Схема для тестирования аккумуляторов LiPo?

На самом деле я планировал построить один из них. Я решил, что будет проще всего начать с USB Arduino, чтобы иметь возможность легко регистрировать данные на ПК. Я решил, что буду использовать Uno, даже если буду писать код на родном AVR C, а не на Arduino.

Для этого вы ищете приемник постоянного тока. Что-то, что будет тянуть постоянный ток, даже при падении напряжения аккумулятора.

Вам нужно два АЦП для измерения напряжения. Сначала измерим фактическое напряжение батареи. В зависимости от того, насколько точным вы хотите быть, вы можете либо использовать питание 5 В в качестве эталона АЦП, либо использовать более точный эталонный чип. Вам понадобится какой-то тип шунта для измерения тока. (Шунт — это известное сопротивление. Поэтому, измерив напряжение на нем, вы можете узнать ток, протекающий через него, по закону Ома.)

Давайте работать в обратном направлении от батареи. Если у нас есть логический уровень N Channel MOSFET в качестве контроллера и точный резистор последовательно с Drain/Source. Резистор будет работать как наш токовый шунт. + батарея подключается к истоку MOSFET, затем резистор соединяет сток с землей. Аккумулятор - тоже на массу. Если у вас есть резистор 1 Ом и вы измеряете на нем 1 В, вы знаете, что через него проходит 1 А.

(МОП-транзистор логического уровня — это тот, который включается при напряжении затвора в нормальном диапазоне логических микросхем, обычно полностью включенном до +5 В. Он полезен для управления более тяжелыми нагрузками от логики с низким током.)

Хорошо, теперь нам нужно управлять MOSFET. Подключите операционный усилитель в качестве повторителя напряжения, с входом + для установки напряжения (подробнее об этом позже) и подключением - к переходу сток/резистор. Выход операционного усилителя идет на затвор MOSFET. Операционный усилитель будет регулировать затвор MOSFET до тех пор, пока напряжение на стоке (и на резисторе) не совпадет с напряжением на + входе операционного усилителя. Это означает, что он будет потреблять переменное количество напряжения для поддержания постоянного напряжения на резисторе и, следовательно, постоянного тока через резистор. (И постоянный ток от батареи.)

Помните, что идеальная модель операционного усилителя такова, что напряжение между + и - составляет 0 В. На самом деле, есть немного, но вы будете компенсировать это, так что это не имеет значения, если вы не попытаетесь подъехать слишком близко к рельсу.

Итак, теперь у нас есть схема, которая потребляет ток в амперах, равный напряжению в вольтах, которое вы подаете на + операционного усилителя.

Последнее, что нам нужно, это измерить напряжение и ток и сгенерировать это напряжение.

Вы можете использовать выход PWM микро для генерации аналогового напряжения. Вы бы подключили резистор последовательно с контактом и конденсатором с конца резистора на землю. Этот переход будет питать вход + операционного усилителя.

Теперь нам нужно подать напряжение через шунтирующий резистор на один вход АЦП. Это покажет ток разряда в амперах, если вы используете резистор 1 Ом. Используйте это для управления выходом ШИМ, пока вы не получите желаемый ток от батареи. Возможно, лучше управлять делителем напряжения с подстроечным резистором, чтобы вы могли настроить схему, чтобы получить выходы, соответствующие заданным рабочим циклам ШИМ.

Последнее подключение — это вход АЦП от самой батареи. Если вы используете аккумулятор, напряжение которого превышает ваше напряжение питания, вам придется использовать делитель напряжения, чтобы понизить его до диапазона, с которым может работать АЦП. Вам может понадобиться переключатель, чтобы иметь несколько разных разделителей, в зависимости от количества ячеек, которые вы будете подключать.

Как только вы зарегистрируете падение напряжения до уровня, при котором аккумулятор должен разряжаться, установите выход ШИМ на землю, и это выключит полевой МОП-транзистор и перестанет разряжать аккумулятор.

Добавьте связанный журнал на ПК, и все готово.

Убедитесь, что вы приобрели МОП-транзистор с номинальной мощностью и шунтирующий резистор. Если вы пропускаете 5 А через резистор 1 Ом, вам понадобится резистор 5 Вт. Возможно, будет проще поставить несколько параллельно, чтобы получить желаемое значение и мощность. Вам также нужен полевой МОП-транзистор с достаточной мощностью, чтобы погасить разницу напряжений между батареей и резистором при этом токе. И вам понадобится хороший радиатор для работы с более высокой мощностью. МОП-транзистор и шунт — единственные части схемы, через которые проходят большие токи. Все остальные должны быть в порядке.

С этой схемой вы можете использовать ее не только для тестирования батареи. Если вы разрабатываете блок питания и хотите, чтобы на него была нагрузка 1 А, чтобы увидеть, насколько плохо выглядят пульсации, подключите его. Пока вы не превысите номинальную мощность полевого МОП-транзистора или резистора и останетесь в надлежащих пределах входов АЦП, он будет работать.

Хотя есть некоторые микросхемы, предназначенные для мониторинга батарей, все ваши требования могут быть выполнены с помощью одного резистора (или потенциометра) и входа АЦП на Arduino. Единственная проблема заключается в том, что для вашей первой задачи «поставить постоянную нагрузку на ячейку» потребляемый ток будет уменьшаться по мере снижения напряжения ячейки. Все, что вам нужно сделать, это измерить напряжение ячейки на положительной клемме. Ток будет просто I = V/R.

Если вам интересно более сложное решение, может быть, подойдет что-то вроде TI BQ2018 ?