USB 3,7 V: n litiumioniakkulaturi

Tässä artikkelissa tutkitaan yksinkertaista tietokoneen USB 3.7V -ioniakkujen latauspiiriä, jossa on automaattinen katkaisu, nykyiset ohjausominaisuudet.

Kuinka se toimii

Piiri voidaan ymmärtää seuraavan kuvauksen avulla:

IC LM358 on määritetty vertailulaitteeksi. IC LM741: ää ei käytetä, koska sitä ei ole määritelty toimimaan alle 4,5 V: n jännitteillä.

Tappia # 2, joka on mikropiirin käänteinen tulo, käytetään tunnistintapina ja se on kiinnitetty esiasetuksella tarvittavia säätöjä ja asetuksia varten.

Tappi # 3, joka on opampien ei-invertoiva tulo, on vertailutaso 3 V: lla kiinnittämällä se 3 V: n zener-diodilla.

Pari LEDiä näkyy johdotettuna opampin ulostulotapin läpi piirin lataustilan havaitsemiseksi ja osoittamiseksi. Vihreä LED osoittaa, että akkua ladataan, kun punainen palaa heti, kun akku on ladattu täyteen, ja akun virta on katkaistu.

Lataaminen USB-portin avulla

Muista, että latausprosessi voi olla melko hidasta ja voi viedä useita tunteja, koska tietokoneen USB-virtalähde on normaalisti hyvin heikko ja voi vaihdella välillä 200mA - 500mA riippuen siitä, mitä numeroporttia käytetään tähän tarkoitukseen.

Kun piiri on koottu ja asennettu, alla olevaa mallia voidaan käyttää vara-Li-Ion-akun lataamiseen USB-portin kautta.

Liitä ensin akku ilmoitettujen pisteiden yli ja kytke sitten USB-liitin tietokoneen USB-liitäntään. Vihreän merkkivalon pitäisi palaa heti, mikä osoittaa, että akkua ladataan.

Voit kiinnittää voltimittarin akun yli seuratakseen sen latausta ja tarkistaaksesi, katkaiseeko piiri virtalähteen oikein vai ei määritetyllä rajalla.

Koska tietokoneesta USB: n virta voi olla melko pieni, nykyinen ohjausvaihe voidaan jättää huomiotta ja yllä olevaa rakennetta voidaan yksinkertaistaa paljon alla olevan kuvan mukaisesti:

Videoleike, joka näyttää automaattisen katkaisutoiminnon, kun Li-Ion-kennoa ladataan 4.11 V: iin saakka:

Huomaa, että piiri ei käynnistä latausta, ellei akkua ole kytketty ennen virran kytkemistä päälle, joten kytke akku ensin, ennen kuin liität sen USB-porttiin

LM358: ssa on kaksi opampia, mikä tarkoittaa, että yksi opamp hukkaan täällä ja jää käyttämättä LM321 voidaan kokeilla sen sijaan välttää joutokäynnissä olevan käyttämättömän opampin läsnäolo.

Yllä olevan USB-litiumionilatauspiirin määrittäminen:

Se on erittäin helppo toteuttaa.

1. Ensinnäkin varmista, että esiasetus on liikutettu täysin maanpinnalla. Tarkoituksena on, että tapin # 2 tulisi olla maanpinnalla alkuasetuksen kautta.
2. Seuraavaksi, ilman akkua kytkettynä, käytä tarkkaa 4,2 V: n jännitettä +/- piirin syöttöjohdot tarkan säädettävän virtalähteen kautta.
3. Näet vihreän LEDin palaavan heti.
4. Käännä nyt esiasetusta hitaasti, kunnes vihreä LED sammuu ja PUNAINEN LED syttyy.
5. Siinä kaikki! Piiri on nyt asetettu katkaisemaan 4,2 V: lla, kun varsinainen litiumionikenno saavuttaa tämän tason.
6. Liitä lopputestausta varten tyhjä akku näytettyyn paikkaan, kytke syöttövirta tietokoneen USB-liitännän kautta ja pidä hauskaa katsellessasi kennon latautumista ja katkaisua määrätyllä 4,2 V: n kynnyksellä.

Jatkuva nykyinen CC-ominaisuus lisätty

Kuten voidaan nähdä, vakiovirtaominaisuus on lisätty integroimalla BC547-vaihe BJT: n pääosaan.

Tässä Rx-vastus määrittää virran tunnistavan vastuksen, ja jos suurin virtaraja saavutetaan, tämän vastuksen yli kehittynyt potentiaalihäviö laukaisee nopeasti BC547: n, joka maadoittaa kuljettajan BJT: n pohjan, sammuttamalla sen johtamisen ja akun latauksen .

Nyt tämä toiminta värähtelee jatkuvasti nykyisellä raja-arvolla, mikä mahdollistaa vaaditun vakiovirran CC ohjattu lataus liitetylle litiumioniakulle.

Virranrajoitusta ei vaadita USB-virtalähteelle

Vaikka virranrajoitustoiminto on esitetty, sitä ei välttämättä tarvita, kun virtapiiriä käytetään USB: n kanssa, koska USB: n virta on jo melko alhainen, ja rajoitimen lisääminen voi olla hyödytöntä.

Virranrajoitinta tulisi käyttää vain, kun lähdevirta on oleellisesti korkea, kuten aurinkoanelista tai muusta akusta

Piirin parantaminen edelleen

Joidenkin testien jälkeen näytti siltä, ​​että Darlingtonin transistori ei kyennyt vaihtamaan riittävää virtaa Li-Ion-soluihin, varsinkin syvästi purkautuneisiin. Tämä johti jännitetasojen eroon kennon ja piirin syöttökiskojen poikki.

Tämän ongelman torjumiseksi yritin parantaa suunnittelua edelleen korvaamalla yhden Darlington BJT: n parilla NPN / PNP-verkkoa, kuten alla on esitetty:

Tämä rakenne paransi merkittävästi virransyöttöä ja johti akun navan jännitetason ja todellisen syöttöjännitetason välisen eromarginaalin pienenemiseen ja siten väärään katkaisukytkentään.

Seuraava video näyttää testituloksen käyttämällä yllä olevaa piiriä:

5 V: n releen käyttö

Yllä olevat mallit voidaan myös rakentaa 5 V: n avulla, mikä varmistaa parhaan mahdollisen virran toimituksen soluun ja nopeamman latauksen. Kytkentäkaavio näkyy alla:

Huomaa:

Tätä artikkelia muutettiin viime aikoina huomattavasti, ja siksi vanhemmat kommenttikeskustelut eivät välttämättä vastaa tämän nykyisen päivitetyn mallin ja selityksen piirikaaviota.