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quinta-feira, 6 de janeiro de 2022

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

Fig. 1 - Carregador Automático de Bateria de Íon-Lítio 4.2V com CI LM358

Olá a todos!!!

No post de hoje, iremos montar um circuito Carregador Automático de Bateria de Íon-Lítio 4.2V com o Circuito Integrado amplificador operacional LM358, o circuito executa um carregamento automático, o  representa um vida útil para sua bateria e uma carga completa dando mais autonomia para as baterias. 

O circuito é bastante simples, utilizando componentes de baixo custo e fácil de se encontrar, e tudo isso de forma simples, utilizando poucos componentes externos.

O CI LM358

LM358 é um amplificador operacional duplo de baixa potência, utilizamos um dos seus amplificadores como comparador de tensão. A pinagem é compatível com o popular amplificador operacional duplo MC1558

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). 

A faixa de entrada do modo comum inclui a alimentação negativa, eliminando assim a necessidade de componentes de polarização externos em muitas aplicações. 

O Circuito

O circuito é bastante simples, emprega apenas um componente essencial, e dois complementares, são o CI LM358 e os transistores BC547B que é o transistor drive, e o TIP41 que é o transistor de controle de carga, temos também um regulador de tensão de referência formado pelo Diodo Zener com o Resistor R1.

Funcionamento

O diodo D1, é um diodo de proteção de inversão de tensão, ele funciona de modo que se a tensão de entrada for invertida, ele não deixa passar nada para o circuito, evitando a queima do componentes ou mesmo a explosão da bateria.

O Trimpot RP1 é quem regula a tensão de corte do circuito, é através dele que o CI LM358 recebe a tensão vinda do Trimpot e compara com a tensão estabilizada vinda do circuito formado pelo resistor R1 e D2 que é um diodo Zener de 3.3V, daí determina se a saída será ativada ou não.

O conjunto de Led são indicadores visuais, eles recebem a tensão de saída do CI seja ela positiva ou negativa dependendo do estado do comparador, que ativa o LED de carregando ou o LED de carga completa, que também envia esse mesmo sinal para o drive formado pelo transistor Q1 BC547B que envia para o transistor descarga Q2 TIP41 que aciona a carga na bateria.

O circuito completo encontra-se na Figura 2 abaixo, 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, assim mesmo devemos ficar atentos para não inverter nenhum componente, já que estamos falando de diodos, LEDs, transistores CIs, todos teem polaridades.

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, que irá funcionar perfeitamente.

Calibração do Circuito

Quando ligamos a fonte de alimentação no circuito e inserimos a bateria, o circuito verifica o status de carregamento e, quando detecta uma carga abaixo do programado através do RP1, ele aciona o carregamento para completar a carga, e depois que a bateria está com a carga completa, ele dispara colocando o carregador em modo de repouso.

Para calibrar, é necessário utilizar um multímetro na saída do circuito e regular a tensão de saída para 4.1V

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

  • 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.

Download

Estamos dispondo para Download o link com os arquivos para impressão da placa de circuito impresso, são eles: Gerber, PDF layout, tudo isso com link direto para o Mega.
Fig. 3 - Placa de Circuito Impresso Carregador de bateria de Lítio com LM358


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quarta-feira, 17 de junho de 2020

Fonte Estabilizada 13.8V Alta Corrente 30 Amperes + PCI

Fig. 1 - Fonte Estabilizada 13.8V Alta Corrente 30 Amperes + PCI

Olá a Todos!!!

No post de hoje, iremos montar uma excelente fonte de alimentação estabilizada com 13.8V e com alta corrente, 30 Amperes, essa fonte é bem estabilizada e serve para uma grande quantidade de projetos tais como: Fonte de alimentação para Rádio Amadores, que necessitam de uma alta corrente e ótima estabilização para funcionar bem, serve para carregar baterias, devido a sua tensão de 13.8V que é uma tensão bastante eficaz no carregamento de baterias, para alimentação de som automotivo, e etc. 

