Стабилизатор напряжения для литиевых аккумуляторов

Стабилизатор напряжения батареек

Делаю я значит себе фонарик на осветительном светодиоде (3 Вт, 3.4В), чтобы ночью было удобнее перемещаться по тёмным переулкам.

Только вот есть проблема — напряжение батареек непостоянно и падает с разрядом. Соответственно сначала оно даже превышает необходимое (3 батарейки дают 4.5В, а светодиоду надо 3.4), но со временем опускается всё ниже и ниже. Долго работать на повышенном напряжении светодиоду вредно (сгорит быстро и придётся ехать на другой конец города в радиомагазин, раскошеливаться на новый и перепаивать схему), а на пониженном он светит не в полную яркость (хотелось бы выжать из него все обещанные 190 люмен). Следовательно нужен преобразователь напряжения, который бы любое напряжение из некоторого диапазона (от напряжения полных батареек до минимального напряжения, которое ещё можно повысить до нужного) превращал в 3.4 вольта.

Я знаю, что есть всякие микросхемы-стабилизаторы, но у них 2 минуса:

1) дорогие (под 200 рублей)

2) слабые (я находил максимум на выходной ток 300 мА, а светодиод вроде как больше сожрёт, да и вообще не плохо запас иметь).

Поскольку габариты в определённых пределах меня не особо волнуют, думаю собрать стабилизатор на дискретных компонентах. Раньше делал импульсный преобразователь 12В -> 220В на дросселе (схема — http://itmages.ru/image/view/764846/cd1e7c7a — только у меня была катушка побольше и силовой транзистор другой, чтобы схема удовлетворяла моим требованиям на входное-выходное напряжение), думаю нельзя ли применить данную схему и здесь. Только в отличии от предыдущей входное напряжение неизвестно и вообще будет меняться во время работы, значит нужно сделать частоту генератора импульсов зависимой от входного напряжения. Т. к. я радиолюбитель начинающий, сам придумать ничего не могу и обращаюсь за советом к всезнающему ЛОРу.

Linux тут притом, что с фонариком меньше шансов споткнуться и угробить ноут с Arch Linux, который я часто с собой ношу.

Источник

Блок разрядки Li-ion аккумуляторов для длительного хранения

Коротко о проблеме

Как говорят многочисленные источники в Сети, хранить литиевые аккумуляторы рекомендуется при остаточном заряде около 40%, что для Li-Io составляет напряжение 3,6-3,7 вольта. Вручную подгонять такое напряжение затруднительно.

Обычные зарядники (например, мой OPUS BT-C3100), не имеют функции формирования напряжения хранения аккумуляторов.

У зарядного iMAX-B6 есть такой пункт в меню, но работать он может только с одним аккумулятором одновременно, т. к. это одноканальный прибор.

Схема и работа разрядника для хранения лития

Для правильной автоматической разрядки нам нужен параллельный стабилизатор напряжения около 3,65±0,05 Вольта, с ограничением тока и индикацией окончания разряда аккумулятора. И желательно многоканальный.

Режим балансировки для нескольких последовательно соединённых бэушных аккумуляторов даже не рассматривал, т. к. они имеют очень большой разброс ёмкостей и внутренних сопротивлений.

У меня скопилось солидное количество деталей от разного электронного «железа». Не зря же разбирал и собирал! Их можно приложить к данной задаче.

После некоторых раздумий родилась такая простая схема.

Основа схемы — U1 регулируемый стабилитрон TL431. С помощью делителя на R6 и R7 устанавливается пороговое напряжение открытия этого стабилитрона. При открытии U1 и протекании тока через R4 и R5 открывается транзистор Т2 и подаёт плюс батареи на затвор Т3. Открывшись, Т3 подключает к батарее нагрузку — лампочку.

Лампа (6,3 В × 0,3 А) выбрана для «мягкой» разрядки аккумулятора. Лампочка является своего рода бареттером, и стабилизирует ток разрядки. В начале разряда — около 300 мА при напряжении на аккумуляторе 4,25 В и 60-80 мА при 3,65 В в конце разряда. Второе назначение лампы — «наглядность» процесса разрядки: лампа постепенно гаснет.

При приближении напряжения аккумулятора к нижнему установленному пределу ток через лампу понижается до величины около 60-80 мА, и лампочка уже не светится, но разряд ещё идёт. Падение напряжения на лампе составляет около 1-1,5 Вольт.

Для индикации окончания разряда служит каскад на Т1 и светодиоде HL. Пока идёт разряд и напряжение на лампочке превышает 0,6 В, транзистор Т1 остаётся открытым, светодиод HL светится.

При достижении аккумулятором напряжения нижнего установленного предела регулируемый стабилитрон TL431 закрывается, соответственно — последовательно закрываются Т2, Т3 и Т1. Светодиод HL гаснет.
В этом состоянии разрядник, потребляя менее 1 мА, и может находиться продолжительное время. Про аккумулятор в разряднике можно забыть на пару недель, и ничего неприятного с ним не случится.

