Preguntas frecuentes : Cargador de baterías de NiCd/NiMH LTC4010 y LTC40111

El LTC4010 es una solución completa de cargador de baterías NiMH/NiCd que no requiere microcontrolador ni programación de firmware. El LTC4010 incluye circuitos de activación, supervisión, protección, fin de carga y control de corriente constante para una solución de carga rápida y autónoma. El circuito integrado puede cargar rápidamente baterías de NiMH o NiCd de 1 a 16 celdas a una velocidad de hasta 4 A a partir de una amplia gama de fuentes de alimentación y voltajes de adaptadores de pared de 5,5 V a 34 V. Las terminaciones de carga de -ΔV y ΔT/Δt pueden estar activas simultáneamente, además de un temporizador de seguridad programable. El LTC4011 ofrece el mismo conjunto de funciones, pero añade PowerPath y un NTC universal. Los LTC4010 y LTC4011 son ideales para su uso en instrumentos portátiles, sistemas de diagnóstico y monitorización, y equipos de gestión de baterías.

Figura 1.

Q Cargo mi batería de NiMH de 2500mA/h a 500mA, pero el cargador siempre da un estado de FALLO, ¿qué estoy haciendo mal?

A. La velocidad de carga (corriente de carga) es demasiado baja. La velocidad de carga C/5 (500mA/2500mA = C/5) no es lo suficientemente alta para que la batería produzca el perfil de tensión y temperatura que el cargador necesita para completar la carga correctamente. Normalmente se requiere una tasa de carga de C/2 a 1C, aunque se han dado casos de baterías que completan el ciclo de carga con una tasa de carga de C/3.

Q ¿Puedo programar el temporizador para más de 4,3 horas?

A. No. Si la batería tarda más de 4,3 horas en cargarse, la velocidad de carga está ajustada demasiado baja para que el cargador tenga un final de carga válido. Al dejar la clavija del temporizador abierta, el temporizador se ajusta a su máximo de aproximadamente 4,3 horas.

Q Con una batería conectada y la tensión de entrada aplicada, los LEDs LISTO y FALLO de mi placa de PC parpadean, ¿qué está pasando?

A. La causa más probable de este problema es un bypass capacitivo inadecuado en el VCC pin. Un condensador cerámico de 1μF X5R situado cerca de la VCC y GND del circuito integrado. Puede ser necesaria una capacitancia adicional cerca del borde de la placa de circuito impreso si se utilizan cables largos entre la fuente de alimentación de entrada y el cargador.

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Q Quiero utilizar el temporizador para completar el ciclo de carga, ¿es posible?

A. No. El temporizador es una función de seguridad que termina el ciclo de carga e indica una condición de FALLO si no se produce un final de carga válido -dV/dt o dT/dt al final del periodo de tiempo. El FALLO suele indicar que la batería está mal o que hay otro problema con la misma. Un FALLO activado por el temporizador es un modo bloqueado que requiere que se retire la alimentación de entrada y se vuelva a aplicar o que se sustituya la batería por otra antes de que pueda comenzar un nuevo ciclo de carga. Nota: Una temperatura excesiva de la matriz o de la batería, detectada por un termistor, también puede indicar un FALLO, pero estos FALTOS no se bloquean.

Q ¿Por qué el LTC4010/LTC4011 necesita 2V/célula + 300mV para la tensión de alimentación de entrada, no necesitan las células normalmente unos 1,5V al cargar?

A. Sí, al cargar, cada célula puede tener normalmente de 1,4V a 1,7V, dependiendo de la corriente de carga, el tipo de batería, la edad, etc. La razón por la que se necesitan 2V es que el límite de sobretensión de FALLO es de 2V (1,95V típicos). Si le ocurre algo a la batería durante la carga y el voltaje supera los 2V/celda, la corriente de carga se detendrá y el cargador pasará al modo FALLO. Si la tensión de entrada no es de al menos 2V/célula (margen de +300mV), el cargador no podrá superar el umbral de 2V/célula (medido en el VCELDA pin), y el cargador podría seguir forzando una corriente constante en una batería problemática. Otro comentario: la sección de corriente constante del cargador puede funcionar con una tensión de entrada unos cientos de mV superior a la tensión de la batería, aunque nunca se puede alcanzar el límite de sobretensión.