Em fim serve para inúmeros tipos de projetos, e sem contar que a sua montagem é de fácil construção, utilizando componentes discretos de fácil aquisição. 
Na figura 2 exibimos o diagrama esquemático para ser seguido, com a disposição dos componentes e suas configurações.
Fig 2 - Fonte Estabilizada 13.8V Alta Corrente 30 Amperes + PCI

Lista de Componentes

CI_1 ------------ Regulador de Tensão Linear LM7812
Q1, Q2, Q3 ---- Transistor de Potência PNP TIP36C
D1, D2, D3 ---- Diodos de Cilício 1N4007
D4 -------------- Ponte retificadora KBPC5010 - 100V, 50A
LED1 ---------- Diodo Emissor de Luz - LED 3mm ou 5mm "Led de uso geral"
R1, R2, R3 ---- Resistor de Potência 0.1Ω 5W  (marrom, preto, prata, ouro)
R4 -------------- Resistor 100Ω 1/4W  (marrom, preto, marrom)
R5 -------------- Resistor 1.2KΩ 1/4W  (marrom, vermelho, vermelho)
C1 -------------- Capacitor Eletrolítico  47000uF / 35V
C2 -------------- Capacitor Eletrolítico  100uF / 35V
C3 -------------- Capacitor Eletrolítico  470uF / 35V
C4 -------------- Capacitor Poliéster / Cerâmico 0.1uF ou 100nF
J1, J2 ----------- Terminal Kre Block Borne Conector Duplo 2 Vias
Diversos ------- Placa Circuito Impresso, estanho, fios, etc.

O transformador

O transformador deve ter a capacidade de fornecimento de no mínimo 30 Amperes, isso levando em conta que você queira utilizar esse circuito para 30A, você poderá estar utilizando uma transformador com uma capacidade menor que não irá prejudicar o circuito.

Só deixando claro, que se for colocado um transformador com uma corrente menor, por exemplo 10A, na saída terás no máximo 10A, digo no máximo porque, sabemos que ha perdas por dissipação, conversão etc., mas, funcionará, a tensão do transformador devera ser no mínimo de 12Vca, e no máximo de 18Vca, isso para um funcionamento mais eficaz, e para quem vai manter essa fonte em funcionamento constante, é aconselhável adotar mais transistores, para distribuição de corrente. 

Devemos também ficar atento ao dissipador de calor, ele deve ter uma área ao menos de 15x 20cm para uma boa dissipação.

Download:

Estamos dispondo para Download o link com os arquivos para impressão da placa de circuito impresso, são eles: Gerber, PDF layout, webp, tudo isso com link direto para o Mega.
Fig 3 - PCI Fonte Estabilizada 13.8V Alta Corrente 30 Amperes

Link Direto para baixar

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segunda-feira, 25 de maio de 2020

Carregador de bateria de lítio (Li-Ion) com CI LP2951+ PCI

Fig. 1 - Carregador de bateria de lítio (Li-Ion) com CI LP2951+ PCI

Olá a todos!!!

No post de hoje, iremos montar um carregador de bateria de íons de lítio  (Li-Ion), o circuito executa um carregamento controlado, e isso representa um vida útil para sua bateria e uma carga completa dando mais autonomia para as baterias, e tudo isso de forma simples, pois os componentes externos são mínimos, devido ao CI ter integrado em seu encapsulamento todos os componentes necessários para executar a tarefa.


LP2951 é regulador de baixa tensão projetados especificamente para manter a regulagem adequada com um diferencial de tensão entre a entrada e a saída extremamente baixo. Esse dispositivo apresenta uma baixa corrente de polarização em repouso 75µA, e é capaz de fornecer corrente de saída superior a 100mA. Também fornece proteção interna contra sobre-corrente e limitação térmica.

O LP2951 possui três recursos adicionais. A primeira é a Saída de erro que pode ser usada para sinalizar circuitos externos de uma condição fora da regulagem ou como um ativador da reinicialização do microprocessador. 

O segundo recurso permite que a tensão de saída seja predefinida para 5,0 V, 3,3 V ou 3,0 V (dependendo da versão) ou programada de 1,25 V a 29 V. Consiste em um divisor de resistor fixado juntamente com acesso direto a Entrada de erro no feedback do amplificador operacional interno. O terceiro recurso é uma entrada de desligamento que permite que um sinal de nível lógico desligue ou ligue a saída do regulador.

