Incarcare baterie Li-ion, pentru incepatori

[UDAR]

Păi de ce trișezi? Sau chiar n-ai priceput ...

Situația simulată de tine e imposibilă! Tu spui singur că întrerupi încărcarea ! Păi atunci de unde curent de descărcare? Tu ai încă conectat încărcătorul doar că circuitul este întrerupt de MOS-ul care s-a blocat.

[silmicii]

Acum 15 minute, UDAR a spus:

De ce ar fi Vgs zero? Și da, conduce, dacă Vgs>Vth și Vds<Vgs-Vth . A doua inegalitate necesită poate o mică explicație dar nu cred că e cazul acum. Oricum este evident că ambele sunt îndeplinite și când Vds este negativă.

PS Toate muxurile analogice cu MOS, circuitele de reglaj al nivelului cu JFET , etc. se bazează pe această proprietate. 

Mosfetii de putere si tensiune peste 5 volti nu conduc in mod egal in ambele sensuri.Mosfetii din circuitele logice sunt altceva decat mosfetii uzuali de putere din ziua de astazi.

[Blacksmith]

Acum 7 minute, UDAR a spus:

Păi de ce trișezi? Sau chiar n-ai priceput ...

Situația simulată de tine e imposibilă! Tu spui singur că întrerupi încărcarea ! Păi atunci de unde curent de descărcare? Tu ai încă conectat încărcătorul doar că circuitul este întrerupt de MOS-ul care s-a blocat.

 

Deci vrei sa spui ca nu e posibil sa sa incarci bateria pana intra in protectie pe incarcare si apoi imediat sa se ia curentul si sarcina sa ramana sa traga din baterie ? 

 

AI-ul imi spune asa: Ca intradevar CANALUL mosfetului conduce in ambele sensuri, dar DOAR cand este deschis (are Vgs) ! Iar in cazul nostru, mosfetul este inchis cand intra in protectie, ca altfel n-ar mai avea sens schema...

Editat Noiembrie 15, 2024 de Blacksmith

[UDAR]

Ce cred că ți-a scăpat ție este că ansamblul baterie + circuit de protecție are doar două borne spre exterior . Deci bateria aia sau se încarcă sau se descarcă . Trecere dintr-o stare în alta înseamnă o pauză în care circuitul de protecție se ”resetează”. 

 

@silmicii N-am spus că s-ar comporta absolut identic în ambele sensuri . Totuși te-aș ruga să detaliezi, în ce sens zici că nu conduc în mod egal și ce e cu ăia 5V că nu m-am prins. 

[Blacksmith]

@UDAR Nu mai am putere sa mai inteleg acum nimic...  Dar uite ce am facut. AI-ul zice ca in general la mosfetii astia dioda aia se deschide pe la 0.7V-1V. Asa ca am adaugat eu o dioda schotty externa, si acum tensiunea pe sarcina a crescut de la 3V la 3.4V, si imi arata cu curentul trece prin ea ! Ce, n-as putea sa fac asta si in realitate, ca sa fie schema pregatita pentru orice situatie ? Nu ma deranjeaza ca imi scade tensiunea bateriei cu 0.3V. Eu vreau sa fac un mini UPS pentru Raspberry Pi Pico, care poate fi alimentat cu oricat intre 1.8V si 5.5V.

[UDAR]

Acum e rândul meu să te pierd. Nu are nicio relevanță dioda aia pusă în paralel !(dacă am înțeles bine). Dacă insiști pe tema asta cu dioda înseamnă că nu m-am priceput să explic și e cazul să mă opresc. Pune aici simularea ta să mă uit mâine peste ea.

 

@silmicii Cred că am înțeles ce vrei să spui. La MOS de putere regiunile drenei respectiv sursei sunt dopate diferit. E posibil de aici să rezulte Vth diferite pentru cele două situații deci și Rdson diferite . N-am investigat dar nu cred că sunt mari diferențele. Poate mîine o să încerc niște măsurători.  

PS Așa cum era de așteptat au făcut și alții acest test.

https://goughlui.com/2020/04/21/quick-experiment-running-a-mosfet-backwards/

Se observă o mică diferență la Rdson (aș aprecia 25 față de 20 mΩ).

Editat Noiembrie 15, 2024 de UDAR

[Ovidanie]

Acum 23 ore, dumitrumy a spus:

Pentru a vedea orice combinatie il intrebi pe G:

 

Nu cred ca este necesara nici o combinatie. Acei tranzistori sunt ori amandoi deschisi, ori amandoi inchisi.

[Blacksmith]

Ne stresam degeaba, acel integrat DW01A nu se mai fabrica, si nici cele echivalente: AP9101, AP9211, AP9221.

Iar alte cipuri, in productie, care se functioneze pe acelasi principiu (cu 2 mosfeti), nu mai gasesc. Eu nu inteleg ce dracu au producatorii astia in cap. Parca s-au vorbit toti sa scoata schema asta de pe piata... Dar de ce ar face asta ?

