D'accord très bien je le ferais !

Quand tu dis "sans pour autant fonctionner correctement après routage", à quel point de vue tu pense ? Au rendement ? à une mauvaise tension ou courant ? a des parasites ?

[bobflux]

Un converto à découpage est un des meilleurs exemples de montage où seul le schéma réel compte (qui inclut les inductances, résistances et capacités parasites), le schéma dessiné sur un papier, c'est comme la photo sur la boîte de céréales, c'est "photo non contractuelle" ou "suggestion de présentation" si tu vois ce que je veux dire...

il y a des dI/dt très importants, donc les inductances parasites se manifestent.
Le FET peut osciller et s'autodétruire, ou commuter de façon non optimale et augmenter les pertes.
L'ESR des condensateurs est importante.

Et, tout aussi important, quand on a des courants de l'ordre de l'ampère qui sont commutés en moins de 50 ns, un layout pourri produit un brouilleur radio large bande... ou une quantité de parasites énorme sur les alims...

Le conseil le plus important est de réduire l'aire des boucles parcourues par les courants commutés, et de ne pas radiner sur le cuivre. Si tu répliques le layout du module d'évaluation, tu éviteras de te prendre la tête, et fais nous valider tes choix de composants...

[dje8269]

Bonjour,

Merci bobfuck pour ces précisions ! Je vais me contenter de refaire le schéma montrer en #1 .

je vais faire les deux plaques d'essais pour voir !

Le conseil le plus important est de réduire l'aire des boucles parcourues par les courants commutés

C'est à dire .

fais nous valider tes choix de composants...

Les batteries à disposition:
Batterie Li-Ion 3000mAh
Batterie Li-Po 1350mAh
Batterie Li-Po 600mAh

Commun :
Les diodes schottky
MOSFET canal P
Alimentation pour Vin

Voici ma liste de course pour les LTC4002:
LTC4002 en format SOIC 8
condensateur 22 µF X5R
Inductance 6.8µH
Resistance Sense 0.68 Ohms 1W en boitier 2512

POur la partie bq2057 :
Le bq2057 en SOIC-8
Résistance Sense de 0.2 Ohms
J'en ai pris une autre de 0.1 Ohms pour tester

Le reste des condensateurs et résistances se sont des classiques en cms 1206 . je pense n'avoir rien oublié

[bobflux]

> Courant de charge 2A minimum

A Vin=5V, Vout=3V, la diode conduira 40% du temps, or elle est spécifiée pour 1A moyen, elle est donc un peu juste.
L'inductance choisie sature à 2.8A, ce qui est aussi trop juste pour un courant moyen de 2A, elle va probablement saturer sur les crètes.
Concernant le MOSFET, si tu as la place je te conseille un modèle dans un boîtier plus facile à refroidir qu'un SOT23. J'ai la flemme de faire l'étude de dissipation...

Pour les capas, plusieurs 1µF en 0805 au plus près pour un solide découplage...

[bobflux]

J'ajoute :

Pour ton converto à découpage, il faut calculer le courant dans l'inductance en fonction du rapport cyclique. Pour cela il faut bien sûr connaître le courant maximum que tu veux, et au lieu de "2A minimum", choisir une valeur ferme.

Ensuite, connaissant la fréquence et le rapport cyclique, tu calcules le courant min, max, et moyen.

En fonction du rapport cyclique, tu calcules la puissance dissipée par la diode (pire cas = Vout faible) et dans le MOSFET (pire cas = Vout élevé).

Tu as choisi le bon type d'inductance (ferrite blindée) mais je prendrais le modèle au dessus pour avoir un courant de saturation plus élevé, par exemple la série SRR1280. Pour une réalisation amateur, on ne cherche pas à économiser des centimes sur les composants, mais plutôt à éviter les emmerdes qui prennent du temps. Donc, surdimensionner un peu n'est pas un mal...

[dje8269]

Merci d'avoir jeter un œil !

Pour Vout c'est plus 4.2V en fait !

Je possède déjà les diodes et les MOSFET c'est pour ça ! est ce vraiment critique? ( je suis limité en ligne de commande)

Pour les MOSFET j'en possède en TO220 aussi ! ca va chauffer beaucoup ? petit radiateur ?

Les capa ok !

Pour l'inductance je peux prendre celle-ci ? Lien
J'"avoue que le montage avec l'inductance me fait un peu peur quand même . C'est pas évident de comprendre surtout si ca chauffe . est ce vraiment la bonne solution le découpage !

[dje8269]

Oups ! Pour une inductance blindée je peux prendre celle ci alors : SSR1280, 8A, 6.8µH

[dje8269]

oui mais quand la batterie est déchargée c'est autour de 3V...

HUMMMMM, mais je charge pas à tension constante ? Je croyais que c'était le courant qui changeait au debut de phase, au milieu et en fin et non la tension.

Pour les calculs je te fais confiance ca dépasse largement mes compétences.

Pour le Mosfet je sais pas trop quoi prendre .

Celui devrait convenir.
Canal P , Rdson de 0,0033 , boîtier TO-252,pour la dissipation.
http://fr.farnell.com/infineon/ipd90...2/dp/2432731RL


Merci de prendre du temps , en tout cas .

[bobflux]

Mon post précédent a disparu apparemment.

Le nouveau MOSFET que tu proposes est trop "gros", il supporte 90A... or, une grosse puce en silicium permet certes une RdsON plus faible, mais induit plus de capacités parasites, ce qui ralentit la commutation. Pour les MOSFET il y a toujours un compromis à faire, plus la RdsON est faible, plus la puce est grosse, plus les capacités sont importantes, plus la commutation est lente, et donc les pertes de commutation sont importantes.

