Cálculo corriente máxima PCM

[Phaeton13]

Tengo un PCM de una batería de litio el cual protege por sobre carga (4.26V máximo), por sobre descarga (2.5V mínimo) y por sobre corriente en descarga (8A). Hasta ahora ese PCM protegía una célula de litio cuya corriente máxima de descarga eran 10A (Es decir, el máximo antes de dañarse).

Estoy intentando adaptar el circuito para otra batería de lítio de menos capacidad, y menos corriente máxima de descarga, por lo que necesito que el PCM corte la descarga con menos corriente de descarga.

He mirado el datasheet del IC y no soy capaz de descifrar como calcular esa corriente máxima de descarga, ya que da los pasos en función de CREO, unos comparadores de voltaje.

¿Podría alguien explicarme como calcular esa corriente de corte? Adjunto el esquema del PCM en cuestión y el datasheet del IC

Un saludo y gracias de antemano.

 

[sebsjata]

When the V- pin voltage is up to a value between the short protection voltage Vshort /VDD and excess discharge-current threshold VDET3, VD3 operates and further soaring of V- pin voltage higher than Vshort makes the short circuit protector enabled

Vshort= 0.5V - 0.75V - 0.95V

Excess discharge-current threshold (VDET3) is defined as the voltage between the V- pin and the VSS pin at which DOUT goes from “H” to “L” when the voltage V2 is then gradually increased from the starting condition of V1 = 3.0V , V2 = 0V

para el que tienes tu que es 101CD Vdet3= 0.125V.
por el texto anterior me parece que con la resistencia de 1K (R2) escoges la corriente de corte.

 

[Phaeton13]

En primer lugar muchísimas gracias por tu tiempo.

Mi conclusión también es que es R2 la que delimita la corriente de corte, pero... he hecho una prueba poniendo en paralelo a esa resistencia otra de 1k. Es decir, dos resistencias de 1k en paralelo = una resistencia de 500 Ohm. He probado el PCM con esa configuración y el corte sigue estando en 8A (8.6A para ser exactos)

Eso me descoloca totalmente y he hace preguntarme ¿como se calcula la corriente? no quiero empezar a probar resitencias al azar a ver si suena la flauta.

Un saludo.

 

[DOSMETROS]

Si disminuis esa resistencia aumentarías la corriente , prueba con 2k2 mejor.

 

[switchxxi]

Según leo de un datasheet, que no es de R5878, pero es compatible y funciona de la misma manera dice esto:

• FET Selection: Because the maximum desired discharge current is 7 A, ensure that the Discharge Overcurrent circuit does not trigger until the discharge current is above this value.
• The total resistance tolerated across the two external FETs (CHG + DSG) should be 100 mV/7 A = 14.3 mΩ.
• Based on the information of the total ON resistance of the two switches, determine what would be the Charge Overcurrent Detection threshold, 14.3 mΩ × 4.5 A = 65 mV. Selecting a device with a 70-mV trigger threshold for Charge Overcurrent trigger is acceptable.
• The total Rds ON should factor in any worst-case parameter based on the FET ON resistance, de-rating due to temperature effects and minimum required operation, and the associated gate drive (Vgs). Therefore, the FET choice should meet the following criteria: Vdss = 25 V Each FET Rds ON = 7.5 mΩ at Tj = 25°C and Vgs = 3.5 V

Básicamente que la resistencia shunt esta echa por los MOSFET por lo que, en orden de cambiar la corriente máxima corte de carga y descarga hay que cambiar los MOSFET con otros de acorde a su RS On.

R1 y R2 no están para "setear" la corriente sino para limitar la corriente del CI y no quemarlo.

También puede que haya entendido cualquier verdura .

