- Потрібні компоненти
- Принципова схема та пояснення
- Виготовлення зарядного пристрою та підсилювача літієвої батареї 18650
- Замовлення друкованої плати з PCBWay
- Збірка та випробування зарядних пристроїв 18650 та підсилювального модуля
У цьому підручнику ми збираємося створити зарядний пристрій та підсилювальний модуль літієвої батареї, поєднавши мікросхему зарядного пристрою літій-іонного акумулятора TP4056 та мікросхему перетворювача FP6291 для одноклітинної літієвої батареї. Цей акумуляторний модуль буде дуже корисним під час живлення наших електронних проектів літієвими батареями. Модуль може безпечно заряджати літієву батарею і підвищувати свою вихідну напругу до регульованого 5 В, що може використовуватися для живлення більшості наших плат розвитку, таких як Arduino, NodeMcu тощо. Зарядний струм нашого модуля встановлений на 1А, а вихідний струм також встановлений на 1А при 5В, однак його також можна легко змінити, щоб забезпечити до 2,5А, якщо це потрібно та підтримується акумулятором
Протягом усього підручника ми обговоримо принципову схему, як я розробив друковану плату, як замовив її та які проблеми виникли під час пайки компонентів та тестування схеми. Якщо ви абсолютно не знайомі з літієвими батареями та схемами зарядних пристроїв, ознайомтесь із введенням у літієві батареї та схему зарядного пристрою для літієвих батарей, щоб отримати уявлення, перш ніж продовжувати цю схему.
Тут ми використали PCBWay для забезпечення плат друкованих плат для цього проекту. У наступних розділах статті ми детально висвітлили повну процедуру проектування, замовлення та складання плат друкованих плат для цієї схеми зарядного пристрою з літієвою батареєю.
Потрібні компоненти
- TP-405 Літій-іонний зарядний пристрій IC
- FP6291 Підсилювач перетворювача IC
- Жіночий роз'єм USB типу А
- 5-контактний роз'єм Micro USB 2.0 B типу
- 5 × резистор (2 × 1k, 1.2k, 12k, 88k)
- 6 × конденсатор (2 × 0,1 мкф, 2 × 10 мкф, 2 × 20 мкф)
- 2 × світлодіоди
- 1 × індуктор (4,7 мкГн)
- 1 × діод (1N5388BRLG)
- 18650 Літієвий елемент
Принципова схема та пояснення
Принципова схема для зарядного та підсилювального модуля літієвої батареї 18650 наведена вище. Ця схема складається з двох основних частин, одна - це схема зарядки акумулятора, а друга - частина перетворювача підсилення від постійного до постійного струму. Частина підсилювача використовується для підвищення напруги акумулятора з 3,7 в до 4,5 в-6 в. Тут, у цій схемі, ми використовували роз'єм USB Type-A з боку підсилювача та 5-контактний роз'єм Micro USB 2.0 B з боку зарядного пристрою. Повну роботу схеми також можна знайти у відео внизу цієї сторінки.
Схема зарядного пристрою розроблена навколо спеціального літій-іонного зарядного пристрою TP4056 IC. TP4056 - це повний лінійний зарядний пристрій постійного струму / постійної напруги для одноклітинних літій-іонних акумуляторів. Його пакет SOP та низька кількість зовнішніх компонентів роблять TP4056 ідеально придатним для портативних програм. Цей мікросхем обробляє операцію заряджання акумулятора, обробляючи вхідний струм 5 В постійного струму, отриманий через роз'єм Micro USB. Підключені до нього світлодіоди вказують на стан зарядки.
DC-DC підвищує перетворювач ланцюга розроблений з використанням підштовхування DC-DC перетворювач FP6291 IC. Цей мікросхемний модуль DC-DC Step-Up Boost 1 МГц може бути використаний у додатку, наприклад, отримання стабільного 5В від акумулятора 3В. Схема Boost Converter отримує вхідне живлення через клеми акумулятора (+ і -) обробляється FP6291 IC для отримання стабільного живлення 5 В постійного струму через стандартний роз'єм USB на його виході.
