Carregador Automático de Bateria de Íon-Lítio 4.2V com CI LM358: Guia Completo

Carregador Automático de Bateria de Íon-Lítio 4.2V com CI LM358

Olá a Todos!

No post de hoje, vamos mergulhar no fascinante mundo da eletrônica prática para montar um circuito Carregador Automático de Bateria de Íon-Lítio 4.2V utilizando o versátil Circuito Integrado amplificador operacional LM358. 

Este projeto inteligente executa um carregamento totalmente automático, representando não apenas economia, mas principalmente uma extensão da vida útil das suas baterias e garantindo uma carga completa para máxima autonomia.

💡 Dica do Especialista: Baterias de íon-lítio são sensíveis à sobrecarga, que pode reduzir drasticamente sua vida útil ou até causar riscos de segurança. Um carregador automático como este é essencial para proteger seu investimento e garantir segurança durante o carregamento.

O circuito é bastante simples, utilizando componentes de baixo custo e fácil de se encontrar, e tudo isso com uma montagem descomplicada, utilizando poucos componentes externos. Ideal para estudantes, hobbistas e profissionais que desejam um carregador confiável e personalizável.

🔍 Conhecendo o Coração do Circuito: O CI LM358

O LM358 é um amplificador operacional duplo de baixa potência, extremamente popular no mundo da eletrônica. Neste projeto, utilizamos um dos seus amplificadores como comparador de tensão - uma função crucial para determinar quando a bateria atingiu sua carga máxima. 

A pinagem é compatível com o popular amplificador operacional duplo MC1558 , o que amplia as possibilidades de substituição caso não encontre o modelo original.

Eles podem operar em tensões de alimentação tão baixas quanto 3,0 V ou tão altas quanto 32 V, com correntes quiescentes cerca de um quinto daquelas associadas ao MC1741 (em uma base por amplificador). Esta versatilidade torna o LM358 uma escolha excelente para diversos projetos, incluindo o nosso carregador de baterias.

A faixa de entrada do modo comum inclui a alimentação negativa, eliminando assim a necessidade de componentes de polarização externos em muitas aplicações - uma característica que simplifica significativamente nosso projeto.

🧩 Anatomia do Circuito: Componentes Essenciais

O circuito é elegante em sua simplicidade, empregando componentes essenciais que trabalham em harmonia. Temos como peça central o CI LM358 , complementado pelos transistores BC547B (que funciona como transistor drive) e o TIP41 (responsável pelo controle de carga). 

Completamos o conjunto com um regulador de tensão de referência formado pelo Diodo Zener e o Resistor R1 , criando um sistema preciso e confiável.

⚙️ Como Funciona: O Processo de Carregamento Passo a Passo

Vamos desvendar o funcionamento deste circuito de forma didática. O diodo D1 atua como um guarda-costas contra inversão de tensão - se a tensão de entrada for conectada incorretamente, ele impede que a corrente flua para o circuito, protegendo todos os componentes e evitando até mesmo o risco de explosão da bateria.

O Trimpot RP1 é o maestro da orquestra, responsável por regular a tensão de corte do circuito. É através dele que o CI LM358 recebe a tensão de referência e a compara com a tensão estabilizada vinda do circuito formado pelo resistor R1 e D2 (um diodo Zener de 3.3V ). 

Com base nesta comparação, o CI determina se a saída deve ser ativada ou não, controlando assim o processo de carregamento.

O conjunto de LEDs funciona como nossos olhos no processo, fornecendo indicações visuais claras do status do carregamento. Eles recebem o sinal de saída do CI - seja positivo ou negativo, dependendo do estado do comparador - e acionam o LED de "carregando" (geralmente vermelho) ou o LED de "carga completa" (normalmente verde). 

Este mesmo sinal é enviado para o drive formado pelo transistor Q1 BC547B , que por sua vez comanda o transistor de potência Q2 TIP41 , responsável por efetivamente acionar a carga na bateria.