 

[Kawacuba]

Según leo de un datasheet, que no es de R5878, pero es compatible y funciona de la misma manera dice esto:

• FET Selection: Because the maximum desired discharge current is 7 A, ensure that the Discharge Overcurrent circuit does not trigger until the discharge current is above this value.
• The total resistance tolerated across the two external FETs (CHG + DSG) should be 100 mV/7 A = 14.3 mΩ.
• Based on the information of the total ON resistance of the two switches, determine what would be the Charge Overcurrent Detection threshold, 14.3 mΩ × 4.5 A = 65 mV. Selecting a device with a 70-mV trigger threshold for Charge Overcurrent trigger is acceptable.
• The total Rds ON should factor in any worst-case parameter based on the FET ON resistance, de-rating due to temperature effects and minimum required operation, and the associated gate drive (Vgs). Therefore, the FET choice should meet the following criteria: Vdss = 25 V Each FET Rds ON = 7.5 mΩ at Tj = 25°C and Vgs = 3.5 V

Básicamente que la resistencia shunt esta echa por los MOSFET por lo que, en orden de cambiar la corriente máxima corte de carga y descarga hay que cambiar los MOSFET con otros de acorde a su RS On.

R1 y R2 no están para "setear" la corriente sino para limitar la corriente del CI y no quemarlo.

También puede que haya entendido cualquier verdura .

Coincido con el amigo @switchxxi debido a que no se menciona en ninguna parte del datasheet que subió @Phaeton13 ni la fórmula, ni una tabla donde se indique la relación entre Amperios vs Voltage en pin V- del ic.

Lo que sí aparece en las últmas páginas del datasheet es una tabla donde se especifica para cada variante del ic, los voltages umbrales de las protecciones para los distintos casos: Vdet1(umbral de sobrecarga) Vdet2(umbral de sobredescarga) Vdet3(umbral de sobre corriente de descarga) y Vshort(umbral de cortocircuito) y también los delays para cada caso.

 

[sebsjata]

When the V- pin voltage is up to a value between the short protection voltage Vshort /VDD and excess discharge-current threshold VDET3, VD3 operates and further soaring of V- pin voltage higher than Vshort makes the short circuit protector enabled

Por lo que entiendo del texto es que cuando exista una tensión de Vshort/VDD en el pin V- el ic va a apagar los mosfets, y Vshort vale 0.75V y para variar la tensión de V- se tendría que variar R2, pero también se pudiera variar R1 y cambiaría VDD
Prueba a disminuir R1 a ver que pasa

 

[switchxxi]

Según la descripción del datasheet que subí (pagina 12): "The discharge overcurrent detection voltage (VOCD) is measured between V– and VSS pins and triggered when the V2 voltage is increased above VOCD threshold with respect to VSS. This delta voltage once satisfied will trigger an internal timer tOCDD before the DOUT output drive transitions from high to low."

Dice ver figura 2 que se encuentra en la pagina 14:

Donde V2 es la tensión que se genera sobre los MOSFET (estos como shunt) y en la misma pagina 14 aparece esto:


De los que se desprende que esos valores son modificables solamente cambiando el IC.

Lo único que me hace desconfiar de que sea como digo es que en ningún lado aparece la marcación/nomenclatura para elegir los chips salvo en la pagina 3 pero no son en pasos de 5mV salvo el BQ297xy pero su hoja de datos es exactamente igual.

También, viendo el diagrama interno, puede que, como dijo @sebsjata, se pueda cambiar con la resistencia pero sería solamente la que esta en el pin "V-" ya que internamente hay una fuente de corriente que generaría una tensión en la resistencia del pin "V-" que afectaría el valor de detección de corriente.



Lo raro es que no tiene valor típico y su rango es muy alto: 8-24uA (unos 30% de variación). Ademas que no haya ecuaciones salvo las de la pagina 20 que haba sobre lo que hay que observar en el ejemplo que dieron.
Esa tendencia se da en la mayoría de las hojas de datos que vi, como si no fuera importante la corriente de carga y descarga. Aunque lo mas probable es que sean echos para ingenieros y omite muchas cosas porque se dan por echas y que confunden a los mortales como yo .

 

[sebsjata]

Ojo que el datasheet que estás viendo no ocrresponde al mismo IC que se está tratando, en el datasheet del R5478N no hay fuente de corriente constante.