[dumitrumy]

Acum 15 minute, Ovidanie a spus:

Acei tranzistori sunt ori amandoi deschisi, ori amandoi inchisi.

Se pare ca tot efortul meu si api al lui Radu sunt in van. 

 

Acum 16 minute, Ovidanie a spus:

Nu cred ca este necesara nici o combinatie.

Aici nu am inteles ce vrei sa spui, dupa mine postari ca aceasta incarca inutil si chiar creaza o stare de lehamite celor ce vor sa ajute. 

 

Acum 10 ore, Blacksmith a spus:

AI-ul imi spune asa:

Cred ca ti-am acordat prea mult credit, eram sigur ca din simularile puse de mine intelegi si functionarea BMS cu DW. De ce trebuie sa intrebi AI daca am pus simularea cu curent alternativ care arata cum trece simetric curentul de ambele sensuri (alternante)? Si se pare ca nu ai citit ce am spus cu limitarea de curent: daca pragul este la 150mV si pe dioda cad 0,4V (am redus cat am putut), ansamblul nu ar fi mereu in limitare? Iar in calculul limitarii sunt 2xRds, deci ambii sunt deschisi inainte sa apara limitarea prin curent mare.

Iar folosirea bipolarilor in locul MOS-urilor este bomboana de pe coliva!

[Stefan]

@Blacksmith

Bag seama că vrei să te apuci serios de producție dacă stocurile LCSC nu îți ajung. 

https://www.lcsc.com/mobile/product-detail/Battery-Management_YONGYUTAI-DW01A_C2927799.html

https://www.lcsc.com/mobile/product-detail/Battery-Management_HL-DW01A_C18164398.html

 

Nu mai bine ii bagi o fuzibilă + orice modul de protecție găsit pe piață? Se găsesc în aproape orice combinație posibilă. Dacă vrei îți trimit 5 buc din astea https://a.aliexpress.com/_EGVzYZ3, mai târziu le caut dar sigur sunt cu DW01.

 

@Ovidanie și ce rost mai avea să facă integratul cu doua ieșiri notate OD și OC?

[Blacksmith]

Nu ma apuc de nici o productie, dar nu pot sa investesc timp si energie in niste montaje care peste cativa ani nu mai pot fi reproduse ca nu se mai gasesc piesele respective.

 

Se pare ca am gasit integratul sub un alt nume, de la alta firma, care inca mai produce:

https://www.ablic.com/en/semicon/datasheets/power-management-ic/lithium-ion-battery-protection-ic/s-8261/

Dar na, daca nu inteleg cum functioneaza chestia cu mosfetii, nu am cum sa trec mai departe... 

Dumitru si Udar deja s-au suparat pe mine, ca nu inteleg, de parca ar fi vina mea, parca as face-o intentionat... Pe bune acu, voi ati alimenta un circuit pe care nu-l intelegeti si care poate lua foc sau exploda daca nu merge cum trebuie ?

 

M-am bucurat degeaba... Nici S-8261 care sint in stoc la LCSC nu se mai produc.

Elon Musk trimite nave spatiale pe Marte, iar restul omenirii se chinuie sa gaseasca un cip de protectie pentru bateriile de litiu, care inca sa se mai produca... 

Imi este asa de scarba de integratul asta, de nici nu va imaginati...

Editat Noiembrie 16, 2024 de Blacksmith

[Ovidanie]

Acum 41 minute, dumitrumy a spus:

Se pare ca tot efortul meu si api al lui Radu sunt in van.

 

Posibil sa gresesc, dar asa cum vad eu acel circuit, poate asigura incarcarea/descarcarea si protectia la toate cele,  prin inchiderea sau deschiderea ambilor tranzistori simultan.

[Blacksmith]

Gresesti. Trebuie doar sa te uiti in datasheet, ca spune acolo ca tranzistoarele se inchid/deschid independent.

[dumitrumy]

L-am intrebat si eu pe desteptul din tabla:

Am vazut o schema de BMS in care pe minusul bateriei erau doua tranzistoare MOS cu anal N conectate in opozitie, adica drena la drena. Cum mai poate circula curentul de incarcare sau spre sarcina?

ChatGPT said:

ChatGPT

Schema pe care ai observat-o este o configurație comună utilizată în circuitele de Battery Management System (BMS) pentru controlul curentului, protecția împotriva supraîncărcării, descărcării sau scurtcircuitului. Configurația cu două tranzistoare MOSFET de tip N, conectate cu drain la drain (sau, în alte cazuri, sursă la sursă), se folosește pentru a permite curentului să circule în ambele direcții (încărcare și descărcare).

Cum funcționează această conexiune?

Problema diodei parazite:

Fiecare tranzistor MOSFET are o diodă parazită integrată (dioda de corp). Într-un MOSFET de tip N, dioda este orientată de la sursă la drenă.

Dacă ai conecta tranzistorii în serie cu sursele sau drenele lor aliniate, dioda parazită ar permite curentului să treacă într-o singură direcție, ceea ce nu este dorit într-un BMS (care necesită control bidirecțional).

