מעגל מטען סוללות ליתיום יון 3.7V

במאמר זה אנו עוסקים במעגל מטען סוללות ליתיום מסוג USB 3.7V מחשב פשוט עם תכונות בקרה נוכחיות מנותקות אוטומטית.

איך זה עובד

ניתן להבין את המעגל בעזרת התיאור הבא:

ה- IC LM358 מוגדר כמשווה. לא נעשה שימוש ב- IC LM741 מכיוון שאינו מוגדר לעבוד עם מתח נמוך מ- 4.5V.

סיכה מס '2 שהיא הכניסה ההפוכה של ה- IC משמשת כסיכת החישה ומחוברת עם הגדרה קבועה מראש לצורך ההתאמות וההגדרה הנדרשים.

סיכה מס '3 שהיא הקלט הלא-הפוך של המנורות היא התייחסות ב -3 וולט על ידי הידוקו עם דיודת זנר 3V.

ניתן לראות כמה נוריות מחוברות מעבר לסיכת הפלט של האופמפ, לאיתור וציון מצב הטעינה של המעגל. נורית LED ירוקה מצביעה על טעינת הסוללה בזמן שהאדום נדלק ברגע שהסוללה נטענת במלואה, והאספקה ​​מנותקת לסוללה.

כיצד לטעון באמצעות יציאת USB

אנא זכור שתהליך הטעינה יכול להיות איטי למדי ועשוי לארוך שעות רבות מכיוון שהזרם מה- USB של המחשב הוא בדרך כלל נמוך מאוד ועשוי לנוע בין 200mA ל- 500mA תלוי ביציאת המספר המשמשת למטרה.

לאחר הרכבת המעגל והקמתו, ניתן להשתמש בעיצוב המוצג להלן לטעינה של כל סוללת Li-Ion רזרבית דרך יציאת ה- USB.

תחילה חבר את הסוללה על הנקודות שצוינו ואז חבר את מחבר ה- USB עם שקע ה- USB של המחשב שלך. נורית הנורית הירוקה אמורה להידלק באופן מיידי המציין שהסוללה נטענת.

באפשרותך לחבר מד מתח על פני הסוללה כדי לפקח על טעינה, ולבדוק האם המעגל מנתק את האספקה ​​כראוי או לא בגבול הנקוב.

מכיוון שהזרם ממחשב USB יכול להיות פחות למדי, ניתן להתעלם משלב הבקרה הנוכחי וניתן לפשט את העיצוב שלעיל כפי שמוצג להלן:

קליפ וידיאו המציג את פעולת הניתוק האוטומטית כאשר תא ה- Li-Ion טעון עד 4.11V:

שים לב שהמעגל לא יתחיל להיטען אלא אם כן מתחברת סוללה לפני הפעלת מתג ההפעלה, לכן אנא חבר את הסוללה תחילה לפני שתחבר אותה ליציאת ה- USB

ל- LM358 יש שתי אורות, כלומר אופמפ אחד מבוזבז כאן ונשאר ללא שימוש, לכן ניתן לנסות את LM321 במקום זאת כדי למנוע נוכחות של אופמפ שאינו בשימוש סרק.

כיצד להגדיר את מעגל מטען ה- Li-ion USB לעיל:

זה קל מאוד ליישום.

1. ראשית, ודא שההגדרה המוקדמת מועברת בצד הקרקע במלואה. כלומר, הסיכה מספר 2 צריכה להיות בגובה הקרקע דרך ההגדרה המוגדרת מראש.
2. לאחר מכן, ללא שום סוללה מחוברת, החל 4.2 וולט מדויק על פני השטח +/- קווי אספקה ​​של המעגל, באמצעות ספק כוח מתכוונן מדויק.
3. תראה את הנורית הירוקה נדלקת באופן מיידי.
4. כעת, סובב לאט את ההגדרה הקבועה מראש, עד שהנורית הירוקה פשוט נכבית, והנורית האדומה נדלקת.
5. זה הכל! המעגל מוגדר כעת לניתוק ב -4.2 וולט כאשר תא ה- Li-Ion בפועל מגיע לרמה זו.
6. לצורך הבדיקה הסופית, חבר סוללה פרוקה למצב המוצג, חבר את כוח הכניסה דרך שקע USB למחשב, ותיהנה לראות את התא נטען ומנותק בסף 4.2 וולט שנקבע.

נוספה תכונת CC קבועה הנוכחית

כפי שניתן לראות, נוספה תכונת זרם קבוע על ידי שילוב שלב BC547 עם בסיס ה- BJT הראשי.

כאן הנגד Rx קובע את הנגד הנוכחי לחישה, ובמקרה שמגיעים למגבלת הזרם המקסימלית, ירידת הפוטנציאל המתפתחת על פני הנגד הזה מפעילה במהירות את ה- BC547, שמבסס את בסיס ה- BJT של הנהג, מכבה את ההולכה וטעינה של הסוללה. .

כעת, פעולה זו ממשיכה להתנדנד בסף הגבול הנוכחי, ומאפשרת את הזרם הקבוע הנדרש, CC טעינה מבוקרת עבור סוללת הליון-יון המחוברת.

הגבלה נוכחית לא נדרשת עבור כוח USB

למרות שמוצג מתקן להגבלת זרם, יתכן ולא יהיה צורך בכך כאשר משתמשים במעגל עם USB מכיוון שה- USB כבר נמוך למדי עם זרם והוספת מגביל עשויה להיות חסרת תועלת.

יש להשתמש במגביל הזרם רק כאשר זרם המקור גבוה באופן משמעותי, כמו למשל מאנל סולארי או מסוללה אחרת

שיפור המעגל בהמשך

לאחר בדיקה מסוימת נראה כי הטרנזיסטור של דרלינגטון אינו מסוגל להחליף זרם מספיק לתאי Li-Ion, במיוחד שהשתחררו עמוקות. זה הביא להבדל ברמות המתח על פני התא, ועל פני מסילות האספקה ​​של המעגל.

כדי להילחם בנושא זה, ניסיתי לשפר את העיצוב עוד יותר, על ידי החלפת ה- Darlington BJT היחיד בזוג רשת NPN / PNP, כמפורט להלן:

תכנון זה שיפר את אספקת הזרם באופן משמעותי, והביא להפחתת מרווח ההפרש בין רמת מתח מסוף הסוללה לרמת מתח האספקה ​​בפועל, ולכן מיתוג כוזב כוזב.

הסרטון הבא מציג את תוצאת הבדיקה באמצעות המעגל הנ'ל:

באמצעות ממסר 5V

את העיצובים הנ'ל ניתן לבנות גם באמצעות 5 וולט, מה שיבטיח את המסירה הנוכחית הטובה ביותר האפשרית לתא וטעינה מהירה יותר. את תרשים המעגל ניתן לראות להלן:

שימו לב:

מאמר זה שונה לאחרונה באופן מהותי ולכן דיוני ההערות הישנים עשויים שלא להתאים לתרשים המעגל המוצג בתכנון והסבר מעודכן זה.