Chargeur lithium ion sans circuit intégré - Page 1

Hello,

Par défi et self-éducation plutot qu'autre chose, j'aimerais construire un chargeur de lithium ion a la main, sans utiliser de circuit intégré plus complexe que des ampli-ops / ne555 / logiques.
Le but est de pouvoir le construire par récupération.

Je me fiche de l'efficacité optimale.
Une cellule serait déja bien, plusieurs cellules c'est juste monter la tension et ajouter un équilibreur, ce qui est totalement optionnel et ajoutable plus tard.

Si j'ai bien compris il y a 2 étapes pour la charge:
-d'abord courant constant jusqu'a atteindre une tension de seuil
-ensuite finalisation a tension constante jusqu'a ce que le courant baisse en dessous d'un seuil.
-la détection de fin de charge se produit quand la tension est au dessus du seuil et le courant en dessous. -> porte logique AND/NAND acceptable.

Une limitation de courant, ca se fait avec 2 transistors PNP, dont l'un peut etre un FET. Il faut pouvoir la désactiver pour passer en mode tension constante.
Une limitation de tension c'est un LDO a la main, avec un bon transistor, un diviseur de tension et un ampli-op en feedback. Il faut pouvoir le désactiver pour terminer la charge.
Les limites se vérifient avec des ampli-ops comparateurs, les tensions de ref peuvent être obtenues avec une Zener.

Une vérification thermique serait probablement de bon goût

Avez vous déja vu passer de tels montages avant que je me lance dans la bidouille? J'ai googlé et rien vu de spécial...

Toute discussion globalement pas trop hors-topic sera la bienvenue

t'as envisagé de reverse engineerer un bidule chinois (sur lequel on imagine que le circuit de charge sera le plus basic possible) ?

C'est pas forcément une bonne idée de se servir d'un bidule chinois comme exemple, vu que les critères de qualité se résument parfois à "ça marche à peu près sans prendre feu pendant une semaine, au-delà on garantit rien".
D'autre part, ça fait un moment que les chinois font leurs propres circuits intégrés à bas coût, donc tu risques de tomber sur un composant avec une référence obscure et tu seras pas plus avancé.

squalyl > je suppose que c'est purement pour le challenge, parce qu'un circuit de charge basique pour batterie lithium-ion, ça ne coûte vraiment pas cher
Pour le principe c'est ça, avec éventuellement quelques bonus comme la surveillance de température, une limite de temps de charge maxi, etc.
En théorie il n'y a rien de compliqué, mais c'est la précision qui risque de poser problème. De mémoire, en mode tension constante, il faut quelque chose comme moins de 50 mV d'erreur par rapport à la valeur théorique. Tu n'auras pas ça avec une simple Zener, il faut au minimum une bonne référence de tension et une conception soignée. Ne pas oublier que ces batteries peuvent être dangereuses si elles sont mal chargées (même s'il y a un circuit de protection sur le pack, c'est censé être complémentaire avec les sécurités du chargeur).

pour la T°, rapport à la température ambiante toussa ça risque d'être compliqué, tu ferais mieux de coupler avec un détecteur de fumée, t'en trouves facilement en démontant un détecteur d'incendie

squalyl (./1) :
Hello,

Par défi et self-éducation plutot qu'autre chose, j'aimerais construire un chargeur de lithium ion a la main, sans utiliser de circuit intégré plus complexe que des ampli-ops / ne555 / logiques.
Le but est de pouvoir le construire par récupération.

Je me fiche de l'efficacité optimale.
Une cellule serait déja bien, plusieurs cellules c'est juste monter la tension et ajouter un équilibreur, ce qui est totalement optionnel et ajoutable plus tard.

Si j'ai bien compris il y a 2 étapes pour la charge:
-d'abord courant constant jusqu'a atteindre une tension de seuil
-ensuite finalisation a tension constante jusqu'a ce que le courant baisse en dessous d'un seuil.
-la détection de fin de charge se produit quand la tension est au dessus du seuil et le courant en dessous. -> porte logique AND/NAND acceptable.

Une limitation de courant, ca se fait avec 2 transistors PNP, dont l'un peut etre un FET. Il faut pouvoir la désactiver pour passer en mode tension constante.
Une limitation de tension c'est un LDO a la main, avec un bon transistor, un diviseur de tension et un ampli-op en feedback. Il faut pouvoir le désactiver pour terminer la charge.
Les limites se vérifient avec des ampli-ops comparateurs, les tensions de ref peuvent être obtenues avec une Zener.

Une vérification thermique serait probablement de bon goût

Avez vous déja vu passer de tels montages avant que je me lance dans la bidouille? J'ai googlé et rien vu de spécial...

