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Fonte de alimentação de bateria portátil. Enciclopédia de rádio eletrônica e engenharia elétrica

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Enciclopédia de eletrônica de rádio e engenharia elétrica / Carregadores, baterias, células galvânicas

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Atualmente, vários dispositivos compactos alimentados por baterias embutidas, como telefones celulares, players de bolso multimídia, tablets, navegadores, câmeras digitais, etc., são amplamente utilizados. Devido ao desejo de reduzir o tamanho e o peso desses dispositivos , na maioria dos casos são equipados com baterias de pequena capacidade, o que pode causar transtornos durante seu funcionamento autônomo.

Para reduzir a dependência de tais dispositivos da capacidade e condição das baterias embutidas, bem como da presença de uma rede de 230 V, é possível fabricar o dispositivo proposto, a partir do qual será possível alimentar vários equipamentos de rádio e carregue as baterias embutidas nele. O esquema do dispositivo é mostrado na fig. 1. É uma fonte de energia com quatro baterias Li-Ion 18650. A bateria de um netbook com defeito serviu como um doador para essas baterias e um controlador para elas. Nele foi indicado o nome - P22-900, capacidade - 5800 mAh e tensão nominal - 7,2 V. O aparelho fornece uma tensão estabilizada de 5 ou 6,2 V na saída com uma corrente de carga de até 1 A ou não estabilizada 6 . .. 8,4 .1,4 V em uma corrente de até 5 A. Por um curto período de tempo (menos de 2 s a cada dois minutos), a corrente de carga em qualquer tensão de saída pode ser de até XNUMX A, isso permitirá que você conecte um câmera com um flash com uma fonte de energia interna descarregada.

bateria portátil
Arroz. 1. Esquema de alimentação da bateria (clique para ampliar)

A bateria consiste em quatro baterias G1-G4, que são conectadas ao controlador A1 em pares em série paralela. A numeração das saídas do controlador é condicional, começa na primeira saída negativa do conector para conectar a bateria ao netbook. Para poder alimentar vários dispositivos da bateria e recarregá-la, é necessário aplicar uma baixa tensão lógica ao pino 5.

Para carregar a bateria, uma tensão constante de 1 ... 12 V é aplicada na entrada do dispositivo (soquete XS16) O diodo VD1 serve para proteger contra polaridade invertida dessa tensão. Um regulador de tensão linear de 1 V é montado no circuito integrado DA9. De sua saída, a tensão através dos resistores limitadores de corrente R7, R8 e do diodo VD5 é alimentada nas saídas de energia do controlador A1. O transistor VT1 abre quando uma fonte de alimentação externa é conectada ao soquete XS1, que liga o controlador A1. O LED HL1 brilhante sinaliza o processo contínuo de carregamento da bateria. Com uma corrente de mais de 50 mA, o transistor VT2 (germânio) abre e o LED HL1 brilha com brilho máximo. Quando este LED parar de acender, a bateria está carregando. Os capacitores C2-C4 e C6 são microcircuitos DA1 de bloqueio de energia. O LED HL3 acende quando há 9 V. Um fusível reinicializável de 1 A foi encontrado na placa de circuito do controlador A5. Como o dispositivo foi fabricado para corrente mais baixa, um fusível reinicializável adicional de 1 A F1,6 foi instalado para proteção contra danos.

Um regulador de tensão de 78 e 05 V é montado no microcircuito KA2R5 (DA6,2). Este microcircuito é um regulador de tensão linear controlado de polaridade positiva 5 V com uma corrente de saída de até 1 A, a dissipação máxima de energia é de 15 W, a consumo de corrente é de cerca de 10 mA. O microcircuito difere dos estabilizadores integrados convencionais por uma pequena queda de tensão mínima permitida entre a entrada e a saída, que não excede 1 V a uma corrente de carga de 0,5 A. Há também uma entrada (pino 4) para ligar e desligar o estabilizador .

Quando os contatos do botão SB1 estiverem fechados, a saída 5 do controlador A1 terá um nível lógico baixo, portanto, a tensão da bateria está presente na saída do controlador (pinos 7 e 8). Nesse caso, uma corrente de cerca de 1 μA flui através do resistor R0,3. Através dos contatos fechados do botão SB2.1, a tensão da bateria é fornecida à entrada do regulador de tensão 5 / 6,2 V. Quando os contatos do botão SB3.1 estão fechados, a tensão de saída é de 5 V, quando os contatos estão abertos - 6,2 V, que é definido pelos diodos conectados em série VD2 e VD3. Os resistores R4, R6 definem a tensão limite de ligar / desligar o estabilizador. Com os valores do resistor indicados no diagrama, trata-se de uma tensão de 6,3 V com contatos fechados SB3.1 e 7,3 V com contatos abertos. Histerese de comutação - cerca de 0,12 V.

Quando os contatos do botão SB2 estão na posição inferior de acordo com o diagrama, a energia é fornecida não ao regulador de tensão DA2, mas ao soquete XS2. Nesse caso, você pode monitorar o estado da bateria e alimentar vários dispositivos que não requerem tensão estabilizada.

O LED bicolor HL2 brilha em verde quando a tensão de saída do dispositivo é de 6,2 V e vermelho em 5 V. Quando a tensão de saída é de 5 V, ele vai para os soquetes de saída XS2 e XS3 (conector USB). A tensão de saída de 5, 6,2 e 7,2 V é fornecida ao soquete XS2.

