- Súčasti sú povinné
- Schéma zapojenia a vysvetlenie
- Zhotovenie PCB lítiovej batérie a zosilňovača 18650
- Objednávanie DPS z PCBWay
- Zostavenie a testovanie 18650 nabíjačiek a pomocného modulu
V tomto výučbe sa chystáme zostaviť modul nabíjačky a zosilňovača lítiových batérií kombináciou integrovanej nabíjačky batérií Li-Ion TP4056 a integrovaného zosilňovača FP6291 Boost Converter IC pre jednočlánkovú lítiovú batériu. Takýto batériový modul bude veľmi užitočný pri napájaní našich elektronických projektov lítiovými batériami. Modul môže bezpečne nabíjať lítiovú batériu a zvyšovať jej výstupné napätie na regulovaných 5 V, ktoré je možné použiť na napájanie väčšiny našich vývojových dosiek ako Arduino, NodeMcu atď. Nabíjací prúd nášho modulu je nastavený na 1 A a výstupný prúd je tiež nastavený na 1A pri 5V, dá sa však tiež ľahko upraviť tak, aby poskytoval až 2,5A, ak to vyžaduje a podporuje batéria.
V celom tutoriále sa budeme venovať schéme zapojenia, tomu, ako som navrhol PCB, ako som si ho objednal a aké problémy nastali pri spájkovaní komponentov a testovaní obvodu. Ak ste v oblasti lítiových batérií a obvodov nabíjačky úplne nová, prečítajte si úvod do problematiky lítiových batérií a obvodu nabíjačky lítiových batérií, aby ste mali predstavu, skôr ako v tomto obvode pokračujete.
Tu sme použili PCBWay na zabezpečenie dosiek plošných spojov pre tento projekt. V nasledujúcich častiach článku sme sa podrobne zaoberali kompletným postupom navrhovania, objednávania a montovania dosiek plošných spojov pre tento obvod nabíjačky lítiových batérií.
Súčasti sú povinné
- Nabíjačka batérií Li-Ion TP4056 IC
- FP6291 IC Boost Converter
- USB konektor typu A female
- Micro USB 2.0 B 5-pinový konektor
- 5 × rezistor (2 × 1k, 1,2k, 12k, 88k)
- 6 × kondenzátor (2 × 0,1 µf, 2 × 10µf, 2 × 20µf)
- 2 × LED diódy
- 1 × induktor (4,7µH)
- 1 × dióda (1N5388BRLG)
- 18650 lítiový článok
Schéma zapojenia a vysvetlenie
Schéma zapojenia modulu nabíjačky a zosilňovača lítiových batérií 18650 je uvedená vyššie. Tento obvod má dve hlavné časti, jednou je obvod nabíjania batérie a druhou je časť prevodníka zosilňovača na jednosmerný prúd. Časť Booster sa používa na zvýšenie napätia batérie z 3,7 V na 4,5 V-6 V. Tu v tomto obvode sme použili USB konektor typu A na strane Booster a 5-pinový konektor Micro USB 2.0 B typu na strane nabíjačky. Kompletné fungovanie obvodu nájdete tiež vo videu v dolnej časti tejto stránky.
Nabíjačka okruh je navrhnutý tak, okolo lithium-ion batérií vyhradený TP4056 IC. TP4056 je kompletná lineárna nabíjačka s konštantným prúdom / konštantným napätím pre jednočlánkové lítium-iónové batérie. Vďaka balíku SOP a nízkemu počtu externých komponentov je TP4056 ideálne vhodný pre prenosné aplikácie. Tento IC zvláda operáciu nabíjania batérie spracovaním napájacieho zdroja 5V DC prijatého cez zásuvku Micro USB. LED, ktoré sú s ním spojené, indikujú stav nabíjania.
DC-DC konvertor Zvýšenie Obvod je navrhnutý pomocou DC-DC prevodník Boost zaisťuje FP6291 IC. Tento zosilňovač IC 1-DC DC-DC Step-Up Boost je možné použiť v aplikácii napríklad na získanie stabilných 5 V z 3V batérie. Obvod zosilňovača Boost Converter dostane vstupné napájanie cez svorky batérie (+ a -) spracované procesorom FP6291 IC, aby poskytoval stabilné napájanie 5V DC cez štandardnú zásuvku USB na svojom výstupe.
