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ayúdame a hacer un BMS para unas pilas 18650 para 3 para un router que funciona ...

@copilot ayúdame a hacer un BMS para unas pilas 18650 para 3 para un router que funciona a 12 v 1.2a
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¡Claro! Vamos a diseñar un Sistema de Gestión de Baterías (BMS) para tres celdas 18650 en serie, lo cual proporciona un voltaje nominal de 11.1V ($3.7 , \text{V}$ por celda) y un voltaje máximo de 12.6V ($4.2 , \text{V}$ por celda) cuando están completamente cargadas. Este sistema deberá manejar la carga, descarga, balanceo de celdas y protección frente a sobrecarga o sobredescarga.
Componentes necesarios:
  1. Circuito BMS: Un módulo BMS de 3S, diseñado para gestionar tres celdas en serie.
  2. Convertidor DC-DC: Para asegurar una salida estable de 12V. Puedes usar un convertidor boost si necesitas elevar el voltaje un poco.
  3. Celdas 18650: Tres celdas de iones de litio.
Pasos para el diseño:
  1. Conexión de Celdas 18650:
    • Conecta las celdas en serie: La terminal positiva de una celda a la terminal negativa de la siguiente.
    • Asegúrate de que todas las celdas estén equilibradas en términos de carga para prolongar su vida útil.
  2. Integración del Módulo BMS:
    • El módulo BMS se conecta entre las celdas y la carga/descarga.
    • Conecta las terminales del BMS a las celdas: BMS a batería, asegurándote de seguir el orden correcto de celdas.
  3. Convertidor DC-DC:
    • Usa un convertidor DC-DC para subir el voltaje a un nivel constante de 12V.
    • Asegúrate de que su corriente de salida sea al menos 1.2A para alimentar el router.
  4. Conexión al Router:
    • Conecta la salida del convertidor DC-DC al router.
Consideraciones:
  • Protección: Asegúrate de que el BMS tenga funciones de protección suficientes para evitar sobrecargas y sobredescargas.
  • Balanceo de Celdas: Algunos módulos BMS ofrecen balanceo pasivo que ayuda a mantener las celdas equilibradas durante la carga.
¿Tienes en mente alguna especificación particular para el módulo BMS o los demás componentes? Puedo ayudarte a buscar especificaciones específicas o ajustar el diseño según tus necesidades.
1y
Pero lo quiero hacer yo y hacerlo en pcb
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¡Genial! Diseñar tu propio BMS y crear un PCB es un proyecto desafiante pero muy educativo. Aquí tienes un plan para guiarte en el diseño de un BMS para tres celdas 18650, considerando que deseas realizar el diseño del circuito y el PCB tú mismo:
Diseño del Circuito
El BMS tendrá varias funciones claves: carga balanceada de celdas, protección contra sobrecarga, sobredescarga, y cortocircuito. A continuación, te describo los bloques principales que necesitas implementar:
  1. Protección de Sobrecarga/Sobredescarga:
    • Utiliza comparadores de voltaje o circuitos de referencia de voltaje para supervisar el voltaje en cada celda.
    • ICs comunes para esta tarea pueden ser el DW01 complementado con un MOSFET de canal n para controlar la carga y descarga.
  2. Balanceo de Celdas:
    • Puedes implementar un balanceo pasivo utilizando resistencias para drenar ligeramente las celdas que están completamente cargadas mientras otras todavía se cargan.
    • Alternativamente, implementar un balanceo activo puede ser más eficiente, pero es más complejo.
  3. Control de Corriente:
    • Usa un sensor de corriente, como una resistencia shunt y un amplificador de corriente, para monitorear la corriente total de carga/descarga.
    • Podrías considerar utilizar un IC controlador específico, como el BQ76920, que integra muchas funciones útiles para BMS.
  4. Sección de Puerta de Potencia:
    • Usa MOSFETs para las rutas de carga y descarga de alto amperaje. El IRF9540N es un ejemplo de MOSFET que podrías utilizar.
Generación del PCB en Flux
  1. Esquema: Diseña tu esquema en Flux, definiendo cada una de las conexiones necesarias de acuerdo a los bloques mencionados.
  2. Distribución de Componentes: Coloca cuidadosamente los componentes en el PCB, asegurándote de minimizar las longitudes de las trazas de alta corriente.
  3. Trazado de Rutas: Usa anchos de traza adecuados para las trayectorias de alta corriente, y considera el uso de planos de cobre para mejorar la disipación del calor.
  4. Verificación y Simulación: Asegúrate de revisar tu diseño y simularlo para asegurarte de que todas las funciones operan como se espera.
Avanzando
  • Software de Diseño: Si prefieres usar un software específico, conoce más sobre las herramientas de diseño que ofrece Flux para esquemas y PCBs.
