Com es construeix un carregador de bateries de liti 18650 i un mòdul de reforç

En aquest tutorial, crearem un mòdul de carregador de bateria de liti i mòdul d’ acceleració combinant l’ IC TP4056 de carregador de bateria de ions de li i l’IC FP6291 Boost Converter IC per a una bateria de liti d’una sola cel·la. Un mòdul de bateria com aquest serà molt útil per alimentar els nostres projectes electrònics amb bateries de liti. El mòdul pot carregar de forma segura una bateria de liti i augmentar el voltatge de sortida a 5 V regulat, que pot utilitzar la majoria de les nostres plaques de desenvolupament com Arduino, NodeMcu, etc. ajustat a 1A a 5V, però, també es pot modificar fàcilment per proporcionar fins a 2,5A si és necessari i suportat per la bateria.

Al llarg del tutorial, parlarem del diagrama del circuit, de com vaig dissenyar el PCB, de com el vaig demanar i de quin tipus de problemes es van produir durant la soldadura dels components i la prova del circuit. Si sou completament nou en les bateries de liti i els circuits de carregador, consulteu la introducció a les bateries de liti i al circuit de carregador de bateries de liti per fer-vos una idea abans de continuar amb aquest circuit.

Aquí hem utilitzat PCBWay per proporcionar les plaques de PCB d’aquest projecte. A les seccions següents de l'article hem detallat el procediment complet per dissenyar, ordenar i muntar les plaques de PCB d'aquest circuit de carregador de bateries de liti.

Components necessaris

• IC carregador de bateries de ions de Li TP4056
• FP6291 Boost Converter IC
• Connector femella USB tipus A
• Connector Micro USB 2.0 B tipus 5 pins
• Resistència 5 × (2 × 1k, 1,2k, 12k, 88k)
• 6 × Condensador (2 × 0,1µf, 2 × 10µf, 2 × 20µf)
• 2 × LEDs
• 1 × inductor (4,7 µH)
• 1 × díode (1N5388BRLG)
• 18650 Cèl·lula de liti

Diagrama del circuit i explicació

El diagrama del circuit per al mòdul de carregador de bateria de liti 18650 i mòdul de reforç es mostra a la part superior. Aquest circuit té dues parts principals, una és el circuit de càrrega de la bateria i la segona és una part del convertidor d’impulsió de CC a CC. La part Booster s’utilitza per augmentar el voltatge de la bateria de 3,7v a 4,5v-6v. Aquí, en aquest circuit, hem utilitzat un connector femella USB tipus A del costat Booster i un connector de 5 pins Micro USB 2.0 B tipus 5 al costat del carregador. El funcionament complet del circuit també es pot trobar al vídeo al final d'aquesta pàgina.

El circuit del carregador de bateries està dissenyat al voltant d’un carregador de bateries dedicat a ions de liti TP4056 IC. TP4056 és un carregador lineal complet de corrent constant / voltatge constant per a bateries de ions de liti d’una sola cel·la. El seu paquet SOP i el baix recompte de components externs fan que el TP4056 sigui ideal per a aplicacions portàtils. Aquest CI gestiona l'operació de càrrega de la bateria processant el subministrament d'entrada de 5 V CC rebut a través del sòcol Micro USB. Els LED que hi estan connectats indiquen l’estat de càrrega.

El circuit del convertidor d’impulsió DC-DC està dissenyat mitjançant el convertidor d’impulsió DC-DC FP6291 IC. Aquest IC DC-DC Step-Up Boost IC de 1 MHz es pot utilitzar a l'aplicació, per exemple, obtenint una bateria estable de 5V a partir de 3V. El circuit Boost Converter obté el subministrament d’entrada a través dels terminals de la bateria (+ i -) que es processa mitjançant IC FP6291 per proporcionar un subministrament estable de 5 V CC a través de la presa USB estàndard a la seva sortida.

Fabricació del mòdul de carregador i carregador de bateries de liti PCB 18650

Ara que entenem com funcionen els esquemes, podem procedir a la construcció del PCB per al nostre projecte. Podeu dissenyar el PCB mitjançant qualsevol programari de PCB que trieu. El nostre PCB té aquest aspecte a continuació quan es completi.

El disseny de PCB del circuit anterior també es pot descarregar com a Gerber des de l'enllaç:

• Carregador de bateria de liti 18650 Gerber File

Ara, ja que el nostre disseny està llest, és hora de fabricar-los mitjançant el fitxer Gerber. Per fer el PCB de manera senzilla, seguiu els passos següents:

Comanda de PCB a PCBWay

Pas 1: accediu a https://www.pcbway.com/, registreu-vos si és la primera vegada. A continuació, a la pestanya Prototip de PCB, introduïu les dimensions del PCB, el nombre de capes i el nombre de PCB que necessiteu.

Pas 2: continueu fent clic al botó "Cita ara". Se us dirigirà a una pàgina on definiu uns quants paràmetres addicionals si cal, com ara el material utilitzat, l'espaiat de la pista, etc. Però, sobretot, els valors predeterminats funcionaran bé.

Pas 3: l'últim pas és carregar el fitxer Gerber i procedir al pagament. Per assegurar-se que el procés és fluix, PCBWAY verifica si el fitxer Gerber és vàlid abans de procedir al pagament. D'aquesta manera, podeu assegurar-vos que el vostre PCB sigui amigable amb la fabricació i us arribi com a compromès.

Muntatge i prova dels carregadors 18650 i del mòdul Booster

Al cap de pocs dies, vam rebre el nostre PCB en un bon paquet i la qualitat del PCB va ser bona com sempre. La capa superior i la capa inferior del tauler es mostren a continuació.

Després de muntar tots els components i soldar un cable vermell i negre als pins B + i B- per connectar-los a les nostres cel·les 18650. Com que no tenia soldador local, vaig utilitzar imants per assegurar la meva connexió amb les cèl·lules 18650. A continuació es mostra el mòdul muntat juntament amb la bateria de liti.

Els LED verds i grocs de la placa són l’estat de càrrega del mòdul. El LED verd brillarà quan es carregui la bateria i el LED groc es carregarà o el mòdul espera la bateria. El port micro USB es pot utilitzar per carregar la bateria si el carregador no està connectat, ni el LED verd ni el LED groc brillaran. Podem utilitzar qualsevol carregador de 5 V amb aquest mòdul, només cal que assegureu-vos que el corrent de sortida del carregador sigui 1 A o més. La imatge següent mostra el mòdul que carrega la nostra bateria de liti. Fixeu-vos que el LED verd està encès.

El port USB de sortida està dissenyat per a 5V i 1A. El voltatge de la bateria de les cèl·lules 18650 augmenta a 5 V per apagar projectes electrònics. La imatge següent mostra com es pot utilitzar el mòdul per alimentar una placa nano Arduino.

Tingueu en compte que el corrent de sortida màxim del mòdul es pot configurar teòricament fins a 2,5 A, però pràcticament no he estat capaç d’obtenir més d’1,5 A fins i tot quan la resistència estava configurada a 2,5 A. Això pot ser degut a la meva bateria o al propi circuit impulsor. Tot i això, si el corrent de càrrega és inferior a 1A, aquest circuit d’augment de baix cost serà suficient.

Espero que us hagi agradat l'article i hàgiu après alguna cosa útil si teniu cap pregunta, podeu deixar-los a la secció de comentaris a continuació o utilitzar els nostres fòrums per a altres qüestions tècniques.