Edit:
Efectivamente es como decía, variando R1 y R2 se puede cambiar el corte de corriente

 

[switchxxi]

@sebsjata , yo lo que entiendo de eso que has puesto es que R1 y R2 están para cuando se conecta el cargador al revés o que el cargador entregue mas tensión, lo que haría que circule mas corriente sobre el integrado, osea que protegen al integrado.

Y si, use otro datasheet, pero porque se me hacia mas comprensible que el del R5478, pero la mayoría que vi funcionan de la misma forma y con una Rshunt tan baja (la de los MOSFET) se me hace difícil entender como toman una muestra para saber que hay una sobre-corriente, mas que nada para poder regularlo con una resistencia en donde en el datasheet que subí al menos hay una fuente de corriente que generaría un offset sobre la resistencia en "V-" que haría o podría hacer variar el valor de detección.

Obvio que una vez los MOSFET estan apagados la shunt pasaría a ser R2, pero eso ya es para la corriente mínima a la que vuelve a encender todo, que es lo que dice, que al ser R2 mas grande quizá no vuelva a encender los mosfet una vez que la corriente baje ya que el limite inferior sera mas chico (Histeresis).

 

[switchxxi]

Extracto de las hojas de datos del archimegaconocido DW01. Básicamente, R1 y C1 es un filtro pasa-bajos para eliminar ruidos y R2 esta de protección para el IC en caso de conectar al revés el cargador.

Ahora me "emperre"... Hasta que no encuentre la formula de R2 no paro, algún fabricante debe haber echo un datasheet o nota de aplicación "For dummies" como yo .

 

[DOSMETROS]

Vengo leyendo . . . con medio ojo

Leí que podría usar la resistencia RDSon para medir, por que no agregar alguna resistencia en serie de 0.1 Ohm ?

 

[sebsjata]

O sea que, básicamente colocando un Mosfet con mayor Rdson aumenta la corriente de corte, pero aumentaría la disipación.

por que no agregar alguna resistencia en serie de 0.1 Ohm ?

Exacto, eso es lo que tendría que hacer, colocar una resistencia en serie en el drain del Mosfet, o quitar un par de Mosfets, porque veo que tiene Mosfet en paralelo, quedaría en 5A el corte, en teoría, pero el máximo del Mosfet es de 6A, así que mejor dejar los Mosfets en paralelo y colocar las resistencias.

 

[Phaeton13]

Un millón de gracias a todos por vuestras respuestas.

Intentaré los siguientes pasos y os comento.

1er intento: aumentar R2
2º intento: disminuir R1
3º intento, colocar una resitencia en el DRAIN,


Un salduo

 

[DJ T3]

O sea que, básicamente colocando un Mosfet con mayor Rdson aumenta la corriente de corte, pero aumentaría la disipación.

Como aclaracion, al aumentar la Rdson (aumentar la resistencia interna del MOSFET), disminuye la corriente que es entregada.
Lo de la disipacion, es asi, aumenta junto a la Rdson...

 

[sebsjata]

Como aclaracion, al aumentar la Rdson (aumentar la resistencia interna del MOSFET), disminuye la corriente que es entregada.
Lo de la disipacion, es asi, aumenta junto a la Rdson...

Si, se del error que cometí, pero ya era muy tarde, ya no podía editarlo.
Vamos a ver como le va a @Phaeton13 espero y comente los resultados de las pruebas.

 

[Phaeton13]

Perdón por la tardanza, trabajo en un servicio técnico, pero este asunto no se corresponde con mis competencias, y desde que planteé el tema hemos tenido un pico importante de trabajo y he tenido que dejar aparcado este proyecto.

