Chargeur USB pour batterie LIR 2032 (pile rechargeable Li-ion 3.6V), avec schéma, PCB, et détails techniques !

Vous connaissez certainement les piles CR 2032, ces petites piles rondes/plates de 3 volts, qui alimentent bon nombre de télécommandes, calculatrices de poche, appareils médicaux portables, thermostats intelligents, … et j’en passe ! Mais peut-être ne connaissez-vous pas les accus LIR2032, qui sont, en quelque sorte, la version rechargeable des piles CR2032 ! Et dans certains cas (si vous avez des appareils particulièrement énergivores), ce peut être vraiment très économique !

Mais qui dit accu dit chargeur, bien évidemment ! Et c’est tout l’objet de la réalisation que je vous partage aujourd’hui, à savoir : comment réaliser un chargeur USB pour batterie LIR 2032 ? Ici, je vous partage un exemple de chargeur d’accus LIR2032, s’alimentant via un simple câble USB ; avec, comme toujours, tout ce qui est schéma, photos, explications, etc ! Ça vous dit ? Alors par ici la suite 😉

Remarque : comme à l’accoutumée, ces réalisations pratiques sont à portée éducative ; elles sont donc faites pour apprendre l’électronique, avant tout autre chose. C’est pourquoi vous trouverez des chargeurs de LIR2032 moins cher sur internet, optimisés, et potentiellement mieux sécurisés ; mais là, il s’agit d’apprentissage, c’est pour ça que l’accent est mis là dessus, plutôt qu’ailleurs ! Du reste, si vous avez des questions, remarques, ou suggestions, n’hésitez pas à les partager en zone commentaire, tout en bas !

Présentation de ce chargeur LIR2032 USB

Avant tout, un bref rappel : les accus LIR 2032 (aussi appelées « batteries LIR2032 ») sont en fait des piles rechargeables au lithium-ion. On les oppose souvent aux piles non-rechargeables CR 2032, du fait de leurs caractéristiques similaires, à savoir : 20 mm de diamètre, et 3,2 mm d’épaisseur (d’où l’appellation 20 32, en fait).

Les batteries LIR2032 (rechargeables) ont toutefois quelques différences par rapports aux piles CR2032 (non rechargeables) :

• leur tension : elle est de 3,6 à 3,7 V nominal pour une LIR2032, alors qu’elle est de 3V pour une CR2032
• leur capacité (en milliampère par heure) : elle est généralement plus faible pour une LIR2032 (40 à 80 mAh), comparé à une CR2032 (220 mAh, plus ou moins)
• et leur usage, bien évidemment : les LIR 2032 conviennent pour les appareils énergivores, nécessitant des recharges régulières, tandis que les CR 2032 conviennent mieux aux appareils économes en énergie

Maintenant que ce rappel a été fait, parlons de ce chargeur d’accus LIR2032 USB, à présent ! Alors, comme son nom l’indique, il s’agit ici d’un chargeur USB pour accus LIR2032. Plus précisément :

• vous pourrez brancher ce chargeur sur n’importe quelle sortie USB-A de PC, ou bloc secteur 5V
• vous pourrez charger un seul accu LIR 2032 à la fois

Extérieurement, vous trouverez 2 leds :

• une led verte, pour dire que la batterie est pleinement chargée
• une led rouge, pour dire que la batterie est en charge

Si jamais ces deux leds sont allumées simultanément, c’est qu’il y a un soucis ! Car soit vous avez oublié de mettre une LIR2032 dans le support de charge, soit votre batterie LIR 2032 est trop déchargée (et donc plus rechargeable, de manière « sécurisée ») ; dans ce cas, débranchez immédiatement le chargeur, et jetez votre accu LIR2032 dans un bac à recyclage approprié !

