Circuit de chargeur de batterie Li-Ion USB 3,7 V

Dans cet article, nous étudions un simple circuit de chargeur de batterie li-ion USB 3.7V d'ordinateur avec des fonctionnalités de contrôle du courant à coupure automatique.

Comment ça fonctionne

Le circuit peut être compris à l'aide de la description suivante:

L'IC LM358 est configuré comme comparateur. L'IC LM741 n'est pas utilisé car il n'est pas spécifié pour fonctionner avec des tensions inférieures à 4,5V.

La broche n ° 2, qui est l'entrée inverseuse du CI, est utilisée comme broche de détection et est attachée avec un préréglage pour les ajustements et le réglage requis.

La broche n ° 3, qui est l'entrée non inverseuse des amplificateurs opérationnels, est référencée à 3V en la bloquant avec une diode Zener 3V.

Un couple de LED peut être vu câblé à travers la broche de sortie de l'amplificateur opérationnel, pour détecter et indiquer l'état de charge du circuit. Le voyant vert indique que la batterie est en cours de chargement tandis que le rouge s'allume dès que la batterie est complètement chargée et que l'alimentation de la batterie est coupée.

Comment charger à l'aide du port USB

N'oubliez pas que le processus de charge peut être assez lent et prendre plusieurs heures, car le courant de l'USB d'un ordinateur est normalement très faible et peut varier entre 200mA et 500mA selon le numéro de port utilisé à cet effet.

Une fois le circuit assemblé et configuré, la conception ci-dessous peut être utilisée pour charger toute batterie Li-Ion de rechange via le port USB.

Connectez d'abord la batterie aux points indiqués, puis branchez le connecteur USB avec la prise USB de votre ordinateur. Le voyant vert devrait devenir allumé instantanément, indiquant que la batterie est en cours de charge.

Vous pouvez brancher un voltmètre sur la batterie pour surveiller sa charge et vérifier si le circuit coupe l'alimentation correctement ou non à la limite spécifiée.

Étant donné que le courant d'un ordinateur USB peut être bien moindre, l'étape de contrôle actuelle peut être ignorée et la conception ci-dessus peut être beaucoup simplifiée, comme indiqué ci-dessous:

Clip vidéo montrant l'action de coupure automatique, lorsque la cellule Li-Ion est chargée jusqu'à 4,11 V:

Veuillez noter que le circuit ne lancera pas la charge à moins qu'une batterie ne soit connectée avant la mise sous tension, veuillez donc d'abord connecter la batterie avant de la connecter au port USB

Un LM358 a deux opamps, ce qui signifie qu'un opamp est gaspillé ici et reste inutilisé, donc LM321 peut être essayé à la place pour éviter la présence d'un opamp inutilisé inactif.

Comment configurer le circuit de chargeur USB Li-ion ci-dessus:

C'est extrêmement facile à mettre en œuvre.

1. Tout d'abord, assurez-vous que le préréglage est complètement déplacé côté sol. Cela signifie que la broche n ° 2 doit être au niveau du sol à travers le préréglage initialement.
2. Ensuite, sans batterie connectée, appliquez exactement 4,2 V sur le +/- lignes d'alimentation du circuit, grâce à une alimentation réglable précise.
3. Vous verrez la LED verte s'allumer instantanément.
4. Maintenant, tournez lentement le préréglage, jusqu'à ce que la LED verte s'éteigne et que la LED ROUGE s'allume.
5. C'est tout! Le circuit est maintenant réglé pour se couper à 4,2 V lorsque la cellule Li-Ion réelle atteint ce niveau.
6. Pour le test final, connectez une batterie déchargée à la position indiquée, branchez l'alimentation d'entrée via une prise USB de l'ordinateur et amusez-vous à regarder la cellule se charger et se couper au seuil de 4,2 V.

Ajout de la fonction CC à courant constant

Comme on peut le voir, une fonction de courant constant a été ajoutée en intégrant l'étage BC547 avec la base du BJT principal.

Ici, la résistance Rx détermine la résistance de détection de courant, et au cas où la limite de courant maximale est atteinte, la chute de potentiel développée à travers cette résistance déclenche rapidement le BC547, qui met à la terre la base du pilote BJT, coupant sa conduction et la charge de la batterie .

Maintenant, cette action continue d'osciller au seuil de limite de courant, permettant le courant constant requis, CC charge contrôlée pour la batterie Li-ion connectée.

Limitation de courant non requise pour l'alimentation USB

Bien qu'une fonction de limitation de courant soit représentée, cela peut ne pas être nécessaire lorsque le circuit est utilisé avec un USB car l'USB est déjà assez faible en courant et l'ajout d'un limiteur peut être inutile.

Le limiteur de courant ne doit être utilisé que lorsque le courant de source est substantiellement élevé, par exemple à partir d'un anel solaire ou d'une autre batterie

Améliorer encore le circuit

Après quelques tests, il est apparu que le transistor Darlington était incapable de commuter un courant suffisant vers des cellules Li-Ion, en particulier qui étaient profondément déchargées. Cela a entraîné une différence de niveaux de tension à travers la cellule et à travers les rails d'alimentation du circuit.

Pour lutter contre ce problème, j'ai essayé d'améliorer encore la conception, en remplaçant le seul Darlington BJT par une paire de réseau NPN / PNP, comme indiqué ci-dessous:

Cette conception a amélioré la fourniture de courant de manière significative et a entraîné une réduction de la marge de différence entre le niveau de tension aux bornes de la batterie et le niveau de tension d'alimentation réel, et donc une fausse coupure de coupure.

La vidéo suivante montre le résultat du test en utilisant le circuit ci-dessus:

Utilisation d'un relais 5V

Les conceptions ci-dessus peuvent également être construites en utilisant un 5V, ce qui garantira la meilleure livraison de courant possible à la cellule et une charge plus rapide. Le schéma de circuit peut être vu ci-dessous:

Veuillez noter:

Cet article a été considérablement modifié récemment et par conséquent, les discussions de commentaires plus anciennes peuvent ne pas correspondre au schéma de circuit présenté dans cette conception et cette explication mises à jour.