Intrebari despre genialul chip DC-DC convertor TPS54302

[Blacksmith]

Am folosit acest chip anul trecut pe post de incarcator pentru o baterie plumb-acid, si este extraordinar ! Eficienta maxima, fara risipa de energie si incalziri aiurea. Iar in decursul unui an, trecand prin toate anotimpurile cu temperaturi de la 10 grade pana la 40 de grade, nu s-a miscat absolut deloc tensiunea de la cat am setat-o. Doar oscileaza in jurul acelei valori cu +/-10mV maxim. I-am facut si limitare de curent la 1A prin injectare de tensiune in reteaua de feebback cand se detecteaza supracurent pe shunt. Poate va mai amintiti cat ne-am chinuit la ea sa o facem... Schema arata dupa cum urmeaza:

 

 

Datasheet-ul este aici: https://www.ti.com/lit/ds/symlink/tps54302.pdf?ts=1731932734792

Acum, as vrea sa trec la urmatorul nivel. Vreau sa-l folosesc sa incarc si baterii Li-ion. Evident ca o sa-l calculez pentru tensiune de 4.2V iar curentul il voi limita tot la 1A. Acesta limitare pe care am implementat-o eu extern actioneaza ceva mai lent, din cauza acelor conzi de 100nF pusi pe operational (fara de care limitarea devine instabila). Deci probabil ca va exista un scurt varf de curent peste curentul setat, cand bateria e mai descarcata si cere mai mult de 1A. Eu apreciez undeva la 5ms (constanta de timp a RC-ului din reactie e de 1ms (100nF+10k)). Dar acest varf nu va fi mai mare de 5A pentru ca integratul are si el limitarea lui interna de curent...

 

1. Oare se va supara bateria ca ii dau 5A timp de 5ms daca folosesc baterii de 3200 mAh care au curentul de incarcare recomandat de 1.6A ?

 

2. Inductatnta de pe iesirea convertorului are curentul de saturatie de 3A. Ce se intampla pentru acele 5ms cat timp se depaseste saturatia cu 5A ? Oare voi avea la iesire tensiunea de intrare (9-12V) pentru ca inductanta devine sarma ? Sau o avea grija integratul sa opreasca tensiunea sa nu creasca ? Chiar nu as vrea sa pun o inductanta mai mare ca ocupa prea mult spatiu...

 

Da, stiu ca exista circuite specializate pentru incarcare Li-ion, dar eu vreau sa am control total asupra incarcarii, asa ca n-are rost sa imi recomandati altceva. Imi place mult de tot convertorul asta, si vreau sa fac cu el.

 

Am un montaj de test cu integratul asta, gata facut, si as putea sa fac teste pe el...

Editat Luni la 14:46 de Blacksmith

[sesebe]

Iti doresc sa nu ajungi sa vezi ce inseamna incarcarea acumulatorilor Li-PO fara supraveghere corecta.

Si cind ai facut schema asta ti-am spus ca nu faci ceea ce trebuie dar te-ai incapatinat sa o faci iar acum vei sutine ca este perfecta ca nu s-a mdificat deloc tensiunea ceea ce nu-i mare lucru doar componente stabile si atit.

Editat Luni la 17:10 de sesebe

[cimitavita]

Nu e bine deloc ca tensiunea maximă să fie limitată la 4,2V. Curentul o să scadă foarte mult pe măsură ce acumulatorul se apropie la 4,2V iar încărcarea o să se termine la sfântu' așteaptă. În plus, o tensiune de 4,2V aplicată pentru mult timp pe acumulator, îl va distruge. Eu am testat asta.

Cel mai bine e ca curentul și tensiunea de încărcare să fie supravegheate de un microcontroler. Eventual microcontrolerul să facă totalul puterii încărcate în acumulator. La 4,2V sau chiar mai puțin cu câțiva milivolți, microcontrolerul să oprească definitiv tensiunea de încărcare și să nu-i mai dea drumul chiar dacă tensiunea pe acumulator începe să scadă. Normal, în câteva ore pe un acumulator foarte bun tensiunea scade de la 4,2V la 4,10-4,15V datorită pierderilor interne care apar la această tensiune. Apoi tensiunea poate scădea la cel mult la 4,00V în 30 zile. Pentru a fi încărcat bine, e recomandat ca microcontrolerul să scadă treptat curentul de încărcare începând de pe la 4,1V. Eventual, după ce încărcarea s-a terminat, și tensiunea pe acumulator scade la 4,10V, microcontrolerul poate reporni încărcarea dar la un curent foarte mic până ce acumulatorul ajunge pe la 4,15V. După ce s-a ajuns la 4,15V, încărcarea să fie oprită definitiv.