  • Prototipado y Pruebas: Una vez diseñados, podrás ordenar tu PCB y ensamblarlo para realizar pruebas.
Puede parecer un poco abrumador al principio, pero vale la pena aprender todo el proceso. ¿Tienes alguna preferencia en cuanto a componentes específicos o necesitas más detalles en alguno de estos pasos?
1y
Me puedes decir todos los componentes en específico con nombres y códigos para ponerlos en el esquemático
1y
Claro, aquí está una lista de componentes específicos que podrías considerar para tu diseño de BMS para tres celdas 18650:
Componentes Principales
  1. IC Supervisor de Células:
    • BQ76920: IC específico para la monitorización de baterías que soporta 3-5 celdas en serie. Maneja protección, balanceo y monitoreo de celdas.
  2. MOSFETs para Carga/Descarga:
    • IRF9540N: MOSFET de canal P para la ruta de carga/descarga.
    • IRF540N: MOSFET de canal N complementario.
  3. Resistencias de Balanceo:
    • 1kΩ, 0.25W: Resistencias para el balanceo pasivo de celdas.
  4. Amplificador de Corriente (Opcional):
    • INA180: Amplificador operacional para la detección de corriente con una resistencia shunt.
  5. Resistencia Shunt:
    • 0.01Ω, 1W: Para medir la corriente de carga/descarga.
  6. Diodo de Protección:
    • 1N5819: Diodo Schottky para prevenir la corriente inversa.
  7. Conectores:
  8. Condensadores de Desacoplo:
    • 10µF, 50V: Para reducir el ruido en la alimentación.
  9. Microcontrolador para Control y Comunicación (Opcional):
    • ATtiny85: Controlador para manejar funciones adicionales del BMS.
Consideraciones de Diseño
  • Voltaje de Operación: Asegúrate de que todos los componentes soporten el voltaje máximo del paquete de baterías.
  • Disipación Térmica: Utiliza disipadores para los MOSFETs si anticipas pérdidas de calor significativas.
  • Comunicación y Control (Opcional): El BQ76920 puede conectarse a un microcontrolador para una interfaz más amplia y control.
Estos componentes te permitirán empezar a diseñar un BMS robusto. Puedes ajustar los valores según tus necesidades específicas, como la corriente máxima o el espacio en tu PCB. ¿Necesitas más información o ayuda con otro aspecto del diseño?
1y
Cómo conecto los componentes ?
1y
Para conectar los componentes en tu diseño de BMS para tres celdas 18650, sigamos un enfoque sistemático. Utilizaremos el BQ76920 como el IC principal para la gestión de baterías, junto con MOSFETs y otros componentes de soporte.
Conexiones del Circuito 1. Conexión de las Celdas a BQ76920:
  • Celdas:
    • Conecta las tres celdas en serie: Celda1(-) a Celda2(+), Celda2(-) a Celda3(+).
  • BQ76920:
    • BAT-: Conecta al terminal negativo de la primera celda.
    • BAT+: Conecta al terminal positivo de la última celda.
    • VCx Pins: Cada celda tiene un pin de conexión al IC. Conecta VC0 a Celda1(-), VC1 a Celda1(+), VC2 a Celda2(+), y VC3 a Celda3(+).
2. MOSFETs para Control de Corriente:
  • IRF9540N (Canal P):
    • Source: Conecta a BAT+.
    • Drain: Lleva la ruta de carga y descarga.
    • Gate: Conecta al pin de control de descarga del BQ76920 (puede requerir un driver según la configuración).
  • IRF540N (Canal N):
    • Source: Conecta a BAT-.
    • Drain: Conecta a la ruta de carga y descarga.
    • Gate: Conecta al pin de control de carga del BQ76920.
3. Balanceo y Protección:
  • Resistencias de Balanceo (1kΩ):
    • Conecta en paralelo con cada par de terminales de las celdas para el balanceo pasivo.
  • Diodo Schottky 1N5819:
    • Conecta en serie con la línea de potencia para prevenir corriente inversa.
4. Condensadores de Desacoplo:
  • 10µF, 50V:
    • Conecta estos cerca de la alimentación del BQ76920 para reducir el ruido.
5. Medición de Corriente:
  • Resistencia Shunt (0.01Ω):
    • Coloca en serie con la línea de carga/descarga.
  • Amplificador de Corriente INA180:
    • Conecta a través de la resistencia shunt para medir la corriente.
6. Conexión al Microcontrolador (Opcional):
  • Si decides usar un ATtiny85 o similar, conecta sus pines de comunicación (I2C o SPI) al BQ76920 para monitorear las celdas y controlar el balanceo o otras funciones avanzadas.
Proceso
  1. Planificación: Dibuja el diagrama esquemático usando Flux u otro software de diseño, asegurándote de conectar cada parte como se describe.
