これは、ラップトップのバッテリー充電器を開発する私の最初のプロジェクトではありません。最初のプロジェクトではMax1873を使用したことに注意してください。しかし、充電を制御するには、ATtinyマイクロコントローラーを使用する必要がありました。すべて問題ありませんが、ここでは特定のコードを記述する必要があり、プロジェクトが複雑になりました。
2番目のプロジェクトは、Monolithic PowerSystemsのMP26123またはMP26124に基づいています。これらのチップにより、放電したバッテリーを充電し、充電レベルが100％に達したときに充電を停止し、すでに充電されたバッテリーを放電し、その温度を制御することができます。コントローラのもう1つの利点は、メインのFETスイッチが内部に配置されているため、レイアウトの複雑さが軽減されることです。組み立てられたボードの例は、記事の冒頭にあります。さて、カットの下で、プロジェクトの詳細について説明します。
プロジェクトの詳細
ボードの開発のために、MP26123とMP26124コントローラーの仕様を調べました。ボードに必要な要素の指定を下の図に示します。ボードのデザインを変更したい場合 は、ソースファイルもあり ます。
重要なポイント：コントローラーは充電電流を減少させず、入力電流を制限しません。しかし、ボードには5Aのヒューズがあります。多くのボードの従来のショットキーダイオードの代わりに、PFETを使用して熱を低減します。ダイオードの代わりにPFETを使用して、ダイオードの両端で0.4Vの電圧降下を使用しないようにします。ほぼ満杯の3セルバッテリには、ノートパソコンの画面を照らすのに十分なエネルギーがほとんどないため、これは重要です。 MP26123 / MP26124コントローラーは、バッテリーまたは19V入力のいずれかからLM2596バックレギュレーターの負荷に電力を供給します。電源の接続または切断時に電圧降下はありません。 MP26123 / MP26124イネーブルピンはボードの端にあるため、Piは必要に応じて充電をオフにすることができます。
アイドルSRラッチは、バックレギュレータの負荷をアクティブにするために常にオンになっています。これは、電源押しボタンスイッチがオンになっている場合に必要です。 SRラッチは、3.3Vリニアレギュレータまたは19V入力電源から給電されます。降圧レギュレータをオフロードした状態でバッテリが消費する電流は315μAです。 2％の内部バッテリー自己放電と保護回路による3％の損失により、324日で完全にバッテリーが放電します。常にラップトップを使用する予定がない場合は、単にバッテリーを取り外すのが最善です。この場合、2％の自己放電は、約2年後にバッテリーの完全放電につながります（もちろん、バッテリーを取り外したときに100％充電されている場合）。
1つのセルのバッテリー電圧が3Vを下回ると、MP26123 / MP26124コントローラーは30分間プリチャージし、電流を充電電流の10％に減らします。抵抗R12のおかげで、総充電電流を1Aに減らしました。仕様によると、コントローラーは2Aを処理できますが、システムに過負荷をかけたくありませんでした。バッテリー電圧が最大レベルに達するとすぐに、充電器はスタンバイモード（定格電流の10％）に入り、シャットダウンします。
最大充電時間は、0.15μFのC6コンデンサで4.5時間に設定されています。時間値は、コンデンサの静電容量を変更することで変更できます。このために、式を含むデータテーブルがあります。必要に応じて、10K NTCバッテリーサーミスタを電源コントローラーに接続して、温度が所定のレベルまで上昇または下降したときに充電電流を遮断することができます。デフォルトでは、トリップは40°C（高）または11°C（低）で実行されます。サーミスタを接続しない場合は、抵抗を10Kに設定して、室温をエミュレートします。
残念ながら、MP26123 / MP26124コントローラーにはいくつかの欠点があります。したがって、これらは、各セルの電圧が4.2Vを超えないリチウム電池のセルを充電するためにのみ使用できます。値が4.1Vであった古いバッテリーと4.35Vセルを備えた新しいバッテリーは、このデバイスでは充電できません。ただし、Max1873コントローラをインストールすれば、問題はありません。
コントローラーのはんだ付けは自家製オーブンを使用しましたが、もちろん、空気加熱式のはんだ付けステーションを使用してボードを組み立てた方が良いでしょう。
ボードの特徴
ボード上のトラックの幅は、少なくとも3Aの電流用に設計されています。いくつかのオプションがテストされ、最終的に5mmの最小トラック幅で停止することが決定されました。ボードの最初のバージョンでは、MP26123の3.3VがSRラッチに使用されていました。これは、コンセントに接続された場合にのみアクティブになりました。更新された設計には、電源の有無にかかわらずSRラッチの動作を維持する別個の3.3Vリニアレギュレータが含まれています。ボードの寸法は62mm * 54mmです。
価格に関しては、OSHPark.comによって作られた3つのボードは、USPSによって私に26ドルの送料がかかりました。JLCPCB.comを使用することもできます。これには、アーカイブファイルMPS_Charge_Controller_2021-02-23.zipを使用します 。5つのボードは、標準の送料で顧客に10ドルの費用がかかります。
以下のグラフは、LenovoT61から3S2Pバッテリーを充電するMP26123のテスト結果を示しています。
また、Instructablesに、バッテリー充電器ボードをPi、Teensy、およびグラフィックカードに接続する方法を示す説明を投稿しました 。マニュアルでは、改造されたラップトップでバッテリー駆動のRaspberryPiを使用する方法について説明しています。SMBusを介したバッテリーとの通信を制御するCコードも添付されており、充電レベルインジケーターを表示し、放電時にラップトップの電源を切ります。