Voilà, c’est aussi simple que cela, au niveau fonctionnement ! Alors sans plus attendre, passons au schéma interne de ce chargeur USB LIR2032 fait-maison 🙂

Très important : n’essayez jamais de recharger des piles CR2032, car celles-ci ne sont PAS RECHARGEABLE. Tenter de les recharger peut être dangereux, car elles ne sont pas conçues pour supporter un processus de charge (cela pourrait entraîner une fuite, une surchauffe, voire une explosion). Soyez donc toujours extrêmement vigilant avec vos chargeurs de batteries, afin de ne jamais y insérer la moindre pile non rechargeable !

Schéma électronique

À présent, voyons en détail le schéma électronique de ce chargeur USB pour accus LIR 2032 :

Ici, on retrouve 4 grands blocs, à savoir :

• un bloc « alimentation 5V », qui récupère tout simplement le +5V provenant de la prise USB (Vbus), avec une protection (F1) et un filtrage (C1) additionnels au passage
• un bloc « divers », où se trouvent des « marqueurs d’alimentation » requis par Kicad (le logiciel gratuit que j’ai utilisé pour faire ce schéma)
• un bloc « pilotage et contrôle de charge », basé autour de la puce MCP73831T-2ATI/OT de chez Microchip, avec quelques composants autour, dont :
  • une résistance (R3) permettant de définir le courant max de charge de notre batterie LIR2032 à charger
  • un ensemble résistance+LED (R1/LED1) permettant d’indiquer à l’utilisateur quand la batterie est en charge
  • un ensemble résistance+LED (R2/LED2) permettant d’indiquer à l’utilisateur quand la batterie est pleinement chargée
  • un classique condensateur de découplage (C3)
• et un bloc « sortie accu », où là on retrouve notre support d’accu LIR 2032, accompagné d’un condensateur de filtrage/lissage (C2) en parallèle

Comme vous pouvez le constater, il y a peu de composants mis en œuvre, et du coup, c’est pas si compliqué que ça à comprendre !

Du reste, d’un point de vue technique, voici quelques renseignements complémentaires :

• le composant F1 est ce qu’on appelle un « fusible réarmable PTC ». C’est un dispositif permettant de couper l’alimentation en cas de surintensité ; mais à la différence d’un simple fusible, celui-ci remet l’alimentation en service une fois refroidi. Cela permet donc de protéger la source 5V en cas de court-circuit sur le PCB. Le modèle choisi ici est un polyfuse 1206L150THWR de marque LittelFuse (au format CMS, boîtier 1206), donné pour un courant max de 1,5A sous 6V (sachant que certaines prises USB peuvent de nos jours délivrer jusqu’à 3A sous 5V). Son avantage est de ne pas avoir besoin de le changer en cas de court-circuit ponctuel involontaire ; ses inconvénients étant d’être plus lent qu’un fusible « jetable » rapide, et coupant totalement la charge qu’1,5 fois à 2 fois le courant indiqué (2 à 3A environ, si vous préférez)
• la résistance R3 permet de définir la limite de courant pour la charge de notre accu LIR 2032. Le fabricant, Microchip, nous donne d’ailleurs la formule permettant de déterminer le courant de charge de la batterie en fonction de cette résistance : Icharge = 1000 / R3. Dans notre cas, avec R3 = 62 Kohms, on définit une limite de courant de charge à 1000 / 62000, soit 0,016 A (16 mA, si vous préférez). Bien sûr, libre à vous d’adapter une valeur plus grande ou plus petite, selon la capacité (en Ah) de votre batterie LIR2032 à recharger. Ici, 16mA représente quasiment 0,5C (moitié de la charge nominale) d’une batterie de 40mAh, ce qui permet de recharger l’accu tout en minimisant les contraintes dessus (excès de chaleur, usure chimique) ; mais on peut normalement monter jusqu’à 1C (une fois la charge nominale) sans problème, en théorie, en envoyant du 40mA de charge dans une batterie de 40mAh (à vous d’adapter en fonction de vos accus, bien entendu)
• concernant les leds LED1/LED2, on pourrait croire qu’elles vont s’allumer en permanence et en même temps, disposées ainsi ! Mais en fait, en temps normal, la sortie STAT du MCP73831 délivre soit du +Vcc (lorsque l’accu est chargé), soit la masse (lorsque l’accu est en charge). Du coup, ces LEDS ne s’allument pas en même temps ! Sauf… si :
  • la tension d’alimentation est trop basse, ou plus basse que la tension de l’accu
  • la résistance de programmation (R3) est trop importante (supérieure à 200K)
  • aucune batterie LIR2032 n’a été insérée dans le support de charge
  • la batterie LIR2032 est défaillante ou défectueuse (dans ce cas, débranchez immédiatement le chargeur, et changez de batterie !)