  2. Revisión: Revisa el diseño para errores, asegurándote de que cada componente esté correctamente polarizado y conectado.
  3. Diseño de PCB: Cuando todo esté verificado, comienza a distribuir los componentes en el PCB, cuidando minimizar las rutas de alta corriente y optimizar el manejo térmico.
¿Te gustaría saber más sobre algún paso o necesitas ayuda con el diseño del PCB?
1y
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  • Generic Inductor
    A generic fixed inductor suitable for rapid circuit topology development. The footprint automatically adapts based on the selected package, supporting standard SMD sizes (e.g., 0402, 0603, 0805) as well as well-known inductor packages such as SDR1806, PA4320, SRN6028, and SRR1260. Standard inductor values: 1.0 nH, 10 nH, 100 nH, 1.0 µH, 10 µH, 100 µH, 1.0 mH 1.2 nH, 12 nH, 120 nH, 1.2 µH, 12 µH, 120 µH, 1.2 mH 1.5 nH, 15 nH, 150 nH, 1.5 µH, 15 µH, 150 µH, 1.5 mH 1.8 nH, 18 nH, 180 nH, 1.8 µH, 18 µH, 180 µH, 1.8 mH 2.2 nH, 22 nH, 220 nH, 2.2 µH, 22 µH, 220 µH, 2.2 mH 2.7 nH, 27 nH, 270 nH, 2.7 µH, 27 µH, 270 µH, 2.7 mH 3.3 nH, 33 nH, 330 nH, 3.3 µH, 33 µH, 330 µH, 3.3 mH 3.9 nH, 39 nH, 390 nH, 3.9 µH, 39 µH, 390 µH, 3.9 mH 4.7 nH, 47 nH, 470 nH, 4.7 µH, 47 µH, 470 µH, 4.7 mH 5.6 nH, 56 nH, 560 nH, 5.6 µH, 56 µH, 560 µH, 5.6 mH 6.8 nH, 68 nH, 680 nH, 6.8 µH, 68 µH, 680 µH, 6.8 mH 8.2 nH, 82 nH, 820 nH, 8.2 µH, 82 µH, 820 µH, 8.2 mH #generics #CommonPartsLibrary
  • Generic Capacitor
    A generic fixed capacitor ideal for rapid circuit topology development. You can choose between polarized and non-polarized types, its symbol and the footprint will automatically adapt based on your selection. Supported options include standard SMD sizes for ceramic capacitors (e.g., 0402, 0603, 0805), SMD sizes for aluminum electrolytic capacitors, and through-hole footprints for polarized capacitors. Save precious design time by seamlessly add more information to this part (value, footprint, etc.) as it becomes available. Standard capacitor values: 1.0pF, 10pF, 100pF, 1000pF, 0.01uF, 0.1uF, 1.0uF, 10uF, 100uF, 1000uF, 10000uF 1.1pF, 11pF, 110pF, 1100pF 1.2pF, 12pF, 120pF, 1200pF 1.3pF, 13pF, 130pF, 1300pF 1.5pF, 15pF, 150pF, 1500pF, 0.015uF, 0.15uF, 1.5uF, 15uF, 150uF, 1500uF 1.6pF, 16pF, 160pF, 1600pF 1.8pF, 18pF, 180pF, 1800pF 2.0pF, 20pF, 200pF, 2000pF 2.2pF, 22pF, 220pF, 2200pF, 0.022uF, 0.22uF, 2.2uF, 22uF, 220uF, 2200uF 2.4pF, 24pF, 240pF, 2400pF 2.7pF, 27pF, 270pF, 2700pF 3.0pF, 30pF, 300pF, 3000pF 3.3pF, 33pF, 330pF, 3300pF, 0.033uF, 0.33uF, 3.3uF, 33uF, 330uF, 3300uF 3.6pF, 36pF, 360pF, 3600pF 3.9pF, 39pF, 390pF, 3900pF 4.3pF, 43pF, 430pF, 4300pF 4.7pF, 47pF, 470pF, 4700pF, 0.047uF, 0.47uF, 4.7uF, 47uF, 470uF, 4700uF 5.1pF, 51pF, 510pF, 5100pF 5.6pF, 56pF, 560pF, 5600pF 6.2pF, 62pF, 620pF, 6200pF 6.8pF, 68pF, 680pF, 6800pF, 0.068uF, 0.68uF, 6.8uF, 68uF, 680uF, 6800uF 7.5pF, 75pF, 750pF, 7500pF 8.2pF, 82pF, 820pF, 8200pF 9.1pF, 91pF, 910pF, 9100pF #generics #CommonPartsLibrary
  • Generic Resistor
