USB 3.7V 리튬 이온 배터리 충전기 회로

이 기사에서는 자동 차단, 전류 제어 기능이있는 간단한 컴퓨터 USB 3.7V 리튬 이온 배터리 충전기 회로를 연구합니다.

작동 원리

회로는 다음 설명을 통해 이해할 수 있습니다.

IC LM358은 비교기로 구성됩니다. IC LM741은 4.5V 미만의 전압에서 작동하도록 지정되지 않았으므로 사용되지 않습니다.

IC의 반전 입력 인 핀 # 2는 감지 핀으로 사용되며 필요한 조정 및 설정을위한 사전 설정이 부착되어 있습니다.

opamp의 비 반전 입력 인 핀 # 3은 3V 제너 다이오드로 클램핑하여 3V를 기준으로합니다.

회로의 충전 상태를 감지하고 표시하기 위해 opamp의 출력 핀에 연결된 두 개의 LED를 볼 수 있습니다. 녹색 LED는 배터리가 충전 중임을 나타내며 빨간색은 배터리가 완전히 충전되는 즉시 켜지고 배터리에 대한 공급이 차단됩니다.

USB 포트로 충전하는 방법

컴퓨터의 USB 전류는 일반적으로 매우 낮고 목적에 사용되는 포트 번호에 따라 200mA에서 500mA 사이 일 수 있기 때문에 충전 과정이 상당히 느리고 많은 시간이 걸릴 수 있습니다.

회로가 조립되고 설정되면 아래 표시된 디자인을 사용하여 USB 포트를 통해 여분의 리튬 이온 배터리를 충전 할 수 있습니다.

먼저 표시된 지점에 배터리를 연결 한 다음 컴퓨터의 USB 소켓으로 USB 커넥터를 연결합니다. 녹색 LED가 즉시 켜지면 배터리가 충전 중임을 나타냅니다.

배터리 전체에 전압계를 연결하여 충전 상태를 모니터링하고 회로가 지정된 한도에서 공급을 올바르게 차단하는지 여부를 확인할 수 있습니다.

컴퓨터 USB의 전류가 상당히 적을 수 있기 때문에 전류 제어 단계를 무시할 수 있으며 위의 설계를 아래와 같이 훨씬 단순화 할 수 있습니다.

Li-Ion 셀이 4.11V까지 충전 될 때 자동 차단 동작을 보여주는 비디오 클립 :

전원 스위치를 켜기 전에 배터리를 연결하지 않으면 회로가 충전을 시작하지 않으므로 USB 포트에 연결하기 전에 먼저 배터리를 연결하십시오.

LM358에는 opamp가 두 개 있습니다. 즉, opamp 하나가 여기에서 낭비되고 사용되지 않은 상태로 유지됩니다. LM321을 시도 할 수 있습니다. 대신 사용하지 않는 유휴 opamp의 존재를 피하십시오.

위의 USB 리튬 이온 충전기 회로를 설정하는 방법 :

구현하기가 매우 쉽습니다.

1. 먼저 프리셋이지면에서 완전히 이동되었는지 확인합니다. 즉, 핀 # 2는 초기에 사전 설정을 통해 접지 수준에 있어야합니다.
2. 그런 다음 배터리를 연결하지 않고 정확한 4.2V를 +/- 정확한 조정 가능한 전원 공급 장치를 통해 회로의 공급 라인.
3. 녹색 LED가 즉시 켜집니다.
4. 이제 녹색 LED가 꺼지고 RED LED가 켜질 때까지 프리셋을 천천히 돌립니다.
5. 그게 다야! 이제 회로는 실제 리튬 이온 셀이이 수준에 도달하면 4.2V에서 차단되도록 설정됩니다.
6. 최종 테스트를 위해 방전 된 배터리를 표시된 위치에 연결하고 컴퓨터 USB 소켓을 통해 입력 전원을 연결하고 규정 된 4.2V 임계 값에서 셀이 충전되고 차단되는 것을 재미있게 지켜보십시오.

정전류 CC 기능 추가

알 수 있듯이 BC547 스테이지를 메인 BJT의베이스와 통합하여 정전류 기능이 추가되었습니다.

여기서 Rx 저항은 전류 감지 저항을 결정하고, 최대 전류 제한에 도달하는 경우이 저항에서 발생하는 전위 강하는 BC547을 빠르게 트리거하여 드라이버 BJT의베이스를 접지하여 전도를 차단하고 배터리를 충전합니다. .

이제이 동작은 전류 제한 임계 값에서 계속 진동하여 필요한 정전류 CC를 활성화합니다. 제어 충전 연결된 리튬 이온 배터리 용.

USB 전원에는 전류 제한이 필요하지 않음

전류 제한 기능이 표시되어 있지만 USB가 이미 전류로 상당히 낮고 리미터를 추가하는 것은 쓸모가 없기 때문에 회로가 ​​USB와 함께 사용되는 경우에는 필요하지 않을 수 있습니다.

전류 제한 기는 태양열 또는 다른 배터리에서와 같이 소스 전류가 상당히 높은 경우에만 사용해야합니다.

회로를 더욱 개선

몇 가지 테스트 후 Darlington 트랜지스터는 특히 심하게 방전 된 리튬 이온 셀로 충분한 전류를 전환 할 수없는 것으로 나타났습니다. 이로 인해 셀 전체와 회로의 공급 레일에 걸쳐 전압 레벨이 달라졌습니다.

이 문제를 해결하기 위해 다음과 같이 단일 Darlington BJT를 한 쌍의 NPN / PNP 네트워크로 대체하여 설계를 더욱 개선하려고했습니다.

이 설계는 전류 전달을 크게 향상 시켰고, 배터리 단자 전압 레벨과 실제 공급 전압 레벨 간의 차이 마진을 감소시켜 잘못된 차단 스위칭을 초래했습니다.

다음 비디오는 위의 회로를 사용한 테스트 결과를 보여줍니다.

5V 릴레이 사용

위의 디자인은 5V를 사용하여 구축 할 수도 있으므로 셀에 가능한 최상의 전류 전달과 더 빠른 충전을 보장합니다. 회로도는 아래에서 볼 수 있습니다.

참고 :

이 기사는 최근에 크게 변경되었으므로 이전 의견 토론은 현재 업데이트 된 설계 및 설명에 표시된 회로도와 일치하지 않을 수 있습니다.