Antes de dar uma segunda vida a uma bateria de lítio de netbook, sua caixa de plástico colada é cuidadosamente aberta ao longo da costura. Se as baterias estiverem descarregadas "a zero", elas podem ser recarregadas diretamente por vários minutos, contornando o controlador, com uma corrente de 0,5 ... 1 A através de um resistor limitador de corrente ou de uma fonte de corrente. Durante esse tempo, as baterias ganharão tensão suficiente para ligar o controlador. A capacidade medida de uma bateria totalmente carregada foi de cerca de 5400 mAh ao descarregar com uma corrente de 1 A, o que é um bom indicador para uma bateria com cerca de dez anos. A placa controladora (Fig. 2) foi identificada como BLA4AE00. A finalidade dos fios é a seguinte. No centro estão dois azuis - controlador menos, verde - controle, dois vermelhos - controlador mais. Nas bordas da placa: contato VC (fio azul) - menos elementos G2 e G4, contato Vp (fio vermelho) - mais elementos Gl e G3, contato VM no centro (fio não soldado) - elementos comuns G1-G4. O controlador para de carregar a bateria quando a tensão atinge 8,4 V. Se você tiver outra bateria com um controlador diferente à sua disposição, poderá descobrir a finalidade de suas saídas na Internet ou experimentalmente. Se você usar uma bateria de laptop para uma tensão operacional de 10,8 V ou 14,4 V, devido à grande diferença entre as tensões de entrada e saída, é recomendável usar um regulador de tensão abaixador de comutação no lugar do estabilizador DA2.

bateria portátil
Arroz. 2. Placa controladora

Antes de montar o dispositivo, as baterias são desconectadas do controlador. Eles são conectados na fase final de montagem e teste do projeto, mas é preciso ter cuidado - a corrente de curto-circuito dos cabos, mesmo de uma bateria pequena, pode chegar a dezenas de amperes.

Alguns dos elementos são colocados em uma placa de circuito com dimensões de 37x62 mm e os microcircuitos são colocados em um dissipador de calor (Fig. 3). Instalação - articulada bilateral. O chip AN78M09 pode ser substituído pelo KR142EN8A doméstico ou qualquer uma das séries xxx78M09xx. Se você usar o chip da série xxx78R09, a tensão mínima de entrada do dispositivo pode ser de 10,5 V. O chip KA78R05 pode ser substituído por qualquer um da série xxx78R05 em um pacote de quatro pinos TO-220F-4L isolado. Ambos os microcircuitos são montados em um dissipador de calor de duralumínio com nervuras comum com uma área de superfície de resfriamento de 50 cm2 usando pasta condutora de calor KPT-8 ou similar. No caso do aparelho, próximo ao dissipador de calor, é necessário fazer várias dezenas de orifícios de ventilação. Os fios de conexão que vão para os pinos dos microcircuitos devem ser os mais curtos possíveis.

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Arroz. 3. Colocação de elementos na placa de circuito

O transistor 2SC3199 pode ser substituído por qualquer uma das séries 2SC815, 2SC845, 2SC1815, 2SC9014, KT3102, KT6111, o transistor de germânio SFT307 - doméstico das séries MP25, MP26, MP39, MP40, MP41, MP42. Quanto maior a taxa de transferência de corrente da base deste transistor, melhor. O diodo SR504 pode ser substituído pelo diodo SR505, SR506, SR306, SR360, 1N5822. Em vez de um diodo 1N5402, qualquer uma das séries Sh540x, SRP300x, FR30x serve. Os diodos 1N4002 podem ser substituídos por qualquer uma das séries Sh400x, RL10x. Resistores - qualquer potência apropriada. Capacitores de óxido - importados, C1 - cerâmico ou filme para tensão nominal de pelo menos 35 V. Capacitores C3, C4, C8, C9, C11 - cerâmico para montagem em superfície, são soldados diretamente aos cabos de alimentação dos microcircuitos correspondentes ou ao terminais de capacitores de óxido. Os capacitores restantes são de cerâmica K10-17. LED RL30-YG414S brilho verde e vermelho RL30-SR114S podem ser substituídos por qualquer baixa potência convencional.

O LED de duas cores L119SURKMGKWT pode ser substituído por qualquer LED de cátodo comum de duas cores da série L119. Se o LED estiver com brilho aumentado, a resistência do resistor R10 pode ser aumentada várias vezes, o que reduzirá a corrente consumida pelo dispositivo da bateria.

Interruptor de modo de operação (botões SB1-SB4) - um bloco quádruplo de interruptores P2K com fixação dependente, dois grupos de contatos comutados em cada botão. Ao clicar em um deles, os demais retornam à sua posição original. Antes de montar a estrutura, teste essa chave, se necessário, limpe seus contatos de óxidos. É colado ao corpo do aparelho com cola quente e cola polimérica "Kvintol". As células da bateria são fixadas no estojo com uma fita adesiva dupla face macia.

O dispositivo é montado em uma caixa de plástico de 28x91x175 mm. Uma visão do layout dos nós é mostrada na fig. 4. A massa do dispositivo montado é de cerca de 380 g. Para alimentar o dispositivo, você pode usar uma rede de bordo de carro de 12 V ou outra fonte de tensão de 12 ... 16 V, projetada para uma corrente de carga de pelo menos 0,7 A A carga conectada ao dispositivo receberá a tensão de alimentação, independentemente da posição dos contatos do botão SB1.

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Arroz. 4. Visualização do layout dos nós

A capacidade da bateria de 5,8 Ah é suficiente para alimentar, por exemplo, o receptor de rádio Okean-209 por cerca de 170 horas, operando em volume médio (100 mW), ou por 60 ... 80 horas alimentando um MP3 player de bolso compacto ( consumo atual - 60 ... 80 mA), que é aproximadamente dez vezes maior que as capacidades da bateria embutida. Você também pode carregar totalmente a bateria (capacidade 800...1000 mAh) do celular várias vezes. Depois de usar o dispositivo, não se esqueça de desligar a energia e as cargas conectadas a ele pressionando o botão SB1.

Autor: A. Butov

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