🔧 Analogia Prática: Pense no LM358 como um "guarda de trânsito" inteligente. Ele monitora constantemente o "fluxo de veículos" (carga) para a "cidade" (bateria) e, quando detecta que a cidade está "cheia" (bateria carregada), ele aciona os semáforos (corta a carga) para evitar congestionamentos (sobrecarga).

🔌 Esquema de Ligação do Circuito

O circuito completo encontra-se na Figura 2 abaixo, onde podemos visualizar o diagrama esquemático completo do Carregador Automático de Bateria de Íon-Lítio 4.2V com CI LM358. 

Como podemos verificar, é um circuito simples, mas mesmo assim devemos ficar atentos para não inverter nenhum componente, já que estamos lidando com diodos, LEDs, transistores e CIs, todos com polaridades específicas.

Fig. 2 - Diagrama Esquemático Carregador de bateria de lítio (Li-Ion) com LM358

O circuito carregador de Baterias de íons de lítio pode ser alimentado por uma tensão contínua de 5V vinda de um carregador de celular ou uma porta USB , tornando-o extremamente versátil e prático para uso cotidiano. Esta característica permite que você o utilize em diversas situações, desde em casa até em ambientes externos com power banks.

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🛠️ Calibração Precisa do Circuito: O Segredo da Eficiência

Quando ligamos a fonte de alimentação no circuito e inserimos a bateria, o sistema entra em ação, verificando o status de carregamento. Ao detectar uma carga abaixo do programado através do RP1 , ele aciona o processo de carregamento para completar a carga. Quando a bateria atinge sua capacidade máxima, o circuito entra em modo de repouso, protegendo-a contra sobrecarga.

Para calibrar corretamente, é necessário utilizar um multímetro na saída do circuito e regular a tensão para 4.1V . Este ajuste fino é crucial para garantir o máximo de vida útil para suas baterias.

📋 Passo a Passo para Calibração Perfeita:

1. Gire o Trimpot RP1 para a posição central
2. Conecte o circuito a uma fonte de 5V
3. Meça a tensão na saída com o multímetro
4. Ajuste o Trimpot até alcançar 4.1V a 4.2V
5. Esta será a tensão de corte limite - quando a bateria atingir este valor, o carregamento será interrompido

Para fazer isso, gire o Trimpot para o centro, ligue o circuito na fonte de 5V, verifique a tensão na saída com o multímetro, depois se a tensão tiver menor que 4.1V ou 4.2V , gire até alcançar essa tensão, pois essa será a tensão de corte limite, ou seja quando a bateria alcançar essa tensão estando em carregamento, ele irá disparar e cortar a tensão na bateria.

🧾 Lista de Componentes: Tudo que Você Precisa

• CI 1 ----------- Circuito Integrado LM358N
• R1, R6 -------- Resistor 1KΩ (marrom, preto vermelho, dourado)
• R2, R3, R4 --- Resistor de precisão 680Ω (azul, cinza, marrom, dourado)
• R5 ------------- Resistor 220Ω (vermelho, vermelho, marrom, dourado)
• C1 ------------ Capacitor Eletrolítico 1uF / 16V
• D1 ------------ Diodo de Cilício 1N5408G
• ZD1 ---------- Diodo Zener de 3.3V 1N4728
• LD1, LD2 --- Led 1 - Vermelho, Led 2 - Verde - 3mm
• RP1 ---------- Trimpot de 10KΩ
• P1, P2 ------- Conector WJ2EDGVC-5.08-2Ps
• Diversos ----- Placa Circuito Impresso, estanho, fios, dissipador de calor, etc.
  

🖨️ A Placa de Circuito Impresso (PCI)

Disponibilizamos os arquivos da placa de circuito impresso, como também o diagrama esquemático, em diversos formatos como PDF, GERBER e PNG. Além disso, oferecemos um link direto para download gratuito desses arquivos em um servidor seguro, "MEGA".

Fig. 3 - Placa de Circuito Impresso Carregador de bateria de Lítio com LM358

📥 Link Direto Para Baixar

Para baixar os arquivos necessários para a montagem do circuito eletrônico, basta clicar no link direto disponibilizado abaixo:

Link para Baixar: Arquivos, Layout PCB, PDF, GERBER

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