Caricabatteria
Lipo Rider Pro

ultimo aggiornamento 27 aprile 2014

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Il caricabatteria qui descritto è realizzato e commercializzato dalla Seed Studio codice prodotto POW12059P.

Ecco alcune caratteristiche della scheda:

• Corrente massima del carico 1A;
• Uscita stabile di 5V dalla presa USB indipendentemente dalla fonte;
• Algoritmi di ricarica batteria integrati in chip di controllo;
• Possibilità di carica della batteria tramite USB o pannello solare;
• Tensione di alimentazione stabile sia attraverso o USB;
• Indicazioni tramite led della carica della batteria o del suo completamento;
• Indicazione tramite 4 led verdi dello stato di carica residua della batteria.

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Alcuni parametri caratteristici del modulo:

Descrizione Minimo  Normale Massimo
Vin (pannello solare) 4.8V 5.0V 6.5V (10s)
Icarica (RISET = 3.9kΩ) 400mA 500mA 600mA
Icarico 0 mA    1000mA
Vbatteria (Rx = 0Ω) 4.2V
Vsource USB 5.0V
Vuscita USB 5.0V

Il circuito della scheda

Come si può vedere nella foto sulla scheda sono identificabili tre sezioni tra loro dipendenti:

Più alcuni connettori, un pulsante e un interruttore a levetta.

  

Power Supply

La sezione power supply compie la funzione di caricabatterie ed è realizzata utilizzando l’integrato CN3065 in package DFN a 8 pin, che è un completo caricabatterie lineare a corrente costante/tensione costante per batterie ricaricabili a singola cella Li-ion e Li Polymer.

CN3065 - Lithium Ion Battery Charger for Solar-Powered Systems

Piedinatura Datasheet Foto dell'integrato

La tensione di carica della batteria connessa al connettore BAT, può essere fornita tramite la mini USB J1 oppure tramite un pannello solare collegato al connettore SOLAR.
L’integrato CN3065 contiene al suo interno un MOSFET di potenza on-chip ed elimina così la necessità di inserire all’esterno il current sense resistor, e il diodo di blocco

Un ADC a 8 -bit on -chip è in grado di regolare la corrente di carica automaticamente in base alla capacità di uscita dell’alimentazione in ingresso.
Un feedback termico regola la corrente di carica per limitare la temperatura dell’integrato durante il funzionamento ad alta potenza o a temperatura ambiente elevata.
La tensione di regolazione è fissata internamente a 4.2V con 1 % di precisione.
La corrente di carica può essere programmata esternamente con una singola resistenza collegata al pin ISET.
Quando la tensione d’ingresso è rimossa, l’integrato entra automaticamente in modalità sleep a bassa potenza , riducendo la corrente di drain della batteria a meno di 3uA.
Altre caratteristiche includono il blocco di sottotensione, ricarica automatica, il rilevamento della temperatura della batteria e indicatore di carica / fine carica tramite i led connessi ai pin CHRG (led rosso) e DONE (led verde).
Di seguito il significato dello stato dei due led

Livello del pin CH
(LED rosso)
Livello pin OK
(LED verde)
 Significato
Livello basso (ON) Livello Alto (OFF) In carica
Livello alto (OFF Livello basso (ON) Completa
Segnale a impulsi (flash) Segnale di impulso (ON) La batteria non è collegata
Livello alto (OFF) Livello alto (OFF) Due situazioni:
- Tensione di ingresso inferiore tensione di gate
- La tensione di ingresso inferiore alla tensione della batteria

Step-Up (Boost) Converter

Lo stadio di uscita è rappresentato dall’integrato ISL97516 (datasheet) con un pakage 8 Ld MSOP con un’altezza massima di 1,1 mm ed è prodotto dalla INTERSIL .
Si tratta di un regolatore di tensione ad alta frequenza, alta efficienza di tipo step-up che funziona a frequenza costante in modalità PWM.
Con un’uscita di corrente tipica di 2.0A e 200mΩ il MOSFET, è in grado di fornire più del 90% di efficienza.