Devido às baixas especificações de diferencial de tensão de entrada para saída e a corrente de polarização, esse dispositivo é ideal para computadores, consumidores e equipamentos industriais alimentados por bateria, onde é desejável uma extensão da vida útil da bateria. 

O LP2951 está disponível nos encapsulamento de montagem em superfície de oito pinos em linha dupla, SOIC-8 e Micro8. Os dispositivos com sufixo 'A' apresentam uma tolerância de tensão de saída inicial de ± 0,5%.

Recursos

  • Disponível encapsulamento Pb-Free
  • Corrente de polarização de repouso baixa 75 uA
  • Diferencial de tensão de entrada para saída baixa de 50 mV a 100 uA e 380 mV a 100 mA
  • Saída de 5,0 V, 3,3 V ou 3,0 V ± 0,5% permite o uso como regulador ou referência
  • Regulagem de linha e carga extremamente apertada
  • Requer apenas um capacitor de saída 1,0 uF para estabilidade
  • Corrente interna e limite térmico
  • Prefixo da NCV para aplicações automotivas e outras que exigem alterações no local e no controle
  • Saída de erro sinaliza uma condição fora da regulamentação
  • Saída programável de 1,25 V a 29 V
  • Entrada de desligamento no nível lógico

Na figura 2 abaixo podemos visualizar o diagrama esquemático do carregador de bateria Li-Ion, e o CI LP2951 é responsável por medir o estado da bateria através do divisor de tensão na saída de tensão de carregamento da bateria, e com isso controlá-la para não emitir uma carga não necessária.
Fig. 2 - Diagrama Esquemático Carregador de bateria de lítio (Li-Ion) com CI LP2951

O capacitor C1 e C2 serve como um filtro de RF para espúrios parasitas, e o capacitor C3 é para estabilidade do sistema de realimentação Feedback, o potenciômetro P1 de 50K é para ajustar o sistema de acordo com a tensão de funcionamento da célula.

O circuito carregador  de Baterias de íons de lítio pode ser alimentado por uma tensão contínua entre 6 à 10V com uma corrente igual a 1,5 vezes a capacidade das células a serem carregadas.

Quando ligamos a fonte de alimentação no circuito e inserimos a bateria, o CI LP2951 verifica o status de carregamento e, quando detecta uma carga abaixo do programado, ele aciona o carregamento para completar a carga, e depois que a bateria está com a carga completa, o circuito entrar no modo de repouso, ele mantem-se verificando periodicamente o status da bateria e se necessário ele ativa a continuidade do carregamento. 

Lista de Materiais

CI 1 --------- Circuito Regulador de Tensão LP2951
R1 ----------- Resistor 806KΩ 1%  (cinza, preto, azul, laranja, marrom) 
R2 ----------- Resistor de precisão 2MΩ 1% (vermelho, preto, preto, amarelo, marrom)
C1 ----------- Capacitor Poliéster / Cerâmico 0,1uF ou 100nF
C1 ----------- Capacitor Eletrolítico  2.2uF / 16V
C3 ----------- Capacitor Poliéster / Cerâmico 330pF
P_1 ---------- Potenciômetro de 50KΩ
B1, B2 ------ Bornes para soldar em PCI 2 pinos
Diversos ---- Placa Circuito Impresso, estanho, fios, etc.

Download:

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Fig. 3 - Placa de Circuito Impresso Carregador de bateria de Lítio com LP2951

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sábado, 14 de março de 2020

Circuito Carregador de bateria Li-Ion de 3.7V com o CI MCP73831

Fig. 1 - Circuito Carregador de bateria Li-Ion de 3.7V com o CI MCP73831

Olá a Todos!!!

