- Požadované komponenty
- Schéma zapojení a vysvětlení
- Zhotovení PCB 18650 lithiové baterie a nabíjecího modulu
- Objednání desky plošných spojů z PCBWay
- Sestavení a testování 18650 nabíječek a přídavného modulu
V tomto tutoriálu se chystáme postavit lithiovou bateriovou nabíječku a zesilovací modul kombinací integrované nabíječky lithium-iontových baterií TP4056 a integrované převaděče FP6291 pro jednočlánkovou lithiovou baterii. Takový bateriový modul bude velmi užitečný při napájení našich elektronických projektů lithiovými bateriemi. Modul může bezpečně nabíjet lithiovou baterii a zvyšovat její výstupní napětí na regulovaných 5 V, které lze použít k napájení většiny našich vývojových desek, jako je Arduino, NodeMcu atd. Nabíjecí proud našeho modulu je nastaven na 1 A a výstupní proud je také nastavena na 1A při 5V, lze ji však také snadno upravit tak, aby poskytovala až 2,5A, pokud to vyžaduje a podporuje baterie.
V celém tutoriálu probereme schéma zapojení, jak jsem navrhl desku plošných spojů, jak jsem ji objednal a jaké problémy nastaly při pájení součástek a testování obvodu. Pokud jste s lithiovými bateriemi a nabíjecími obvody úplně noví, před pokračováním v tomto obvodu si přečtěte úvod do lithiových baterií a nabíjecího obvodu lithiových baterií.
Zde jsme použili PCBWay k poskytnutí desek plošných spojů pro tento projekt. V následujících částech článku jsme podrobně popsali kompletní postup návrhu, objednávky a montáže desek plošných spojů pro tento obvod nabíječky lithiových baterií.
Požadované komponenty
- Nabíječka baterií Li-Ion TP4056 IC
- FP6291 IC Boost Converter
- USB konektor typu A female
- 5kolíkový konektor Micro USB 2.0 B typu
- 5 × rezistor (2 × 1k, 1,2k, 12k, 88k)
- 6 × kondenzátor (2 × 0,1µf, 2 × 10µf, 2 × 20µf)
- 2 × LED
- 1 × induktor (4,7µH)
- 1 × dioda (1N5388BRLG)
- 18650 lithiový článek
Schéma zapojení a vysvětlení
Schéma zapojení nabíjecího a posilovacího modulu lithiové baterie 18650 je uvedeno výše. Tento obvod má dvě hlavní části, jednou je obvod nabíjení baterie a druhou částí převodníku pro zesílení stejnosměrného proudu na stejnosměrný. Část Booster se používá ke zvýšení napětí baterie z 3,7 V na 4,5 V-6 V. Zde v tomto obvodu jsme použili USB konektor typu A na straně Booster a 5kolíkový konektor Micro USB 2.0 B typu na straně nabíječky. Kompletní fungování obvodu najdete také ve videu ve spodní části této stránky.
Obvod nabíječky baterií je navržen kolem vyhrazené lithium-iontové nabíječky baterií TP4056 IC. TP4056 je kompletní lineární nabíječka s konstantním proudem / konstantním napětím pro jednočlánkové lithium-iontové baterie. Díky balíčku SOP a nízkému počtu externích komponent je TP4056 ideální pro přenosné aplikace. Tento IC zpracovává operaci nabíjení baterie zpracováním 5V DC vstupního zdroje přijatého přes zásuvku Micro USB. LED s ním spojené indikují stav nabíjení.
Obvod měniče DC-DC Boost Converter je navržen s použitím měniče DC-DC Boost Converter FP6291 IC. Tento 1 MHz DC-DC Step-Up Boost IC lze použít v aplikaci, například získat stabilní 5V z 3V baterie. Obvod převaděče Boost převádí vstupní napájení přes svorky baterie (+ a -) na procesor FP6291 IC a poskytuje stabilní 5V stejnosměrné napájení prostřednictvím standardní zásuvky USB na svém výstupu.