Soluția - Configurație cu drenele conectate împreună:

Când conectezi doi MOSFET de tip N cu drena la drena, diodele parazite ale celor doi tranzistori se orientează în direcții opuse.

Astfel, curentul nu poate trece prin diodele parazite în mod necontrolat, ceea ce asigură că tranzistorii controlează complet direcția și magnitudinea curentului.

Comutația curentului:

Ambele tranzistoare sunt controlate simultan printr-un semnal aplicat pe gate. Atunci când semnalul de pe gate este suficient de mare (comparativ cu sursa fiecărui tranzistor), ambele MOSFET-uri se satură și devin conducătoare, permițând curentului să circule în ambele direcții.

De exemplu:

Pentru curentul de încărcare (dinspre încărcător spre baterie), un tranzistor conduce prin canalul său, iar celălalt asigură continuitatea pentru dioda sa parazită.

Pentru curentul de descărcare (dinspre baterie spre sarcină), invers.

Avantajele acestei configurații:

Permite un control bidirecțional al curentului.

Elimină dependența de diodele parazite, reducând pierderile (căderea de tensiune pe canal este mai mică decât pe o diodă).

Este mai eficientă în comparație cu folosirea altor topologii de control.

Considerații:

Tensiunea de gate (Vgs) trebuie gestionată corespunzător pentru ca ambii tranzistori să fie complet deschiși. Acest lucru necesită un circuit de comandă capabil să genereze un semnal potrivit.

Alegerea tranzistorilor depinde de tensiunea și curentul maxim al bateriei, precum și de rezistența Rds(on) pentru minimizarea pierderilor.

Dacă mai ai întrebări despre această schemă sau alte detalii legate de implementare, sunt aici să te ajut!

>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>Dar se contrazice un pic:

1)Pentru curentul de încărcare (dinspre încărcător spre baterie), un tranzistor conduce prin canalul său, iar celălalt asigură continuitatea pentru dioda sa parazită.

2)Elimină dependența de diodele parazite, reducând pierderile (căderea de tensiune pe canal este mai mică decât pe o diodă).

>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>>

Il iau la rost sa vad cum corecteaza.

<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<<

EDIT: a facut corectia

Cred ca ai facut doua afirmatii ce se contrazic, cel putin asa se intelege in limba romana: 1)Pentru curentul de încărcare (dinspre încărcător spre baterie), un tranzistor conduce prin canalul său, iar celălalt asigură continuitatea pentru dioda sa parazită. 2)Elimină dependența de diodele parazite, reducând pierderile (căderea de tensiune pe canal este mai mică decât pe o diodă). Ori asigura curent printro dioda, ori elimina dependenta de diode.

ChatGPT said:

ChatGPT

Ai perfectă dreptate, observația ta este corectă și apreciez că ai subliniat acest punct! Explicația poate fi ajustată pentru a elimina confuzia. Lasă-mă să reformulez și să clarific:

Cum funcționează în realitate configurația cu MOSFET-uri conectate drenă la drenă:

Eliminarea dependenței de diodele parazite:

Configurația permite evitarea utilizării active a diodelor parazite în procesul de conducție. Curentul principal (de încărcare sau descărcare) nu trece prin diodele parazite, ci prin canalul MOSFET-urilor atunci când acestea sunt deschise (ON).

Aceasta este o îmbunătățire majoră, deoarece conducerea prin canalul MOSFET are pierderi mult mai mici (rezistența Rds(on) este foarte mică) comparativ cu căderea de tensiune mare printr-o diodă (de obicei 0.7V-1V).

Rolul diodelor parazite:

Dioda parazită rămâne doar ca o protecție pasivă. În momentul în care un tranzistor este complet închis (OFF), dioda sa parazită poate oferi un path (cale) temporar pentru curent, până când tranzistorul corespunzător este deschis (ON).

În mod normal, în funcționarea corectă, tranzistoarele sunt comutate astfel încât dioda să nu fie folosită.

Conducția curentului:

În starea normală de operare, ambele MOSFET-uri sunt deschise, iar curentul circulă prin canalele lor conductive, indiferent de direcție.

Dioda parazită intră în acțiune doar în situații tranzitorii (ex. un scurt moment în care controlerul nu a activat încă tranzistorul corespunzător).

###############################

Deoarece ai mai multa incredere in AI decat in noi, sper ca te-a lamurit acum.

CORECT fata de noi ar fi sa postezi si intrebarile pe care le-ai pus AI.

Editat Noiembrie 16, 2024 de dumitrumy

[UDAR]

Se fabrică o groază de circuite de protecție similare - unele au fost poate chiar sursă de inspirație - de pildă binecunoscutul BQ2980 cu toată seria BQ298xyz de la TI . Iată aici un link doar de la TI :https://www.ti.com/battery-management/protectors/products.html

Nu sunt toate echivalente funcțional dar nu stau acum să le aleg. Și mai fac și Analog Devices și alții - tot din ăștia mari - cu siguranță.