No post de hoje, iremos apresentar um circuito carregador de bateria de Ion de Lítio que pode ser utilizado para carregar qualquer bateria de íon de lítio de 3,7V, essas baterias são bastante populares devido a sua praticidade e capacidade de armazenamento, muito utilizadas em banco de baterias de Notebook, Câmeras Filmagem e fotográficas, Power bank, etc... 
O circuito é bastante simples utiliza poucos componentes externos o que facilita a montagem e diminui o custo de montagem, esse circuito é controlado e gerenciado pelo Circuito Integrado da Microchip MCP73831, disponível em encapsulamento SOT-23-5, ele é um controlador com gerenciamento de carga linear altamente avançado, ele emprega um algoritmo de carga de Tensão/Corrente constante com pré-condicionamento e terminação de carga selecionáveis.

A regulagem de tensão padrão de carregamento é normalmente setada em 4.2V, mas, existem variações na nomenclatura do ultimo digito do CI que os diferenciam da tensão de carregamento  padrão como:
  • MCP73831-2 = 4,2V
  • MCP73831-3 = 4,3V
  • MCP73831-4 = 4,4V
  • MCP73831-5 = 4,5V
Já o valor constante da corrente de carregamento é ajustado através do resistor R3 de 2.2K ohms, que no nosso circuito está programado para um carregamento de ~ 450mA. Utilizando uma formula simples, podemos variar essa corrente constante de carregamento:
Rc = Resistor de carregamento
Cc = Corrente de carregamento em mA

Formula:
Cc = 1000/Rc

Sendo nosso resistor de 2.2K, temos:
Cc = 1000/2.2
Cc = ~ 450mA

Lembrando que a corrente mínima de carregamento para esse dispositivo é de 15mA e a corrente máximo é de 500mA.

As baterias de íon de lítio popularizaram-se em larga escala em aparelhos eletrônicos portáteis, devido a eles possuírem maior densidade de energia se comparado com outras bateias no mercado. 

Os benefícios incluem milhares de recargas e nenhuma ocorrência do velho e conhecido "efeito memória", problemas que tínhamos nas primeiras células de baterias recarregáveis de NiCd. No entanto, as baterias de íon de lítio precisam ser carregadas seguindo um padrão de corrente constante e tensão constante (CV-CC) cuidadosamente controlado que é exclusivo desse tipo de célula. 

Sobrecarga e manuseio descuidado de uma célula de íon de lítio podem causar danos permanentes ou instabilidade e potencial perigo de explosão.

Temos na figura 2 logo abaixo, o diagrama esquemático do Circuito Carregador de bateria Li-Ion de 3.7V com o CI MCP73831 e podemos acompanhar e analisar todo o circuito, que é um circuito simples e de fácil montagem, com poucos componentes externos.
Fig. 2 - Circuito Carregador de bateria Li-Ion de 3.7V com o CI MCP73831

Características

  • Controlador de gerenciamento de carga linear:
    • Transistor de passagem integrado
    • Sentido de corrente integrado
    • Proteção contra Descarga Reversa
  • Regulação de tensão predefinida de alta precisão: + 0,75%
  • Quatro opções de regulação de tensão: 4,20V, 4,35V, 4,40V, 4,50V
  • Corrente de carga programável: 15 mA a 500 mA
  • Pré-condicionamento selecionável: 10%, 20%, 40% ou Desativar
  • Controle de fim de carga selecionável: 5%, 7,5%, 10% ou 20%
  • Saída do status em três estados - MCP73831
  • Desligamento automático
  • Regulação Térmica
  • Faixa de temperatura: -40 ° C a + 85 ° C
  • Embalagem: 5 derivações, SOT-23

Aplicações

  • Carregadores de bateria de íon de lítio / polímero de lítio
  • Assistentes de dados pessoais
  • Telefones celulares
  • Câmeras digitais
  • Leitores de MP3
  • Fones de ouvido Bluetooth
  • Carregadores USB

Lista de Materiais

CI1 ---------- Circuito Integrado MCP73831
LD1 --------- Diodo emissor de Luz LED - Vermelho
LD2 --------- Diodo emissor de Luz LED - Verde
R1, R2 ------ Resistores 240 Ohm
R3 ----------- Resistor Carregamento 2.2K Ohms
Diversos ---- Fios, conectores, PCI, estanho etc.