    A generic fixed resistor ideal for rapid circuit topology development. Its footprint automatically adapts based on the selected package case code—supporting 0402, 0603, 0805, 1203, and many other standard SMD packages, as well as axial horizontal and vertical configurations. Save precious design time by seamlessly add more information to this part (value, footprint, etc.) as it becomes available. Standard resistor values: 1.0 ohm, 10 ohm, 100 ohm, 1.0k ohm, 10k ohm, 100k ohm, 1.0M ohm 1.1 ohm, 11 ohm, 110 ohm, 1.1k ohm, 11k ohm, 110k ohm, 1.1M ohm 1.2 ohm, 12 ohm, 120 ohm, 1.2k ohm, 12k ohm, 120k ohm, 1.2M ohm 1.3 ohm, 13 ohm, 130 ohm, 1.3k ohm, 13k ohm, 130k ohm, 1.3M ohm 1.5 ohm, 15 ohm, 150 ohm, 1.5k ohm, 15k ohm, 150k ohm, 1.5M ohm 1.6 ohm, 16 ohm, 160 ohm, 1.6k ohm, 16k ohm, 160k ohm, 1.6M ohm 1.8 ohm, 18 ohm, 180 ohm, 1.8K ohm, 18k ohm, 180k ohm, 1.8M ohm 2.0 ohm, 20 ohm, 200 ohm, 2.0k ohm, 20k ohm, 200k ohm, 2.0M ohm 2.2 ohm, 22 ohm, 220 ohm, 2.2k ohm, 22k ohm, 220k ohm, 2.2M ohm 2.4 ohm, 24 ohm, 240 ohm, 2.4k ohm, 24k ohm, 240k ohm, 2.4M ohm 2.7 ohm, 27 ohm, 270 ohm, 2.7k ohm, 27k ohm, 270k ohm, 2.7M ohm 3.0 ohm, 30 ohm, 300 ohm, 3.0K ohm, 30K ohm, 300K ohm, 3.0M ohm 3.3 ohm, 33 ohm, 330 ohm, 3.3k ohm, 33k ohm, 330k ohm, 3.3M ohm 3.6 ohm, 36 ohm, 360 ohm, 3.6k ohm, 36k ohm, 360k ohm, 3.6M ohm 3.9 ohm, 39 ohm, 390 ohm, 3.9k ohm, 39k ohm, 390k ohm, 3.9M ohm 4.3 ohm, 43 ohm, 430 ohm, 4.3k ohm, 43K ohm, 430K ohm, 4.3M ohm 4.7 ohm, 47 ohm, 470 ohm, 4.7k ohm, 47k ohm, 470k ohm, 4.7M ohm 5.1 ohm, 51 ohm, 510 ohm, 5.1k ohm, 51k ohm, 510k ohm, 5.1M ohm 5.6 ohm, 56 ohm, 560 ohm, 5.6k ohm, 56k ohm, 560k ohm, 5.6M ohm 6.2 ohm, 62 ohm, 620 ohm, 6.2k ohm, 62K ohm, 620K ohm, 6.2M ohm 6.8 ohm, 68 ohm, 680 ohm, 6.8k ohm, 68k ohm, 680k ohm, 6.8M ohm 7.5 ohm, 75 ohm, 750 ohm, 7.5k ohm, 75k ohm, 750k ohm, 7.5M ohm 8.2 ohm, 82 ohm, 820 ohm, 8.2k ohm, 82k ohm, 820k ohm, 8.2M ohm 9.1 ohm, 91 ohm, 910 ohm, 9.1k ohm, 91k ohm, 910k ohm, 9.1M ohm #generics #CommonPartsLibrary
  • Ground
    A common return path for electric current. Commonly known as ground.
  • Terminal
    Terminal
    An electrical connector acting as reusable interface to a conductor and creating a point where external circuits can be connected.
  • Net Portal
    Wirelessly connects nets on schematic. Used to organize schematics and separate functional blocks. To wirelessly connect net portals, give them same designator. #portal
  • RMCF0805JT47K0
    General Purpose Thick Film Standard Power and High-Power Chip Resistor 47 kOhms ±5% 0.125W, 1/8W Chip Resistor 0805 (2012 Metric) Automotive AEC-Q200 Thick Film Features: - RMCF – standard power ratings - RMCP – high power ratings - Nickel barrier terminations standard - Power derating from 100% at 70ºC to zero at +155ºC - RoHS compliant, REACH compliant, and halogen free - AEC-Q200 compliant
  • 875105359001
    10 µF 16 V Aluminum - Polymer Capacitors Radial, Can - SMD 30mOhm 2000 Hrs @ 105°C #commonpartslibrary #capacitor #aluminumpolymer #radialcan
  • CTL1206FYW1T
    Yellow 595nm LED Indication - Discrete 1.7V 1206 (3216 Metric)
  • 1070TR
    Battery Holder (Open) Coin, 20.0mm 1 Cell SMD (SMT) Tab bate or batt #forLedBlink

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