ISL97516 600kHz/1.2MHz PWM Step-Up Regulator

Piedinatura Datasheet Foto dell'integrato

La frequenza selezionabile tra 600kHz e 1,2 MHz permette l’utilizzo d’induttori più piccoli e più veloci per la risposta ai transienti; nella nostra scheda essendo il pin posto a livello basso è prevista la frequenza di 600 kHz.
Il valore della tensione d’uscita è impostato tramite il valore delle due resistenze poste sul pin FB, la formula è riportata nel Datasheet.

Dove VFB vale 1.294V, considerato che nel circuito le due resistenze hanno il valore di 68K e 24K, si ottiene un valore teorico di 4.96V.

Il pin di compensazione esterna COMP permette una maggiore flessibilità nella determinazione della compensazione in frequenza permettendo l'uso di condensatori di uscita ceramici a basso ESR.
Quando disattivato, l’integrato assorbe una corrente inferiore a 1μA, può operare con una corrente minima d’ingresso di 2.3V.
L’integrato può funzionare nella gamma di temperature comprese tra -40 ° C a +85 ° C

  

Battery Monitor

L’ultima sezione del modulo permette di verificare la carica residua della batteria.

Fanno parte del circuito due integrati, U8 è un MIC 5205 -2.5 prodotto dalla Micrel, un regolatore lineare di tensione con uscita a bassissimo rumore e bassissima tensione di dropout.

MIC5205 - 150mA Low-Noise LDO Regulator

Piedinatura Datasheet Foto dell'integrato

Esempio utilizzo:  Scheda jpegtrigger, Modulo BlueSMiRF SILVER, Lipo Rider Pro

L’integrato alimentato tramite la batteria, fornisce in uscita una tensione di riferimento di 2.5V che viene poi ridotta tramite il partitore formato dalle resistenze R16, R17, R18,R19, R20, R7. Queste resistenze forniscono le tensioni di test utilizzate dai quattro amplificatori operazionali a bassa tensione con uscita Rail To Trail contenuto nell’integrato tipo LMV 324 prodotto dalla Texas Instruments.

LMV 324  General Purpose, Low Voltage, Rail-to-Rail Output - Operational Amplifiers

 
Piedinatura Datasheet Foto dell'integrato

Quando si preme il tasto, che stranamente riporta la scritta VOLUME, si accendono i 4 led verdi presenti sulla scheda con i valori di carica riportati nella tabella seguente.

Numeri led illuminati Quantità di energia residua
4  90 ~ 100%
3 60 ~ 90%
2 30 ~ 60%
1 10 ~ 30%
0 0 ~ 10%

 

La batteria è venduta dalla Seed Studio codice prodotto POW103C1P


Datasheeh

Utilizzo

Il caricabatteria può essere utilizzato per alimentare una scheda tramite la batteria

Oppure può essere utilizzato per ricaricare una batteria tramite un piccolo pannello solare

Oppure possono essere utilizzati entrambi, il pannello solare ricarica la batteria che a sua volta alimenta la scheda controllo, il pannello è venduto dalla Seed Studio codice prodotto POW111D2P.
Il pannello solare è fatto di materiale monocristallino che garantisce elevata efficienza di trasformazione dell'energia solare al 17%.
Posteriormente ha robusta superficie in resina adatta per ambienti esterni. Risulta dotato di connettore JST con passo 2 millimetri idoneo per la maggior parte delle altre schede prodotte dalla Seed Strudio.
La tensione tipica a circuito aperto è di circa 5V, a seconda dell'intensità della luce. Nei giorni d'estate luminose con cielo sereno e grande sole, la tensione di picco senza carico può arrivare fino a 10V. Per evitare danni alle schede che accettano una ristretta gamma di tensione in ingresso, come Lipo Rider, si consiglia di controllare che la tensione senza carico sia conforma a quanto richiesto dalla scheda.
 
Caratteristiche:
Dimensioni: 100x80x2.5 (± 0,2) mm
Tensione tipica: 5.5V
Corrente tipica: 170mA
Tensione a circuito aperto: 8,2 V
Tensione massima di carico: 6.4V

Elenco revisioni
27/04/2014 Inserito alcuni link e caratteristiche dl pannello solare.
13/04/2014 Emissione preliminare