Obwód ładowarki akumulatora litowo-jonowego USB 3,7 V.

Obwód ładowarki akumulatora litowo-jonowego USB 3,7 V.

W tym artykule badamy prosty komputerowy obwód ładowarki akumulatora litowo-jonowego USB 3,7 V z funkcją automatycznego odcinania i kontroli prądu.



Jak to działa

Obwód można zrozumieć za pomocą następującego opisu:

Układ scalony LM358 jest skonfigurowany jako komparator. Układ scalony LM741 nie jest używany, ponieważ nie jest przeznaczony do pracy z napięciami niższymi niż 4,5 V.





Pin # 2, który jest wejściem odwracającym układu scalonego, jest używany jako pin czujnikowy i jest dołączony z ustawieniem wstępnym do wymaganych regulacji i ustawień.

Pin # 3, który jest nieodwracającym wejściem wzmacniaczy operacyjnych, jest odniesieniem przy 3 V przez zaciśnięcie go za pomocą diody Zenera 3 V.



Kilka diod LED można zobaczyć podłączonych do styku wyjściowego wzmacniacza operacyjnego, w celu wykrycia i wskazania stanu ładowania obwodu. Zielona dioda LED wskazuje ładowanie akumulatora, podczas gdy czerwona świeci się, gdy akumulator jest w pełni naładowany, a zasilanie akumulatora jest odcięte.

Jak ładować za pomocą portu USB

Należy pamiętać, że proces ładowania może być dość powolny i może zająć wiele godzin, ponieważ prąd z USB komputera jest zwykle bardzo niski i może wynosić od 200 mA do 500 mA w zależności od tego, który port numer jest używany.

Po zmontowaniu i skonfigurowaniu obwodu, przedstawiony poniżej projekt może służyć do ładowania dowolnej zapasowej baterii litowo-jonowej przez port USB.

Najpierw podłącz baterię we wskazanych punktach, a następnie podłącz złącze USB do gniazda USB komputera. Zielona dioda LED powinna natychmiast zapalić się wskazując, że bateria jest ładowana.

Możesz podłączyć woltomierz do akumulatora, aby monitorować jego ładowanie i sprawdzić, czy obwód prawidłowo odcina zasilanie, czy nie na określonym limicie.

Obwód ładowarki akumulatora litowo-jonowego USB 3,7 V.

Ponieważ prąd z komputera USB może być znacznie mniejszy, bieżący stopień sterowania można zignorować, a powyższy projekt można znacznie uprościć, jak pokazano poniżej:

Klip wideo przedstawiający działanie automatycznego odcięcia, gdy ogniwo Li-Ion jest naładowane do 4,11 V:

Należy pamiętać, że obwód nie zainicjuje ładowania, jeśli akumulator nie zostanie podłączony przed włączeniem zasilania, dlatego należy najpierw podłączyć akumulator przed podłączeniem go do portu USB

LM358 ma dwa wzmacniacze operacyjne, co oznacza, że ​​jeden wzmacniacz operacyjny jest tu marnowany i dlatego pozostaje nieużywany Można wypróbować LM321 zamiast tego, aby uniknąć obecności bezczynnego, nieużywanego wzmacniacza operacyjnego.

Jak skonfigurować powyższy obwód ładowarki litowo-jonowej USB:

To niezwykle łatwe do wdrożenia.

  1. Najpierw upewnij się, że ustawienie wstępne zostało całkowicie przesunięte po stronie podłoża. Oznacza to, że pin nr 2 powinien początkowo znajdować się na poziomie gruntu przez ustawienie wstępne.
  2. Następnie, bez podłączonego akumulatora, przyłóż dokładnie 4,2 V. +/- linie zasilające obwodu, poprzez precyzyjnie regulowany zasilacz.
  3. Natychmiast zaświeci się zielona dioda LED.
  4. Teraz powoli obracaj preset, aż zielona dioda LED zgaśnie, a czerwona dioda zaświeci się.
  5. To wszystko! Obwód jest teraz ustawiony na odcinanie przy 4,2 V, gdy rzeczywiste ogniwo Li-Ion osiągnie ten poziom.
  6. Do końcowego testu podłącz rozładowany akumulator do pokazanej pozycji, podłącz zasilanie wejściowe przez gniazdo USB komputera i baw się dobrze obserwując ładowanie i odcięcie ogniwa przy określonym progu 4,2 V.

Dodano funkcję stałego prądu CC

Jak widać, dodano funkcję stałego prądu poprzez zintegrowanie stopnia BC547 z podstawą głównego BJT.

Tutaj rezystor Rx określa rezystor wykrywający prąd, aw przypadku osiągnięcia maksymalnego limitu prądu, spadek potencjału powstający na tym rezystorze szybko wyzwala BC547, który uziemia podstawę sterownika BJT, wyłączając jego przewodzenie i ładowanie akumulatora .

Teraz ta akcja oscyluje przy progu ograniczenia prądu, umożliwiając wymagany stały prąd CC kontrolowane ładowanie dla podłączonego akumulatora litowo-jonowego.

Ograniczenie prądu nie jest wymagane dla zasilania USB

Chociaż pokazana jest funkcja ograniczenia prądu, może to nie być wymagane, gdy obwód jest używany z USB, ponieważ USB jest już dość niski z prądem, a dodanie ogranicznika może być bezużyteczne.

Ogranicznik prądu powinien być używany tylko wtedy, gdy prąd źródła jest znacznie wysoki, na przykład z aneli słonecznej lub z innej baterii

Dalsze ulepszanie obwodu

Po kilku testach okazało się, że tranzystor Darlington nie był w stanie przełączyć wystarczającego prądu do ogniw Li-Ion, zwłaszcza tych głęboko rozładowanych. Spowodowało to różnicę w poziomach napięcia na ogniwie i na szynach zasilających obwodu.

Aby rozwiązać ten problem, próbowałem dalej ulepszyć projekt, zastępując pojedynczy Darlington BJT parą sieci NPN / PNP, jak podano poniżej:

Konstrukcja ta znacznie poprawiła dostarczanie prądu i spowodowała zmniejszenie marginesu różnicy między poziomem napięcia na zaciskach akumulatora a rzeczywistym poziomem napięcia zasilania, a tym samym fałszywe odłączanie.

Poniższy film przedstawia wynik testu przy użyciu powyższego obwodu:

Korzystanie z przekaźnika 5 V.

Powyższe konstrukcje można również zbudować z wykorzystaniem napięcia 5V, co zapewni możliwie najlepsze dostarczanie prądu do ogniwa i szybsze ładowanie. Schemat obwodu można zobaczyć poniżej:

Obwód ładowarki Li-ion 5V

Proszę zanotować:

Ten artykuł został ostatnio znacznie zmieniony i dlatego starsze dyskusje z komentarzami mogą nie pasować do schematu obwodu pokazanego w obecnym zaktualizowanym projekcie i wyjaśnieniu.




Poprzedni: Obwód alarmowy ograniczenia prędkości pojazdu Dalej: Obwód światła spodni LED aktywowany krokiem