USB 3,7V Li-Ion batterilader krets

I denne artikkelen studerer vi en enkel datamaskin USB 3.7V li-ion batteriladerkrets med automatisk avskårne, nåværende kontrollfunksjoner.

Hvordan det fungerer

Kretsen kan forstås ved hjelp av følgende beskrivelse:

IC LM358 er konfigurert som en komparator. IC LM741 brukes ikke siden den ikke er spesifisert for å arbeide med spenninger lavere enn 4,5V.

Pin # 2, som er den inverterende inngangen til IC, brukes som sensing pin og er festet med en forhåndsinnstilling for nødvendige justeringer og innstillinger.

Pinne nr. 3, som er den ikke-inverterende inngangen til opampene, er referanse ved 3V ved å spenne den med en 3V zenerdiode.

Et par lysdioder kan sees kablet over opampens utgangspinne for å oppdage og indikere kretsens ladetilstand. Grønn LED indikerer at batteriet lades mens den røde lyser så snart batteriet er fulladet, og strømforsyningen er avbrutt.

Hvordan lade ved hjelp av USB-port

Husk at ladeprosessen kan være ganske langsom og kan ta mange timer, fordi strømmen fra USB på en datamaskin normalt er veldig lav og kan variere mellom 200mA og 500mA, avhengig av hvilken nummerport som brukes til formålet.

Når kretsen er satt sammen og satt opp, kan nedenstående design brukes til å lade et hvilket som helst reserve Li-Ion-batteri gjennom USB-porten.

Koble først batteriet over de angitte punktene, og koble deretter USB-kontakten til datamaskinens USB-kontakt. Den grønne LED-lampen skal øyeblikkelig lyse PÅ som indikerer at batteriet lades.

Du kan feste et voltmeter over batteriet for å overvåke ladingen, og sjekke om kretsen kutter strømmen riktig eller ikke til den angitte grensen.

Siden strømmen fra en datamaskin USB kan være ganske mindre, kan det nåværende kontrolltrinnet ignoreres, og designen ovenfor kan forenkles som vist nedenfor:

Videoklipp som viser automatisk avskjæring når Li-Ion-cellen er ladet opp til 4,11V:

Vær oppmerksom på at kretsen ikke vil starte lading med mindre et batteri er koblet til før strømbryteren PÅ, koble derfor batteriet først før du kobler det til USB-porten

En LM358 har to opamper, noe som betyr at en opamp er bortkastet her og forblir ubrukt, derfor LM321 kan prøves i stedet for å unngå tilstedeværelsen av en tomgang ubrukt opamp.

Slik setter du opp ovennevnte USB Li-ion-laderkrets:

Det er ekstremt enkelt å implementere.

1. Forsikre deg først om at forhåndsinnstillingen er flyttet helt på bakken. Betydning, pinnen # 2 skal være på bakkenivå gjennom forhåndsinnstillingen i utgangspunktet.
2. Deretter, uten noe batteri tilkoblet, må du bruke en nøyaktig 4,2 V over +/- forsyningslinjene til kretsen, gjennom en nøyaktig justerbar strømforsyning.
3. Du vil se den grønne LED-lampen tennes umiddelbart.
4. Roter nå forhåndsinnstillingen sakte til den grønne lysdioden bare slås AV, og den RØDE lysdioden slås PÅ.
5. Det er alt! Kretsen er nå klar til å kutte ved 4,2 V når den faktiske Li-ion-cellen når dette nivået.
6. For den siste testingen, koble et utladet batteri til den viste posisjonen, koble til inngangsstrømmen via en USB-kontakt på datamaskinen, og ha det gøy å se at cellen blir ladet og kuttet ved den fastsatte 4,2 V-terskelen.

Constant Current CC Feature lagt til

Som det fremgår, har en konstant strømfunksjon blitt lagt til ved å integrere BC547-trinnet med basen til hoved-BJT.

Her bestemmer Rx-motstanden den nåværende sensormotstanden, og i tilfelle den maksimale strømgrensen er nådd, utløser potensialfallet utviklet over denne motstanden raskt BC547, som begrunner basen til driver BJT, og stenger ledningen og lader batteriet .

Nå fortsetter denne handlingen å svinge ved den nåværende grenseterskelen, slik at den nødvendige konstante strømmen, CC kontrollert lading for det tilkoblede Li-ion-batteriet.

Nåværende begrensning ikke nødvendig for USB-strøm

Selv om det vises et strømbegrensningsanlegg, kan dette ikke være nødvendig når kretsen brukes med en USB, siden USB allerede er ganske lav med strøm, og det kan være ubrukelig å legge til en begrenser.

Strømbegrenseren skal bare brukes når kildestrømmen er betydelig høy, for eksempel fra en solanel eller fra et annet batteri

Forbedre kretsen videre

Etter noen tester så det ut til at Darlington-transistoren ikke var i stand til å bytte tilstrekkelig strøm til en Li-Ion-celler, spesielt som var dypt utladet. Dette resulterte i en forskjell i spenningsnivåer over cellen, og over forsyningsskinnene til kretsen.

For å bekjempe dette problemet prøvde jeg å forbedre designet ytterligere ved å erstatte den eneste Darlington BJT med et par NPN / PNP-nettverk, som gitt nedenfor:

Denne utformingen forbedret strømforsyningen betydelig, og resulterte i en reduksjon i differensmarginen mellom batteriets terminal spenningsnivå og det faktiske forsyningsspenningsnivået, og derfor falsk avbrytning.

Følgende video viser testresultatet ved hjelp av kretsen ovenfor:

Bruke et 5V-relé

Ovennevnte design kan også bygges ved hjelp av en 5V, som vil sikre best mulig strømleveranse til cellen og raskere lading. Kretsskjemaet kan sees nedenfor:

Merk:

Denne artikkelen ble vesentlig endret nylig, og derfor kan det hende at eldre kommentardiskusjoner ikke samsvarer med kretsskjemaet vist i denne oppdaterte utformingen og forklaringen.