La teoría de terminación acumulada de la serie se vuelve concreta dentro de un CI de gestión de carga: un pequeño dispositivo que integra la adquisición de tensión y temperatura, la máquina de estados de terminación multicriterio, temporizadores programables y las salidas que ordenan la etapa de potencia a través de carga rápida, completado y mantenimiento. La familia bq2002 de Texas Instruments es el ejemplo canónico y sigue siendo una referencia instructiva de cómo el control de carga NiMH se endurece en silicio. Este artículo recorre su arquitectura bloque a bloque – entradas, comparadores y temporizadores, la lógica de decisión de terminación, las fases posteriores a la carga rápida y la notificación de estado –, mostrando cómo los resistores externos configuran la política y cómo la misma arquitectura reaparece en los cargadores integrados y basados en MCU modernos.
Las variantes bq2002/F/G son controladores de carga rápida NiCd/NiMH que gestionan una fuente de corriente limitada o de corriente constante a través de los estados del artículo 10: habilitan la carga rápida tras la cualificación de tensión y temperatura de la batería, ejecutan la carga rápida, terminan ante el primer criterio satisfecho entre -delta-V, tasa de aumento de temperatura, tensión máxima, temperatura máxima y tiempo máximo, y luego proporcionan un completado opcional y un mantenimiento por impulsos seleccionable. El dispositivo impulsa la etapa de potencia externa y un LED de estado con un número de pines compacto.
Ver la máquina de estados en una hoja de datos fundamenta los criterios abstractos: cada método de terminación es un comparador de hardware o un temporizador que alimenta una decisión O común, exactamente la lógica de defensa en profundidad que los artículos anteriores derivan de la química.
La tensión de la batería se adquiere mediante un divisor resistivo en un pin de detección de tensión comparado con una referencia interna de banda prohibida, que ofrece el límite de tensión máxima y el circuito de seguimiento de pico -delta-V; la temperatura entra mediante un divisor NTC cuya Vtemp se compara con umbrales de frío, caliente y tasa de cambio (las funciones VTCO/tasa de aumento descritas en las notas de aplicación de carga rápida NTC). Los comparadores de cualificación inhiben la carga rápida hasta que ambas magnitudes detectadas se hallan dentro de sus ventanas permitidas.
Como los umbrales se derivan de una referencia estable y de entradas programadas por resistores, la precisión depende de la tolerancia del divisor y del beta/calidad del NTC – reforzando la disciplina de selección de sensores del artículo 7 y el requisito de medición estable en corriente del artículo 6.
El bloque -delta-V mantiene el pico y detecta el descenso programado por celda, con cadencia de muestreo y confirmación implementadas para rechazar el ruido; el bloque dT/dt diferencia Vtemp para captar el aumento impulsado por recombinación cerca de 1 °C/min; la tensión máxima, la temperatura máxima y un temporizador de carga rápida máximo programable funcionan en paralelo como límites independientes. Cualquiera que se cumpla pone fin a la carga rápida – la lógica O que garantiza cobertura cuando, por ejemplo, el calor borra la caída de tensión.
Los pines de programación seleccionan la química (umbrales NiMH frente a NiCd, reflejando la caída más pequeña del NiMH), la duración del temporizador de seguridad y las opciones de terminación, de modo que el mismo silicio se configura para un pack concreto mediante un puñado de componentes pasivos en lugar de firmware – determinista y auditable, lo que conviene a diseños sensibles al coste y orientados a la seguridad.
Tras la terminación rápida, el CI puede ejecutar un completado limitado por temporizador a corriente reducida para completar las celdas que terminan poco antes del llenado (artículo 9) – especialmente pertinente a 1C y C/2 – y luego entrar en un modo de mantenimiento por impulsos seleccionable cuyo ciclo de trabajo fija una corriente de mantenimiento media ajustada a la autodescarga en lugar de un mantenimiento continuo dañino. Estas fases integradas significan que la secuencia completa de rápido a mantenimiento funciona sin microcontrolador.
La salida ordena el pin de ajuste/control de corriente de la etapa de potencia externa, de modo que la topología de potencia del diseñador (artículo 36) traduce el estado del CI en corrientes reales de carga rápida, completado y mantenimiento; el CI aporta la decisión, la etapa externa la potencia.
Las salidas de estado impulsan LED o un host para distinguir carga, lleno y fallo; los fallos de cualificación (tensión/temperatura fuera de ventana, fallo de sensor) inhiben la carga rápida e indican la condición en lugar de cargar a ciegas. En un diseño con microcontrolador, esos mismos bloques pasan a ser canales ADC, periféricos de temporizador y máquinas de estados de firmware, ganando flexibilidad (registro, umbrales adaptativos, multiquímica) pero heredando la responsabilidad de proveer un watchdog independiente y una desactivación de potencia a prueba de fallos (artículo 10).
La primera figura es la arquitectura de bloques del CI; la segunda secuencia cómo interactúan los terminadores paralelos y la máquina de estados a lo largo de una carga completa – la plasmación en silicio de todo el grupo de terminación.
Una implementación fiable sigue el cálculo de configuración de la hoja de datos para los resistores de temporizador y temperatura, valida cada terminador en una cámara térmica, confirma que las corrientes de la etapa de potencia coinciden con las fases ordenadas por el CI, y mantiene los caminos duros de tiempo/temperatura máximos independientes del firmware en lo posible. La caracterización de pico, térmica y temporal de las celdas de Weijiang aporta los números que esos resistores de configuración codifican. El siguiente artículo se adentra en las dos mediciones de las que el CI más depende: la detección de corriente y la colocación del NTC.
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