În acest articol, studiem un circuit simplu de încărcare a bateriei Li-ion USB de 3,7 V cu funcții de control curent, de tăiere automată.
Cum functioneaza
Circuitul poate fi înțeles cu ajutorul următoarei descrieri:
IC LM358 este configurat ca un comparator. IC LM741 nu este utilizat deoarece nu este specificat să funcționeze cu tensiuni mai mici de 4,5V.
Pinul 2, care este intrarea inversă a CI, este utilizat ca pin de detectare și este atașat cu un preset pentru ajustările și setările necesare.
Pinul 3 care este intrarea non-inversă a opampurilor este referință la 3V prin prinderea acestuia cu o diodă zener de 3V.
Câteva LED-uri pot fi văzute cablate pe pinul de ieșire al opampului, pentru detectarea și indicarea stării de încărcare a circuitului. LED-ul verde indică încărcarea bateriei în timp ce roșul se aprinde imediat ce bateria este complet încărcată și alimentarea este întreruptă.
Cum să încărcați utilizând portul USB
Vă rugăm să rețineți că procesul de încărcare poate fi destul de lent și poate dura multe ore, deoarece curentul de pe USB al unui computer este în mod normal foarte scăzut și poate varia între 200mA și 500mA în funcție de portul de număr utilizat în acest scop.
Odată ce circuitul este asamblat și configurat, designul prezentat mai jos poate fi utilizat pentru încărcarea oricărei baterii Li-Ion de rezervă prin portul USB.
Mai întâi conectați bateria la punctele indicate, apoi conectați conectorul USB la mufa USB a computerului. LED-ul verde ar trebui să se aprindă imediat, indicând încărcarea bateriei.
Puteți atașa un voltmetru la baterie pentru a monitoriza încărcarea acesteia și a verifica dacă circuitul întrerupe alimentarea corect sau nu la limita specificată.
Deoarece curentul de pe un computer USB poate fi destul de redus, stadiul de control curent poate fi ignorat, iar designul de mai sus poate fi mult simplificat așa cum se arată mai jos:
Videoclip care arată acțiunea de întrerupere automată, atunci când celula Li-Ion este încărcată până la 4,11 V:
Vă rugăm să rețineți că circuitul nu va iniția încărcarea decât dacă o baterie este conectată înainte de pornirea, de aceea vă rugăm să conectați mai întâi bateria înainte de a o conecta la portul USB
Un LM358 are două opampuri, ceea ce înseamnă că un opamp este irosit aici și rămâne neutilizat, prin urmare LM321 poate fi încercat în schimb, pentru a evita prezența unui opamp neutilizat inactiv.
Cum se configurează circuitul încărcătorului Li-ion USB de mai sus:
Este extrem de ușor de implementat.
- Mai întâi, asigurați-vă că presetarea este deplasată complet la sol. Adică pinul 2 ar trebui să fie inițial la nivelul solului prin presetare.
- Apoi, fără baterie conectată, aplicați exact 4,2 V peste +/- liniile de alimentare ale circuitului, printr-o sursă de alimentare reglabilă precisă.
- Veți vedea LED-ul verde pornind instantaneu.
- Acum, rotiți încet presetarea, până când LED-ul verde se oprește și LED-ul ROȘU se aprinde.
- Asta e tot! Circuitul este acum setat să se întrerupă la 4,2 V când celula Li-Ion reală atinge acest nivel.
- Pentru testarea finală, conectați o baterie descărcată la poziția indicată, conectați puterea de intrare printr-o priză USB a computerului și distrați-vă urmărind încărcarea și întreruperea celulei la pragul stabilit de 4,2 V.
Caracteristică CC curentă constantă adăugată
După cum se poate observa, a fost adăugată o caracteristică de curent constant prin integrarea etapei BC547 cu baza principalului BJT.
Aici rezistorul Rx determină rezistența de detectare a curentului și, în cazul în care se atinge limita maximă de curent, căderea potențială dezvoltată pe acest rezistor declanșează rapid BC547, care pune la baza driverului BJT, oprindu-și conducerea și încărcând bateria. .
Acum, această acțiune continuă să oscileze la pragul limită de curent, permițând curentul constant necesar, CC încărcare controlată pentru bateria Li-ion conectată.
Limitarea curentului nu este necesară pentru alimentarea USB
Deși este afișată o facilitate de limitare a curentului, acest lucru poate să nu fie necesar atunci când circuitul este utilizat cu un USB, deoarece USB-ul este deja destul de scăzut cu curent și adăugarea unui limitator poate fi inutilă.
Limitatorul de curent trebuie utilizat numai atunci când curentul sursă este substanțial ridicat, cum ar fi de la un anel solar sau de la o altă baterie
Îmbunătățirea circuitului în continuare
După unele teste, a apărut faptul că tranzistorul Darlington nu a putut comuta suficient curent la celule Li-Ion, în special care au fost descărcate profund. Acest lucru a dus la o diferență a nivelurilor de tensiune între celulă și peste șinele de alimentare ale circuitului.
Pentru a combate această problemă, am încercat să îmbunătățesc designul în continuare, prin înlocuirea singurului Darlington BJT cu o pereche de rețea NPN / PNP, după cum se arată mai jos:
Acest design a îmbunătățit semnificativ livrarea curentului și a dus la o reducere a marjei de diferență între nivelul de tensiune al terminalului bateriei și nivelul real de tensiune de alimentare și, prin urmare, comutarea falsă a întreruperii.
Următorul videoclip arată rezultatul testului folosind circuitul de mai sus:
Folosind un releu de 5V
Modelele de mai sus pot fi, de asemenea, construite folosind un 5V, care va asigura cea mai bună livrare posibilă de curent către celulă și o încărcare mai rapidă. Schema circuitului poate fi văzută mai jos:
Vă rugăm să rețineți:
Acest articol a fost modificat substanțial recent și, prin urmare, discuțiile mai vechi de comentarii s-ar putea să nu se potrivească cu schema de circuit prezentată în acest proiect actualizat și explicație.
Precedent: Circuit de alarmă cu limită de viteză a vehiculului Următorul: Circuit de lumină pentru pantaloni cu LED activat
