Alimentation par batterie portable. Encyclopédie de la radioélectronique et de l'électrotechnique

Encyclopédie de l'électronique radio et de l'électrotechnique / Chargeurs, batteries, cellules galvaniques

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À l'heure actuelle, divers appareils compacts alimentés par des batteries intégrées, tels que les téléphones portables, les lecteurs multimédias de poche, les tablettes électroniques, les navigateurs, les appareils photo numériques, etc., sont largement utilisés.. En raison de la volonté de réduire la taille et le poids de ces appareils , dans la plupart des cas, ils sont équipés de batteries de petite capacité, ce qui peut causer des désagréments lors de leur fonctionnement autonome.

Pour réduire la dépendance de tels appareils à l'égard de la capacité et de l'état des batteries intégrées, ainsi que de la présence d'un réseau 230 V, il est possible de fabriquer l'appareil proposé, à partir duquel il sera possible d'alimenter divers équipements radio. et chargez les batteries qui y sont intégrées. Le schéma de l'appareil est illustré à la fig. 1. Il s'agit d'une source d'alimentation avec quatre batteries Li-Ion 18650. La batterie d'un netbook défectueux a servi de donneur pour ces batteries et de contrôleur pour celles-ci. Il indiquait le nom - P22-900, capacité - 5800 mAh et tension nominale - 7,2 V. L'appareil fournit une tension stabilisée de 5 ou 6,2 V en sortie à un courant de charge allant jusqu'à 1 A ou un 6 non stabilisé... 8,4 V à un courant allant jusqu'à 1,4 A. Pendant une courte période (moins de 5 s toutes les deux minutes), le courant de charge à n'importe quelle tension de sortie peut aller jusqu'à 2 A, cela vous permettra de connecter une caméra avec un flash avec une source d’alimentation interne déchargée.

Riz. 1. Schéma de l'alimentation par batterie (cliquez pour agrandir)

La batterie se compose de quatre batteries G1-G4, qui sont connectées au contrôleur A1 par paires en série parallèle. La numérotation des sorties du contrôleur est conditionnelle, elle part de la première sortie négative du connecteur de connexion de la batterie au netbook. Afin de pouvoir alimenter divers appareils à partir de la batterie et la recharger, il est nécessaire d'appliquer une basse tension logique à la broche 5.

Pour charger la batterie, une tension constante de 1 ... 12 V est fournie à l'entrée de l'appareil (prise XS16).La diode VD1 sert à protéger contre l'inversion de polarité de cette tension. Un régulateur de tension linéaire de 1 V est monté sur le circuit intégré DA9. Depuis sa sortie, la tension traversant les résistances de limitation de courant R7, R8 et la diode VD5 est envoyée aux sorties de puissance du contrôleur A1. Le transistor VT1 s'ouvre lorsqu'une source d'alimentation externe est connectée à la prise XS1, ce qui allume le contrôleur A1. La LED lumineuse HL1 signale le processus de charge en cours de la batterie. A un courant supérieur à 50 mA, le transistor VT2 (germanium) s'ouvre et la LED HL1 brille avec une luminosité maximale. Lorsque cette LED cesse de briller, la batterie est en charge. Les condensateurs C2-C4 et C6 sont des microcircuits DA1 bloquant l'alimentation. La LED HL3 s'allume lorsqu'une tension de 9 V est présente. Un fusible réarmable de 1 A a été trouvé sur la carte de circuit imprimé du contrôleur A5. L'appareil ayant été fabriqué pour un courant inférieur, un fusible réarmable supplémentaire F1 de 1,6 A a été installé pour le protéger contre les dommages.

Un régulateur de tension de 78 et 05 V est monté sur le microcircuit KA2R5 (DA6,2).Ce microcircuit est un régulateur de tension linéaire contrôlé de polarité positive 5 V avec un courant de sortie allant jusqu'à 1 A, la puissance dissipée maximale est de 15 W, le la consommation de courant est d'environ 10 mA. Le microcircuit diffère des stabilisateurs intégrés conventionnels par une petite chute de tension minimale admissible entre l'entrée et la sortie, qui ne dépasse pas 1 V à un courant de charge de 0,5 A. Il existe également une entrée (broche 4) pour allumer et éteindre le stabilisateur .

