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Caricabatterie intelligente (IBC) - Progetto di riferimento

Caricatore di Batteria intelligente (IBC) Modello di riferimento

Il modello di riferimento della Tecnologia di Microchip PICREF-2 Caricabatterie Intelligente (IBC) offre una soluzione pronta all’uso di caricatore di batteria. Tale modello è mirato ad applicazioni di caricatore di batteria come telecamere, attrezzatura audio portabile, cellulari, e strumenti con corrente di alimentazione portatili.

I semplici caricatori di batteria non offrono la possibilità di caricare batterie con diverse tecnologie o batterie con la stessa tecnologia ma diversi voltaggi e potenza. Tutt’al più, ciò potrebbe permettere che la batteria sia caricata impropriamente. Nella peggiore delle ipotesi, potrebbe essere seriamente rischioso per la sicurezza. Un microcontroller può offrire la possibilità di risolvere questi problemi. In aggiunta al controllo intelligente, il microcontroller può offrire una soluzione a buon mercato e flessibile per caricare batterie. Applicazioni per la completa ricarica della batteria possono essere sviluppate rapidamente usando un microcontroller. In aggiunga a questa capacità di comunicazione seriale del microcontroller, sono possibili il logging ed il controllo dei dati in tempo reale. I semplici caricatori di batteria usano tutti componenti analogici per portare a termine la loro funzione. Usando un microcontroller, inoltre, un caricatore di batteria può essere reso intelligente.


Visione d’insieme del sistema

Il microcontroller PIC16C7XX ha incorporato l'algoritmo di carica e controlla la carica esterna dei componenti e scarica o riduce il convertitore. Per sviluppare la carica degli algoritmi, il PICREF-2 ha una modalità di sviluppo. Una volta che l'algoritmo è stato sviluppato, il PICREF-2 può essere messo nella modalità stand-alone. Il voltaggio per la carica della batteria è generato attraverso un convertitore di scarico controllato dal PWM del PIC16C7XX .

Il PIC16C7XX controlla la carica della batteria ed il suo scaricamento attraverso le linee Battery Charge Select e Battery Discharge Select. La temperatura della batteria e le linee di tensione della batteria forniscono informazioni per il calcolo del termine della carica dell’algoritmo e lo status. La riga Current Sense controlla la corrente trasmessa alla batteria per informazioni sullo status.

PICREF-2 INTELLIGENT BATTERY CHARGER (IBC) BLOCK DIAGRAM

Visione d’insieme dell’Hardware

Il microcontroller PIC16C7XX dà flessibilità al modello di riferimento PICREF-2. È possibile effettuare cambiamenti usando software invece che hardware, e la carica degli algoritmi può essere adattata facilmente alle esigenze degli specifici pacchetti di batteria utente. La capacità di caricare o scaricare una sola batteria o due batterie dello stesso tipo significa una maggiore flessibilità.

Il controllo di generazione di voltaggio PWM (tramite convertitore di scarico) ed il monitoraggio A/D della tensione significa avere un preciso controllo sul voltaggio sfruttato per caricare batterie. La modalità di sviluppo utilizza il microcontroller PIC16C73A (Figura 2) che fornisce più memoria ed una porta di trasmissioneUSART (RS-232) per lo sviluppo del firmware. La modalità Stand-alone usa il PIC16C72 (Figura 3). Il PIC16C72 o il PIC16C73A possono essere inseriti entrambi in socket a 28- pin (U17 o U19).

 

