O reference design apresentado utiliza como base um PIC, tendo sido sugerido no documento PIC-REF-2 que está disponível no site da microchip (www.microchip.com). Esse documento que vamos resumir, descreve em 65 páginas o desenvolvimento de um carregador de bateria com recursos especiais que impedem que ela seja carregada de maneira imprópria, o que significa obter maior durabilidade e melhor desempenho. (2008)
O reference design da microchip parte do princípio de que os diversos tipos de bateria possuem características diferentes e que portanto devem ser usados processos diferentes para fazer sua carga.
Além de não termos o melhor desempenho da bateria, também deve ser levado em conta a possibilidade de acidentes. Com o uso de um microcontrolador pode-se desenvolver um carregador em que inteligência seja agregada.
Outra vantagem do uso de um microcontrolador está na possibilidade de se implementar a solução com um baixo custo, o que a torna interessante para se tornar um produto comercial.
Finalmente deve-se acrescentar a possibilidade de se monitorar o processo de carga através da comunicação serial que esse tipo de solução fornece.
Segundo a Microchip, a utilização de um microcontrolador nesse tipo de solução traz os seguintes benefícios:
• Flexibilidade para manusear diferentes tecnologias, tensões e capacidades
• Controle de geração de tensão variável
• Carrega e descarrega diversos packs de baterias
• Janela para A/D de alta resolução.
A Solução da Microchip
O carregador apresentado pode ser empregado em diversos tipos de aplicações como câmeras de vídeo, equipamentos portáteis de áudio, telefones portáteis e ferramentas portáteis de potência.
O projeto do hardware contém todo o circuito para colocar em funcionamento dos algoritmos de carga e descarga, métodos de terminação e ainda comunicação RS-232.
O código fonte é escrito em C e consiste nos algoritmos de carga, descarga e comunicação entre os dispositivos.
Tudo isso dota o PICREF-2 dos seguintes destaques:
• Possui compatibilidade com todas as tecnologias de baterias
• Baixo custo
• Ambiente flexível de desenvolvimento
• Taxa de carga rápida
• Compatibilidade com corrente intensa de carga
• Capacidade de descarga de alta corrente
• Debug em tempo real
O Sistema:
Para entender esse projeto de referência mais facilmente, podemos tomar como base o diagrama de blocos da figura 1.
O sistema proposto prevê a possibilidade de se carregar ou descarregar baterias simples ou duplas do mesmo tipo. O microcontrolador é o PIC16C7xx que contém o algoritmo de carga e descarga embutido, e juntamente com ele uma série de componentes que formam um conversor tipo buck para fornecer a corrente à bateria em carga.
O PIC16C7xx controla a carga da bateria e descarga através das linhas de seleção. As linhas bateria, temperatura e tensão proporcionam o algorítmo para carga e estado. A linha Current Sense monitora a corrente que está sendo enviada à bateria durante o processo de carga.
Na figura 2 temos a pinagem para o PIC16C73A
Na figura 3 temos a configuração simples para o conversor buck usado para gerar a corrente de carga.
Nesse circuito PWM é a entrada de sinal, Vi a tensão de entrada e Vo a tensão de saída. D é um diodo Schottky e L um indutor que, juntamente com Co formam o filtro de saída.
O sensoriamento de corrente é feito tomando como referência a tensão que aparece sobre um resistor de 0,05 ohms em série com a bateria. O ganho do amplificador é suficiente para fornecer uma leitura em 256 passos para o circuito do ADC.
Para o sensoriamento da temperatura é usado um termistor de 10 k ohms. O valor da tensão sobre esse resistor, que está num divisor, é convertido numa temperatura para efeito de controle do shut-down térmico, caso seja necessário. Eventualmente esse resistor pode ser substituído pelo que existe dentro de alguns packs de baterias, bastando apenas modificar o software para se adequar ao seu valor.
O circuito possui ainda seis LEDs indicadores: bateria 1 em carga, bateria 1 em descarga, bateria 2 em carga, bateria 2 em descarga, erro e power on. Na figura 4 temos o circuito para um carregador mínimo.
Para um carregador completo, são dados 3 diagramas, sendo o primeiro mostrado na figura 5. Os demais podem ser obtidos no documento da Microchip, que pode ser baixado diretamente do site no formato PDF.
Conclusão
A possibilidade de se desenvolver um carregador de baterias inteligente com base num microcontrolador consiste numa excelente opção para quem deseja obter o máximo de baterias em sistemas em que a carga desse elemento é importante.
O reference design abordado de forma resumida mostra que é possível otimizar o processo de carga e descarga de uma bateria de modo que tanto sua durabilidade como desempenho sejam maximizados. O que foi mostrado nesse reference design serve também como base para outros projetos de aplicativos que envolvam o controle de correntes baseados na resposta dada por uma carga.