Lorsque les contacts du bouton SB1 sont fermés, la sortie 5 du contrôleur A1 aura un niveau logique bas, la tension de la batterie est donc présente à la sortie du contrôleur (broches 7 et 8). Dans ce cas, un courant d'environ 1 µA traverse la résistance R0,3. Grâce aux contacts fermés du bouton SB2.1, la tension de la batterie est fournie à l'entrée du régulateur de tension 5/6,2 V. Lorsque les contacts du bouton SB3.1 sont fermés, la tension de sortie est de 5 V, lorsque les contacts sont ouverts - 6,2 V, qui est réglé par les diodes connectées en série VD2 et VD3. Les résistances R4, R6 règlent la tension de seuil pour activer/désactiver le stabilisateur. Avec les valeurs de résistance indiquées sur le schéma, il s'agit d'une tension de 6,3 V avec contacts fermés SB3.1 et 7,3 V avec contacts ouverts. Hystérésis de commutation - environ 0,12 V.

Lorsque les contacts du bouton SB2 sont en position basse selon le schéma, l'alimentation n'est pas fournie au régulateur de tension DA2, mais à la prise XS2. Dans ce cas, vous pouvez surveiller l'état de la batterie et alimenter divers appareils qui ne nécessitent pas de tension stabilisée.

La LED bicolore HL2 brille en vert lorsque la tension de sortie de l'appareil est de 6,2 V et en rouge à 5 V. Lorsque la tension de sortie est de 5 V, elle va aux prises de sortie XS2 et XS3 (connecteur USB). La tension de sortie de 5, 6,2 et 7,2 V est fournie à la prise XS2.

Avant de donner une seconde vie à une batterie lithium netbook, son boîtier en plastique collé est soigneusement ouvert le long de la couture. Si les batteries sont déchargées "à zéro", elles peuvent être rechargées directement pendant plusieurs minutes, en contournant le contrôleur, avec un courant de 0,5 ... 1 A via une résistance de limitation de courant ou à partir d'une source de courant. Pendant ce temps, les batteries gagneront suffisamment de tension pour allumer le contrôleur. La capacité mesurée d'une batterie complètement chargée était d'environ 5400 1 mAh lors d'une décharge avec un courant de 2 A, ce qui est un bon indicateur pour une batterie d'une dizaine d'années. La carte contrôleur (Fig. 4) était étiquetée BLA00AE2. Le but des fils est le suivant. Au centre se trouvent deux bleus - contrôleur moins, verts - contrôle, deux rouges - contrôleur plus. Sur les bords de la carte : contact VC (fil bleu) - éléments moins G4 et G3, contact Vp (fil rouge) - éléments plus Gl et G1, contact VM au centre (fil non soudé) - éléments communs G4-G8,4. Le contrôleur arrête de charger la batterie lorsque la tension atteint 10,8 V. Si vous disposez d'une autre batterie avec un autre contrôleur, vous pouvez connaître le but de ses sorties sur Internet ou expérimentalement. Si vous utilisez une batterie d'ordinateur portable pour une tension de fonctionnement de 14,4 V ou 2 V, alors en raison de la grande différence entre les tensions d'entrée et de sortie, il est recommandé d'utiliser un régulateur de tension abaisseur de commutation à la place du stabilisateur DAXNUMX.

Riz. 2. Carte contrôleur

Avant d'assembler l'appareil, les batteries sont déconnectées du contrôleur. Ils sont connectés au stade final de l'assemblage et des tests de la conception, alors qu'il faut être prudent - le courant de court-circuit des câbles, même d'une batterie de petite taille, peut atteindre des dizaines d'ampères.