PIC16C73A_PINOUT

PIC16C72_PINOUT

DEFINIZIONI DI BATTERIA STAND-ALONE
/ * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 
DEFINIZIONE DI BATTERIA IN MODALITÁ STANDALONE
* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 
/ / Le seguenti sono le definizioni per il pacchetto di batteria NiCd fornito.
/ /
/ / Temperatura della Carica della batteria 0 a 45 deg C
/ / Alto voltaggio della carica di batteria (1.63V per cella) = 6.52V
/ / Basso voltaggio della carica di batteria (0.90V per cella) = 3.60V
/ / Tempo Limite della carica di batteria 60 minuti = 3600 secondi
/ / Velocità massima della carica di batteria 1.10A
/ / Velocità della carica di compensazione 0.01A
/ / Soglia -dV/dt della batteria(0.03V per cella) = 0.12V
/ / Soglia dT/dt della batteria (2 deg C per minuto)
/ / Voltaggio di Scaricamento della batteria (1.0V per cella) = 4.00V
#define B1_SYSTEM_STATUS 0x60
// Battery 1 Setup: Charge Once, NiCD
#define B2_SYSTEM_STATUS 0xA0
// Battery 2 Setup: Charge Once, NiCD
//#define B1_CHARGE_STATUS 0x70
// Battery 1 Setup: Fast Charge, Abs Voltage Termination
//#define B1_CHARGE_STATUS 0x60
// Battery 1 Setup: Fast Charge, Delta T/Delta t Termination
#define B1_CHARGE_STATUS 0x50
// Battery 1 Setup: Fast Charge, Delta V Termination
//#define B2_CHARGE_STATUS 0x70
// Battery 2 Setup: Fast Charge, Abs Voltage Termination
//#define B2_CHARGE_STATUS 0x60
// Battery 2 Setup: Fast Charge, Delta T/Delta t Termination
#define B2_CHARGE_STATUS 0x50
// Battery 2 Setup: Fast Charge, Delta V Termination
#define FAIL_SAFE_FC_TEMP_LO 0x00
// STAND_ALONE MODE: 8-bit signed, 0.5 C per bit
#define FAIL_SAFE_FC_TEMP_HI 0x5A
// STAND_ALONE MODE: 8-bit signed, 0.5 C per bit
#define FAIL_SAFE_FC_VOLT_HI 0x70
// STAND_ALONE MODE: 8-bit unsigned, 58.5 mV/bit
#define FAIL_SAFE_FC_VOLT_LO 0x3D
// STAND_ALONE MODE: 8-bit unsigned, 58.5 mV/bit
#define FAIL_SAFE_TC_TEMP_LO 0x00
// STAND_ALONE MODE: 8-bit signed, 0.5 C/bit
#define FAIL_SAFE_TC_TEMP_HI 0x5A
// STAND_ALONE MODE: 8-bit signed, 0.5 C/bit
#define TERMINATE_ABS_VOLT_HI 0x70
// STAND_ALONE MODE: 8-bit unsigned, 58.5 mV/bit
#define FAIL_SAFE_FC_TIME_OUT 0x0E10
// STAND_ALONE MODE: 16-bit unsigned, 1 second/bit
#define FAIL_SAFE_FC_AMP_HI 0x6E
// STAND_ALONE MODE: 8-bit unsigned, 10 mA/bit
#define FAIL_SAFE_TC_AMP_HI 0x01
// STAND_ALONE MODE: 8-bit unsigned, 10 mA/bit
#define FAIL_SAFE_DC_VOLT_LO 0x44
// STAND_ALONE MODE: 8-bit unsigned, 58.5 mV/bit
#define TERMINATE_DV_THRESHOLD 0x9C
// STAND_ALONE MODE: 8-bit unsigned, 5.85 mV/bit
#define TERMINATE_DT_THRESHOLD 0x02
// STAND_ALONE MODE: 8-bit unsigned, 0.5 C/minute


IBC PCB Layout

ibc_layout_pcb

Questa schermata può essere ottenuta elettronicamente sul BBS Microchip e sul sito WWW (OrCAD, v4.40 di DOS).

 

picref-2_minimum_charger_schematic

Una foto della scheda dimostrativa del caricatore di batteria intelligente PICREF-2 è presente qui:

picref-2_demo-board

 

La scheda dimostrativa arriva come parte di un kit che include due dischi (codice sorgente di PIC16C7X ed il software di sviluppo per PC), un supporto di alimentazione ed un pacchetto di batteria campione:

picref-2_demo-kit

 

Distinta dei materiali (BOM)

bom_picref-2

Source: Microchip

 

 

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ritratto di armandonetwork1963

salve

avrei piacere contattare o il progettista del circuito per sapere se si possono effettuare delle modifiche per altre tipologie di batterie
Ovvero sapere se il progetto è attuabile.

ritratto di Giancarlo B.

Re:armendonetwork1963

Il progetto di riferimento della MICROCHIP PICREF-2 IBC offre spunti di sicuro interesse e di sicuro valore tecnico per il progettista, tuttavia tale progetto, che è stato proposto da MICROCHIP nel lontano 1997, ha come scopo quello di evidenziare i vantaggi che possono derivare dall'impiego di un microcontrollore rispetto alle "normali" soluzioni analogiche.
Nel progetto di un'applicazione reale, ovvero contestualizzata in un processo produttivo e di mercato, difficilmente si utilizzerà quel tipo di hardware e software così come è proposto da MICROCHIP. Verranno cioè utilizzate le idee e le soluzioni proposte da quel design come base di sviluppo del nuovo progetto.

Saluti

Giancarlo

 

 

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