Hace unas semanas he tenido la oportunidad de probar dos circuito de protección similares. Al examinar los componentes vi que eran exáctamente los mismos, pero que uno cortaba a 3.2A y el otro a 5.2A (aproximadamente). Me he podido hacer con los esquemas y he comprobado que la única diferencia real entre ambos era que los MOSFETs, en el primer caso (3.2A) tenía uno para la descarga (Dout) y otro para la carga (Cout), y en el segundo (5.2) tenía dos MOSFETs en paralelo para la descarga y dos MOSFETs en paralelo para la carga. En ambos casos los MOSFETs eran de la referencia AO3420. Según su datasheet RDS varía según la tensión, 27mΩ (a 4.5V) y 42mΩ (a 2.5V). Como la tensión genérica de una batería de Li es 3.7V, calculo que la RDS está entre esos valores, a ojo, haciendo una media, RDS sería 34.5mΩ

Según el datasheet del IC en cuestión, el R5460N214AE, la tensión de detección de corriente es Vdet3 = 0.2V

-Calculando el primer caso, (3.2A) RDS sería la suma de los dos ya que están en serie, luego RDS = 34.5 + 34.5 = 69mΩ

I de corte teórica = Vdet3/RDS = 0.2 / 69mΩ = 2.9A

-Calculando el segundo caso, (5.2A) RDS sería la suma de los paralelos, luego RDS = 34.5mΩ

I de corte teórica = Vdet3/RDS = 0.2 / 34.5mΩ = 5.79A


En ambos casos se acerca bastante a lo real. Como la tensión de la batería varía según se va descargando, la RDS también varía, luego el cálculo realizado es aproximado, pero me parece que se puede validar la forma para calcular la corriente. ¿que os parece?

 

[mcrven]

En ambos casos se acerca bastante a lo real. Como la tensión de la batería varía según se va descargando, la RDS también varía, luego el cálculo realizado es aproximado, pero me parece que se puede validar la forma para calcular la corriente. ¿que os parece?

Pues... nos puede parecer "Maravilloso". Peeerooo... ¿Como lo piensas resolver? Una vez calculada y recontra-verificada la RDSon de los MosFet adecuados a tus necesidades... ¿De donde los vas a sacar? Esos componentes Clasificados, Verificados y Pareados, no salen a la calle, ni a las tiendas de partes electrónicas. Ellas pasan directamente desde el fabricante de componentes al ensamblador de las PCM, en este caso.
El ensamblador revisa y vuelve a parear esos componentes antes y después de montarlos en sus tarjetas. Todo ese proceso es viable en una fábrica. Para el proyecto o propósito de un usuario, no es viable en absoluto, a menos que solo pretenda darse un gusto, pero nada más que eso.
En el mismo Data-Sheet se menciona que para determinar los valores de R1 y R2, debe hacerse mediante la experimentación y no propone ninguna fórmula para ello. Y eso para esas dos Rs, que nada tienen que ver con las corrientes que controla el dispositivo.

Ahora que, como práctica es interesante y, en un rato, veremos algún resultado... Pero luce que, la única forma de adaptar un PCM/BMS a las necesidades particulares de un usuario, no será otra que adquirir el dispositivo adecuado.

 

[Phaeton13]

¿De donde los vas a sacar? Esos componentes Clasificados, Verificados y Pareados, no salen a la calle, ni a las tiendas de partes electrónicas. Ellas pasan directamente desde el fabricante de componentes al ensamblador de las PCM, en este caso.

Los MOSFET en cuestión no están fabricados por y para el PCM, tienen una referencia, y unas carácterísticas. Si no consigo la misma referencia, podría conseguir algún equivalente con las mismas carácterísitcas en RS componentes, o Digikey. Por ejemplo;

https://www.digikey.es/es/products/category/productos-semiconductores-discretos/19?s=N4IgTCBcDaIIYHsDMAWMAGEBdAvkA

En cualquier caso el proyecto no es para mi personalmente, sino a nivel empresa, y como empresa tenemos acceso a diversos provedores y fabricantes de componentes.

En el mismo Data-Sheet se menciona que para determinar los valores de R1 y R2, debe hacerse mediante la experimentación y no propone ninguna fórmula para ello. Y eso para esas dos Rs, que nada tienen que ver con las corrientes que controla el dispositivo.

Si te fijas en los valores del PCM que quiero modificar, y en los valores propuestos por el fabricante, son exáctamente los mismos. Quien diseñó originalmente el PCM que tengo entre manos no calculó nada y se limitó a implementar lo que venía en el datasheet, y puedo asegurar que funciona perfectemente