Соблюдайте полярность подключения! Разрядник не боится переполюсовки аккумулятора. При этом горит лампочка (через встроенный в MOSFET диод), аккумулятор разряжается. Но режим разряда не контролируется, и НЕ СВЕТИТСЯ светодиод. В таком режиме можно просадить аккумулятор до напряжения 0,6 вольта, чем окончательно «огорчить» его и себя. Будьте внимательны.

Разрядник на макетке

Блок разрядки, собранный и испытанный на макетке.

Печатные платы

Оба варианта печатных плат забирайте в архиве в разделе файлов.

Плата под выводные детали — удобна для повторения в домашних условиях.

Плата под smd. Я заказывал у китайцев.

Детали разрядника

Я предлагаю два варианта платы: для выводного и smd монтажа, поэтому далее упоминаю детали для обоих типов.

Т1 и Т2 — любые маломощные кремниевые PNP транзисторы. В выводном корпусе TO-92 подойдут: BC556B, 2SA733, 2SA1206, КТ203, КТ208, КТ209, КТ3107, КТ502 и масса других. Перед установкой следует верно определить выводы Э-Б-К и правильно запаять.

Рекомендую «обуть» ноги транзисторов. Легко запастись разноцветными ПВХ-трубками, сняв их с кроссовки или кабеля UTP.

Например, на вывод базы оденьте изолятор белого цвета, на коллектор — красного, на эмиттер NPN — синего, на эмиттер PNP — чёрного или коричневого, или какого у вас больше. Цветовая схема на ваш вкус. И вы уже никогда не ошибётесь с распайкой выводов.

PNP транзисторы в планарном корпусе SOT23: BC807, а также другие, с обозначениями W06, 5Ap, 3Ep, K3N, 2A, 2D, 2L, t06, DKs.

C другой стороны, одинаковые цифробуковки на корпусе не всегда однозначны.
Например, в справочнике Туруты по SMD, за 2014 год, значкам «W06» соответствуют два разных транзистора:
W06 — PDTC124EU npn, 50V, 100mA, 200mW SOT-323
W06 — PMSS3906 pnp, 60V, 100mA, 200mW SOT-323
Под обозначением «t06» — тоже два разных транзистора, причём эти же!
А под сочетаниями «2A», «2D», «2L» вообще по десятку разных приборов, и часто совсем не транзисторов.
То есть проверять и проверять! Транзисторы я проверял китайским, ставшим уже народным, многофункциональным тестером MG328.

Т3 — полевой n-канальный MOSFET транзистор, у меня планарный APM3054N в корпусе TO-252, с негодной материнской платы. Важное условие — напряжение открытия MOSFETa должно быть не более 2,5 Вольт, желательно даже около 2,0. Подходят большинство низковольтных полевиков со старых материнок.

Высоковольтные, силовые полевики не подходят — у них напряжение открытия (sourse-gate) превышает 3,5 вольта, и они просто не откроются.

Полевики в больших планарных корпусах (ТО-263, DD-PAK) — CEB6030, K3570, K3296, K3572, 15N03, 14N03, FDB6670, FDB6035.
В корпусе TO252 — T40N03, APM2510, 70T03, P75N02.

У всех этих полевичков напряжение открытия 1,8 — 2,2 Вольта. Практически все они с напряжением «сток-исток» около 25-30 Вольт, не более. Вымерял сам, из того, что у меня есть в наличии.
У меня нет низковольтных полевиков в корпусе ТО-220, поэтому ничего о них сказать не могу.

Реальный совет — купите на рынке или найдите совсем старую убитую материнку, распотрошите и выберите нужные детальки. Всё есть на них.

Нагрузка — лампочка 6,3 В × 0,3 А, применялись повсеместно для освещения шкал ламповых радиоприёмников. Более позднее их применение — новогодние гирлянды и т. п. При отсутствии таких лампочек можно установить резистор 10-15 Ом на мощность не менее 1 Вт.

Светодиод HL — любой, видимого цвета, у меня он жёлтый.

Резистор R7 — желательно многооборотный — точнее настройка, и напряжение не прыгает со временем.
Остальные резисторы — какие есть в 50-летних запасах Родины, т. е. любые, по наличию, ±50% от номинала.

Если планируется более серьёзная нагрузка — в качестве Т3 необходимо применить более мощный транзистор и радиатор.

Настройка порога отключения

Перед первым включением желательно проверить монтаж. Это быстрее и проще, чем искать и менять умершие детали на уже смонтированной плате с плотным расположением.

На вход разрядника подайте напряжение 3,65 Вольта от регулируемого источника и с помощью R7 установите порог зажигания светодиода. Потом проверьте поведение схемы при несколько запредельных значениях нужных параметров (4,5 — 3,0) В. Но можно ограничиться и только установкой порогового напряжения.

Если вы считаете, что порог должен быть другим — устанавливайте свой. В принципе, на основе этой схемы можно рассчитать разрядник с любым разумным напряжением и мощностью. Изменяются только параметры делителя R6-R7 и мощность транзистора Т3 (полевики можно параллелить).

