Pin Lithium hiện nay đang ngày càng phổ biến,nguyên nhân vì tỷ số dung lượng/trọng lượng nhỏ hơn nhiều so với các loại pin khác,cụ thể nhất là cùng một trọng lượng thì pin Lithium có thể chứa được năng lượng lớn hơn khoảng 10-20 lần so với Acquy và gấp khoảng 6 lần so với pin Ni-Cd.
Sạc pin Lithium so với Acquy và pin Ni-Cd thực ra có cái dễ hơn và cũng có cái khó hơn,dòng sạc chi pin Lithium lớn hơn nhiều,và cũng không cần phải tạo xung như với Acquy,tuy nhiên phải đảm bảo nghiêm ngặt về điện áp,không được phép áp điện quá 4.2V,và không được nạp với dòng lớn hơn thông số dung lượng pin(Ví dụ pin dung lượng 1000mA thì dòng sạc tối đa là 1A và khuyến cáo ở mức 0.8A),nếu không có thể gây cháy nổ.Bù lại pin lithium lại có thời gian sử dụng lâu hơn,ít bị chai pin hơn.
Một đặc điểm khi các bạn thiết kế các ứng dụng dùng MSP430 hoặc bất kỳ loại chip nào sử dụng nguồn 3.3V là việc cấp nguồn cầm tay bằng pin Lithium rất phù hợp.Nguyên nhân vì mạch sạc của nó khá đơn giản(sẽ trình bày dưới đây),chỉ cần dùng 1 cell kết hợp với các loại IC nguồn có mức yêu cầu chênh lệch điện áp Uin và Uout nhỏ(với các nguồn tuyến tính).Như vậy có thể sử dụng pin khi pin ở mức từ 4.2V đến 3.6V ,hoặc thậm chí nếu dùng nguồn 1.8V thì hoàn toàn có thể sử dụng hết toàn bộ năng lượng của pin.
IC TP4056 có đặc điểm bất lợi đó là sử dụng sạc tuyến tính,tức là nó hoạt động giống như một biến trở,tương tự như các IC nguồn tuyến tính LM7805 nêu hiệu suất không cao lắm,bản thân IC sẽ là nguồn toàn nhiệt lớn nên không bền.Ngoài ra do là mạch tương tự hoàn toàn nên sau khi sạc xong,pin sẽ ở trạng thái ngâm điện(không được ngắt sạc hoàn toàn),nếu lâu dài có thể ảnh hưởng tuổi thọ pin.Tuy nhiên,khi mới bắt đầu làm việc với các ứng dụng dùng pin thì IC này khá phù hợp để hoàn thiện ứng dụng,không cần tháo pin ra để sạc riêng khi hết pin,chỉ cần cắm vào cổng USB,giống như các sản phẩm chuyên nghiệp.
Dù là sử dụng IC chuyên dụng tuy nhiên chúng ta vẫn sẽ tìm hiểu qua về pin Lithium,vì trong một số ứng dụng,việc sử dụng chính vi điều khiển sạc pin sẽ có lợi hơn.
1.Tìm hiểu về pin Lithium
- Chú ý phân biệt pin Lithium và pin Lithi-Polimer (kí hiệu là Li-Po)đều có nguyên lý làm việc giống nhau,tuy nhiên có một số đặc điểm khác nhau về điện áp ngưỡng và mức độ chịu dòng,áp.
- Dung lượng pin : Thường được đo bằng mAh.Có nghĩa là số miliample có thể cung cấp được trong một khoảng thời gian nhất định tính bằng giờ.
- Điện áp chuẩn : là 3.7V/cell ,tương tự như pin Ni-Cd và Ni-Mh có điện áp chuẩn là 1.2V/cell ,hay của Li-Po là 3.8V/cell.
- Nội điện trở : của pin Lithium phụ thuộc vào độ dẫn điện của chất điện phân,cấu trúc và bề mặt của điện cực.Nói chung nội trở của pin Lithium vào khoảng vài trăm Miniom.