Ici, tu as visé trop gros, je pense. Quand le MOSFET est gros, il faut un driver très musclé pour le commander, or ton chip de chez LT n'est pas très musclé.

Je te conseille de viser dans les 50 à 100 mOhm de RdsON (pour avoir un MOSFET rapide) mais dans un boîtier style DPAK, D2PAK, SO8, PowerSO8 ou n'importe quoi d'autre qui ait un tab en cuivre à souder sur le circuit imprimé pour dissiper un petit peu.

En fait, le MOSFET que tu avais choisi à l'origine conviendrait, si seulement il était dans un boîtier qui va.

Comme tu le vois, la conception d'un convertisseur à découpage n'est pas de tout repos !

[dje8269]

Bonjour,

Je reviens avec de nouvelles propositions, car sur farnell dur dur de faire me bon choix tellement il y en a, surtout quand on connait pas trop les caractéristiques dont on a besoin !

J'ai retenu ces deux la !

L'un en boitier superSOT, je ne connais pas, mais il dissipe 500mW . MOSFET canal P , Rds(on) de 0.055 Ohms, puissance dissipé 500mw, 2.4A
L'autre mon preferé : MOSFET Canal P, Rds(on) de 0.06 Ohms, puissance dissipé de 2.8W, 6A .

Je n'ai pas trouvé tes boitiers dans les filtres farnell !

Comme tu le vois, la conception d'un convertisseur à découpage n'est pas de tout repos !

Oui mais grace à l'aide des forums cela permets de partager ! c'est génial !

[bobflux]

Grosso modo il y a deux paramètres : RdsON (vérifier que c'est bien pour Vgs<=5V) et Qg qui est la quantité de charge à pousser dans la grille pour assurer une commutation. Un Qg plus faible réduit les pertes par commutation. Et il y a le RthJC qui est la résistance thermique entre la puce et les broches (qui sont refroidies par le cuivre du circuit imprimé).

Le deuxième que tu proposes (en SOT223) a des caractéristiques parfaites mais... c'est un NMOS, il te faut un PMOS...

Le plus performant (nouvelle techno) mais ennuyeux à souder : http://www.ti.com/lit/ds/symlink/csd25310q2.pdf

Celui-ci est bien : les 4 broches de drain permettent de mieux évacuer la chaleur qu'un boitier SOT23 à 3 broches, et les caractéristiques conviennent.
http://www.farnell.com/datasheets/298816.pdf

[dje8269]

Tu as raison c'est un NMOS, bizarre le filtre était sur PMOS.

Voilà son petit frère en PMOS.
http://fr.farnell.com/fairchild-semi...223/dp/1467998

Sinon je prends celui que tu me propose dis moi!

[bobflux]

Le FDC638APZ (dernière ligne de mon message) a une meilleure RdsON pour Vgs=4.5V (ton application) et aussi une Qg plus basse (il est plus rapide)... donc prends celui-là.

Une datasheet date de 1996 et l'autre de 2006, il y a eu progrès !

[dje8269]

donc prends celui-là.

C'est fait !

Un gros merci , je pense que la liste des courses est compléte Maintenant.

Y a plus, attendre la fin de mes vacances et la commande , plus le typon ..... et hop

[dje8269]

Bonjour à tous,

Lors d'un petit projet j'ai effectuer le montage suivant



Il est à base de MCP73831( voici la DS ).
J'ai mis un interrupteur afin d'isoler complétement la batterie pendant la période de non fonctionnement. Cela implique que pour le recharger je dois basculer l’Interrupteur ( rien de sorcier et je m'en débrouille) .

J'ai fais un pont diviseur de tension afin de "lire" la tension de la batterie au démarrage pour afficher un état "grossier" de sa charge, Du genre :

tension >= 4.0V plein
3.8V<= Tension <4.0V -- 75%
3.6V <= tension < 3.8V -- 50%
3.3V <= tension < 3.6 -- 25%
tension < 3.3V batterie vide .

Cette mesure de tension peux être longue, vu que je le fait pendant la phase d'initialisation ( plusieurs secondes).

Je travaille avec un PIC 16F1847 ( voici la DS), typiquement la valeur de l'impédance du pont ne devrait pas dépasser les 10K. Mais dans un but de test j'ai fais un "gros" pont diviseur pour essayer.

Le HIC c'est qu'avec ce montage dés que je branche une source USB , la LED s'allume même quand la batterie est absente ! Elle s'allume un peu plus faible que quand la batterie est présente mais s'allume quand même bien. Alors que moi je veux pas qu'elle s'allume ! car il n'y a pas de batterie , donc pas de charge possible , donc pas de voyant ?

je suppose que c'est mon pont diviseur la source du probléme ? savez vous comment y remédier ?

Je pensais peut-être le déplacer après le MOS en prenant en compte la chute de tension provoquer par la RDSon de celui ci ? Comme il s'agit d'un montage déjà fait et en CMS, je préfère demander avant de triturer mon pauvre circuit avec mes gros doigts !

Un gros Merci

[dje8269]

Je me permet un petit up , car mon sujet est dessus bien bas depuis ce matin !

[dje8269]

Bonsoir,

Je vais alors triturer mon pauvre typon.... en l'absence d'idée !

[Antoane]

Bonsoir,

peux-tu vérifier si la tension sur la broche STAT est continnuellement à 0, si c'est un courant de fuite ou si -- comme je l'attend, cf Fig. 4.1 -- c'est un carré entre 0 et High-Z ?

Ca devrait être visible à l'oscillo, éventuellement en ajoutant une résistance de pull-up et une de pull-down.

[dje8269]

Bonsoir,

Je regarderais ça lundi avec mon oscilloscope du boulot !

Merci de ton intervention