วิธีสร้างเครื่องชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียม 18650 และโมดูลบูสเตอร์

ในบทช่วยสอนนี้เราจะสร้างโมดูลเครื่องชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมและบูสเตอร์โดยการรวมIC เครื่องชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน TP4056 และไอซีตัวแปลง Boost FP6291สำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมเซลล์เดียว โมดูลแบตเตอรี่เช่นนี้จะมีประโยชน์อย่างมากเมื่อเปิดเครื่องโครงการอิเล็กทรอนิกส์ของเราด้วยแบตเตอรี่ลิเธียม โมดูลสามารถชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมได้อย่างปลอดภัยและเพิ่มแรงดันเอาต์พุตไปยัง 5V ที่มีการควบคุมซึ่งสามารถใช้พลังงานส่วนใหญ่ของบอร์ดพัฒนาของเราเช่น Arduino, NodeMcu เป็นต้นกระแสไฟชาร์จของโมดูลของเราตั้งไว้ที่ 1A และกระแสเอาต์พุต ตั้งค่าเป็น 1A ที่ 5V อย่างไรก็ตามยังสามารถแก้ไขได้อย่างง่ายดายเพื่อให้ได้ถึง 2.5A หากจำเป็นและแบตเตอรี่รองรับ

ตลอดบทช่วยสอนเราจะพูดถึงแผนภาพวงจรฉันออกแบบ PCB อย่างไรสั่งซื้ออย่างไรและปัญหาประเภทใดที่เกิดขึ้นขณะบัดกรีส่วนประกอบและทดสอบวงจร หากคุณยังใหม่กับแบตเตอรี่ลิเธียมและวงจรเครื่องชาร์จให้ตรวจสอบข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับแบตเตอรี่ลิเธียมและวงจรเครื่องชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมเพื่อทำความเข้าใจก่อนดำเนินการต่อวงจรนี้

ที่นี่เราได้ใช้ PCBWay เพื่อจัดหาบอร์ด PCB สำหรับโครงการนี้ ในส่วนต่อไปนี้ของบทความเราได้กล่าวถึงรายละเอียดขั้นตอนทั้งหมดในการออกแบบสั่งซื้อและประกอบแผง PCB สำหรับวงจรชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมนี้

ส่วนประกอบที่จำเป็น

• TP4056 ไอซีเครื่องชาร์จแบตเตอรี่ Li-Ion
• FP6291 Boost Converter IC
• ขั้วต่อ USB Type-A หญิง
• ขั้วต่อ Micro USB 2.0 B ประเภท 5 พิน
• ตัวต้านทาน 5 × (2 × 1k, 1.2k, 12k, 88k)
• 6 ×ตัวเก็บประจุ (2 × 0.1µf, 2 × 10µf, 2 × 20µf)
• ไฟ LED 2 ×
• 1 ×ตัวเหนี่ยวนำ (4.7µH)
• 1 ×ไดโอด (1N5388BRLG)
• เซลล์ลิเธียม 18650

แผนภาพวงจรและคำอธิบาย

แผนภาพวงจรสำหรับโมดูลเครื่องชาร์จและบูสเตอร์แบตเตอรี่ลิเธียม 18650 แสดงไว้ด้านบน วงจรนี้มีสองส่วนหลักหนึ่งคือวงจรชาร์จแบตเตอรี่และสองคือซีซีส่วนเพิ่มแปลงส่วน Booster ใช้เพื่อเพิ่มแรงดันแบตเตอรี่จาก 3.7v เป็น 4.5v-6v ในวงจรนี้เราใช้ขั้วต่อ USB Type-A หญิงที่ด้าน Booster และขั้วต่อ Micro USB 2.0 B ประเภท 5 พินที่ด้านเครื่องชาร์จ การทำงานที่สมบูรณ์ของวงจรสามารถพบได้ในวิดีโอที่ด้านล่างของหน้านี้

วงจรชาร์จแบตเตอรี่ได้รับการออกแบบที่ชาร์จแบตเตอรี่เฉพาะลิเธียมไอออน TP4056 IC TP4056 เป็นเครื่องชาร์จเชิงเส้นกระแสคงที่ / แรงดันไฟฟ้าคงที่ที่สมบูรณ์สำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเซลล์เดียว แพ็คเกจ SOP และจำนวนส่วนประกอบภายนอกที่ต่ำทำให้ TP4056 เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานแบบพกพา IC นี้จัดการการชาร์จแบตเตอรี่โดยประมวลผลอินพุต 5V DC ที่ได้รับผ่านซ็อกเก็ต Micro USB ไฟ LED ที่เชื่อมต่อกับไฟแสดงสถานะการชาร์จ