Voilà ! Je pense que nous avons fait le tour de ce petit circuit électronique ! Maintenant, passons au circuit imprimé.

Liste des composants

Pour ceux que ça intéresse, voici la liste des composants utilisés dans ce chargeur USB pour accus LIR 2032 :

Qté	Désignation	Lien achat
1	Connecteur USB-A mâle horizontal/traversant
1	Fusible réarmable LittelFuse polyfuse 1206L150THWR (CMS, format 1206)
2	Condensateur 10µF 50V X7R MLCC (CMS, format 1206)
1	Condensateur 100nF 50V MLCC (CMS, format 1206)
2	Résistance 470 ohms (CMS, format 1206)
1	Résistance 62K ohms (CMS, format 1206)	(idem)
2	Led CMS au format 1206 (1 rouge + 1 verte)
1	Circuit intégré MCP73831T-2ATI/OT (CMS, format SOT-23-5)
1	Support batterie CR2032/LIR2032 (CMS, modèle AAA-BAT-054)
1	Accu LIR2032 (3.6V lithium-ion, rechargeable), si vous n’en n’avez pas !
1	Circuit imprimé PCB (cf. fichier Gerber en fin d’article, pour reproduire ce projet à l’identique)	–

En espérant que les fabricants/fournisseurs ne changent pas leurs modèles entre temps !

Soudage des CMS (+ connecteur traversant)

Le PCB de ce chargeur d’accu LIR 2032 est du type double face, tel que visible ci-dessous :

Comme vous pouvez le constater, ce circuit imprimé accueillera des composants montés en surface (CMS) et un seul composant traversant (le connecteur USB, afin qu’il soit « solidement » fixé au PCB). J’ai ajouté un maximum de textes/commentaires sur celui-ci, afin que ce soit le plus parlant possible !

Du reste, voici quelques photos prises au moment du soudage des composants :

Pour ma part, les composants CMS (hors support accu 2032) ont été soudés avec une plaque chauffante réglable de 20 à 260°C, et de la pâte à braser basse température Sn42/Bi58 pâte à braser basse température Sn42/Bi58 (en seringue 20g, de mon côté, point de fusion 138°C), en exécutant le profil de chauffe suivant :

• préchauffage : montée en chauffe depuis la température ambiante jusqu’à 120°C, sur 1 minute environ (et maintien de ces 120°C pendant 1 minute environ)
• montée en chauffe : augmentation de la température de chauffe de 120°C à 180/200°C sur 1 minute environ
• refusion : maintien des 180/200°C pendant 30 secondes environ
• refroidissement : arrêt de la chauffe pour un refroidissement lent/naturel

Le support de batterie 2032 et le connecteur USB, quant à eux, ont été soudés au fer à souder électronique (filaire), avec de la soudure plomb/étain qu’il me restait !

Au final, voici à quoi ressemble le circuit imprimé, une fois tous les composants électroniques mis en place :

À présent, passons aux essais de ce chargeur USB d’accus LIR 2032 !