Q ¿Es realmente necesario utilizar un termistor para cargar una batería?

A. No, pero un termistor en contacto con una o varias celdas de una batería es una muy buena idea por dos razones. Evita que se cargue por debajo de 5°C o por encima de 45°C, lo que puede ser peligroso para una batería. Una razón más importante es que es el mejor de los dos métodos de fin de carga que utiliza el LTC4011 porque minimiza la sobrecarga, lo que prolonga la vida de la batería.

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Q ¿Qué cambios se producen en una batería de níquel cuando se acerca a la carga completa?

A. El primer indicio de que una célula está cerca de la carga completa es un rápido aumento de la presión interna de la célula, que desgraciadamente no es fácil de detectar. Al continuar el ciclo de carga, el siguiente cambio que se produce es un rápido aumento de la temperatura de la célula, que puede detectarse con un termómetro. El LTC4011 requiere que el aumento de temperatura sea superior a 1°C/minuto durante 2 minutos para que la terminación de la carga dT/dt sea válida para las células de NiMH (2°C para las células de NiCd). Por último, debido al coeficiente de temperatura negativo de la tensión de la célula, el aumento de la temperatura de la célula provoca una caída de la tensión de la célula (tras alcanzar un pico). Esta caída de la tensión de la célula (10 mV/célula para el NiMH y 20 mV/célula para el NiCd) es utilizada por el cargador para iniciar un final de carga -dV/dt. Como la caída del voltaje de la célula es el último cambio que se produce, en este punto la célula puede estar en una condición de sobrecarga severa, lo que reducirá la vida de la batería.

Q ¿Qué diferencias hay entre las configuraciones de NiCd y NiMH?

A. La única diferencia está en los métodos de terminación de la carga. Para el NiCd, el umbral de -dV/dt para la terminación de la carga es de 20mV y de 10mV para el NiMH. El método de terminación del aumento de temperatura (dT/dt) para las pilas de NiCd es de 2°C/minuto durante 2 minutos. En el caso de las pilas NiMH de más de 1,325 V, el aumento de temperatura debe ser superior a 1°C/minuto durante 2 minutos, y si el final de la carga se debe al dT/dt, se añade una carga TOP-OFF con corriente reducida durante 1/3 del tiempo total al final del ciclo de carga. No hay TOP-OFF para las pilas de NiCd.

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Q Mi batería de NiMH se ha descargado completamente y el LTC4011 ni siquiera inicia un ciclo de carga, ¿por qué?

A. Si la tensión de una sola célula (tensión en la pantalla VCELDA si el voltaje de la célula (por ejemplo, desde el pin del LTC4010 o 4011) es inferior a 350 mV, el cargador asume que la batería es defectuosa y no se inicia la carga. Desgraciadamente, muchas pilas de NiMH tienen una tasa de descarga relativamente alta, lo que significa que después de no ser utilizadas durante algún tiempo, el voltaje de la pila puede ser muy bajo. Hay algunas modificaciones en el circuito del cargador para minimizar esta situación, lo cual está fuera del alcance de este artículo de preguntas y respuestas. Ponte en contacto con el Grupo de Aplicaciones para obtener más información.

Q Cuando cargo mi nueva batería por primera vez, no se carga completamente o a veces entra en modo FAIL, ¿por qué hace esto?

A. Cuando una pila de NiCd o NiMH se fabrica inicialmente, no tiene carga. Después de la fabricación, se aplica un voltaje a la pila que empieza a «formar» la pila, haciendo que la pila empiece a comportarse como una pila típica y empiece a aceptar una carga. A menudo los fabricantes venden baterías que sólo se han «formado» parcialmente, lo que da resultados extraños cuando el usuario final empieza a cargar la batería. Normalmente, las baterías necesitan entre 3 y 5 ciclos completos de carga/descarga antes de empezar a mostrar el perfil de tensión y temperatura de carga que el LTC4010/LTC4011 necesita para completar correctamente la carga. Las baterías que no están completamente formadas pueden mostrar perfiles de tensión inusuales, lo que provoca una falsa finalización de la carga.

Del mismo modo, las baterías que no se han cargado durante mucho tiempo o que se han descargado por completo también pueden necesitar unos cuantos ciclos de carga antes de cargarse correctamente.

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