 

Vârful de curent poate avea 5A dacă tensiunea pe acumulator nu depășește 4,2V și nu arde firele de legătură interne. Dar la un acumulator cu litiu foarte descărcat nu e recomandat deloc un astfel de șoc deoarece îi distruge electrozii. La acumulatorii foarte descărcați încărcarea trebuie să înceapă cu un curent mic.

Editat Luni la 18:34 de cimitavita

[Blacksmith]

Multumesc mult pentru sfaturi ! 

Da, incarcatorul va fi monitorizat cu un microcontroler Pico.

Chestia cu incarcare la un curent mic la inceput... ma intristeaza tare.  Deoarece nu prea am cum sa fac asa ceva...

Producatorul nu spune nimic de asa ceva in datasheet... Spune doar curent maxim de incarcare 1.6A cu cut-off la 65mA. 

https://www.tme.eu/Document/3e0170a1e089819f286f7066e69035b4/NCR18650B.pdf

Editat Luni la 18:58 de Blacksmith

[cristi7521]

Cum implementezi Trickle Charge?

Acum am vazut ca ai specificat ceva mai sus.

Ai citit bine fisa tehnica la TP4054 si TP4056? Ai vazut ca ai control asupra circuitului? Ce poti face in plus cu TPS54302 si nu poti cu TP4056?

Editat 9 ore în urmă de cristi7521

[antonvasileeee]

La 18.11.2024 la 16:18, Blacksmith a spus:

Evident ca o sa-l calculez pentru tensiune de 4.2V iar curentul il voi limita tot la 1A.

Direct TP 4056.

Cutoff la 4,2V , recharge la 3,9V.

Din data sheet :

·Constant-Current/Constant-Voltage
·Charges Single Cell Li-Ion Batteries Directly
from USB Port
· Preset 4.2V Charge Voltage with 1.5%
Accuracy
·Automatic Recharge
·two Charge Status Output Pins
·C/10 Charge Termination
·2.9V Trickle Charge Threshold (TP4056)
·Soft-Start Limits Inrush Curren

Si ceva bonus :
TEMP(Pin 1) :Temperature Sense Input Connecting TEMP pin to NTC thermistor’s output in
Lithium ion battery pack. If TEMP pin’s voltage is below 45% or above 80% of supply voltage VIN
for more than 0.15S, this means that battery’s temperature is too high or too low, charging is
suspended. The temperature sense function can be disabled by grounding the TEMP pin.

https://dlnmh9ip6v2uc.cloudfront.net/datasheets/Prototyping/TP4056.pdf

Editat 8 ore în urmă de antonvasileeee

[Blacksmith]

Acum 3 ore, cristi7521 a spus:

TP4054 si TP4056

 

Pai integratele astea nu sint liniare ? Nu gasesc datasheet in engleza, dar vad ca nu au bobina pe iesire, deci nu prea ar avea cum sa fie in comutatie...

[sesebe]

https://www.laskakit.cz/user/related_files/tp4054.pdf

https://media.digikey.com/pdf/Data Sheets/UTD Semi PDFs/TP4054.pdf

[cristi7521]

Acum 15 minute, Blacksmith a spus:

 

Pai integratele astea nu sint liniare ? Nu gasesc datasheet in engleza, dar vad ca nu au bobina pe iesire, deci nu prea ar avea cum sa fie in comutatie...

Si cu ce deranjeaza ca sunt liniare? Au nevoie de 4.5V ca sa incarce bateria complet fata de 4.2V cat ai folosi de la TPS54302, deci pierzi doar 0.3V pe durata incarcarii bateriei. Nu cred ca incarci si descarci bateria continuu ca sa conteze consumul suplimentar, care oricum este din retea.

TP4054 este copiat dupa LTC4054

Editat 6 ore în urmă de cristi7521

[Blacksmith]

Alimentarea va fi la 5V, iar tensiunea de iesire poate scadea pana la 3V cand acumulatorul e descarcat. Deci 2V * 1A = 2W transformati in caldura...

[cristi7521]

Acum 2 minute, Blacksmith a spus:

Alimentarea va fi la 5V, iar tensiunea de iesire poate scadea pana la 3V cand acumulatorul e descarcat. Deci 2V * 1A = 2W transformati in caldura...

Asta doar in caz de proiectare necorespunzatoare, am mai spus ca nu trebuie descarcat acumulatorul pana intra protectia. Iar puterea calculata de tine este 2W pentru ca nu incarci cum trebuie acumulatorul si o sa il distrugi daca nu il incarci la curent mic pana spre 3.5V si de abia apoi la curent mare.

Daca citesti fisa tehnica a circuitelor TP de mai sus poti vedea ca poti regla/schimba curentul de incarcare din microcontroller.

[Blacksmith]

Hai ca am gasit un IC care face acelasi lucru, 5V -> 4.2V, dar in comutatie la 800KHz. Dar am sa va spun care e dupa ce dau comanda, ca stocul e cam mic si imi e sa nu raman fara, cum am ramas la UPS-ul pentu NAS fara convertorul principal, ca i-am facut reclama pe forum inainte sa-l cumpar.