Tests de charge batterie LIR2032, avec mesures

Les tests de charge de batterie LIR2032 sont assez simple, en fait ! Car j’ai simplement « vidé » un accu LIR2032 que j’avais ; pour ça, je me suis servi de l’anneau lumineux ATtiny que je vous avais présenté, jusqu’à ce que la sécurité « batterie faible » se déclenche (ce qui arrive quand l’accu LIR 2032 passe juste en dessous des 3 volts).

Ensuite j’ai inséré cette batterie LIR2032 déchargée (3V de tension) dans le chargeur USB que je vous présente ici, et ai branché le chargeur sur une prise USB de mon ordi (le montage consommant moins de 100 mA, c’est faisable ainsi). J’ai en même temps mis un chronomètre en route, histoire de voir combien de temps la charge prendrait.

Au niveau du chargeur LIR 2032, voici les différents voyants allumés (en début, puis fin de charge) :

Comme vous l’aurez compris et comme indiqué sur le PCB :

• le voyant rouge indique que la batterie LIR 2032 est en charge
• le voyant vert indique que la batterie LIR2032 est pleinement chargée

À noter qu’en fin de charge la tension d’un accu li-ion tel que celui-ci fait 4,2 volts environ.

Enfin, au niveau de la durée de charge à proprement parler, ça a mis 2h40. Bien sûr, vous pouvez raccourcir ce délai en utilisant une résistance R3 de plus faible valeur. Mais attention, car plus vous augmenterez la rapidité de charge, plus vous allez « user » votre batterie plus vite ! Faites donc vos choix de manière appropriée 🙂

Améliorations possibles

Après réalisation et tests de ce projet, je me suis aperçu que certaines choses auraient pu être améliorées. Je pense notamment à :

• le shield (carcasse) du connecteur USB n’a pas été mis à la masse. Ce n’est pas un problème en soi ici, mais il aurait été préférable de relier l’embase USB à la masse, afin de réduire les risques de décharges électrostatiques (ESD) ; si cela avait été fait, cela aurait fournit un chemin pour dissiper l’énergie statique, ce qui aurait permis de mieux protéger l’ensemble.
• le polyfuse (fusible réarmable) de 1,5A (un 1206L150THWR de chez LittelFuse) est quelque peu surdimensionné ici. Il aurait été préférable d’utiliser un fusible de 500 mA (un 1206L050YR, par exemple), sachant que la charge d’un accu LIR2032 prend moins de 100mA, en condition normale ; ainsi, on aurait non seulement une protection contre les courts-circuits, mais également contre une surconsommation excessive au niveau de l’accu LIR 2032.

Mais comme j’avais déjà fait fabriqué les PCB, soudé les composants, pris les photos, et fait les essais, j’ai laissé les choses telles quelles, et vous partage mon retour après coup ici !

Liens utiles et téléchargements

Voici les fichiers de conception/fabrication de ce chargeur USB pour accus LIR2032 :

• le schéma électronique du Chargeur USB LIR2032 (format PDF)
• les documents de fabrication du Chargeur USB LIR2032 (format PDF)
• le fichier Gerber du Chargeur USB LIR2032 (format ZIP), pour faire faire fabriquer le circuit imprimé par un fabricant (type JLCPCB ou autre)

Je vous mets également, pour ceux que ça intéresse, les datasheets de certains composants de ce chargeur :

• le datasheet du Microchip MCP73831T-2ATI-OT (contrôleur/gestionnaire de charge)
• le datasheet du LittelFuse 1206L150THWR (fusible réarmable)

Chargeur USB pour accu LIR 2032 : conclusion !

Voilà, vous êtes arrivé au bout de ce projet de chargeur USB pour batterie LIR2032 ! J’espère qu’il saura vous servir ou vous inspirer au possible !

Pour ma part, je vous dis à bientôt, pour un nouveau projet 🙂
Jérôme.

À découvrir aussi : un anneau lumineux ATtiny utilisant une batterie LIR2032 !

(*) Mis à jour le 07/07/2025