USB 3.7V Li-Ion batteriopladekreds

I denne artikel studerer vi et simpelt computer-USB 3,7V li-ion-batteriopladerkredsløb med automatisk afskårne, aktuelle kontrolfunktioner.

Hvordan det virker

Kredsløbet kan forstås ved hjælp af følgende beskrivelse:

IC LM358 er konfigureret som en komparator. IC LM741 bruges ikke, da den ikke er specificeret til at arbejde med spændinger under 4,5V.

Pin nr. 2, som er IC'ens inverterende input, bruges som sensing pin og er fastgjort med en forudindstilling til de nødvendige justeringer og indstillinger.

Stift nr. 3, som er den ikke-inverterende input af opamperne, er reference ved 3V ved at fastspænde den med en 3V zenerdiode.

Et par lysdioder kan ses med ledning over opampens udgangsstift til detektering og indikering af kredsløbets opladningstilstand. Grøn LED indikerer, at batteriet oplades, mens det røde lyser, så snart batteriet er fuldt opladet, og strømmen er afbrudt til batteriet.

Sådan oplades ved hjælp af USB-port

Husk, at opladningsprocessen kan være ret langsom og kan tage mange timer, fordi strømmen fra USB på en computer normalt er meget lav og kan variere mellem 200mA og 500mA afhængigt af, hvilken nummerport der bruges til formålet.

Når kredsløbet er samlet og opsat, kan nedenstående viste design bruges til at oplade ethvert ekstra Li-Ion-batteri gennem USB-porten.

Tilslut først batteriet på tværs af de angivne punkter, og tilslut derefter USB-stikket med din computers USB-stik. Den grønne LED skal straks tænde, hvilket indikerer, at batteriet oplades.

Du kan tilslutte et voltmeter over batteriet for at overvåge dets opladning og kontrollere, om kredsløbet afbryder forsyningen korrekt eller ikke ved den angivne grænse.

Da strømmen fra en USB-computer kan være ret mindre, kan det aktuelle kontrolstadium ignoreres, og ovenstående design kan forenkles meget som vist nedenfor:

Videoklip, der viser den automatiske afskæringshandling, når Li-Ion-cellen oplades op til 4,11V:

Vær opmærksom på, at kredsløbet ikke starter opladning, medmindre et batteri er tilsluttet inden tænd / sluk-kontakten TIL, derfor skal du først tilslutte batteriet, før du slutter det til USB-porten

En LM358 har to opamper, hvilket betyder, at en opamp spildes her og forbliver ubrugt, derfor LM321 kan blive prøvet i stedet for at undgå tilstedeværelsen af ​​en ledig ubrugt opamp.

Sådan oprettes ovennævnte USB Li-ion-opladerkredsløb:

Det er ekstremt let at implementere.

1. Først skal du sørge for, at forudindstillingen er flyttet helt til jorden. Betydning, stiften # 2 skal oprindeligt være på jorden gennem forudindstillingen.
2. Dernæst, uden batteri tilsluttet, skal du anvende en nøjagtig 4,2 V på tværs af +/- strømforsyningslinjer gennem en nøjagtig justerbar strømforsyning.
3. Du vil se den grønne LED tændes med det samme.
4. Drej nu langsomt forudindstillingen, indtil den grønne LED bare slukker, og den RØDE LED tændes.
5. Det er alt! Kredsløbet er nu klar til at afbryde ved 4,2 V, når den faktiske Li-Ion-celle når dette niveau.
6. Til den sidste test skal du slutte et afladet batteri til den viste position, tilslutte indgangsstrømmen via et USB-stik og have det sjovt at se, at cellen bliver opladet og afskåret ved den fastsatte 4,2 V-tærskel.

Konstant nuværende CC-funktion tilføjet

Som det kan ses, er der tilføjet en konstant strømfunktion ved at integrere BC547-scenen med bunden af ​​hoved-BJT.

Her bestemmer Rx-modstanden den aktuelle følemodstand, og hvis den maksimale strømgrænse er nået, udløser det potentielle fald, der er udviklet over denne modstand, hurtigt BC547, hvilket grundlægger bunden til driver BJT, lukker ledningen og oplader batteriet .

Nu svinger denne handling ved den aktuelle grænsetærskel, hvilket muliggør den krævede konstante strøm, CC kontrolleret opladning til det tilsluttede Li-ion-batteri.

Nuværende begrænsning kræves ikke for USB-strøm

Selvom der vises en strømbegrænsningsfacilitet, er dette muligvis ikke nødvendigt, når kredsløbet bruges med en USB, da USB allerede er ret lav med strøm, og tilføjelse af en begrænser kan være ubrugelig.

Strømbegrænseren bør kun bruges, når kildestrømmen er væsentlig høj, f.eks. Fra en solanel eller fra et andet batteri

Forbedring af kredsløbet yderligere

Efter nogle test viste det sig, at Darlington-transistoren ikke var i stand til at skifte tilstrækkelig strøm til en Li-Ion-celler, især som var dybt afladet. Dette resulterede i en forskel i spændingsniveauer på tværs af cellen og på tværs af kredsløbets forsyningsskinner.

For at bekæmpe dette problem forsøgte jeg at forbedre designet yderligere ved at erstatte den eneste Darlington BJT med et par NPN / PNP-netværk som angivet nedenfor:

Dette design forbedrede strømforsyningen markant og resulterede i en reduktion i forskellen på margen mellem batteriets terminal spændingsniveau og det faktiske forsyningsspændingsniveau og derfor falsk afskæring.

Følgende video viser testresultatet ved hjælp af ovenstående kredsløb:

Brug af et 5V-relæ

Ovenstående designs kan også bygges ved hjælp af en 5V, som sikrer den bedst mulige nuværende levering til cellen og hurtigere opladning. Kredsløbsdiagrammet kan ses nedenfor:

Bemærk venligst:

Denne artikel blev væsentligt ændret for nylig, og derfor kan de ældre kommentardiskussioner muligvis ikke stemme overens med kredsløbsdiagrammet vist i dette opdaterede design og forklaring.