- Необходими компоненти
- Електрическа схема и обяснение
- Изработване на печатни платки 18650 зарядно и бустер за литиева батерия
- Поръчка на печатни платки от PCBWay
- Сглобяване и тестване на зарядни устройства 18650 и бустер модул
В този урок ще изградим модул за зарядно устройство и усилвател на литиева батерия, като комбинираме интегралната схема на зарядното устройство за литиево-йонна батерия TP4056 и интегралната схема FP6291 Boost Converter за едноклетъчна литиева батерия. Модул на батерията като този ще бъде много полезен при захранването на нашите електронни проекти с литиеви батерии. Модулът може безопасно да зарежда литиева батерия и да повиши изходното си напрежение до регулирано 5V, което може да се използва за захранване на повечето от нашите платки за разработка като Arduino, NodeMcu и др. Зарядният ток на нашия модул е настроен на 1A и изходният ток също е настроен на 1A при 5V, но също така може лесно да бъде модифициран, за да осигури до 2.5A, ако е необходимо и се поддържа от батерията.
По време на урока ще обсъдим електрическата схема, как проектирах печатната платка, как я поръчах и какви проблеми възникнаха при запояване на компонентите и тестване на веригата. Ако сте напълно нови за литиевите батерии и схемите на зарядното устройство, проверете въведението за литиевите батерии и веригата за зарядно устройство за литиеви батерии, за да получите представа, преди да продължите с тази схема.
Тук използвахме PCBWay, за да предоставим платките за печатни платки за този проект. В следващите раздели на статията ние разгледахме подробно пълната процедура за проектиране, поръчка и сглобяване на платките за печатни платки за тази схема на зарядно устройство за литиеви батерии.
Необходими компоненти
- TP4056 Литиево-йонна зарядна батерия IC
- FP6291 Boost Converter IC
- USB конектор тип A за жени
- Micro USB 2.0 B тип 5-пинов конектор
- 5 × резистор (2 × 1k, 1.2k, 12k, 88k)
- 6 × кондензатор (2 × 0,1µf, 2 × 10µf, 2 × 20µf)
- 2 × светодиода
- 1 × индуктор (4.7µH)
- 1 × диод (1N5388BRLG)
- 18650 Литиева клетка
Електрическа схема и обяснение
Схемата на схемата за зарядно и усилващ модул за литиева батерия 18650 е дадена по-горе. Тази схема има две основни части, едната е веригата за зареждане на батерията, а втората е частта от преобразувател за усилване от DC към DC. Частта за усилване се използва за повишаване на напрежението на батерията от 3.7v на 4.5v-6v. Тук в тази схема използвахме USB конектор тип A от страна на бустера и Micro USB 2.0 B тип 5-пинов конектор от страната на зарядното устройство. Пълната работа на веригата може да се намери и във видеото в долната част на тази страница.
Схемата на зарядното устройство за батерии е проектирана около специално зарядно устройство за литиево-йонни батерии TP4056 IC. TP4056 е пълно линейно зарядно с постоянен ток / постоянно напрежение за едноклетъчни литиево-йонни батерии. Неговият SOP пакет и ниският брой външни компоненти правят TP4056 идеално подходящ за преносими приложения. Този IC управлява операцията по зареждане на батерията чрез обработка на 5V постояннотоково захранване, получено през гнездото Micro USB. Светодиодите, свързани с него, показват състоянието на зареждане.
В DC-DC тласък конвертор Circuit е разработен с помощта на DC-DC тласък конвертор FP6291 IC. Този 1 MHz DC-DC Step-Up Boost IC може да се използва в приложението, например получаване на стабилни 5V от 3V батерия. Схемата за усилващ преобразувател получава входно захранване през клемите на батерията (+ и -) се обработва от FP6291 IC, за да осигури стабилно захранване от 5V DC чрез стандартния USB контакт на изхода си.
Изработване на печатни платки 18650 зарядно и бустер за литиева батерия
След като разбрахме как работят схемите, можем да продължим с изграждането на печатната платка за нашия проект. Можете да проектирате печатната платка, като използвате всеки софтуер за печатни платки по наш избор. Нашата PCB изглежда по-долу, когато е завършена.
Оформлението на печатни платки за горната схема също е достъпно за изтегляне като Gerber от връзката:
- 18650 Зарядно устройство за литиева батерия Gerber File
Сега, когато нашият дизайн е готов, е време да ги накараме да бъдат изработени с помощта на файла Gerber. За да направите печатната платка е доста лесно, просто следвайте стъпките по-долу
Поръчка на печатни платки от PCBWay
Стъпка 1: Влезте в https://www.pcbway.com/, регистрирайте се, ако за първи път. След това в раздела PCB Prototype въведете размерите на вашата PCB, броя на слоевете и броя на PCB, който ви е необходим.
Стъпка 2: Продължете, като кликнете върху бутона „Цитирай сега“. Ще бъдете отведени на страница, където да зададете няколко допълнителни параметъра, ако е необходимо, като използвания материал, разстоянието между пистите и т.н. Но най-вече стойностите по подразбиране ще работят добре.
Стъпка 3: Последната стъпка е да качите файла Gerber и да продължите с плащането. За да се увери, че процесът е гладък, PCBWAY проверява дали вашият Gerber файл е валиден, преди да продължи с плащането. По този начин можете да сте сигурни, че вашата PCB е удобна за изработка и ще се свърже с вас като ангажирана.
Сглобяване и тестване на зарядни устройства 18650 и бустер модул
След няколко дни получихме нашата ПХБ в чист пакет и качеството на ПХБ беше добро както винаги. Най-горният и долният слой на дъската са показани по-долу.
След сглобяването на всички компоненти и запояване на червен и черен проводник към B + и B-щифтовете, за да се свърже с нашите 18650 клетки. Тъй като нямаше точков заварчик с мен, използвах магнити, за да осигуря връзката си с клетките 18650. Сглобеният модул заедно с литиевата батерия е показан по-долу.
Зелените и жълтите светодиоди на платката са състоянието на зареждане на модула. Зеленият светодиод ще свети, когато батерията се зарежда, а жълтият светодиод ще свети, зареждането е завършено или модулът чака батерията. Микро USB портът може да се използва за зареждане на батерията, ако зарядното не е свързано, тогава нито зеленият, нито жълтият светодиод няма да светят. Можем да използваме всяко 5V зарядно устройство с този модул, просто се уверете, че изходният ток на зарядното устройство е 1A или повече. Долното изображение показва модула, който зарежда нашата литиева батерия, забележете, че зеленият светодиод свети.
Изходният USB порт е проектиран за 5V и 1A. Напрежението на батерията от 18650 клетки се повишава до 5V за захранване на електронни проекти. Изображението по-долу показва как модулът може да се използва за захранване на нано платка Arduino.
Имайте предвид, че максималният изходен ток на модула теоретично може да бъде конфигуриран до 2,5А, но на практика не успях да получа повече от 1,5А, дори когато резисторът беше настроен на 2,5А. Това може да се дължи на батерията ми или на самия усилвател. Ако обаче токът на натоварване е по-малък от 1А, тази евтина усилваща верига ще бъде достатъчна.
Надявам се, че статията ви е харесала и сте научили нещо полезно, ако имате въпроси, можете да ги оставите в раздела за коментари по-долу или да използвате нашите форуми за други технически въпроси.