La teoria di terminazione accumulata della serie diventa concreta dentro un CI di gestione della carica: un piccolo dispositivo che integra acquisizione di tensione e temperatura, la macchina a stati di terminazione multicriterio, timer programmabili e le uscite che comandano lo stadio di potenza attraverso carica rapida, completamento e mantenimento. La famiglia bq2002 di Texas Instruments è l'esempio canonico e resta un riferimento istruttivo su come il controllo di carica NiMH viene irrobustito nel silicio. Questo articolo percorre la sua architettura blocco per blocco – ingressi, comparatori e timer, la logica di decisione della terminazione, le fasi successive alla carica rapida e la segnalazione di stato –, mostrando come i resistori esterni configurino la politica e come la stessa architettura riappaia nei moderni caricatori integrati e basati su MCU.
Le varianti bq2002/F/G sono controllori di carica rapida NiCd/NiMH che gestiscono un alimentatore a corrente limitata o a corrente costante attraverso gli stati dell'articolo 10: abilitano la carica rapida dopo qualificazione di tensione e temperatura della batteria, eseguono la carica rapida, terminano al primo criterio soddisfatto tra -delta-V, tasso di aumento della temperatura, tensione massima, temperatura massima e tempo massimo, poi forniscono un completamento opzionale e un mantenimento a impulsi selezionabile. Il dispositivo pilota lo stadio di potenza esterno e un LED di stato con un numero di pin compatto.
Vedere la macchina a stati in un datasheet fonda i criteri astratti: ogni metodo di terminazione è un comparatore hardware o un timer che alimenta una decisione OR comune, esattamente la logica di difesa in profondità che gli articoli precedenti derivano dalla chimica.
La tensione della batteria è acquisita tramite un partitore resistivo in un pin di rilevamento tensione confrontato con un riferimento band-gap interno, fornendo il limite di tensione massima e il circuito di inseguimento del picco -delta-V; la temperatura entra tramite un partitore NTC il cui Vtemp è confrontato con soglie di freddo, caldo e tasso di variazione (le funzioni VTCO/tasso di aumento descritte nelle note applicative di carica rapida NTC). I comparatori di qualificazione inibiscono la carica rapida finché entrambe le grandezze rilevate non giacciono dentro le loro finestre consentite.
Poiché le soglie derivano da un riferimento stabile e da ingressi programmati tramite resistori, la precisione dipende dalla tolleranza del partitore e dal beta/qualità dell'NTC – rafforzando la disciplina di selezione dei sensori dell'articolo 7 e il requisito di misura stabile in corrente dell'articolo 6.
Il blocco -delta-V mantiene il picco e rileva il calo programmato per cella, con cadenza di campionamento e conferma implementate per rifiutare il rumore; il blocco dT/dt differenzia Vtemp per cogliere l'aumento guidato dalla ricombinazione vicino a 1 °C/min; la tensione massima, la temperatura massima e un timer massimo di carica rapida programmabile girano in parallelo come limiti indipendenti. Uno solo soddisfatto termina la carica rapida – la logica OR che garantisce copertura quando, per esempio, il calore cancella l'avvallamento di tensione.
I pin di programmazione selezionano la chimica (soglie NiMH rispetto a NiCd, riflettendo il calo più piccolo del NiMH), la durata del timer di sicurezza e le opzioni di terminazione, così lo stesso silicio è configurato per uno specifico pacco da una manciata di componenti passivi anziché firmware – deterministico e verificabile, il che si addice a progetti sensibili al costo e orientati alla sicurezza.
Dopo la terminazione rapida il CI può eseguire un completamento limitato da timer a corrente ridotta per completare le celle che terminano poco prima del pieno (articolo 9) – particolarmente rilevante a 1C e C/2 – e poi entrare in una modalità di mantenimento a impulsi selezionabile il cui rapporto ciclico fissa una corrente di mantenimento media adattata all'autoscarica invece di un dannoso mantenimento continuo. Queste fasi integrate significano che la sequenza completa da rapido a mantenimento gira senza microcontrollore.
L'uscita comanda il pin di impostazione/controllo corrente dello stadio di potenza esterno, così la topologia di potenza del progettista (articolo 36) traduce lo stato del CI in correnti reali di carica rapida, completamento e mantenimento; il CI fornisce la decisione, lo stadio esterno la potenza.
Le uscite di stato pilotano LED o un host per distinguere carica, pieno e guasto; i fallimenti di qualificazione (tensione/temperatura fuori finestra, guasto del sensore) inibiscono la carica rapida e indicano la condizione invece di caricare alla cieca. In un progetto a microcontrollore questi stessi blocchi diventano canali ADC, periferiche timer e macchine a stati firmware, guadagnando flessibilità (registrazione, soglie adattive, multichimica) ma ereditando la responsabilità di fornire un watchdog indipendente e una disabilitazione di potenza fail-safe (articolo 10).
La prima figura è l'architettura a blocchi del CI; la seconda sequenza come i terminatori paralleli e la macchina a stati interagiscono lungo una carica completa – l'incarnazione in silicio dell'intero gruppo di terminazione.
Un'implementazione affidabile segue il calcolo di configurazione del datasheet per i resistori di timer e temperatura, valida ogni terminatore in una camera termica, conferma che le correnti dello stadio di potenza corrispondano alle fasi comandate dal CI, e mantiene i percorsi duri di tempo/temperatura massimi indipendenti dal firmware ove possibile. La caratterizzazione di picco, termica e temporale delle celle di Weijiang fornisce i numeri che tali resistori di configurazione codificano. Il prossimo articolo zoomma sulle due misure da cui il CI dipende di più: rilevamento della corrente e posizionamento dell'NTC.
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