En aquest article estudiem un senzill circuit de carregador de bateria de ions de litiu USB de 3,7 V amb funcions de control actuals tallades automàticament.
Com funciona
El circuit es pot entendre amb l'ajut de la següent descripció:
L'IC LM358 es configura com un comparador. L'IC LM741 no s'utilitza ja que no s'especifica per treballar amb tensions inferiors a 4,5V.
El pin número 2, que és l'entrada inversora de l'IC, s'utilitza com a pin de detecció i s'adjunta amb un predefinit per als ajustos i configuracions necessaris.
El pin núm. 3, que és l'entrada no inversora dels opamps, és una referència a 3V mitjançant el tancament amb un díode zener de 3V.
Es poden veure un parell de LEDs connectats al pin de sortida de l’opamp per detectar i indicar l’estat de càrrega del circuit. El LED verd indica que la bateria s’està carregant mentre el vermell s’il·lumina tan bon punt la bateria es carrega completament i el subministrament es talla a la bateria.
Com carregar mitjançant el port USB
Recordeu que el procés de càrrega pot ser bastant lent i pot trigar moltes hores, perquè el corrent USB d'un ordinador normalment és molt baix i pot oscil·lar entre 200 i 500 mA en funció del número de port que s'utilitzi a aquest efecte.
Un cop muntat i configurat el circuit, el disseny que es mostra a continuació es pot utilitzar per carregar qualsevol bateria de ions de recanvi a través del port USB.
Primer, connecteu la bateria als punts indicats i, a continuació, connecteu el connector USB amb la presa USB de l'ordinador. El LED verd s'hauria d'engegar instantàniament per indicar que la bateria s'està carregant.
Podeu connectar un voltímetre a la bateria per controlar-ne la càrrega i comprovar si el circuit talla el subministrament correctament o no al límit especificat.
Com que el corrent d'un ordinador USB pot ser bastant menor, es pot ignorar l'etapa de control actual i es pot simplificar molt el disseny anterior, tal com es mostra a continuació:
Videoclip que mostra l'acció de tall automàtic quan la cèl·lula Li-Ion es carrega fins a 4,11 V:
Tingueu en compte que el circuit no iniciarà la càrrega tret que es connecti una bateria abans d’encendre l’alimentació, per tant, abans de connectar-la al port USB, connecteu-la abans.
Un LM358 té dos opamps, el que significa que un opamp es malgasta aquí i, per tant, roman inutilitzat Es pot provar LM321 en lloc d’evitar la presència d’un opamp inutilitzat inactiu.
Com es configura el circuit de carregador de ions de litiu USB anterior:
Això és extremadament fàcil d’implementar.
- En primer lloc, assegureu-vos que el valor predefinit es mou completament pel costat del terra. És a dir, el passador # 2 hauria d’estar al nivell del terra a través del valor predefinit inicialment.
- A continuació, sense que hi hagi cap bateria connectada, apliqueu un 4,2 V exacte a la +/- línies d’alimentació del circuit, mitjançant una font d’alimentació ajustable precisa.
- Veureu que el LED verd s’encén a l’instant.
- Ara, gireu lentament la configuració predeterminada, fins que el LED verd només s'apagui i el LED VERMELL s'encengui.
- Això és tot! Ara el circuit està completament tallat a 4,2 V quan la cèl·lula de Li-Ion real arriba a aquest nivell.
- Per a la prova final, connecteu una bateria descarregada a la posició mostrada, connecteu l’alimentació d’entrada a través d’una presa USB de l’ordinador i divertiu-vos veient com es carrega i es tallen les cel·les al llindar de 4,2 V.
S'ha afegit una funció CC actual constant
Com es pot veure, s'ha afegit una característica constant actual mitjançant la integració de l'escenari BC547 amb la base del BJT principal.
Aquí la resistència Rx determina la resistència de detecció de corrent i, en cas que s’assoleixi el límit màxim de corrent, la caiguda potencial desenvolupada a través d’aquesta resistència desencadena ràpidament el BC547, que fonamenta la base del controlador BJT, aturant la seva conducció i carregant la bateria. .
Ara, aquesta acció continua oscil·lant al llindar límit de corrent, permetent el corrent constant requerit, CC càrrega controlada per a la bateria de ions de Li connectada.
No es requereix límit de corrent per a l’alimentació USB
Tot i que es mostra una funció de limitació de corrent, és possible que això no sigui necessari quan s’utilitza el circuit amb un USB, ja que l’USB ja té força poc corrent i pot ser que no sigui útil afegir un limitador.
El limitador de corrent només s’ha d’utilitzar quan el corrent de font és substancialment alt, com per exemple, des d’una font solar o des d’una altra bateria
Millorar encara més el circuit
Després d'algunes proves, va semblar que el transistor de Darlington no era capaç de canviar el corrent suficient a cèl·lules de Li-Ion, especialment que estaven profundament descarregades. Això va resultar en una diferència en els nivells de tensió a través de la cel·la i dels rails de subministrament del circuit.
Per combatre aquest problema, vaig intentar millorar encara més el disseny substituint el senzill Darlington BJT per un parell de xarxes NPN / PNP, tal com es mostra a continuació:
Aquest disseny va millorar significativament el subministrament de corrent i va resultar en una reducció del marge de diferència entre el nivell de voltatge de la terminal de la bateria i el nivell de voltatge real de subministrament, i, per tant, una falsa commutació de tall.
El següent vídeo mostra el resultat de la prova mitjançant el circuit anterior:
Utilitzant un relé de 5V
Els dissenys anteriors també es poden construir utilitzant un 5V, que assegurarà el millor lliurament actual possible a la cel·la i una càrrega més ràpida. El diagrama del circuit es pot veure a continuació:
Tingueu en compte:
Aquest article s'ha canviat substancialment recentment i, per tant, és possible que les discussions de comentaris anteriors no coincideixin amb el diagrama de circuits que es mostra en aquest disseny i explicació actualitzats.
Anterior: Circuit d'alarma de límit de velocitat del vehicle Següent: Circuit de llum de pantalons LED activat per Footstep