Toute discussion globalement pas trop hors-topic sera la bienvenue

Si le courant de charge est TRES FAIBLE, tu peux charger une Li-Ion avec pour seul protection le composant de surcharge ou sous-décharge.

Ce composant me semble un peux compliqué a faire avec de la logique discrète sans avoir une consommation de dingue coté batterie (je parle la du composant de protection couplé a deux transistors CMOS qu'on trouve sur certains packs de batteries)

TI a dans la datasheet de certains de leur chargeur le circuit équivalent, je ne trouve pas la de tete, mais le BQ25504 a un Functional Block Diagram: http://www.ti.com/lit/ds/symlink/bq25504.pdf (page 12)

Point important, suivant si tu veux quand la batterie est en charge que ton circuit tire sur la batterie ou via l'adapateur secteur, ton circuit ne sera pas le meme. Autre point important, une fois la charge finie, couple completement la charge, ne laisse pas ton circuit reprendre la charge tant qu'il n'est pas physiquement déconnecté / reconnecté, sinon tu va rentrer dans un cycle de charge/décharge qui va tuer rapidement ta batterie.

Merci pour les confirmation et les infos, j'avais effectivement bien vu qu'il faut tout déconnecter.

le bqchose a MPPT est un peu plus compliqué que ce que je vise...

c'est effectivement pour le challenge de la découverte, parce que si je voulais un vrai chargeur j'me ferais pas autant chier à réfléchir, c'est 4 euros max un chargeur de lipo USB avec le boost qui va bien pour ressortir en 5V...
Donc les conseils de type "on en trouve des tous faits" ca m'aide pas franchement, je sais déja

Comme référence je peux envisager le TL421 ou chais pas quoi qu'on retrouve facilemement dans les alims a découpage de PC, mais il faut que sa tension de régulation soit assez faible pour pouvoir être alimenté en ~5V...

Non bien sur ce chargeur est plus complexe que ce que tu veux faire, si je retrouve la ref je poste ca

Le composant que je cherchais est le TL431. On en trouve dans les alims a découpage. Avec un ampli-op et un MOS P cela peut servir a créer un LDO stabilisant une tension a 4.2 V.
Une zener est quand même utilisable pour des essais. Je n'ai pas besoin de zener exactement a 4.2V avec un feedback résistif ajustable, je peux forcer la régulation a n'importe quelle tension.

Un limiteur de courant est faisable avec deux transistors et un shunt, mais j'ai besoin de bricoler pour savoir comment le désactiver électriquement pour passer en mode tension constante. https://en.wikipedia.org/wiki/Current_limiting

On peut monitorer la tension de l'accu pour savoir si on doit activer le mode tension constante (U < 4.1V par ex) ou le mode courant constant (U < 4.1V), seuil paramétrable par potard.

On peut monitorer la tension aux bornes du shunt du limiteur pour avoir une idée du courant actuel, et terminer la charge quand la tension aux bornes de l'accu est > a 4.1V ET le courant inférieur a X milliampères.

Ensuite vient la protection de la cellule. Il faut empêcher la décharge profonde < 2.5V) et le sur-courant / court-circuit.

Les montages que j'ai vus utilisent des circuits a faible courant alimentés en permanence par l'accu, mais avec du tout-venant il vaut mieux alimenter APRES le mos P qui déconnecte la charge de l'accu en cas de problème. Pour redémarrer le système un petit pulse pour bypasser le transistor doit être possible.

La mesure thermique est totalement indépendante et peut facilement déconnecter le chargeur et la charge utile.

Je vais bientot pondre un schéma je pense

Ah oui un TL431, j'y pensais plus mais c'est pas bête

Pour les essais tu as pas mal de latitude et tu peux bidouiller avec des trimmers en effet.

Trouvé ça par hasard, c'est vraiment minimaliste mais ça peut donner des idées :
http://wandel.ca/s100batteries/index.html

ca va dans le sens que je voulais ouais, merci

J'y pense : pour la tension limite, même si on peut arriver à une bonne précision en utilisant des potars, ça demande d'avoir un voltmètre qui est lui-même suffisamment précis. J'ai pas fait les calculs, mais il est possible que le multimètre habituel ne suffise pas. Ou alors il faut prendre en compte sa tolérance pour que ça ne dépasse pas le seuil dans le pire des cas (et donc charger à moins de 100% dans le cas typique).

voui bon tu remarqueras que je vise pas de faire un chargeur métrologique non plus hein alors on visera un peu plus bas et pis vala.

En tout cas, même dans les bidules du commerce, c'est pas toujours joli-joli :