- Komponenter, der kræves
- Kredsløbsdiagram og forklaring
- Fabrikation af PCB 18650 lithium batterioplader og boostermodul
- Bestilling af printkort fra PCBWay
- Montering og test af 18650-opladere og boostermodul
I denne vejledning skal vi opbygge et lithium-batterioplader og boostermodul ved at kombinere TP4056 Li-Ion-batterioplader IC og FP6291 Boost Converter IC til et enkeltcellet litiumbatteri. Et batterimodul som dette vil være meget nyttigt, når du forsyner vores elektroniske projekter med lithiumbatterier. Modulet kan sikkert oplade et lithiumbatteri og øge dets udgangsspænding til en reguleret 5V, som kan bruges til at drive de fleste af vores udviklingskort som Arduino, NodeMcu osv. Ladestrømmen på vores modul er indstillet til 1A, og udgangsstrømmen er også indstillet til 1A ved 5V, kan den dog også let modificeres til at give op til 2,5A, hvis det kræves og understøttes af batteriet.
Gennem hele tutorialen vil vi diskutere kredsløbsdiagrammet, hvordan jeg designet printkortet, hvordan jeg bestilte det, og hvilken slags problemer der opstod under lodning af komponenterne og test af kredsløbet. Hvis du er helt ny med lithiumbatterier og opladerkredsløb, skal du tjekke introduktionen til lithiumbatterier og lithiumbatteriladerkredsløb for at få en idé, inden du fortsætter med dette kredsløb.
Her har vi brugt PCBWay til at levere PCB-kortene til dette projekt. I de følgende afsnit af artiklen har vi i detaljer beskrevet den komplette procedure til at designe, bestille og samle printkortene til dette lithium-batteriopladekredsløb.
Komponenter, der kræves
- TP4056 Li-Ion batterioplader IC
- FP6291 Boost Converter IC
- USB Type-A hunstik
- Micro USB 2.0 B type 5-bens stik
- 5 × modstand (2 × 1k, 1,2k, 12k, 88k)
- 6 × kondensator (2 × 0,1 µf, 2 × 10 µf, 2 × 20 µf)
- 2 × lysdioder
- 1 × Induktor (4,7 µH)
- 1 × diode (1N5388BRLG)
- 18650 Lithium-celle
Kredsløbsdiagram og forklaring
Kredsløbsdiagrammet til 18650 Lithium Battery Charger & Booster Module er angivet ovenfor. Dette kredsløb har to hoveddele, den ene er batteriopladningskredsløbet, og den anden er DC til DC boost-konverter-del. Booster-delen bruges til at øge batterispændingen fra 3,7v til 4,5v-6v. Her i dette kredsløb brugte vi en USB Type-A hunstik på Booster-siden og en Micro USB 2.0 B type 5-pin-stik på opladersiden. Den komplette bearbejdning af kredsløbet kan også findes i videoen nederst på denne side.
Den batterioplader kredsløb er designet omkring en dedikeret lithium-ion batterilader TP4056 IC. TP4056 er en komplet lineær oplader med konstant strøm / konstant spænding til encellede litiumionbatterier. SOP-pakken og det lave antal eksterne komponenter gør TP4056 ideel til bærbare applikationer. Denne IC håndterer batteriopladning ved at behandle 5V DC-inputforsyningen modtaget via Micro USB-stikket. LED'erne, der er tilsluttet den, angiver opladningsstatus.
Den DC-DC Boost Converter Circuit er designet ved hjælp af DC-DC boost konverter FP6291 IC. Denne 1 MHz DC-DC Step-Up Boost IC kan bruges i applikationen, for eksempel for at få stabilt 5V fra 3V batteri. Boost Converter-kredsløbet får inputforsyningen gennem batteripolerne (+ og -) behandles af FP6291 IC for at give en stabil 5V DC-forsyning via standard USB-stikket ved dets output.
Fabrikation af PCB 18650 lithium batterioplader og boostermodul
Nu hvor vi forstår, hvordan skemaerne fungerer, kan vi fortsætte med at opbygge printkortet til vores projekt. Du kan designe printkortet ved hjælp af hvilken som helst pcb-software, vi vælger. Vores printkort ser sådan ud nedenfor, når det er afsluttet.
Printkortlayoutet til ovenstående kredsløb kan også downloades som Gerber fra linket:
- 18650 Lithium-batterioplader Gerber File
Nu, hvor vores design er klar, er det tid til at få dem fabrikeret ved hjælp af Gerber-filen. For at få printkortet gjort er ganske let, skal du blot følge nedenstående trin-
Bestilling af printkort fra PCBWay
Trin 1: Gå ind på https://www.pcbway.com/, tilmeld dig, hvis det er første gang. Indtast derefter dimensionerne på din PCB, antallet af lag og antallet af PCB, du har brug for, på fanen PCB Prototype.
Trin 2: Fortsæt ved at klikke på knappen 'Citér nu'. Du føres til en side, hvor du kan indstille et par yderligere parametre, hvis det kræves, som det anvendte materiale, sporafstand osv. Men for det meste fungerer standardværdierne fint.
Trin 3: Det sidste trin er at uploade Gerber-filen og fortsætte med betalingen. For at sikre, at processen er glat, verificerer PCBWAY, om din Gerber-fil er gyldig, inden du fortsætter med betalingen. På denne måde kan du være sikker på, at dit print er fabrikationsvenligt og når dig som engageret.
Montering og test af 18650-opladere og boostermodul
Efter et par dage modtog vi vores PCB i en pæn pakke, og PCB-kvaliteten var som altid god. Boardets øverste og nederste lag vises nedenfor.
Efter at have samlet alle komponenterne og loddet en rød og sort ledning til B + og B-stifterne for at forbinde til vores 18650 celler. Da det ikke havde plet-svejser med mig, brugte jeg magneter til at sikre min forbindelse til 18650-cellerne. Det samlede modul sammen med lithiumbatteriet er vist nedenfor.
De grønne og gule lysdioder på kortet er modulets opladningsstatus. Den grønne LED lyser, når batteriet oplades, og den gule LED lyser opladningen, eller modulet venter på batteriet. Micro USB-porten kan bruges til at oplade batteriet, hvis opladeren ikke er tilsluttet, så lyser hverken den grønne eller den gule LED. Vi kan bruge en hvilken som helst 5V oplader med dette modul, bare sørg for, at opladerens udgangsstrøm er 1A eller mere. Nedenstående billede viser modulet, der oplader vores lithiumbatteri, bemærk at den grønne LED er tændt.
Output USB-porten er designet til 5V og 1A. Batterispændingen fra 18650-cellerne øges til 5V for at udløse elektroniske projekter. Billedet nedenfor viser, hvordan modulet kan bruges til at drive et Arduino nano-kort.
Vær opmærksom på, at modulets maksimale udgangsstrøm kan konfigureres så højt som 2,5A teoretisk, men praktisk taget var jeg ikke i stand til at få mere end 1,5A, selv når modstanden var sat til 2,5A. Dette kan skyldes mit batteri eller selve boost-IC'et. Men hvis belastningsstrømmen er mindre end 1A, er dette billige boost-kredsløb godt nok.
Håber du nød artiklen og lærte noget nyttigt, hvis du har spørgsmål, kan du lade dem være i kommentarfeltet nedenfor eller bruge vores fora til andre tekniske spørgsmål.