OpenSource проект. Разработано в EasyEDA
Посмотреть проект на OSHW LAB
Если Вы уже знакомы с принципом работы данного модуля, то можно сразу перейти к ЧАСТИ 2, в которой более подробно описана схемотехника модуля, выполнен реверс-инжениринг и по его результатам составлена схема и печатная плата модуля. Там же рабочие файлы для среды EASYEDA (принципиальная схема модуля LX-LCBST и печатная плата)
Обзор модуля и принцип работы
Модуль LX-LCBST совмещает в себе небольшое зарядное устройство для литий-ионного аккумулятора с номинальным напряжением 3,7В, схему защиты для него и повышающий преобразователь с регулируемым выходным напряжением.
Модуль LX-LCBST может быть применен для переоборудования питания различных электронных измерительных приборов, мультиметров, тестеров с батареями типа “Крона”, часов, металлоискателей, радиоприемников, игрушек и других электронных устройств с батарейным питанием.
Важно заметить, что плата поддерживает один аккумулятор и к ней нельзя подключать батарею из литиевых аккумуляторов.
Технические параметры модуля LX-LCBST
- Диапазон выходного регулируемого постоянного напряжения: 4,2-28 В
- Входное постоянное напряжение (от зарядного устройства или блока питания): 4,2-6,5 В
- Максимальная выходная мощность: 5 Вт
- Потребляемый ток без нагрузки: до 0,2 мА
- Максимальный ток заряда АКБ: 1 А
- Защита от перезаряда: до 4,2 В
- Защита от глубокого разряда: до 2,5 В
- Разъём зарядки: USB Type-C
- Светодиодные индикаторы: красный — зарядка, синий (в некоторых версиях зеленый) — зарядка окончена
- Габариты платы: 23.5x19x4,3 мм
Подключение модуля LX-LCBST
Подключение внешнего питания для заряда аккумулятора происходит через порт USB-type-C, подключение аккумулятора и нагрузки через выводы в отверстия на печатной плате.
Аналогично, питание для заряда аккумулятора может быть подано по двум проводам к площадкам с обратной стороны под USB-разъемом. Напряжение питание также должно быть в диапазоне от 4,5 до 5,5В. Припаять провода нагрузки можно как в отверстия, так и к площадкам с обратной стороны модуля. Это одни и те же выходные цепи на печатной плате разнесенные в разные стороны модуля.
У модуля есть встроенная защита от перезаряда и глубокого разряда батареи. Если в подключаемом аккумуляторе есть схема защиты, то в модуле её следует отключить. Для этого на обратной стороне платы нужно замкнуть (соединить) два контакта отмеченных буквой “T”.
Выбор зарядного тока
Как правило, производителем аккумуляторной батареи регламентируется диапазон допустимого тока заряда, однако, если говорить про неизвестный китайский аккумулятор, то можно дать только общую рекомендацию – ограничивать ток заряда величиной равной 0,2 – 1С, другими словами ток заряда не должен превышать одной емкости аккумулятора. Также, следует помнить, что чем выше ток заряда, тем меньше срок жизни аккумулятора, но в то же время, значительное его снижение не ведет к столь же значительному увеличению срока жизни аккумулятора, т.к. зависимость эта нелинейная. Чаще всего на практике используется значение 0,5С, т.е. аккумулятор емкостью 1000мАч следует заряжать током 500мА.
Регулировка зарядного тока
Ток заряда аккумулятора определяется установленным резистором и на данном модуле равен 1А. Это максимальный ток заряда который способен обеспечить контроллер заряда модуля. И, как указывает техническая документация на контроллер заряда, это обеспечивается при надежном его охлаждении. Для снижения тока, нужно заменить резистор (Rprog), сопротивление которого вычисляется по формуле R=1200/I, где R – искомое сопротивление в Омах, I – ток заряда в Амперах.
В технической документации на контроллер заряда есть таблица расчетных значений сопротивления резистора для некоторых величин тока заряда. Значения в ней усреднены и ток заряда несколько занижен:
| Rprog (k) | Ibat(mA) |
|---|---|
| 10 | 130 |
| 5 | 250 |
| 4 | 300 |
| 3 | 400 |
| 2 | 580 |
| 1.66 | 690 |
| 1.5 | 780 |
| 1.33 | 900 |
| 1.2 | 1000 |
На практике удобнее использовать значения наиболее распространенных резисторов из ряда Е24 с точностью 5%.
| Rprog, кОм | Ibat, мА | Rprog, кОм | Ibat, мА |
|---|---|---|---|
| 1,20 | 1000 ±50 | 3,90 | 308 ±15 |
| 1,30 | 923 ±46 | 4,30 | 279 ±14 |
| 1,50 | 800 ±40 | 4,70 | 255 ±13 |
| 1,60 | 750 ±38 | 5,10 | 235 ±12 |
| 1,80 | 667 ±33 | 5,60 | 214 ±11 |
| 2,00 | 600 ±30 | 6,20 | 194 ±10 |
| 2,20 | 545 ±27 | 6,80 | 176 ±9 |
| 2,40 | 500 ±25 | 7,50 | 160 ±8 |
| 2,70 | 444 ±22 | 8,20 | 146 ±7 |
| 3,00 | 400 ±20 | 9,10 | 132 ±7 |
| 3,30 | 364 ±18 | 10,00 | 120 ±6 |
| 3,60 | 333 ±17 |
Визуально можно отобразить как меняется максимальный ток заряда от номинала резистора Rprog на графике:
По мере заряда ток будет падать и заряд окончательно прекратится как только ток заряда снизится до 1/10 от заданного максимального значения. По окончании заряда контроллер продолжит отслеживать напряжение аккумулятора и запустит новый цикл заряда как только напряжение на аккумуляторе упадет ниже номинального на 120мВ.
Модуль имеет светодиодную индикацию: при заряде аккумулятора горит красный светодиод, по окончании заряда – синий. Напряжение на АКБ после полного заряда чуть меньше 4,2В.
Регулировка выходного напряжения модуля
Выходное напряжение модуля регулируется в диапазоне от 4,2 до 28 В. Изменение напряжения производится изменением сопротивления подстроечного резистора на плате.
При превышении мощности (более 5 Вт) может наблюдаться просадка выходного напряжения и значительный перегрев модуля.
“Обратная” разработка
Исследование работы модуля LX-LCBST по результатам реверс-инжиниринга подробно описано в ЧАСТИ 2. Там же приведена схема электрическая принципиальная и печатная плата модуля LX-LCBST созданные по этому модулю. Все файлы собраны в проект и доступны на площадке OWSHWLAB.
Продолжить чтение… ЧАСТЬ 2