 

Characteristic
-----------------
- 800KHz fixed switching frequency
- Output efficiency up to 92%
- Maximum 3.5A adjustable output current
- Automatic input current recognition, adapter adaptation
- Adjustable output voltage
- No high-precision milliohm resistor required
- No reverse current diode required
- No external power MOS tube or freewheeling diode required
- 4.2V charging voltage with an accuracy of ±1%
- Dual output of charging status, no battery and fault status display
- Supply current of 70uA in standby mode
- 2.9V trickle charge (600mA trickle current)
- Soft start limits inrush current
- Battery temperature monitoring function
- Output short circuit protection function
- 8-pin SOP package

 

Se pare ca am gresit cu afirmatia din titlul postarii. TPS-ul asta e genial, dar nu prea e potrivit pentru incarcator de Li-ion. Chip-ul asta nou are tot ce ii trebuie si simplifica foarte mult schema... Nici nu mai am nevoie de al 2-lea convertor, pentru ca folosesc cei 5V ai alimentatorului sa alimentez sarcina (Pico-ul) cand am tensiune la priza.

 

 

Editat 3 ore în urmă de Blacksmith

[Blacksmith]

Poate ma ajutati si pe mine sa aleg inductanta. Deci frecventa este de 800Khz, pre-charging este 600mA, constat current va fi 1.3A (sa zicem), si cut-off 350mA. Condensatorul care lucreaza impreuna cu inductanta este de 22uF. Dar nu prea inteleg ce zice in datasheet (e si tradus din chineza):

 

Inductor Selection:
In order to ensure system stability, the system needs to work in continuous mode (CCM) during the pre-charging and constant current charging stages. According to the inductor current formula:
ΔI = (1 / L * FS) * (Vin-Vbat/Vin) * Vbat
Where ΔI is the inductor ripple and FS is the switching frequency. In order to ensure that both pre-charging and constant current charging are in CCM mode, ΔI takes the pre-charging current value, which is 1/10 of the constant current charging. According to the input voltage requirements, the inductance value can be calculated. The inductance value is 2.2uH~10uH. The rated current of the inductor should be greater than the charging current and have small DC resistance.

 

Pe schema din datasheet la schema generala, e trecut 2.2uH pe inductanta, dar in descriere vad ca zice 2.2uH-10uH. Inseamna ca pot sa aleg oricat in gama asta ? Sau tre sa aplic formula ca sa vad ce inductanta imi trebuie ?

Editat 2 ore în urmă de Blacksmith

[roadrunner]

 Uite aici un simulator cu care poti cacula inductanta la diverse frecvente si Delta I 

Alege DC-DC converter (a cincea din stanga) dupa care -> inductor for buck conveter (prima din lista) 

https://redexpert.we-online.com/we-redexpert/en/#/redexpert-embedded

RR

Editat 2 ore în urmă de roadrunner

[cristi7521]

Acum 2 ore, Blacksmith a spus:

Hai ca am gasit un IC care face acelasi lucru, 5V -> 4.2V, dar in comutatie la 800KHz. Dar am sa va spun care e dupa ce dau comanda, ca stocul e cam mic si imi e sa nu raman fara, cum am ramas la UPS-ul pentu NAS fara convertorul principal, ca i-am facut reclama pe forum inainte sa-l cumpar.

 

Characteristic
-----------------
- 800KHz fixed switching frequency
- Output efficiency up to 92%
- Maximum 3.5A adjustable output current
- Automatic input current recognition, adapter adaptation
- Adjustable output voltage
- No high-precision milliohm resistor required
- No reverse current diode required
- No external power MOS tube or freewheeling diode required
- 4.2V charging voltage with an accuracy of ±1%
- Dual output of charging status, no battery and fault status display
- Supply current of 70uA in standby mode
- 2.9V trickle charge (600mA trickle current)
- Soft start limits inrush current
- Battery temperature monitoring function
- Output short circuit protection function
- 8-pin SOP package

 

Se pare ca am gresit cu afirmatia din titlul postarii. TPS-ul asta e genial, dar nu prea e potrivit pentru incarcator de Li-ion. Chip-ul asta nou are tot ce ii trebuie si simplifica foarte mult schema... Nici nu mai am nevoie de al 2-lea convertor, pentru ca folosesc cei 5V ai alimentatorului sa alimentez sarcina (Pico-ul) cand am tensiune la priza.

 

 

Ai gasit ceva asemanator cu TP5100? 

https://cdn.hackaday.io/files/1948598336847456/TP5100-ENG.pdf

Am gasit ceva si in SOIC8, cum ai gasit tu

https://www.lcsc.com/datasheet/lcsc_datasheet_1810081413_Silergy-Corp-SY6912AFCC_C129777.pdf

Editat 1 oră în urmă de cristi7521