- Необходимые компоненты
- Принципиальная схема и объяснение
- Изготовление печатной платы 18650 для зарядного устройства и бустерного модуля литиевой батареи
- Заказ печатной платы на PCBWay
- Сборка и тестирование зарядных устройств 18650 и бустерного модуля
В этом руководстве мы собираемся создать модуль зарядного устройства и бустера для литиевых батарей, объединив микросхему зарядного устройства для литиевых батарей TP4056 и микросхему повышающего преобразователя FP6291 для одноэлементной литиевой батареи. Такой батарейный модуль будет очень полезен при питании наших электронных проектов от литиевых батарей. Модуль может безопасно заряжать литиевую батарею и повышать ее выходное напряжение до регулируемых 5 В, которые можно использовать для питания большинства наших плат для разработки, таких как Arduino, NodeMcu и т. Д. Зарядный ток нашего модуля установлен на 1 А, а выходной ток также установлен на 1 А при 5 В, однако его также можно легко изменить для обеспечения до 2,5 А, если это необходимо и поддерживается аккумулятором.
На протяжении всего руководства мы обсудим принципиальную схему, как я спроектировал печатную плату, как я ее заказал, и какие проблемы возникли при пайке компонентов и тестировании схемы. Если вы совершенно не знакомы с литиевыми батареями и схемами зарядного устройства, ознакомьтесь с введением в литиевые батареи и схему зарядного устройства для литиевых батарей, чтобы получить представление, прежде чем приступать к этой схеме.
Здесь мы использовали PCBWay, чтобы предоставить печатные платы для этого проекта. В следующих разделах статьи мы подробно рассмотрели полную процедуру проектирования, заказа и сборки печатных плат для этой схемы зарядного устройства литиевой батареи.
Необходимые компоненты
- Зарядное устройство для литий-ионных аккумуляторов TP4056 IC
- ИС повышающего преобразователя FP6291
- Гнездовой разъем USB типа A
- 5-контактный разъем Micro USB 2.0 B типа
- 5 × резистор (2 × 1 кОм, 1,2 кОм, 12 кОм, 88 кОм)
- 6 × конденсатор (2 × 0,1 мкФ, 2 × 10 мкФ, 2 × 20 мкФ)
- 2 × светодиода
- 1 × индуктор (4,7 мкГн)
- 1 × диод (1N5388BRLG)
- 18650 литиевая батарея
Принципиальная схема и объяснение
Принципиальная схема зарядного устройства и бустерного модуля литиевой батареи 18650 приведена выше. Эта схема состоит из двух основных частей: одна - это цепь зарядки аккумулятора, а вторая - часть повышающего преобразователя постоянного тока. Бустерная часть используется для повышения напряжения батареи с 3,7 В до 4,5-6 В. Здесь, в этой схеме, мы использовали гнездовой разъем USB типа A на стороне усилителя и 5-контактный разъем Micro USB 2.0 B типа 5 на стороне зарядного устройства. Полную работу схемы также можно увидеть на видео внизу этой страницы.
Схема зарядного устройства разработана на основе специального зарядного устройства для литий-ионных аккумуляторов TP4056 IC. TP4056 - это полное линейное зарядное устройство постоянного тока / постоянного напряжения для одноэлементных литий-ионных батарей. Пакет SOP и небольшое количество внешних компонентов делают TP4056 идеально подходящим для портативных приложений. Эта микросхема обрабатывает процесс зарядки аккумулятора, обрабатывая входное напряжение 5 В постоянного тока, поступающее через разъем Micro USB. Подключенные к нему светодиоды показывают состояние зарядки.
DC-DC повышающий преобразователь цепи разработан с использованием подталкивание DC-DC преобразователь FP6291 IC. Эта повышающая повышающая ИС DC-DC на 1 МГц может использоваться в приложении, например, для получения стабильного напряжения 5 В от батареи 3 В. Схема повышающего преобразователя получает входное питание через клеммы аккумулятора (+ и -), обрабатывается микросхемой FP6291 для обеспечения стабильного питания 5 В постоянного тока через стандартный разъем USB на выходе.
Изготовление печатной платы 18650 для зарядного устройства и бустерного модуля литиевой батареи
Теперь, когда мы понимаем, как работают схемы, мы можем приступить к созданию печатной платы для нашего проекта. Вы можете спроектировать печатную плату с помощью любого программного обеспечения для печатных плат по нашему выбору. Наша печатная плата после завершения выглядит так, как показано ниже.
Компоновку печатной платы для указанной выше схемы также можно загрузить как Gerber по ссылке:
- Зарядное устройство для литиевой батареи 18650 Gerber File
Теперь, когда наш дизайн готов, пришло время изготовить их с помощью файла Gerber. Сделать печатную плату довольно просто, просто выполните следующие действия:
Заказ печатной платы на PCBWay
Шаг 1. Зайдите на https://www.pcbway.com/, зарегистрируйтесь, если это ваш первый раз. Затем на вкладке PCB Prototype введите размеры вашей печатной платы, количество слоев и количество требуемых печатных плат.
Шаг 2: Продолжите, нажав кнопку «Цитировать сейчас». Вы попадете на страницу, где при необходимости установите несколько дополнительных параметров, таких как используемый материал, расстояние между дорожками и т. Д. Но в большинстве случаев значения по умолчанию будут работать нормально.
Шаг 3: Последний шаг - загрузить файл Gerber и продолжить оплату. Чтобы убедиться, что процесс проходит гладко, PCBWAY проверяет, действителен ли ваш файл Gerber, прежде чем продолжить платеж. Таким образом, вы можете быть уверены, что ваша печатная плата удобна для изготовления и будет доставлена к вам в соответствии с требованиями.
Сборка и тестирование зарядных устройств 18650 и бустерного модуля
Через несколько дней мы получили нашу печатную плату в аккуратной упаковке, и качество печатной платы было как всегда хорошим. Верхний и нижний слои платы показаны ниже.
После сборки всех компонентов припаял красный и черный провод к контактам B + и B- для подключения к нашим ячейкам 18650. Поскольку у него не было с собой точечной сварки, я использовал магниты для защиты моего соединения с ячейками 18650. Собранный модуль вместе с литиевой батареей показан ниже.
Зеленый и желтый светодиоды на плате показывают состояние зарядки модуля. Зеленый светодиод светится, когда батарея заряжается, а желтый светодиод светится, когда заряд завершен или модуль ожидает зарядки аккумулятора. Порт micro USB можно использовать для зарядки аккумулятора, если зарядное устройство не подключено, тогда ни зеленый, ни желтый светодиоды не светятся. Мы можем использовать любое зарядное устройство на 5 В с этим модулем, просто убедитесь, что выходной ток зарядного устройства составляет 1 А или более. На изображении ниже показан модуль, заряжающий нашу литиевую батарею, обратите внимание, что горит зеленый светодиод.
Выходной USB-порт рассчитан на 5 В и 1 А. Напряжение батареи 18650 повышается до 5 В для питания электронных проектов. На изображении ниже показано, как модуль можно использовать для питания платы Arduino nano.
Обратите внимание, что максимальный выходной ток модуля теоретически может быть сконфигурирован до 2,5 А, но практически я не смог получить больше 1,5 А, даже когда резистор был установлен на 2,5 А. Это может быть из-за моей батареи или самой микросхемы наддува. Однако, если ток нагрузки меньше 1 А, этой недорогой схемы повышения будет вполне достаточно.
Надеюсь, вам понравилась статья и вы узнали что-то полезное, если у вас есть какие-либо вопросы, вы можете оставить их в разделе комментариев ниже или использовать наш форум для других технических вопросов.