Схема на USB 3.7V Li-Ion зарядно устройство

В тази статия ние изучаваме проста компютърна верига за зарядно устройство за литиево-йонни батерии с 3.7V с автоматично изключване, текущи функции за управление.

Как работи

Веригата може да се разбере с помощта на следното описание:

IC LM358 е конфигуриран като компаратор. IC LM741 не се използва, тъй като не е посочено да работи с напрежения по-ниски от 4.5V.

Пин # 2, който е инвертиращ вход на интегралната схема, се използва като чувствителен щифт и е прикрепен с предварително зададена настройка за необходимите настройки и настройки.

ПИН # 3, който е неинвертиращ вход на opamps, е референтен при 3V чрез затягане с 3V ценеров диод.

Няколко светодиода могат да се видят окабелени през изходния щифт на операционния усилвател, за откриване и индикация на състоянието на зареждане на веригата. Зеленият светодиод показва, че батерията се зарежда, докато червеният светва веднага след като батерията е напълно заредена и захранването е прекъснато.

Как да зареждам чрез USB порт

Моля, не забравяйте, че процесът на зареждане може да бъде доста бавен и може да отнеме много часове, тъй като токът от USB на компютър обикновено е много нисък и може да варира между 200mA до 500mA в зависимост от това кой номер порт се използва за целта.

След като веригата бъде сглобена и настроена, показаният по-долу дизайн може да се използва за зареждане на всяка резервна Li-Ion батерия през USB порта.

Първо свържете батерията през посочените точки и след това включете USB конектора в USB гнездото на вашия компютър. Зеленият светодиод трябва незабавно да се включи, което показва, че батерията се зарежда.

Можете да прикачите волтметър през батерията, за да наблюдавате зареждането й и да проверите дали веригата правилно прекъсва захранването или не на определената граница.

Тъй като токът от компютърния USB може да бъде доста по-малък, текущият етап на управление може да бъде игнориран и горният дизайн може да бъде значително опростен, както е показано по-долу:

Видеоклип, показващ автоматичното прекъсване, когато Li-Ion клетката е заредена до 4.11V:

Моля, обърнете внимание, че веригата няма да започне зареждане, освен ако не е свързана батерия преди включване на захранването, затова, моля, свържете батерията първо, преди да я свържете към USB порта

LM358 има два opamps, което означава, че един opamp се губи тук и остава неизползван, следователно LM321 може да се опита вместо това, за да се избегне наличието на празен неизползван opamp.

Как да настроите горната схема на Li-ion USB зарядно устройство:

Това е изключително лесно за изпълнение.

1. Първо се уверете, че предварителната настройка е преместена изцяло от земята. Това означава, че щифтът №2 трябва да е на нивото на земята през предварително зададената предварително настройка.
2. След това, без свързана батерия, приложете точно 4.2 V през +/- захранващи линии на веригата, чрез точно регулируемо захранване.
3. Ще видите зеления светодиод да се включва мигновено.
4. Сега бавно завъртете предварително зададената настройка, докато зеленият светодиод просто се изключи и ЧЕРВЕНИЯТ светодиод се включи.
5. Това е всичко! Веригата вече е настроена на прекъсване при 4.2 V, когато действителната Li-Ion клетка достигне това ниво.
6. За финалното тестване свържете изтощена батерия към показаната позиция, включете входното захранване през USB гнездо на компютъра и се забавлявайте да наблюдавате зареждането и прекъсването на клетката при определения праг от 4,2 V.

Добавена е функция за постоянен ток на CC

Както може да се види, функция за постоянен ток е добавена чрез интегриране на етапа BC547 с основата на основния BJT.

Тук Rx резисторът определя текущия сензорен резистор и в случай, че е достигната максималната граница на тока, потенциалният спад, развит през този резистор, бързо задейства BC547, който основава основата на драйвера BJT, спирайки проводимостта и зареждането на батерията .

Сега това действие продължава да се колебае при граничния праг на тока, позволявайки необходимия постоянен ток, CC контролирано зареждане за свързаната литиево-йонна батерия.

Текущо ограничение не е необходимо за USB захранване

Въпреки че е показано устройство за ограничаване на тока, това може да не е необходимо, когато веригата се използва с USB, тъй като USB вече е доста нисък с ток и добавянето на ограничител може да е безполезно.

Ограничителят на тока трябва да се използва само когато токът на източника е значително висок, например от слънчев анел или от друга батерия

По-нататъшно подобряване на веригата

След някои тестове се оказа, че транзисторът на Дарлингтън не е в състояние да превключи достатъчен ток към Li-Ion клетки, особено които са били дълбоко разредени. Това доведе до разлика в нивата на напрежение в клетката и в захранващите релси на веригата.

За да се преборя с този проблем, се опитах да подобря дизайна допълнително, като замених единичния Darlington BJT с двойка NPN / PNP мрежа, както е дадено по-долу:

Този дизайн значително подобри текущата доставка и доведе до намаляване на разликата между нивото на напрежение на клемата на акумулатора и действителното ниво на захранващото напрежение и следователно фалшиво изключване.

Следващото видео показва резултата от теста, използвайки горната схема:

Използване на 5V реле

Горните дизайни могат също да бъдат изградени с помощта на 5V, което ще осигури възможно най-добрата текуща доставка до клетката и по-бързо зареждане. Схемата на веригата може да се види по-долу:

Моля обърнете внимание:

Тази статия беше съществено променена наскоро и следователно по-старите дискусии за коментари може да не съвпадат със схемата, показана в настоящия актуализиран дизайн и обяснение.