Виготовлення зарядного пристрою та підсилювача літієвої батареї 18650
Тепер, коли ми зрозуміли, як працюють схеми, ми можемо приступити до побудови друкованої плати для нашого проекту. Ви можете розробити друковану плату за допомогою будь-якого програмного забезпечення на наш вибір. Наша друкована плата виглядає наступним чином після завершення.
Схема друкованої плати для вищезазначеної схеми також доступна для завантаження як Gerber за посиланням:
- 18650 Літієвий зарядний пристрій Гербер Файл
Тепер, коли наш Дизайн готовий, настав час змусити їх виготовити за допомогою файлу Гербера. Отримати друковану плату досить просто, просто виконайте наведені нижче дії.
Замовлення друкованої плати з PCBWay
Крок 1: Зайдіть на https://www.pcbway.com/, підпишіться, якщо це ваш перший раз. Потім на вкладці Прототип друкованої плати введіть розміри вашої друкованої плати, кількість шарів та кількість друкованої плати, яка вам потрібна.
Крок 2: Продовжуйте, натискаючи кнопку "Процитувати зараз". Ви потрапите на сторінку, де за потреби можна встановити кілька додаткових параметрів, як використаний матеріал, інтервал доріжок тощо. Але в основному значення за замовчуванням будуть працювати нормально.
Крок 3: Останнім кроком є завантаження файлу Gerber і продовження платежу. Щоб переконатися, що процес безперебійний, PCBWAY перевіряє, чи справді ваш файл Gerber, перш ніж продовжувати оплату. Таким чином, ви можете бути впевнені, що ваша друкована плата є зручною для виготовлення та зв’яжеться з вами як докладена.
Збірка та випробування зарядних пристроїв 18650 та підсилювального модуля
Через кілька днів ми отримали нашу друковану плату в акуратному пакеті, і якість друкованої плати була як завжди хорошою. Верхній і нижній шар дошки показані нижче.
Після складання всіх компонентів і припаювання червоно-чорного дроту до штифтів B + і B- для підключення до наших 18650 комірок. Оскільки при ньому не було точкового зварника, я використовував магніти, щоб закріпити зв’язок з елементами 18650. Зібраний модуль разом з літієвою батареєю показано нижче.
Зелений та жовтий світлодіоди на платі - це стан зарядки модуля. Зелений світлодіод буде світитися, коли акумулятор заряджається, а жовтий світлодіод світиться, заряд завершено або модуль чекає заряду батареї. Порт micro USB можна використовувати для заряджання акумулятора, якщо зарядний пристрій не підключено, тоді зелений або жовтий світлодіоди не будуть світитися. Ми можемо використовувати будь-який зарядний пристрій 5 В з цим модулем, просто переконайтеся, що вихідний струм зарядного пристрою становить 1 А або більше. На зображенні нижче показано модуль, який заряджає нашу літієву батарею, зауважте, що зелений світлодіод горить.
Вихідний порт USB розрахований на 5 В та 1 А. Напруга акумулятора від елементів 18650 збільшується до 5 В для вимкнення електронних проектів. На зображенні нижче показано, як модуль можна використовувати для живлення наноплати Arduino.
Зверніть увагу, що теоретично максимальний вихідний струм модуля можна налаштувати на 2,5 А, але практично я не зміг отримати більше 1,5 А, навіть коли резистор був встановлений на 2,5 А. Це може бути через мою батарею або саму інтегральну мікросхему. Однак, якщо струм навантаження менше 1А, цього недорогого підсилювального контуру цілком вистачить.
Сподіваємось, вам сподобалась стаття і ви дізнались щось корисне, якщо у вас виникли запитання, ви можете залишити їх у розділі коментарів нижче або використати наші форуми для інших технічних питань.