Para que deseja montar com a PCI, estamos dispondo para Download os materiais necessários para quem deseja montar, os arquivos em PNG, PDF e arquivos GERBER que foi feito pelo nosso parceiro elcircuit.com no artigo que esta no início desse artigo.
Fig. 2 - PCB Circuito Carregador de bateria Li-Ion de 3.7V com o CI MCP73831

Download:


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domingo, 1 de março de 2020

Carregador de Bateria 12V Automático com CI UA741 + PCI

Fig. 1 - Carregador de Bateria 12V Automático com CI UA741

Olá a Todos!!!!

No post de hoje, iremos apresentar um simples circuito carregador de bateria automático 13,8V que suporta uma corrente de carregamento de aproximadamente 4A, esse circuito carregador de bateria automático é um carregador inteligente que possibilita a realização do carregamento das bateiras automaticamente, sem a necessidade de está monitorando e desligando manualmente, isso trás infinitas possibilidades, tais como circuitos que tenha baterias e necessitem de carregá-las automaticamente e não fique injetando tensão direto na bateria causando danos e redução da vida útil da bateria.
Este Carregador de Bateria Automático é possível realizar uma carga completa da bateria sem danificá-la, o circuito ativa o carregamento apenas quando a bateria apresenta uma perda de tensão abaixo do valor programado, podendo ser carregado baterias de Lithium, Chumbo-ácidoNíquel Cádmio etc, com qualidade excelente, ou seja, podemos recarregar bateria de carro, baterias de sistema de alarme, baterias de Nobreaks e etc. com a comutação automática ajuda a manter a bateria sempre em perfeitas condições. 

O amplificador operacional UA741 é usado como um comparador de tensão de precisão para monitorar o nível de tensão da bateria. Sua entrada Não-Inversora obtém uma tensão de referência de 5,1 V através do diodo Zener de 5.1V em série com o R1 de 470Ω formando uma tensão estabilizada na sua entrada,  enquanto a entrada Inversora obtém a tensão regulada (definida por P1) de acordo com o tipo de bateria ou a tensão de carga que você deseja programar como, 12.6V, 13.8V, 14.4V, que podemos setá-lo controlando assim a saída do Amplificador Operacional que através do resistor R3, que é um limitador de corrente conectado na base do transistor Q2 que tem a função de driver, que ativa o transistor de potência Q1, que será a saída controlada dependendo da tensão final programada.

Na figura 2 logo abaixo podemos acompanhar e analisar todo o circuito, como podemos ver, é um circuito simples e de fácil montagem, não precisamos de tanta experiências para executar a montagem desse circuito.
Fig. 2 - Circuito Carregador de bateria 12V automático com CI UA741

É imprescindível saber que este dispositivo deve ter uma tensão de suporte maior que a tensão de necessária para carregar a bateria, o transformador deverá ter uma tensão na saída de 13-15 volts com um mínimo de corrente de 4 Amperes, e deve ser retificada com tensão DC, se não tiver um transformador com essas especificações, podes colocar um com tensão menor, porém deves saber que na saída irás alcançar no máximo a tensão fornecida pelo sua fonte.

Lista de Materiais

U1 ----------- Amplificador Operacional UA741
Q1 ----------- Transistor TIP41C
Q2 ----------- Transistor de potência TIP35C
DZ1 --------- Diodo Zener 5,1 volts lW
R1 ----------- Resistor de 1/8W 470Ω (amarelo, violeta, preto)
R2 ----------- Resistor de 1/8W 10 KΩ (marrom, preto, laranja)
R3 ----------- Resistor de 1/8W 270 Ω (vermelho, violeta, preto)
P1 ----------- Trim-pot de 10 KΩ (pode ser usado um potenciômetro)
Diversos ---- Dissipador de calor para Q1 e Q2, fios, estanho etc.

Estamos dispondo logo abaixo da figura 3 a placa de circuito impresso em arquivos GERBER e JPEG, para você poder baixar e fazer sua plaquinha para montar de uma forma mais otimizada e profissional.

Fig 3 - PCB Carregador de bateria 12V automático com CI UA741

Arquivos para baixar, link direto:

Click Aqui: 

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