Certains éléments sont placés sur un circuit imprimé de dimensions 37x62 mm et les microcircuits sont placés sur un dissipateur thermique (Fig. 3). Installation - charnière bilatérale. La puce AN78M09 peut être remplacée par la puce domestique KR142EN8A ou par l'une des séries xxx78M09xx. Si vous utilisez la puce de la série xxx78R09, la tension d'entrée minimale de l'appareil peut être de 10,5 V. La puce KA78R05 peut être remplacée par n'importe quelle puce de la série xxx78R05 dans un boîtier isolé à quatre broches TO-220F-4L. Les deux microcircuits sont montés sur un dissipateur thermique commun en duralumin nervuré avec une surface de refroidissement de 50 cm² en utilisant une pâte thermoconductrice KPT-8 ou similaire. Dans le cas de l'appareil, à côté du dissipateur thermique, il est nécessaire de réaliser plusieurs dizaines de trous de ventilation. Les fils de connexion allant aux broches des microcircuits doivent être les plus courts possible.

Riz. 3. Placement des éléments sur le circuit imprimé

Le transistor 2SC3199 peut être remplacé par l'un des transistors des séries 2SC815, 2SC845, 2SC1815, 2SC9014, KT3102, KT6111, le transistor au germanium SFT307 - domestique des séries MP25, MP26, MP39, MP40, MP41, MP42. Plus le rapport de transfert de courant de la base de ce transistor est élevé, mieux c'est. La diode SR504 peut être remplacée par la diode SR505, SR506, SR306, SR360, 1N5822. Au lieu d'une diode 1N5402, n'importe quelle série Sh540x, SRP300x, FR30x fera l'affaire. Les diodes 1N4002 peuvent être remplacées par n'importe laquelle des séries Sh400x, RL10x. Résistances - toute puissance appropriée. Condensateurs à oxyde - importés, C1 - céramique ou film pour une tension nominale d'au moins 35 V. Condensateurs C3, C4, C8, C9, C11 - céramique pour montage en surface, ils sont soudés directement aux fils d'alimentation des microcircuits correspondants ou au fils de condensateurs à oxyde. Les condensateurs restants sont en céramique K10-17. Les LED RL30-YG414S vertes et RL30-SR114S rouges peuvent être remplacées par n'importe quelle basse consommation conventionnelle.

La LED bicolore L119SURKMGKWT peut être remplacée par n'importe quelle LED bicolore à cathode commune de la série L119. Si la LED a une luminosité accrue, la résistance de la résistance R10 peut être augmentée plusieurs fois, ce qui réduira le courant consommé par l'appareil à partir de la batterie.

Commutateur de mode de fonctionnement (boutons SB1-SB4) - un quadruple bloc d'interrupteurs P2K à fixation dépendante, deux groupes de contacts commutés sur chaque bouton. Lorsque vous cliquez sur l'un d'eux, les autres reviennent à leur position d'origine. Avant d'assembler la structure, testez un tel interrupteur, si nécessaire, nettoyez ses contacts des oxydes. Il est collé au corps de l'appareil avec de la colle chaude et de la colle polymère "Kvintol". Les cellules de la batterie sont fixées dans le boîtier à l'aide d'un ruban adhésif double face souple.

L'appareil est assemblé dans un boîtier en plastique mesurant 28x91x175 mm. Une vue de la disposition des nœuds est présentée sur la fig. 4. La masse de l'appareil assemblé est d'environ 380 G. Pour alimenter l'appareil, vous pouvez utiliser un réseau de bord de voiture 12 V ou une autre source de tension 12 ... 16 V, conçue pour un courant de charge d'au moins 0,7 A. .la charge connectée à l'appareil recevra la tension d'alimentation, quelle que soit la position des contacts du bouton SB1.

Riz. 4. Vue de la disposition des nœuds

La capacité de la batterie de 5,8 Ah est suffisante pour alimenter, par exemple, le récepteur radio Okean-209 pendant environ 170 heures, fonctionnant à volume moyen (100 mW), ou pendant 60... 80 heures pour alimenter un lecteur MP3 de poche compact ( consommation de courant - 60 ... 80 mA), ce qui est environ dix fois supérieur aux capacités de la batterie intégrée. Vous pouvez également recharger complètement la batterie (capacité 800...1000 mAh) du téléphone mobile plusieurs fois. Après avoir utilisé l'appareil, n'oubliez pas de couper son alimentation et les charges qui y sont connectées en appuyant sur le bouton SB1.

Auteur : A. Butov

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