Zhotovenie PCB lítiovej batérie a zosilňovača 18650
Teraz, keď chápeme, ako fungujú schémy, môžeme pokračovať v budovaní PCB pre náš projekt. DPS môžete navrhnúť pomocou ľubovoľného softvéru DPS podľa nášho výberu. Naša PCB vyzerá po dokončení takto.
Rozloženie dosiek plošných spojov pre vyššie uvedený obvod je tiež k dispozícii na stiahnutie ako Gerber z odkazu:
- Nabíjačka lítiových batérií 18650 Gerber File
Teraz, keď je náš Dizajn pripravený, je čas nechať si ich vyrobiť pomocou súboru Gerber. Hotové PCB je celkom jednoduché, jednoducho postupujte podľa krokov uvedených nižšie -
Objednávanie DPS z PCBWay
Krok 1: Prejdite na stránku https://www.pcbway.com/ a zaregistrujte sa, ak ste prvýkrát. Potom na karte Prototyp PCB zadajte rozmery vašej PCB, počet vrstiev a požadovaný počet PCB.
Krok 2: Pokračujte kliknutím na tlačidlo „Citovať teraz“. Budete presmerovaní na stránku, kde môžete v prípade potreby nastaviť niekoľko ďalších parametrov, ako je použitý materiál, rozstup koľají atď. Predvolené hodnoty však väčšinou fungujú dobre.
Krok 3: Posledným krokom je nahranie súboru Gerber a pokračovanie v platbe. Pred pokračovaním v platbe PCBWAY overuje, či je váš súbor Gerber platný, aby sa ubezpečil, že proces je hladký. Týmto spôsobom si môžete byť istí, že vaša doska s plošnými spojmi je vhodná pre výrobu a že sa k vám dostane ako zaviazaná.
Zostavenie a testovanie 18650 nabíjačiek a pomocného modulu
Po niekoľkých dňoch sme dostali náš DPS v úhľadnom balení a kvalita DPS bola ako vždy dobrá. Horná vrstva a spodná vrstva dosky sú zobrazené nižšie.
Po zostavení všetkých komponentov a spájkovaní červeného a čierneho drôtu k pólom B + a B- sa pripojte k našim 18650 bunkám. Pretože nemal so sebou bodovú zváračku, použil som magnety na zabezpečenie spojenia s bunkami 18650. Zložený modul spolu s lítiovou batériou je zobrazený nižšie.
Zelená a žltá LED dióda na doske predstavuje stav nabíjania modulu. Zelená LED bude svietiť, keď sa batéria nabíja a žltá LED bude svietiť, nabíjanie je dokončené alebo modul čaká na batériu. Port micro USB je možné použiť na nabíjanie batérie, ak nie je pripojená nabíjačka, potom nesvieti ani zelená ani žltá žiarovka. S týmto modulom môžeme použiť ľubovoľnú 5V nabíjačku, len sa uistite, že výstupný prúd nabíjačky je 1A alebo viac. Nasledujúci obrázok zobrazuje modul nabíjajúci našu lítiovú batériu. Všimnite si, že svieti zelená LED dióda.
Výstupný USB port je určený pre 5V a 1A. Napätie batérie z 18650 článkov sa zvýši na 5 V, aby sa mohli napájať elektronické projekty. Nasledujúci obrázok ukazuje, ako je možné modul použiť na napájanie nano dosky Arduino.
Všimnite si, že maximálny výstupný prúd modulu je možné teoreticky nakonfigurovať na 2,5A, ale prakticky som nebol schopný dostať viac ako 1,5A, aj keď bol odpor nastavený na 2,5A. Môže to byť spôsobené mojou batériou alebo samotným zosilňovačom IC. Ak je však prúd záťaže menší ako 1 A, bude stačiť tento nízkonákladový podporný obvod.
Dúfam, že sa vám článok páčil a dozvedeli ste sa niečo užitočné, ak máte akékoľvek otázky, môžete zanechať v sekcii komentárov nižšie alebo použiť naše fóra na ďalšie technické otázky.