3.7V Li-Ion vezje za polnilnik baterij

V tem članku preučujemo preprost računalniški vezje polnilnika z 3,7-voltnim li-ionskim akumulatorjem z samodejnim izklopom in trenutnimi nadzornimi funkcijami.

Kako deluje

Vezje lahko razumemo s pomočjo naslednjega opisa:

IC LM358 je konfiguriran kot primerjalnik. IC LM741 se ne uporablja, ker ni predviden za delo z napetostjo pod 4,5 V.

Zatič št. 2, ki je obrnjen vhod IC, se uporablja kot zaznavalni zatič in je pritrjen s prednastavitvijo za zahtevane nastavitve in nastavitve.

Zatič št. 3, ki je neinvertirni vhod opampov, je referenčen pri 3V, tako da ga vpnemo s 3V cener diodo.

Čez izhodni zatič opampa je mogoče povezati nekaj LED diod za odkrivanje in prikaz stanja polnjenja vezja. Zelena lučka LED kaže, da se baterija polni, medtem ko rdeča sveti takoj, ko se baterija popolnoma napolni, in baterija je prekinjena.

Kako polniti z uporabo vrat USB

Upoštevajte, da je postopek polnjenja lahko precej počasen in lahko traja več ur, ker je tok iz USB računalnika običajno zelo nizek in se lahko giblje med 200mA do 500mA, odvisno od tega, katera številčna vrata so uporabljena za ta namen.

Ko je vezje sestavljeno in nastavljeno, lahko spodnjo prikazano zasnovo uporabite za polnjenje katere koli rezervne Li-Ion baterije prek vrat USB.

Najprej priključite baterijo na označene točke, nato pa vtič USB priključite v vtičnico USB v računalniku. Zelena lučka LED mora takoj vklopiti, kar pomeni, da se baterija polni.

Na baterijo lahko namestite voltmeter za spremljanje polnjenja in preverite, ali vezje pravilno prekine napajanje ali ne na določeni meji.

Ker je tok iz računalniškega USB lahko precej manjši, je trenutno stopnjo nadzora mogoče prezreti in zgornjo zasnovo je mogoče precej poenostaviti, kot je prikazano spodaj:

Video posnetek, ki prikazuje samodejni izklop, ko je Li-Ion celica napolnjena do 4,11 V:

Upoštevajte, da vezje ne bo sprožilo polnjenja, razen če je baterija priključena pred vklopom stikala, zato najprej priključite baterijo, preden jo priključite na vrata USB

LM358 ima dva opampa, kar pomeni, da se en opamp tukaj zapravi in ​​ostane neuporabljen LM321 se lahko preizkusi namesto tega se izognemo prisotnosti neuporabljenega opampa.

Kako nastaviti zgornje vezje polnilnika Li-ion USB:

To je izjemno enostavno izvesti.

1. Najprej se prepričajte, da je prednastavitev v celoti premaknjena s tal. Kar pomeni, da mora biti zatič št. 2 na začetku prednastavljen na nivoju tal.
2. Nato brez akumulatorja priključite natančno 4,2 V na +/- napajalnih vodov vezja s pomočjo natančno nastavljivega napajanja.
3. Videli boste, da se zelena LED takoj prižge.
4. Zdaj počasi zavrtite prednastavitev, dokler se zelena LED ne ugasne in se RDEČA LED vklopi.
5. To je vse! Vezje je zdaj nastavljeno na prekinitev pri 4,2 V, ko dejanska Li-Ion celica doseže to raven.
6. Za končno preskušanje priključite izpraznjeno baterijo na prikazani položaj, vtaknite vhodno moč prek računalniške USB vtičnice in se zabavajte, ko opazujete polnjenje in izklop celice pri predpisanem pragu 4,2 V.

Dodana funkcija stalnega trenutnega CC

Kot je razvidno, je bila funkcija stalnega toka dodana z integracijo stopnje BC547 z bazo glavnega BJT.

Tu upor Rx določi trenutni zaznavni upor in v primeru, da je dosežena največja meja toka, potencialni padec, razvit na tem uporu, hitro sproži BC547, ki utemelji osnovo gonilnika BJT, zaustavi njegovo prevodnost in napolni baterijo .

Zdaj to dejanje niha na trenutnem mejnem pragu, kar omogoča zahtevani konstantni tok CC nadzorovano polnjenje za priključeno Li-ion baterijo.

Omejitev toka ni potrebna za napajanje USB

Čeprav je prikazana naprava za omejevanje toka, to morda ne bo potrebno, če se vezje uporablja z USB-jem, saj je USB že precej nizek s tokom in dodajanje omejevalnika je lahko neuporabno.

Omejevalnik toka je treba uporabljati le, kadar je tok vira znatno visok, na primer iz sončne antene ali iz druge baterije

Nadaljnje izboljšanje vezja

Po nekaj testiranjih se je pokazalo, da Darlingtonov tranzistor ni mogel preklopiti zadostnega toka na Li-Ion celice, zlasti tiste, ki so bile globoko izpraznjene. To je povzročilo razliko v napetosti v celici in na napajalnih vodilih vezja.

Da bi se spopadel s to težavo, sem poskušal še izboljšati zasnovo z zamenjavo enega samega Darlington BJT z dvema omrežjema NPN / PNP, kot je navedeno spodaj:

Ta zasnova je znatno izboljšala dovajanje toka in povzročila zmanjšanje razlike med nivojem napetosti na sponki akumulatorja in dejanskim nivojem napajalne napetosti ter s tem napačno prekinitev preklopa.

Naslednji video prikazuje rezultat testa z uporabo zgornjega vezja:

Uporaba 5V releja

Zgornje zasnove je mogoče izdelati tudi z uporabo 5V, kar bo zagotovilo najboljšo možno dovajanje toka do celice in hitrejše polnjenje. Shemo vezja si lahko ogledate spodaj:

Prosimo, upoštevajte:

Ta članek je bil pred kratkim bistveno spremenjen, zato se starejše razprave o komentarjih morda ne ujemajo z vezjem, prikazanim v tej posodobljeni zasnovi in ​​razlagi.