USB 3,7 V ličio jonų akumuliatoriaus įkroviklio grandinė

Šiame straipsnyje mes tiriame paprastą kompiuterio USB 3.7V ličio jonų akumuliatoriaus įkroviklio grandinę su automatinio išjungimo, srovės valdymo funkcijomis.

Kaip tai veikia

Grandinę galima suprasti naudojant šį aprašymą:

IC LM358 sukonfigūruotas kaip lyginamasis. IC LM741 nenaudojamas, nes nenurodyta, kad dirbama žemesne nei 4,5 V įtampa.

Kaištis Nr. 2, kuris yra IC invertuojantis įėjimas, naudojamas kaip jutimo kaištis ir pritvirtintas su išankstiniu nustatymu reikiamiems reguliavimams ir nustatymams.

Kaištis Nr. 3, kuris yra neinvertuojantis opampų įvadas, yra 3 V įtampa, užspaudžiant jį 3 V zenerio diodu.

Per opampo išvesties kaištį galima pastebėti porą šviesos diodų, kad būtų galima nustatyti ir parodyti grandinės įkrovimo būseną. Žalias šviesos diodas rodo, kad akumuliatorius įkraunamas, o raudonas šviečia, kai tik akumuliatorius visiškai įkraunamas, o maitinimas nutrūksta.

Kaip įkrauti naudojant USB prievadą

Atminkite, kad įkrovimo procesas gali būti gana lėtas ir gali užtrukti daug valandų, nes srovė iš kompiuterio USB paprastai yra labai maža ir gali svyruoti nuo 200 mA iki 500 mA, priklausomai nuo to, kuris numerio prievadas naudojamas šiam tikslui.

Surinkus ir sukūrus grandinę, žemiau pateiktą dizainą galima naudoti įkraunant bet kokią atsarginę ličio jonų bateriją per USB prievadą.

Pirmiausia prijunkite akumuliatorių per nurodytus taškus, tada įkiškite USB jungtį į savo kompiuterio USB lizdą. Žalias šviesos diodas turėtų iškart įsijungti, nurodydamas, kad baterija įkraunama.

Galite pritvirtinti voltmetrą prie akumuliatoriaus, kad galėtumėte stebėti jo įkrovimą ir patikrinti, ar grandinė tinkamai nutraukia maitinimą, ar ne pagal nurodytą ribą.

Kadangi srovė iš kompiuterio USB gali būti gana mažesnė, dabartinio valdymo etapo galima nepaisyti, o aukščiau pateiktą dizainą galima gerokai supaprastinti, kaip parodyta žemiau:

Vaizdo įrašas, rodantis automatinį nutraukimą, kai ličio jonų elementas įkraunamas iki 4,11 V:

Atkreipkite dėmesį, kad grandinė nepradės įkrovimo, nebent prieš įjungiant maitinimą būtų prijungta baterija, todėl prieš prijungdami ją prie USB prievado, pirmiausia prijunkite akumuliatorių.

LM358 turi du opampus, vadinasi, vienas opampas yra švaistomas čia ir lieka nenaudojamas LM321 gali būti teisiamas vietoj to, kad būtų išvengta tuščiosios eigos nenaudojamo opampo.

Kaip nustatyti aukščiau nurodytą USB ličio jonų įkroviklio grandinę:

Tai labai lengva įgyvendinti.

1. Pirmiausia įsitikinkite, kad išankstinis nustatymas yra visiškai perkeltas žemės pusėje. Reiškia, kaištis Nr. 2 iš pradžių turėtų būti žemės lygyje.
2. Tada, neprijungę jokios baterijos, į visą įtampą įjunkite tikslų 4,2 V įtampą +/- grandinės maitinimo linijos, naudojant tikslų reguliuojamą maitinimo šaltinį.
3. Jūs pamatysite, kad žalias šviesos diodas įsijungia iškart.
4. Dabar lėtai sukite iš anksto nustatytą nustatymą, kol žalias šviesos diodas tiesiog išsijungs ir RED šviesos diodas įsijungs.
5. Tai viskas! Dabar visa grandinė turi būti nutraukta esant 4,2 V įtampai, kai tikroji ličio jonų elementas pasieks šį lygį.
6. Norėdami atlikti paskutinį bandymą, prijunkite išsikrovusią bateriją prie rodomos padėties, įjunkite įvesties maitinimą per kompiuterio USB lizdą ir smagiai stebėkite, kaip ląstelė įkraunama ir išsijungia, kai nustatyta 4,2 V riba.

Pridėta pastovios srovės CC funkcija

Kaip matyti, integruota BC547 pakopa su pagrindinio BJT pagrindu buvo pridėta pastovi srovės savybė.

Čia Rx rezistorius nustato srovės jutiklį, o jei pasiekiama maksimali srovės riba, potencialus kritimas, atsirandantis per šį rezistorių, greitai suaktyvina BC547, kuris pagrindžia vairuotojo BJT pagrindą, išjungdamas laidumą ir akumuliatoriaus įkrovimą. .

Dabar šis veiksmas nuolat svyruoja ties dabartine ribine riba, įgalindamas reikiamą pastovią srovę CC kontroliuojamas įkrovimas prijungtai ličio jonų baterijai.

USB maitinimo srovės ribojimo nereikia

Nors rodoma srovės ribojimo priemonė, to gali neprireikti, kai grandinė naudojama su USB, nes USB jau yra gana maža, o srovės ribotuvas gali būti nenaudingas.

Srovės ribotuvas turėtų būti naudojamas tik tada, kai šaltinio srovė yra iš esmės didelė, pavyzdžiui, iš saulės anelio ar iš kitos baterijos

Toliau gerinti grandinę

Atlikus keletą bandymų paaiškėjo, kad Darlingtono tranzistorius nesugeba perjungti pakankamos srovės į ličio jonų elementus, ypač giliai iškrautus. Tai lėmė įtampos lygių skirtumą elemente ir grandinės tiekimo bėgiuose.

Siekdamas kovoti su šia problema, aš bandžiau toliau tobulinti dizainą, pakeisdamas vieną „Darlington BJT“ NPN / PNP tinklo pora, kaip nurodyta toliau:

Ši konstrukcija žymiai pagerino srovės tiekimą ir sumažino skirtumą tarp akumuliatoriaus gnybto įtampos lygio ir faktinio maitinimo įtampos lygio, todėl klaidingas išjungimas.

Šiame vaizdo įraše parodytas bandymo rezultatas naudojant pirmiau pateiktą grandinę:

Naudojant 5 V relę

Pirmiau minėti projektai taip pat gali būti pastatyti naudojant 5 V, kuris užtikrins geriausią įmanomą srovės tiekimą į elementą ir greitesnį įkrovimą. Grandinės schemą galima pamatyti žemiau:

Atkreipkite dėmesį:

Šis straipsnis neseniai buvo iš esmės pakeistas, todėl senesnės komentarų diskusijos gali neatitikti grandinės schemos, parodytos šiame atnaujintame projekte ir paaiškinime.