Магнитные клеммы

Если будет делаться схема для одиночного аккумулятора «18650», то в качестве клеммников для подключения к аккумуляторам очень удобно использовать магниты из негодных ноутбучных винчестеров.

Эту идею нашёл где-то в форумах Датагора. Держатся замечательно, при небольших токах проблем нет. Только провода нужно припаивать к железной подошве (!) магнита, а не к самому магниту. Иначе — размагнитятся, лично проверил.

Припаивать провод желательно, предварительно пропустив его через одно из отверстий железного основания. Так провод переломится намного позднее.

Моя итоговая конструкция разрядника

Я насдувал феном деталей со старой материнки и собрал многоканальный разрядник на SMD. Очень удачно применил держатель на 4 банки «18650», рекомендую.
Отличие схемы только в том, что при настройке вместо R7 подпаивался переменный резистор, устанавливался нужный порог напряжения. После замерялась полученная величина переменного резистора, и впаивался постоянный, ближайшего номинала. Мне так показалось проще, т. к. ±0,05-0,1 вольта не принципиально.

Лампочка впаивается в плату между точкой U4 и точками 1—1 (шина +5 Вольт). На фото ниже это хорошо видно.

Заметки о литии

1. В разрядник нужно вставлять предварительно заряженный (!) аккумулятор.

2. Всё описанное выше можно, и даже желательно, применять и к новым Li-Io аккумуляторам для их хранения более 1-2-х месяцев. Например, на зимнее межсезонье.

3. Естественно, эта методика применима ко всем другим Li-Io аккумуляторам, например — от сотовых телефонов. У них иногда барахлит контроллер, а сам аккумулятор — в рабочем состоянии.

4. Аккумуляторы, разряженные до «хранительного» напряжения, желательно сохранять при температуре +2… +4 °С. Лучшее место хранения — верхняя полка холодильника, у задней стенки, в герметичном пакете, и в непрозрачной светлой коробочке, чтоб жена не сразу поняла

Файлы

Плату под SMD при печати зеркалить не нужно. Монтаж идёт со стороны фольги.

Источник

Стабилизатор 3.3В для работы от li-ion

Здравствуйте!
Возникла задача питать устройство стабильным напряжением 3.3В (нужно для аналоговой части) от литий-ионной батареи
напряжение на li-ion батарее может быть от 3.1 до 4.2В (или может недоразряжать его останавливаться на 3.3В? но это ведет к недоиспользованию емкости)

Какие варианты вы бы использовали? (само собой что-то импульсное, но и экзотические варианты принимаются)
Критично к занимаемому месту.

Стабилизатор для питания STM32 от Li-Ion аккумулятора 3.7V
Всем привет. Возникла задача: Нужно запитать камень от аккумулятора 3.7 какие стабилизаторы лучше.

Li-ion зарядка от USB и стабилизатор?
Кто то видел популярный чип. Который включает в себя функцию стабилизатора напряжения на 3.3В и.

Мощный зарядник для li-ion.
Есть литий-полимерный аккумулятор 3.7В 8Ач, имеющееся зарядное устройство с максимальным током 1А.

Разрядчик для Li-Ion аккумулятора
Ни для кого не секрет, что Литий-ионные аккумуляторы врямя от времени надо полностью разряжать и.

В карманном осциллографе DSO Momo (схема открыта ведь) делают так: 3.7 Li-ion battery -> линейный Low-drop регулятор напряжения до 3.3 В и дело в шляпе. Только регулятор нужен ОООЧЕНЬ LOW-DROP (используемый в этом девайсе вроде имеет всего 100 mV прямого падения напряжения). И само собой большого тока из этого не выжать.

Для большого тока даже не знаю. Пришел в голову извращенский вариант — двойное преобразование. Step-up до 5 В, затем Step-down до 3.3 В. Ну или импульсный БП с трансформатором.

Сообщение от OTPINE

Есть три разновидности однотактных преобразователей с простым дросселем (лень рисовать картинки). Отличаются включением дросселя и коммутирующих ключа с диодом. У двух из них напряжения на входе и на выходе имеют одинаковую полярность, дроссель включен последовательно с нагрузкой, а в зависимости от того, включен ключ до дросселя последовательно, или после дросселя — с выхода дросселя на землю, работают соответственно на понижение или повышение напряжения. Третья разновидность — инвертирует напряжение на выходе относительно входного. В ней дроссель включен одним концом на землю, при открытом ключе энергия запасается в дросселе, при закрытом — через диод поступает в нагрузку. Такая инвертирующая схема преобразователя может работать и на повышение, и на понижение напряжения на выходе относительно входного. Правда, несколько усложняются цепи обратной связи.

Если же вместо дросселя использовать трансформатор, соотношение входного и выходного напряжений можно сделать любым. Схем с трансформатором, и однотактных, и двухтактных, довольно много.

Источник

Поделиться с друзьями
Электрика и электроника
Adblock
detector