MKR1000 LiPo Charger

MKR1000 LiPo Charger è un aspetto della scheda che la rende particolarmente interessante nei progetti IoT

L’alimentazione della MKR1000 può avvenire sia dal collegamento VSUB, ossia i 5v del connettore USB sia da una batteria LiPo connessa direttamente al connettore JST2 presente sulla scheda:

La LiPo che utilizzi deve essere ricaricata e per questo puoi procedere in modo classico: disconnettendo la batteria e usando un caricabatterie esterno; o sfruttare la caratteristica della MKR1000 LiPo charger di cui è dotata la scheda.

MKR1000 LiPo Charger

Osservando la seconda parte dello schema elettrico noti subito il MKR1000 LiPo Charger ossia il circuito di carica LiPo:

esso è basato sull’integrato controller di carica MCP73830 della microchip.

L’alimentazione proveniente dal connettore USB o dal pin Vin sono connessi all’ingresso VDD del MCP73830 ( U1 ) per cui sia che tu scelga di alimentare la scheda attraverso il connettore micro-usb sia che tu fornisca alimentazione alla scheda direttamente dal pin Vin ( 5v max ) il circuito di carica provvede a ricaricare l’eventuale batteria LiPo che avrai connesso alla scheda.

Il MCP73830 è basato su uno specifico algoritmo di carica per le singole celle LiIon e LiPo che gli consente di far raggiungere alle batterie un ottimale livello di carica proteggendole allo stesso tempo da sovraccarichi e/o cortocircuiti che, come sai, danneggiano e rendono pericolose le batterie.

Grazie a questa soluzione i 5v dell’alimentazione provvedono a ricaricare la batteria LiPo collegata all’ingresso J2 evitando l’aggiunta di un caricabatterie supplementare nei tuoi progetti che limita non solo i componenti da connettere ma semplifica notevolmente la realizzazione del progetto stesso e rende la scheda pronta per l’IoT.

LiPo Charger

Come funziona il circuito di carica della MKR1000 ?

La risposta a questa domanda l’ho trovata nella documentazione della scheda e nel datasheet del MCP73830 eroga 350mAh per un tempo di ricarica di 4 ore dopo le quali il chip di ricarica va automaticamente in sleep mode.

Indagando nel datasheet del controller di carica ho trovato che l’MCP73830 presenta un apposito pin denominato “PROG” con cui puoi programmare la corrente di carica della cella LiPo, inoltre riporta la formula con cui calcolare tale resistenza:

Nello schema presente nel paragrafo MKR1000 LiPo Charger, nello specifico, relativo al circuito di carica trovi una resistenza da 2,87Kohm il cui valore sostituito nella formula appena vista:

I (mA) = 1000 / R ( Kohm ) = 1000 / 2,87 Kohm = 348,43 mA

da cui il valore di corrente di carica è 350mA espresso nella scheda tecnica della MKR1000.

Tale valore determina il limite della capacità minima di 700mA della LiPo legato alle caratteristiche di ricarica delle batterie LiPo che come sai deve essere [corrente massima]/2 ossia la corrente massima di carica deve essere pari alla metà della capacità.

Se colleghi una batteria con capacità inferiore ai 700mA si danneggia in fase di carica a causa della corrente erogata.

Allo stesso modo è presente un limite massimo di corrente della cella LiPo che potremo caricare: è dovuto all’algoritmo di “automatic sleep mode” presente nel MCP73830 impostato per un tempo massimo di 4 ore di carica totale:

Tempo di carica = Corrente Cella LiPo / Corrente di Carica

da cui

Corrente Cella LiPo = Tempo di carica x Corrente di carica = 4h x 350 mA = 1400 mA

da cui il consiglio è di collegare solo batterie LiPo di capacità inferiore ai 1500mA per evitare la carica parziale.