Zhotovení PCB 18650 lithiové baterie a nabíjecího modulu
Nyní, když chápeme, jak schémata fungují, můžeme pokračovat v budování desky plošných spojů pro náš projekt. Desku plošných spojů můžete navrhnout pomocí libovolného softwaru desek plošných spojů podle našeho výběru. Po dokončení naše PCB vypadá níže.
Uspořádání desek plošných spojů pro výše uvedený obvod je také k dispozici ke stažení jako Gerber z odkazu:
- Nabíječka lithiových baterií 18650 Gerber File
Nyní, když je náš Design připraven, je čas nechat si je vyrobit pomocí souboru Gerber. Chcete-li udělat desku plošných spojů docela snadné, jednoduše postupujte podle následujících kroků -
Objednání desky plošných spojů z PCBWay
Krok 1: Vstupte na https://www.pcbway.com/, zaregistrujte se, pokud jste poprvé. Poté na kartě Prototyp desky plošných spojů zadejte rozměry desky plošných spojů, počet vrstev a požadovaný počet desek plošných spojů.
Krok 2: Pokračujte kliknutím na tlačítko „Citovat nyní“. Budete přesměrováni na stránku, kde můžete v případě potřeby nastavit několik dalších parametrů, jako je použitý materiál, rozestup stop atd. Výchozí hodnoty ale většinou fungují dobře.
Krok 3: Posledním krokem je nahrání souboru Gerber a pokračování platby. Před pokračováním v platbě PCBWAY ověří, zda je váš soubor Gerber platný, aby byl proces hladký. Tímto způsobem si můžete být jisti, že vaše deska plošných spojů je přátelská k výrobě a dostane se k vám jako oddaná.
Sestavení a testování 18650 nabíječek a přídavného modulu
Po několika dnech jsme dostali naše PCB v úhledném balení a kvalita PCB byla jako vždy dobrá. Horní vrstva a spodní vrstva desky jsou zobrazeny níže.
Po sestavení všech komponentů a pájení červeného a černého vodiče na B + a B- piny pro připojení k našim 18650 článkům. Vzhledem k tomu, že neměl s sebou bodovou svářečku, použil jsem magnety k zajištění spojení s buňkami 18650. Sestavený modul spolu s lithiovou baterií je zobrazen níže.
Zelená a žlutá LED na desce je stav nabíjení modulu. Zelená LED svítí, když se baterie nabíjí a žlutá LED svítí, nabíjení je dokončeno nebo modul čeká na baterii. Port micro USB lze použít k nabíjení baterie, pokud není připojena nabíječka, pak nebude svítit ani zelená LED ani žlutá LED. S tímto modulem můžeme použít jakoukoli 5V nabíječku, jen se ujistěte, že výstupní proud nabíječky je 1A nebo více. Níže uvedený obrázek ukazuje modul, který nabíjí naši lithiovou baterii, všimněte si, že svítí zelená LED.
Výstupní USB port je určen pro 5V a 1A. Napětí baterie z článků 18650 se zvýší na 5 V, aby se mohly napájet elektronické projekty. Níže uvedený obrázek ukazuje, jak lze modul použít k napájení nano desky Arduino.
Všimněte si, že maximální výstupní proud modulu lze teoreticky konfigurovat až na 2,5 A, ale prakticky jsem nebyl schopen dostat více než 1,5 A, i když byl odpor nastaven na 2,5 A. Může to být kvůli mé baterii nebo samotnému zesilovači IC. Pokud je však zatěžovací proud menší než 1 A, tento levný zesilovací obvod bude dostačující.
Doufám, že se vám článek líbil a dozvěděli jste se něco užitečného, pokud máte nějaké dotazy, můžete je zanechat v sekci komentářů níže nebo použít naše fóra pro další technické otázky.