- Ngưỡng điện áp xả : Là điện áp thấp nhất cho phép khi xả pin.Khi điện áp sụt dưới ngưỡng này thì nếu vẫn tiếp tục xả,điện áp sẽ sụt rất nhanh,nếu tiếp tục xả sâu,kết quả sẽ tạo ra lớp cặn trên điện cực,pin sẽ bị chai rất nhanh,giảm tuổi thọ.Thường ngưỡng xả là 2.75V nhưng không nên xả dưới 3V theo khuyến cáo.
- Ngưỡng điện áp nạp:là điện áp khi pin được nạp đầy,các điện cực đạt tới bão hòa.Nếu vẫn tiếp tục nạp,làm điện áp áp vào pin tăng lên có thể gây ra đánh thủng điện cực giống như trong tụ điện gây hỏng pin,cháy nổ.
- Tốc độ sạc/xả:Ký tự C được sử dụng để biểu thị tốc độ sạc/xả của pin.Khi dòng sạc là 0.25A và dung lượng pin là 500mAh,ta có tốc đốạc là 0.5C .Tốc độ sạc của pin Lithium cần nhỏ hơn 1C. Ký tự C cũng biểu thị tốc độ xả.Thường cell Lithium có tốc độ xả bằng 1C.
- Hiệu ứng nhớ : nếu điện năng không được xả hoàn toàn mà đã bắt đầu sạc lại thì điện năng không thể xả được hoàn toàn nữa trong lần sử dụng kế tiếp.Cứ như vậy dung lượng pin sẽ giảm rất nhanh.Không giống như pin Cd-Mh ,pin Lithium không có hiệu ứng nhớ.
2.Nguyên tắc sạc pin Lithium
- Chu trình sạc pin Lithium có thể biểu diễn như hình sau,gồm 4 giai đoạn:
- Giai đoạn 1 : Sạc ổn dòng với dòng max 1C
- Giai đoạn 2 : Sạc ổn áp với điện áp tối đa đặt lên pin là 4.2V
- Giai đoạn 3 : Ngừng sạc
- Giai đoạn 4 : Bù suy hao,sạc lại bù vào mức điện áp hao hụt.Giai đoạn này để tránh trường hợp nếu sạc duy trì với dòng nhỏ sẽ gây ngâm điện cho pin,thay vào đó khi pin sụt áp xuống một mức nào đó mới bắt đầu sạc lại.Vì pin Lithium ngay cả khi không sử dụng,năng lượng bên trong pin cũng sẽ giảm dần.
- Sạc pin Lithium kết hợp với 1 IC ổn áp 3.3V hoặc 1.8V và mạch tăng áp từ 3.3V lên 5V dùng MC34063(sẽ giới thiệu trong một bài khác) sẽ là bộ nguồn chuẩn và hoàn thiện cho hầu hết các ứng dụng dùng pin.
3.Tìm hiểu về IC TP4056
Mạch sạc pin dùng TP4056:
Các linh kiện trong mạch:
- Trở 0.4 Ôm : giúp chịu năng lượng hao phí khi sạc pin.Vì điện áp hao phí sẽ bằng Uvcc - Ubat , nên toàn bộ năng lượng hao phí dưới dạng nhiệt sẽ tỏa ra trên TP4056 và Trở này.Nếu trở này nhỏ thì nhiệt tỏa ra trên TP4056 sẽ lớn hơn và ngược lại.Ví dụ pin có điện áp 3.7V sạc với dòng 0.8A ,trở là 0.4 Ôm thì công suất tỏa nhiệt của trở là 0.32W còn của TP4056 là 0.72W khá lớn vì TP4056 khá nhỏ.Đây là nhược điểm của sạc tuyến tinh,IC sẽ không bền,nên thường các bạn nên để điện trở này lớn một chút và lập trình cho dòng max ở mức thấp(cách làm bên dưới).
- Trở Rprog làm nhiệm vụ lập trình dòng sạc tối đa cho pin.Công thức tính như sau:
- Đèn Green Led báo sạc xong,đèn Red led báo đang sạc
- Trở R1 và R2 để bảo vệ quá nhiệt cho pin,thực ra bạn có thể phân áp và nối một trở nhiệt ngoài,áp vào chính IC để bảo vệ quá nhiệt cho IC.
No comments:
Post a Comment