USB 3.7V litija jonu akumulatora lādētāja ķēde

Šajā rakstā mēs pētām vienkāršu datora USB 3.7V litija jonu akumulatora lādētāja ķēdi ar automātiskās atslēgšanas, pašreizējās vadības funkcijām.

Kā tas strādā

Kontūru var saprast, izmantojot šādu aprakstu:

IC LM358 ir konfigurēts kā salīdzinājums. IC LM741 netiek izmantots, jo nav norādīts strādāt ar zemāku spriegumu kā 4,5 V.

Tapu Nr. 2, kas ir mikroshēmas apgrieztā ieeja, izmanto kā sensoru un piestiprina ar iepriekš iestatītu nepieciešamo regulējumu un iestatījumu.

Piespraude Nr. 3, kas ir opampu neinvertējošā ieeja, ir atsauce pie 3 V, nostiprinot to ar 3 V zenera diode.

Pār opamp izejas tapā var redzēt pāris gaismas diodes, lai noteiktu un norādītu ķēdes uzlādes stāvokli. Zaļā gaismas diode norāda, ka akumulators tiek uzlādēts, kamēr sarkanais iedegas, tiklīdz akumulators ir pilnībā uzlādēts, un akumulatoram tiek pārtraukta padeve.

Kā uzlādēt, izmantojot USB portu

Lūdzu, atcerieties, ka uzlādes process var būt diezgan lēns un var aizņemt daudzas stundas, jo strāva no datora USB parasti ir ļoti zema un var svārstīties no 200 mA līdz 500 mA atkarībā no tā, kurš numuru ports tiek izmantots šim mērķim.

Kad ķēde ir samontēta un iestatīta, zemāk redzamo dizainu var izmantot, lai uzlādētu jebkuru rezerves litija jonu akumulatoru caur USB portu.

Vispirms pievienojiet akumulatoru pāri norādītajiem punktiem un pēc tam pievienojiet USB savienotāju ar datora USB ligzdu. Zaļajai gaismas diode tūlīt jāieslēdzas, norādot, ka akumulators tiek uzlādēts.

Jūs varat piestiprināt voltmetru pāri akumulatoram, lai uzraudzītu tā uzlādi un pārbaudītu, vai ķēde pareizi vai nē pārtrauc barošanu pie norādītās robežas.

Tā kā strāva no datora USB var būt diezgan mazāka, pašreizējo vadības posmu var neņemt vērā un iepriekš minēto dizainu var daudz vienkāršot, kā parādīts zemāk:

Videoklips, kurā parādīta automātiska izslēgšanās darbība, kad litija jonu šūna tiek uzlādēta līdz 4,11 V:

Lūdzu, ņemiet vērā, ka ķēde nesāks uzlādi, ja vien akumulators nav pievienots pirms strāvas ieslēgšanas, tāpēc, lūdzu, vispirms pievienojiet akumulatoru, pirms to pievienojat USB portam.

LM358 ir divi opampi, kas nozīmē, ka viens opamp šeit tiek izniekots un paliek neizmantots LM321 var izmēģināt tā vietā, lai izvairītos no tukšgaitas neizmantota opamp klātbūtnes.

Kā iestatīt iepriekšminēto USB litija jonu lādētāja shēmu:

To ir ļoti viegli īstenot.

1. Vispirms pārliecinieties, vai iestatījums ir pilnībā pārvietots zemes pusē. Tas nozīmē, ka piespraudei Nr. 2 sākotnēji vajadzētu būt zemes līmenī.
2. Pēc tam, nepievienojot nevienu akumulatoru, strāvas avotam pievienojiet precīzu 4,2 V spriegumu +/- ķēdes padeves līnijas, izmantojot precīzu regulējamu barošanas avotu.
3. Jūs redzēsiet, ka zaļā gaismas diode uzreiz iedegas.
4. Tagad lēnām pagrieziet iepriekš iestatīto iestatījumu, līdz zaļais gaismas diode vienkārši izslēdzas, un RED gaismas diode ieslēdzas.
5. Tas ir viss! Ķēde tagad ir iestatīta, lai pārtrauktu pie 4,2 V, kad faktiskā litija jonu šūna sasniegs šo līmeni.
6. Lai veiktu pēdējo pārbaudi, pievienojiet izlādētu akumulatoru parādītajā pozīcijā, pievienojiet ievades strāvu caur datora USB ligzdu un izklaidējieties, vērojot, kā šūna tiek uzlādēta un atslēgta pie noteiktā 4,2 V sliekšņa.

Pievienota pastāvīga pašreizējā CC funkcija

Kā redzams, ir pievienota pastāvīga strāvas funkcija, integrējot BC547 posmu ar galvenā BJT pamatni.

Šeit Rx rezistors nosaka strāvas sensoru .

Tagad šī darbība turpina svārstīties pie pašreizējā robežas sliekšņa, nodrošinot nepieciešamo pastāvīgo strāvu CC kontrolēta uzlāde pievienotajam litija jonu akumulatoram.

USB strāvai strāvas ierobežojums nav nepieciešams

Lai gan ir parādīta pašreizējā ierobežošanas iespēja, tas var nebūt vajadzīgs, ja ķēde tiek izmantota ar USB, jo USB jau ir diezgan zems ar strāvu, un ierobežotāja pievienošana var būt bezjēdzīga.

Strāvas ierobežotājs jāizmanto tikai tad, ja avota strāva ir ievērojami augsta, piemēram, no saules anela vai citas baterijas

Tālāk uzlabot ķēdi

Pēc dažām pārbaudēm izrādījās, ka Dārlingtonas tranzistors nespēj pārslēgt pietiekamu strāvu uz litija jonu šūnām, it īpaši ar dziļu izlādi. Tas izraisīja sprieguma līmeņu atšķirību visā šūnā un ķēdes barošanas sliedēs.

Lai cīnītos pret šo problēmu, es centos turpināt uzlabot dizainu, aizstājot vienu Darlington BJT ar pāris NPN / PNP tīkliem, kā norādīts zemāk:

Šis dizains ievērojami uzlaboja strāvas padevi un izraisīja starpības starp akumulatora spailes sprieguma līmeni un faktisko barošanas sprieguma līmeni samazinājumu un līdz ar to nepatiesu atslēgšanas pārslēgšanu.

Šis video parāda testa rezultātu, izmantojot iepriekš minēto shēmu:

Izmantojot 5V releju

Iepriekš minētos dizainus var arī uzbūvēt, izmantojot 5V, kas nodrošinās vislabāko iespējamo strāvas padevi uz šūnu un ātrāku uzlādi. Shēmas shēmu var redzēt zemāk:

Lūdzu, ņemiet vērā:

Šis raksts nesen tika būtiski mainīts, un tāpēc vecākās komentāru diskusijas var nesakrist ar shēmas shēmu, kas parādīta šajā atjauninātajā dizainā un skaidrojumā.