Простой источник резервного питания от Li-ion аккумулятора
Tags: [pow]
Простой источник резервного питания от Li-ion аккумулятора с рабочим напряжением 3.7В, также можно его использовать как автономный источник питания в переносной аппаратуре, в аварийном освещении или power bank.
Реле K1 выполняет две функции: контактная группа K1.1 совместно с диодом VD1 защищает устройство от переполюсовки при подключении блока питания и не "пускает" на вход низкое напряжение, контактная группа K1.2 подключает аккумулятор к нагрузке, когда на входе нет напряжения от блока питания, а когда есть напряжение, то подключает аккумулятор к зарядке и нагрузка питается от блока питания.
Диод VD2 не дает напряжению от аккумулятора поступать на вход зарядки, в режиме, когда нагрузка питается от аккумулятора.
На транзисторе VT1, резисторах R1, R2 собран своеобразный пороговый элемент, который отключает обмотку реле K1, когда на входе напряжение питания падает примерно ниже 4.5В. Дело в том, что у реле всегда есть гистерезис, оно может включаться уже при напряжении питания 4В, а удерживать контакты при напряжении менее 2В. В блоках питания на выходе всегда есть конденсаторы, т.е даже когда блок питания выключить, на его выходе напряжение пропадает не сразу, а постепенно, по мере разряда этого конденсатора, соответственно реле K1 будет держать контакты пока на выходе БП напряжение не станет меньше, чем необходимо для удержания контактов реле.
А это значит, что реле K1 не переключится на аккумулятор, пока на выходе блока питания не пропадет напряжение, а для потребителя напряжение ниже 2В уже будет неприемлемо. Конечно, это больше относится к случаю, если не будет использоваться DC-DC конвертор, у него нижний порог работы допускает 2В, но лучше сделать пороговый элемент.
В качестве зарядки для Li-ion аккумулятора используется готовый модуль от китайских друзей на микросхеме ТР4056. Подробно его описывать нет необходимости, о нем можно прочесть в интернете.
Модуль зарядки нужно использовать без защиты, бывают и варианты с защитой, а вот аккумулятор Li-ion, напротив, должен быть со встроенной защитой от глубокого разряда и короткого замыкания. В таких аккумуляторах присутствует специальная платка.
Желательно выбрать оптимальный ток заряда для аккумулятора. Рекомендуется ток заряда 37% от его емкости. За программирование тока заряда отвечает резистор, который подключен к выводу 2 микросхемы TP4056 и на землю. В модуле был установлен резистор на 1.2K, что соответствует току заряда 1А. В моем случае, аккумулятор был емкостью 1400мА, ток заряда я выбрал около 500mA, резистор заменил на 2.2К.
В качестве блока питания подойдет импульсный адаптер, с выходным напряжением 5В, способный обеспечить выбранный ток заряда, питание обмотки реле и подключенной нагрузки. Я использую с запасом, на ток 3А.
В качестве повышающего DC-DC преобразователя также используется готовый модуль, дающий на выходе стабильное напряжение 5В.
О деталях: VD2 - диод шоттки с малым прямым падением напряжения, лучше низковольтный, на ток 3А и выше, например 1N5820, VD1 - тоже диод шоттки, реле K1 - Omron G2R-2 5V (но лучше использовать герметичное реле), транзистор VT1 - IRL540, просто оказался в наличии, подойдет любой log level с соответствующей распиновкой.
Плата и Фото
Скачать
Плата: rezervn-i.zip
Со временем был выявлен один недостаток. В штырьковом разъёме 5V ухудшился контакт: пружинка, отвечающая за соединение, разжалась. В результате при подключении зарядного устройства контакт стал нестабильным — то пропадал, то появлялся, что вызывало хаотичное переключение реле. Чтобы избежать этой проблемы, рекомендуется добавить конденсатор емкостью 220-470 мкФ к входу 5V, припаяв его к контактам гнезда.