USB 3,7 V Li-ion batterijlader Circuit

In dit artikel bestuderen we een eenvoudig computer-USB 3,7 V Li-ion batterijopladercircuit met automatische uitschakelfuncties voor stroomregeling.

Hoe het werkt

Het circuit kan worden begrepen met behulp van de volgende beschrijving:

De IC LM358 is geconfigureerd als een comparator. De IC LM741 wordt niet gebruikt omdat deze niet is gespecificeerd om te werken met spanningen lager dan 4,5V.

Pin # 2, de inverterende ingang van het IC, wordt gebruikt als de detectiepin en is bevestigd met een preset voor de vereiste aanpassingen en instellingen.

Pin # 3, de niet-inverterende ingang van de opamps, is referentie op 3V door deze vast te klemmen met een 3V zenerdiode.

Er zijn een paar LED's te zien die over de uitgangspen van de opamp zijn aangesloten, voor het detecteren en aangeven van de laadtoestand van het circuit. Groene LED geeft aan dat de batterij wordt opgeladen, terwijl het rood oplicht zodra de batterij volledig is opgeladen en de voeding naar de batterij wordt onderbroken.

Opladen via een USB-poort

Houd er rekening mee dat het laadproces vrij traag kan zijn en vele uren kan duren, omdat de stroom van USB van een computer normaal gesproken erg laag is en kan variëren van 200mA tot 500mA, afhankelijk van de nummerpoort die voor het doel wordt gebruikt.

Zodra het circuit is gemonteerd en ingesteld, kan het hieronder getoonde ontwerp worden gebruikt voor het opladen van een extra Li-ion-batterij via de USB-poort.

Verbind eerst de batterij over de aangegeven punten en steek vervolgens de USB-connector in de USB-poort van uw computer. De groene LED moet onmiddellijk branden om aan te geven dat de batterij wordt opgeladen.

U kunt een voltmeter over de batterij aansluiten om het opladen te controleren en controleren of het circuit de voeding correct onderbreekt of niet bij de opgegeven limiet.

Omdat de stroom van een computer-USB behoorlijk lager kan zijn, kan de huidige besturingsfase worden genegeerd en kan het bovenstaande ontwerp veel worden vereenvoudigd, zoals hieronder wordt weergegeven:

Videoclip die de automatische uitschakelactie laat zien, wanneer de Li-Ion-cel is opgeladen tot 4,11V:

Houd er rekening mee dat het circuit niet begint met opladen tenzij een batterij is aangesloten voordat de stroom wordt ingeschakeld, sluit daarom eerst de batterij aan voordat u deze op de USB-poort aansluit.

Een LM358 heeft twee opamps, wat betekent dat hier één opamp verloren gaat en dus ongebruikt blijft LM321 kan worden geprobeerd in plaats daarvan om de aanwezigheid van een inactieve, ongebruikte opamp te vermijden.

Hoe u het bovenstaande USB Li-ion-oplaadcircuit instelt:

Dat is buitengewoon eenvoudig te implementeren.

1. Zorg er eerst voor dat de preset volledig aan de grondzijde is verplaatst. Dit betekent dat de pin # 2 in eerste instantie op grondniveau moet zijn via de preset.
2. Breng vervolgens, zonder dat er een batterij is aangesloten, een exacte 4,2 V aan over de ​ voedingslijnen van het circuit, via een nauwkeurig instelbare voeding.
3. U zult de groene LED onmiddellijk zien branden.
4. Draai nu langzaam aan de preset, totdat de groene LED net uit gaat en de RODE LED AAN gaat.
5. Dat is alles! Het circuit is nu helemaal klaar om af te sluiten op 4,2 V wanneer de werkelijke Li-Ion-cel dit niveau bereikt.
6. Sluit voor de laatste test een lege batterij aan op de weergegeven positie, sluit de ingangsstroom aan op een computer USB-aansluiting en kijk hoe de cel wordt opgeladen en uitgeschakeld bij de voorgeschreven drempel van 4,2 V.

Constant Current CC-functie toegevoegd

Zoals te zien is, is een constante stroomfunctie toegevoegd door de BC547-trap te integreren met de basis van de hoofd-BJT.

Hier bepaalt de Rx-weerstand de stroomwaarnemingsweerstand, en in het geval dat de maximale stroomlimiet wordt bereikt, activeert de potentiaalval die over deze weerstand wordt ontwikkeld, de BC547 snel, die de basis van de driver BJT aarden, de geleiding en het opladen van de batterij stopzet. .

Nu blijft deze actie oscilleren bij de stroomlimietdrempel, waardoor de vereiste constante stroom, CC, mogelijk wordt gemaakt gecontroleerd opladen voor de aangesloten Li-ion-accu.

Stroombeperking niet vereist voor USB-voeding

Hoewel een stroombeperkende voorziening wordt getoond, is dit mogelijk niet vereist wanneer het circuit wordt gebruikt met een USB, aangezien de USB al vrij laag is met stroom en het toevoegen van een limiter mogelijk nutteloos is.

De stroombegrenzer mag alleen worden gebruikt als de bronstroom aanzienlijk hoog is, zoals van een zonne-energie of van een andere batterij

Het circuit verder verbeteren

Na wat testen bleek dat de Darlington-transistor niet in staat was om voldoende stroom naar Li-Ion-cellen te schakelen, vooral die diep ontladen waren. Dit resulteerde in een verschil in spanningsniveaus over de cel en over de voedingsrails van het circuit.

Om dit probleem te bestrijden, heb ik geprobeerd het ontwerp verder te verbeteren door de enkele Darlington BJT te vervangen door een paar NPN / PNP-netwerken, zoals hieronder weergegeven:

Dit ontwerp verbeterde de stroomafgifte aanzienlijk en resulteerde in een vermindering van de verschilmarge tussen het spanningsniveau van de accuklem en het werkelijke voedingsspanningsniveau, en dus tot een foutieve uitschakeling.

De volgende video toont het testresultaat met behulp van het bovenstaande circuit:

Met behulp van een 5V-relais

De bovenstaande ontwerpen kunnen ook worden gebouwd met een 5V, wat zorgt voor de best mogelijke stroomtoevoer naar de cel en sneller opladen. Het schakelschema is hieronder te zien:

Houd er rekening mee dat:

Dit artikel is onlangs aanzienlijk gewijzigd en daarom komen de oudere commentarenbesprekingen mogelijk niet overeen met het schakelschema dat wordt weergegeven in dit huidige bijgewerkte ontwerp en de uitleg.