USB3.7Vリチウムイオンバッテリー充電回路

この記事では、自動カットオフの電流制御機能を備えたシンプルなコンピューターUSB3.7Vリチウムイオンバッテリー充電回路について説明します。

使い方

この回路は、次の説明を参考にして理解できます。

ICLM358はコンパレータとして構成されています。 IC LM741は、4.5V未満の電圧で動作するように指定されていないため、使用されていません。

ICの反転入力であるピン＃2は、検出ピンとして使用され、必要な調整と設定のためのプリセットが取り付けられています。

オペアンプの非反転入力であるピン＃3は、3Vツェナーダイオードでクランプすることにより3Vでリファレンスされます。

回路の充電状態を検出して示すために、オペアンプの出力ピンの両端に2つのLEDが配線されているのがわかります。緑のLEDはバッテリーが充電中であることを示し、バッテリーが完全に充電されるとすぐに赤が点灯し、バッテリーへの供給が遮断されます。

USBポートを使用して充電する方法

コンピュータのUSBからの電流は通常非常に低く、目的に使用されるポートの数に応じて200mAから500mAの範囲になる可能性があるため、充電プロセスは非常に遅く、数時間かかる場合があることに注意してください。

回路を組み立ててセットアップすると、以下に示す設計を使用して、USBポートを介して予備のリチウムイオンバッテリーを充電できます。

まず、指定されたポイントにバッテリーを接続してから、コンピューターのUSBソケットにUSBコネクターを差し込みます。緑色のLEDが瞬時に点灯し、バッテリーが充電中であることを示します。

バッテリーの両端に電圧計を取り付けて充電を監視し、回路が指定された制限で電源を正しく遮断しているかどうかを確認できます。

コンピュータのUSBからの電流はかなり少なくなる可能性があるため、電流制御ステージは無視でき、上記の設計は以下に示すように大幅に簡略化できます。

リチウムイオンセルが4.11Vまで充電されたときの自動カットオフアクションを示すビデオクリップ：

電源スイッチを入れる前にバッテリーを接続しないと回路は充電を開始しないことに注意してください。したがって、USBポートに接続する前に、まずバッテリーを接続してください。

LM358には2つのオペアンプがあります。つまり、ここでは1つのオペアンプが無駄になり、未使用のままになります。 LM321を試すことができます 代わりに、アイドル状態の未使用オペアンプの存在を回避します。

上記のUSBリチウムイオン充電器回路の設定方法：

これは非常に簡単に実装できます。

1. まず、プリセットが地面側で完全に移動していることを確認します。つまり、ピン＃2は、最初はプリセットを介してグランドレベルにある必要があります。
2. 次に、バッテリーを接続せずに、正確な4.2Vを +/- 正確に調整可能な電源を介して、回路の電源ライン。
3. 緑色のLEDがすぐに点灯します。
4. 次に、緑色のLEDがちょうどオフになり、赤色のLEDがオンになるまで、プリセットをゆっくりと回転させます。
5. それで全部です！これで、実際のリチウムイオンセルがこのレベルに達すると、回路はすべて4.2Vでカットオフするように設定されます。
6. 最終テストでは、放電したバッテリーを図の位置に接続し、コンピューターのUSBソケットを介して入力電源を接続し、セルが充電され、規定の4.2Vしきい値でカットオフされるのを楽しみます。

定電流CC機能が追加されました

ご覧のとおり、BC547ステージをメインBJTのベースと統合することにより、定電流機能が追加されています。

ここで、Rx抵抗が電流検出抵抗を決定し、最大電流制限に達した場合、この抵抗の両端で発生する電位降下によってBC547がすばやくトリガーされ、ドライバーBJTのベースが接地され、その導通とバッテリーの充電がシャットダウンされます。 。

現在、このアクションは電流制限しきい値で発振し続け、必要な定電流CCを有効にします 制御された充電 接続されているリチウムイオン電池用。

USB電源には電流制限は不要

電流制限機能が示されていますが、回路がUSBで使用されている場合、USBはすでに電流が非常に低く、リミッターを追加しても意味がないため、これは必要ない場合があります。

電流リミッターは、ソーラーアネルや別のバッテリーなど、ソース電流が大幅に高い場合にのみ使用してください。

回路をさらに改善する

いくつかのテストの後、ダーリントントランジスタは、特に深く放電されたリチウムイオンセルに十分な電流を切り替えることができなかったようです。これにより、セル全体と回路の電源レール全体の電圧レベルに差が生じました。

この問題に対処するために、以下に示すように、単一のダーリントンBJTをNPN / PNPネットワークのペアに置き換えることにより、設計をさらに改善しようとしました。

この設計により、電流供給が大幅に改善され、バッテリー端子電圧レベルと実際の供給電圧レベルとの差のマージンが減少し、その結果、誤ったカットオフスイッチングが発生しました。

次のビデオは、上記の回路を使用したテスト結果を示しています。

5Vリレーの使用

上記の設計は、5Vを使用して構築することもできます。これにより、セルへの可能な限り最高の電流供給とより高速な充電が保証されます。回路図を以下に示します。

ご注意ください：

この記事は最近大幅に変更されたため、古いコメントの説明は、この現在の更新された設計と説明に示されている回路図と一致しない場合があります。