Hvordan bygge en 18650 litiumbatterilader og boostermodul

I denne opplæringen skal vi bygge en litiumbatterilader og boostermodul ved å kombinere TP4056 Li-Ion batterilader IC og FP6291 Boost Converter IC for et encellet litiumbatteri. En batterimodul som dette vil være veldig nyttig når du driver våre elektroniske prosjekter med litiumbatterier. Modulen kan trygt lade et litiumbatteri og øke utgangsspenningen til en regulert 5V som kan brukes til å drive de fleste av våre utviklingskort som Arduino, NodeMcu, etc. Ladestrømmen til modulen vår er satt til 1A og utgangsstrømmen er satt til 1A ved 5V, men den kan også enkelt modifiseres for å gi opptil 2,5A om nødvendig og støttes av batteriet.

Gjennom opplæringen vil vi diskutere kretsskjemaet, hvordan jeg designet PCB, hvordan jeg bestilte det, og hva slags problemer som oppstod under lodding av komponentene og testing av kretsen. Hvis du er helt ny med litiumbatterier og laderkretser, kan du ta en titt på introduksjonen til litiumbatterier og litiumbatterilader for å få en ide før du fortsetter med denne kretsen.

Her har vi brukt PCBWay for å skaffe PCB-kortene til dette prosjektet. I de følgende delene av artikkelen har vi dekket detaljene den komplette prosedyren for å designe, bestille og montere kretskortene for denne litiumbatteriladerkretsen.

Komponenter kreves

TP4056 Li-Ion batterilader IC
FP6291 Boost Converter IC
USB Type-A kvinnelig kontakt
Micro USB 2.0 B type 5-pinners kontakt
5 × Motstand (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 Litiumcelle

Kretsdiagram og forklaring

Kretsskjemaet for 18650 litiumbatterilader og booster-modul er gitt ovenfor. Denne kretsen har to hoveddeler, den ene er batteriladekretsen, og den andre er DC til DC boost-omformer. Booster-delen brukes til å øke batterispenningen fra 3.7v til 4.5v-6v. Her i denne kretsen brukte vi en USB Type-A kvinnelig kontakt på Booster-siden og en Micro USB 2.0 B type 5-pin-kontakt på ladersiden. Komplett bearbeiding av kretsen finner du også i videoen nederst på denne siden.

Den ladekretsen er konstruert rundt en dedikert litium batterilader TP4056 IC. TP4056 er en komplett lineær lader med konstant strøm / konstant spenning for encellede litiumionbatterier. SOP-pakken og lavt antall eksterne komponenter gjør TP4056 ideell for bærbare applikasjoner. Denne IC håndterer batterilading ved å behandle 5V DC inngangsforsyning mottatt gjennom Micro USB-kontakten. Lysdiodene som er koblet til den, indikerer ladestatus.

Den DC-DC Boost Converter Circuit er utviklet ved hjelp av DC-DC Boost Converter FP6291 IC. Denne 1 MHz DC-DC Step-Up Boost IC kan brukes i applikasjonen, for eksempel for å få stabilt 5V fra 3V batteri. Boost Converter-kretsen får inngangsforsyningen gjennom batteripolene (+ og -) behandles av FP6291 IC for å gi en stabil 5V DC-forsyning via standard USB-kontakten ved utgangen.

Produserer PCB 18650 litiumbatterilader og boostermodul

Nå som vi forstår hvordan skjemaene fungerer, kan vi fortsette med å bygge PCB for prosjektet vårt. Du kan designe PCB med hvilken som helst PCB-programvare vi ønsker. PCB-en vår ser slik ut nedenfor når den er ferdig.

PCB-oppsettet for kretsen ovenfor er også tilgjengelig for nedlasting som Gerber fra lenken:

18650 Litium batterilader Gerber File

Nå som vårt design er klart, er det på tide å få dem fabrikert ved hjelp av Gerber-filen. For å få PCB ferdig er ganske enkelt, følg bare trinnene nedenfor -

Bestille PCB fra PCBWay

Trinn 1: Gå inn på https://www.pcbway.com/, registrer deg hvis dette er første gang. Deretter skriver du inn dimensjonene på PCB-en, antall lag og antall PCB du trenger i kategorien PCB-prototype.

Trinn 2: Fortsett ved å klikke på "Sitat nå" -knappen. Du vil bli ført til en side hvor du kan angi noen ekstra parametere hvis nødvendig, for eksempel materialet som brukes, sporavstand osv. Men for det meste vil standardverdiene fungere bra.

Trinn 3: Det siste trinnet er å laste opp Gerber-filen og fortsette med betalingen. For å sikre at prosessen er jevn, verifiserer PCBWAY om Gerber-filen din er gyldig før du fortsetter med betalingen. På denne måten kan du være sikker på at PCB er fabrikasjonsvennlig og vil nå deg som engasjert.

Montering og testing av 18650-ladere og booster-modul

Etter noen dager mottok vi PCB-en i en pen pakke, og PCB-kvaliteten var god som alltid. Det øverste og nederste laget av brettet er vist nedenfor.

Etter å ha samlet alle komponentene og loddet en rød og svart ledning til B + og B-pinnene for å koble til 18650-cellene våre. Siden det ikke hadde fleiss sveiser med meg, brukte jeg magneter for å sikre forbindelsen min til 18650-cellene. Den monterte modulen sammen med litiumbatteriet er vist nedenfor.

De grønne og gule lysdiodene på kortet er ladestatus for modulen. Den grønne lysdioden vil lyse når batteriet lades og den gule lysdioden lyser når ladingen er fullført eller modulen venter på batteriet. Micro USB-porten kan brukes til å lade batteriet hvis laderen ikke er koblet til, da vil hverken den grønne ledningen eller den gule lampen lyse. Vi kan bruke en hvilken som helst 5V lader med denne modulen, bare sørg for at utgangsstrømmen til laderen er 1A eller mer. Bildet nedenfor viser modulen som lader vårt litiumbatteri, legg merke til at den grønne LED-lampen lyser.

USB-utgangen for utgang er designet for 5V og 1A. Batterispenningen fra 18650-cellene økes til 5V for å slå ut elektroniske prosjekter. Bildet nedenfor viser hvordan modulen kan brukes til å drive et Arduino nano-kort.

Vær oppmerksom på at den maksimale utgangsstrømmen til modulen kan konfigureres så høyt som 2,5A teoretisk, men praktisk talt klarte jeg ikke å få mer enn 1,5A selv når motstanden var satt til 2,5A. Dette kan være på grunn av batteriet mitt eller selve boost IC. Imidlertid, hvis laststrømmen er mindre enn 1A, vil denne rimelige boost-kretsen godt være tilstrekkelig.

Håper du likte artikkelen og lærte noe nyttig hvis du har spørsmål, kan du legge dem igjen i kommentarfeltet nedenfor eller bruke forumene våre for andre tekniske spørsmål.