Mengenal Sirkuit Pengisian Baterai Laptop

1.1. Pendahuluan

Hampir setiap laptop memiliki sirkuit pengisian semacam itu, yang melakukan beberapa hal:

Berhasil beralih antara adaptor AC dan daya baterai

Mengelola pengisian daya baterai dan menghasilkan rel daya untuk mengisi daya baterai


Ada 2 desain berbeda untuk menangani peralihan antara adaptor AC dan daya baterai dan memberi makan sistem:

- Peningkatan daya hibrida (HPB) dan sirkuit tradisional tanpa dorongan daya (lihat Peringatan di bagian HPB)

- VDC Sempit (NVDC)


Ada juga 2 desain berbeda untuk menangani pembuatan rel pengisian baterai:

- Konverter Buck

- Konverter Buck-Boost


Hampir semua laptop tanpa kemampuan pengisian daya USB-C menggunakan konverter buck. Sebagian besar menggunakan HPB, kecuali laptop Apple yang selalu menggunakan NVDC. Sekelompok ultrabook non-Apple juga menggunakan NVDC.

Hampir semua laptop (termasuk Apple) dengan kemampuan pengisian DAYA USB-C menggunakan NVDC dengan konverter buck-boost.

Beberapa netbook atau laptop entry-level (terutama platform ARM dan beberapa platform Atom) dapat memiliki sirkuit yang berbeda dari apa yang disajikan di sini, menggunakan PMIC yang menangani hampir setiap fitur terkait daya. Karena ini tidak umum dan sangat tergantung pada papan dan IC yang digunakan, mereka tidak tercakup di sini.


1.2. Hybrid meningkatkan kekuatan desain

Dalam desain ini, sistem diumpankan dari adaptor AC, dan MOSFET (kami akan menyebutnya MOSFET baterai-ke-sistem) memungkinkan arus mengalir dari baterai ke sistem saat hanya menggunakan baterai, sekaligus mencegah arus mengalir langsung dari adaptor AC ke baterai saat adaptor AC dicolokkan.

Oleh karena itu, ketika pada adaptor AC, tegangan power rail utama akan menjadi tegangan yang diberikan oleh adaptor AC. Secara umum, tegangan ini antara 19V dan 20V. Beberapa mesin menggunakan 12V atau 16V.

Saat menggunakan baterai, tegangan rel daya utama akan menjadi tegangan yang disediakan oleh baterai. Ini tergantung pada jumlah sel seri dalam baterai dan status pengisian, tetapi lebih rendah dari 19V. (lihat bagian Tegangan baterai)

Peringatan: Peningkatan daya hibrid menyediakan fitur tambahan di mana baterai dapat memberikan daya tambahan ke sistem bahkan saat dijalankan pada adaptor AC. Desain lama menggunakan sirkuit yang sama tetapi IC pengisi daya tidak dapat menyediakan fitur ini. Ada atau tidak adanya fitur ini tidak relevan dengan artikel ini, sehingga desain yang lebih tua akan termasuk dalam istilah peningkatan daya hibrida juga.


1.3. Desain VDC sempit

Dalam desain ini, sistem diumpankan langsung dari rel pengisian baterai. Tegangan pada rel daya utama selalu mendekati tegangan pada baterai. (lihat bagian Tegangan baterai)


1.4. Konverter uang

Ini bekerja sama seperti konverter buck sinkron satu fase. Ada satu MOSFET sisi tinggi dan satu MOSFET sisi rendah yang menyala dan mati sebagai alternatif untuk menurunkan tegangan dari input, misalnya dari 19V ke 12,6V.

(dari lembar data bq24715)


1.5. Konverter Buck-Boost

Konverter buck-boost 4-saklar asinkron menggunakan set pertama MOSFET sisi tinggi dan sisi rendah sebelum induktor. Mereka dapat bertindak sebagai konverter uang biasa untuk menurunkan tegangan yang berasal dari adaptor AC. Ada set kedua MOSFET setelah induktor, mereka digunakan sebagai konverter boost untuk meningkatkan tegangan yang berasal dari adaptor AC.

Dengan begitu, mesin dapat mengambil 5V hingga 20V dari pengisi daya USB-C dan tetap dapat mengisi daya baterai. Tentu saja, dengan hanya 5V sebagai input, daya akan lebih rendah dibandingkan dengan 20V, sehingga baterai akan terisi lebih lambat dan laptop tidak dapat hidup tanpa baterai atau saat baterai habis.

(Dari lembar data ISL9238)


1.6. Tegangan baterai

Paket baterai laptop didasarkan pada sel lithium.

Ini adalah sel Li-ion, silinder bundar yang mirip dengan baterai alkaline Anda tetapi dalam paket 18650, atau sel LiPo, seperti sel persegi panjang datar di smartphone.

Sel Li-ion biasanya memiliki tegangan nominal 3.6V hingga 3.7V, sel LiPo biasanya memiliki tegangan nominal 3.7V hingga 3.85V. Ini bervariasi tergantung pada merek dan seri sel.

Tegangan baterai dan dengan ekstensi tegangan yang digunakan untuk mengisi baterai tergantung langsung pada berapa banyak sel yang ada secara seri di dalam baterai.

Paket baterai dapat digambarkan dengan nomor "xSyP", di mana y adalah jumlah sel dalam grup yang terhubung secara paralel, dan x adalah jumlah grup yang terhubung secara seri.

Semua sel secara paralel dalam satu kelompok akan memiliki tegangan yang sama di antara mereka. Menempatkan grup secara seri akan menjumlahkan voltase mereka.

Misalnya, paket 3S2P dengan tegangan nominal 11.1V berisi 6 sel, 3 kelompok dalam rangkaian 2 sel secara paralel, untuk tegangan total melintasi paket 3x3.7V = 11.1V.

Jumlah sel yang diletakkan secara paralel dalam kelompok membantu meningkatkan kapasitas, tetapi tidak mengubah voltase. Kami tertarik pada tegangan di sini, jadi kami akan mengabaikan sel secara paralel.

"Tegangan nominal" mewakili tegangan di sekitar sel di sebagian besar pelepasannya, itu harus menjadi apa yang dapat Anda ukur pada kemasan saat diisi hingga sekitar 50%.

Ketika terisi penuh, tegangan akan lebih tinggi, ketika benar-benar habis, tegangan akan lebih rendah.

Tegangan pengisian akan sedikit lebih tinggi dari tegangan paket yang terisi penuh. Misalnya, paket 11.55V (nominal 3S dari 3.85V) secara umum dapat diisi pada 13.1V (4.35V per sel). Paket 11.1V (3S nominal 3.7V) secara umum dapat diisi pada 12.6V (4.2V per sel). Paket 10.8V (3S nominal 3.6V) secara umum dapat diisi pada 12.3V (4.1V per sel).

Ini tentu saja sangat tergantung pada jenis sel yang digunakan, dan menggunakan tegangan yang terlalu tinggi untuk jenis sel tertentu dapat merusak sel, paling buruk menjadi ancaman keamanan.



Bagikan: