Sirkuit Pengisi Daya Baterai Li-Ion USB 3.7V

Pada artikel ini kita mempelajari rangkaian pengisi daya baterai li-ion USB 3.7V komputer sederhana dengan fitur kontrol arus otomatis terputus.

Bagaimana itu bekerja

Rangkaian dapat dipahami dengan bantuan deskripsi berikut:

IC LM358 dikonfigurasi sebagai pembanding. IC LM741 tidak digunakan karena tidak ditentukan untuk bekerja dengan tegangan lebih rendah dari 4,5V.

Pin # 2 yang merupakan input pembalik dari IC digunakan sebagai pin penginderaan dan dipasang dengan preset untuk penyesuaian dan pengaturan yang diperlukan.

Pin # 3 yang merupakan input non-pembalik dari opamp adalah referensi pada 3V dengan menjepitnya dengan dioda zener 3V.

Beberapa LED dapat dilihat kabel di pin output dari opamp, untuk mendeteksi dan menunjukkan kondisi pengisian rangkaian. LED hijau menunjukkan baterai sedang diisi sedangkan merah menyala segera setelah baterai terisi penuh, dan suplai ke baterai terputus.

Cara Mengisi menggunakan Port USB

Harap diingat bahwa proses pengisian bisa sangat lambat dan mungkin memakan waktu berjam-jam, karena arus dari USB komputer biasanya sangat rendah dan dapat berkisar antara 200mA hingga 500mA tergantung pada nomor port yang digunakan untuk tujuan tersebut.

Setelah rangkaian dipasang dan diatur, desain yang ditunjukkan di bawah ini dapat digunakan untuk mengisi daya Baterai Li-Ion cadangan melalui port USB.

Pertama-tama sambungkan baterai di titik yang ditunjukkan, lalu colokkan konektor USB dengan soket USB komputer Anda. LED hijau akan menyala seketika yang menunjukkan bahwa baterai sedang diisi.

Anda dapat memasang voltmeter di baterai untuk memantau pengisiannya, dan memeriksa apakah sirkuit memotong suplai dengan benar atau tidak pada batas yang ditentukan.

Karena arus dari USB komputer bisa sangat kecil, tahap kontrol saat ini dapat diabaikan dan desain di atas dapat disederhanakan seperti yang ditunjukkan di bawah ini:

Klip Video menunjukkan tindakan pemutusan otomatis, ketika sel Li-Ion diisi hingga 4.11V:

Harap dicatat bahwa sirkuit tidak akan memulai pengisian kecuali baterai dihubungkan sebelum saklar daya ON, oleh karena itu harap hubungkan baterai terlebih dahulu sebelum menghubungkannya ke port USB

Sebuah LM358 memiliki dua opamp yang berarti satu opamp terbuang percuma di sini dan tetap tidak digunakan, oleh karena itu LM321 dapat dicoba alih-alih untuk menghindari kehadiran opamp menganggur yang tidak digunakan.

Cara Mengatur Sirkuit Pengisi Daya Li-ion USB di atas:

Itu sangat mudah diterapkan.

1. Pertama, pastikan preset digerakkan sepenuhnya di sisi ground. Artinya, pin # 2 harus berada di permukaan tanah melalui pengaturan awal.
2. Selanjutnya, tanpa baterai terhubung, gunakan 4,2 V tepat di seluruh +/- jalur suplai sirkuit, melalui catu daya yang dapat disesuaikan secara akurat.
3. Anda akan melihat LED hijau menyala seketika.
4. Sekarang, putar perlahan preset, sampai LED hijau mati begitu saja, dan LED MERAH menyala.
5. Itu saja! Sirkuit sekarang siap untuk memotong pada 4,2 V ketika sel Li-Ion yang sebenarnya mencapai level ini.
6. Untuk pengujian terakhir, hubungkan baterai yang sudah kosong ke posisi yang ditunjukkan, colokkan daya input melalui soket USB komputer, dan bersenang-senanglah menyaksikan sel diisi dan dipotong pada ambang batas 4,2 V yang ditentukan.

Fitur CC Arus Konstan Ditambahkan

Seperti yang dapat dilihat, fitur arus konstan telah ditambahkan dengan mengintegrasikan tahap BC547 dengan basis BJT utama.

Di sini resistor Rx menentukan resistor penginderaan saat ini, dan jika batas arus maksimum tercapai, penurunan potensial yang dikembangkan melintasi resistor ini dengan cepat memicu BC547, yang menjadi dasar basis driver BJT, mematikan konduksi dan pengisian baterai .

Sekarang, tindakan ini terus berosilasi pada ambang batas saat ini, memungkinkan arus konstan yang diperlukan, CC pengisian terkontrol untuk baterai Li-ion yang terhubung.

Pembatasan Arus tidak Diperlukan untuk Daya USB

Meskipun fasilitas pembatas arus ditampilkan, ini mungkin tidak diperlukan ketika rangkaian digunakan dengan USB karena USB sudah cukup rendah dengan arus dan menambahkan pembatas mungkin tidak berguna.

Pembatas arus sebaiknya digunakan hanya jika arus sumber sangat tinggi, seperti dari anel surya atau dari baterai lain

Meningkatkan Sirkuit Lebih Lanjut

Setelah beberapa pengujian, ternyata transistor Darlington tidak dapat mengalihkan arus yang cukup ke sel Li-Ion, terutama yang sangat kosong. Hal ini mengakibatkan perbedaan level tegangan di seluruh sel, dan di sepanjang jalur suplai rangkaian.

Untuk mengatasi masalah ini, saya mencoba meningkatkan desain lebih lanjut, dengan mengganti BJT Darlington tunggal dengan sepasang jaringan NPN / PNP, seperti yang diberikan di bawah ini:

Desain ini meningkatkan pengiriman arus secara signifikan, dan menghasilkan pengurangan margin perbedaan antara level tegangan terminal baterai dan level tegangan suplai aktual, dan oleh karena itu sakelar cut-off palsu.

Video berikut menunjukkan hasil tes menggunakan rangkaian di atas:

Menggunakan Relay 5V

Desain di atas juga dapat dibangun menggunakan 5V, yang akan memastikan pengiriman arus terbaik ke sel dan pengisian lebih cepat. Diagram rangkaiannya dapat dilihat dibawah ini:

Tolong dicatat:

Artikel ini telah diubah secara substansial baru-baru ini dan oleh karena itu diskusi komentar yang lebih lama mungkin tidak cocok dengan diagram sirkuit yang ditunjukkan dalam desain dan penjelasan yang diperbarui ini.