BATERIAS DE LÍTIO-ÍON COM REGULADOR DE TENSÃO DC-DC STEP-DOWN LM2596
Introdução
Equipamentos eletrônicos comumente encontrados no mercado são alimentados com diferentes níveis de tensão de acordo com suas características. Em geral no momento do projeto alguns componentes específicos podem ser adicionados em conjunto para conferir a tensão desejada em diferentes áreas do circuito.
Este artigo apresenta uma solução para o desenvolvimento de projetos onde haja a necessidade de um nível de tensão menor e constante a partir de células de Lítio-íon. De modo que independentemente da tensão das baterias, pode-se obter a tensão reduzida e constante desejada no projeto.
O que é um regulador de tensão?
Basicamente um regulador de tensão é um circuito formado por semicondutores que têm por objetivo manter uma tensão de saída fixa, independente de alterações na tensão de entrada ou na corrente de saída.
Reguladores de tensão são geralmente encontrados em fontes de alimentação variadas, em alternadores automotivos, centrais de usinas elétricas e são muito utilizados para projetos eletroeletrônicos onde se deseja uma tensão constante de saída.
Os reguladores de tensão são comumente usados para a conversão DC/DC, mas existem outros tipos de reguladores os que convertem de AC/AC ou ainda AC/DC.
Módulos reguladores de tensão
Os módulos reguladores de tensão são construídos a partir de componentes eletrônicos reguladores de tensão.
Para melhorar sua funcionalidade eles são agrupados com outros componentes dispondo de características de regulagem conforme o desejado.
Os modelos que encontramos no mercado diferem de acordo com as especificações, os componentes que o formam e o tipo de módulo: Step Down (módulo rebaixador de tensão) ou Step Up (módulo elevador de tensão).
Alguns módulos reguladores de tensão possibilitam que tensões aplicadas na sua entrada possam ser convertidas para mais ou para menos ou até mesmo ambos os casos. Normalmente tal ajuste é realizado através de um trimpot (resistor variável) localizado no módulo.
O processo de regulação se dá basicamente conforme indicado na figura abaixo:
Neste artigo especificamente abordaremos o regulador de tensão DC/DC Step- Down LM2596 em conjunto com baterias de Lítio-íon e suas principais características e aplicações.
Como escolher o regulador de tensão correto
Para selecionar o regulador de tensão adequado, o projetista deve primeiro entender seus principais parâmetros, como VIN, VOUT, IOUT, prioridades do sistema (por exemplo, eficiência, desempenho e custo).
Uma vez que o projetista tenha definido esses requisitos, basta encontrar o melhor dispositivo para atender aos requisitos desejados.
Módulo regulador de tensão DC/DC Step- Down LM2596
O módulo regulador de tensão LM2596 DC/DC Step-Down, possui uma saída ajustável ideal para projetos operados por bateria que exigem uma fonte de alimentação regulada.
Principais características:
- Tensão de entrada - 3.2 a 40VDC
- Tensão de saída - 1.5 a 35VDC
- Corrente de saída - 2A (máximo de 3A com dissipador de calor
- Eficiência - Acima de 95%
- Dimensões – 43,6mm x 21mm x 14mm
Como utilizar o módulo regulador de tensão com baterias de Lítio-íon
Tomando como exemplo, vamos supor que estamos projetando um circuito eletrônico que necessita de uma tensão constante de 5V e corrente de 1Ah. Para este circuito serão utilizadas 2 baterias de lítio-íon.
Note que sem um regulador de tensão, apenas com as baterias seria impossível manter uma tensão estável de 5VDC para o circuito em questão. Admitindo que as células estão totalmente carregadas e associadas em série obteríamos 8,4V de tensão máxima de forma não constante no processo de descarga. Associando em paralelo obteríamos 4,2V de tensão máxima de forma não constante no processo de descarga.
Para solucionar este problema e obter uma saída de 5V conforme desejado, basta adicionar o módulo regulador de tensão DC/DC Step-Down associando as células em série e ajustando a tensão de saída do módulo para 5V.
Com o auxílio de um voltímetro regulamos a tensão de saída até o objetivo desejado de 5V.
Após o ajuste da tensão de saída desejada basta conectar o circuito projetado na saída do módulo regulador de tensão.
Conclusão
Diversos circuitos e projetos eletrônicos alimentados por baterias necessitam de uma tensão constante para o seu funcionamento adequado. Células de Lítio-íon possuem uma faixa de tensão variável entre 3V a 4,2V, ou seja, um possível problema na utilização em circuitos ou projetos alimentados por um nível de tensão constante. Este artigo apresentou uma excelente forma de regular a tensão de saída de células de Lítio-íon visando obter um determinado valor de tensão. Para este caso específico foi utilizado um dos módulos reguladores de tensão mais conhecidos do mercado (LM2596), onde apresentamos suas características principais e faixas de funcionamento. Ao associar duas células de lítio-íon em série, a faixa de tensão da bateria ficou entre 6V a 8,4V e o objetivo do circuito em questão era obter uma tensão de 5V contínua, dessa forma o módulo foi implementado e ajustado para regular a tensão da bateria para o nível de tensão desejado.