USB 3.7V liitiumioonaku laadija ahel

Selles artiklis uurime lihtsat arvuti USB 3.7V liitium-ioon akulaadija vooluahelat koos automaatse väljalülitusega, praeguste juhtimisfunktsioonidega.

Kuidas see töötab

Vooluringist saab aru järgmise kirjelduse abil:

IC LM358 on konfigureeritud võrdluseks. IC LM741 ei kasutata, kuna see ei ole täpsustatud töötama alla 4,5 V pingega.

Pistikut nr 2, mis on mikrokomponendi tagurpidi sisend, kasutatakse andurina ja see on kinnitatud vajalike reguleerimiste ja seadistuste eelseadistusega.

Pistik nr 3, mis on opampide mitteinverteeriv sisend, on 3 V juures võrdlusaluseks, kinnitades selle 3 V zenerdioodiga.

Paar LED-i on nähtav juhtmega üle opampi väljundnõela, et tuvastada ja näidata vooluahela laadimistingimusi. Roheline valgusdiood näitab, et akut laaditakse, samal ajal kui punane süttib kohe, kui aku on täielikult laetud ja aku on katkenud.

Kuidas laadida USB-porti kasutades

Pidage meeles, et laadimisprotsess võib olla üsna aeglane ja võib võtta palju tunde, sest arvuti USB-lt on tavaliselt väga madal vool ja see võib vahemikus 200mA kuni 500mA, sõltuvalt sellest, millist numbriporti selleks kasutatakse.

Pärast vooluahela kokkupanekut ja seadistamist saab allpool näidatud kujundust kasutada mis tahes varu-liitium-ioonaku laadimiseks USB-pordi kaudu.

Esmalt ühendage aku märgitud punktide vahel ja seejärel ühendage USB-pistik arvuti USB-pistikupesaga. Roheline LED peaks kohe põlema näitama, et akut laaditakse.

Aku laadimise jälgimiseks võite aku külge kinnitada voltmeeter ja kontrollida, kas vooluahel katkestab toiteallika määratud piiril.

Kuna arvuti USB-vool võib olla üsna väike, võib praegust juhtimisetappi eirata ja ülaltoodud kujundust saab palju lihtsustada, nagu allpool näidatud:

Videoklipp, mis näitab automaatset väljalülitust, kui liitiumioonakut laetakse kuni 4,11 V:

Pange tähele, et vooluahel ei alusta laadimist enne, kui aku on enne toite sisselülitamist ühendatud, seetõttu ühendage see enne USB-porti ühendamist

LM358-l on kaks opampi, mis tähendab, et üks opamp on siin raisatud ja jääb seetõttu kasutamata LM321 võib proovida selle asemel, et vältida tühikäigu kasutamata opampi olemasolu.

Ülaltoodud USB liitiumioonlaadija vooluringi seadistamine:

Seda on äärmiselt lihtne rakendada.

1. Kõigepealt veenduge, et eelseade oleks täielikult maapinnal nihutatud. See tähendab, et tihvt nr 2 peaks algselt eelseadistuse kaudu olema maapinnal.
2. Seejärel ühendage aku ühendamata aku ühendamata täpne 4,2 V +/- vooluahela toiteliinid täpse reguleeritava toiteallika kaudu.
3. Näete, et roheline LED süttib koheselt.
4. Nüüd pöörake eelseadistust aeglaselt, kuni roheline LED lihtsalt välja lülitub ja PUNANE LED süttib.
5. See on kõik! Vooluahel on nüüd valmis katkestama 4,2 V juures, kui tegelik liitiumioonaku jõuab selle tasemeni.
6. Lõplikuks testimiseks ühendage tühjenenud aku näidatud asendisse, ühendage sisendvõimsus arvuti USB-pistikupesa kaudu ja nautige, kuidas raku laetud ja katkestatakse ettenähtud 4,2 V künnisel.

Lisatud on püsiva voolu CC funktsioon

Nagu näha, on BC547 astme integreerimisel peamise BJT alusega lisatud püsiv voolutunnus.

Siin määrab Rx takisti voolutundliku takisti ja maksimaalse voolupiiri saavutamisel käivitab kogu selle takisti välja töötatud potentsiaalne langus kiiresti BC547, mis põhjendab juhi BJT alust, seiskades selle juhtivuse ja aku laadimise .

Nüüd kõikub see toiming praeguse piirmäära juures, võimaldades nõutavat püsivoolu CC kontrollitud laadimine ühendatud liitiumioonaku jaoks.

Voolu piiramine pole USB-toite jaoks vajalik

Kuigi näidatud on voolu piiramise võimalus, ei pruugi see olla vajalik, kui vooluahelat kasutatakse USB-ga, kuna USB on juba voolu korral üsna madal ja piiraja lisamine võib olla kasutu.

Voolupiirajat tuleks kasutada ainult siis, kui lähteallika vool on oluliselt kõrge, näiteks päikeseanelilt või mõnelt muult akult

Vooluringi täiendav parandamine

Pärast mõningast katsetamist ilmnes, et Darlingtoni transistor ei suutnud piisavalt voolu lülitada liitium-ioonelementidele, eriti sügavalt tühjenenud. Selle tulemuseks oli pinge taseme erinevus raku ulatuses ja vooluahela toiterööbaste vahel.

Selle probleemi vastu võitlemiseks proovisin disaini veelgi parandada, asendades ühe Darlington BJT paari NPN / PNP võrguga, nagu allpool esitatud:

See konstruktsioon parandas voolutugevust märkimisväärselt ja selle tulemusel vähenes aku klemmipinge ja tegeliku toitepinge taseme vahe ning seetõttu vale väljalülitus.

Järgmine video näitab testitulemust ülaltoodud vooluringi abil:

5V relee kasutamine

Ülaltoodud disainilahendusi saab ehitada ka 5 V abil, mis tagab parima võimaliku voolu kandmise rakku ja kiirema laadimise. Elektriskeemi saab näha allpool:

Pane tähele:

Seda artiklit muudeti hiljuti oluliselt ja seetõttu ei pruugi vanemad kommentaariarutelud kokku sobida käesolevas värskendatud kujunduses ja selgituses toodud skeemiga.