DC-DC Converter Boost วงจรถูกออกแบบโดยใช้ DC-DC Converter Boost FP6291 IC DC-DC Step-Up Boost IC 1 MHz นี้สามารถใช้ในแอปพลิเคชันตัวอย่างเช่นรับ 5V ที่เสถียรจากแบตเตอรี่ 3V วงจร Boost Converter รับแหล่งจ่ายอินพุตผ่านขั้วแบตเตอรี่ (+ และ -) ประมวลผลโดย FP6291 IC เพื่อให้แหล่งจ่าย 5V DC ที่เสถียรผ่านซ็อกเก็ต USB มาตรฐานที่เอาต์พุต

ผลิต PCB 18650 เครื่องชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมและโมดูลบูสเตอร์

ตอนนี้เราเข้าใจว่าแผนผังทำงานอย่างไรเราสามารถดำเนินการสร้าง PCB สำหรับโครงการของเราได้ คุณสามารถออกแบบ PCB โดยใช้ซอฟต์แวร์ PCB ที่เราเลือกได้ PCB ของเรามีลักษณะดังนี้ด้านล่างเมื่อเสร็จสมบูรณ์

เค้าโครง PCB สำหรับวงจรข้างต้นสามารถดาวน์โหลดได้ในชื่อ Gerber จากลิงค์:

• ไฟล์ Gerber เครื่องชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียม 18650

ตอนนี้การออกแบบของเราพร้อมแล้วก็ถึงเวลาประดิษฐ์โดยใช้ไฟล์ Gerber ในการทำ PCB นั้นค่อนข้างง่ายเพียงทำตามขั้นตอนด้านล่าง -

สั่งซื้อ PCB จาก PCBWay

ขั้นตอนที่ 1: เข้าสู่ https://www.pcbway.com/ ลงทะเบียนหากนี่เป็นครั้งแรกของคุณ จากนั้นในแท็บ PCB Prototype ให้ป้อนขนาดของ PCB จำนวนเลเยอร์และจำนวน PCB ที่คุณต้องการ

ขั้นตอนที่ 2: ดำเนินการต่อโดยคลิกที่ปุ่ม 'เสนอราคาทันที' คุณจะเข้าสู่หน้าที่ตั้งค่าพารามิเตอร์เพิ่มเติมบางอย่างหากจำเป็นเช่นวัสดุที่ใช้ระยะห่างแทร็ก ฯลฯ แต่ส่วนใหญ่แล้วค่าเริ่มต้นจะใช้ได้ดี

ขั้นตอนที่ 3:ขั้นตอนสุดท้ายคือการอัปโหลดไฟล์ Gerber และดำเนินการชำระเงิน เพื่อให้แน่ใจว่ากระบวนการนี้ราบรื่น PCBWAY จะตรวจสอบว่าไฟล์ Gerber ของคุณถูกต้องหรือไม่ก่อนดำเนินการชำระเงิน ด้วยวิธีนี้คุณจะมั่นใจได้ว่า PCB ของคุณเป็นมิตรต่อการผลิตและจะไปถึงคุณอย่างมุ่งมั่น

การประกอบและทดสอบเครื่องชาร์จ 18650 และโมดูลบูสเตอร์

หลังจากนั้นไม่กี่วันเราได้รับ PCB ของเราในแพ็คเกจที่เรียบร้อยและคุณภาพของ PCB ก็ดีเช่นเคย ชั้นบนสุดและชั้นล่างสุดของกระดานแสดงอยู่ด้านล่าง

หลังจากประกอบส่วนประกอบทั้งหมดและบัดกรีสายสีแดงและสีดำเข้ากับหมุด B + และ B เพื่อเชื่อมต่อกับเซลล์ 18650 ของเรา เนื่องจากไม่มีเครื่องเชื่อมแบบสปอตกับฉันฉันจึงใช้แม่เหล็กเพื่อเชื่อมต่อกับเซลล์ 18650 โมดูลที่ประกอบพร้อมกับแบตเตอรี่ลิเธียมแสดงอยู่ด้านล่าง

ไฟ LED สีเขียวและสีเหลืองบนบอร์ดคือสถานะการชาร์จของโมดูล ไฟ LED สีเขียวจะติดสว่างเมื่อกำลังชาร์จแบตเตอรี่และไฟ LED สีเหลืองจะเรืองแสงการชาร์จเสร็จสมบูรณ์หรือโมดูลกำลังรอแบตเตอรี่อยู่ สามารถใช้พอร์ต micro USB เพื่อชาร์จแบตเตอรี่ได้หากไม่ได้เชื่อมต่อเครื่องชาร์จไฟ LED สีเขียวหรือไฟ LED สีเหลืองจะไม่ติดสว่าง เราสามารถใช้เครื่องชาร์จ 5V กับโมดูลนี้ได้เพียงตรวจสอบให้แน่ใจว่ากระแสไฟขาออกของเครื่องชาร์จคือ 1A หรือมากกว่า ภาพด้านล่างแสดงโมดูลชาร์จแบตเตอรี่ลิเธียมของเราสังเกตว่าไฟ LED สีเขียวติดสว่าง

พอร์ต USB เอาท์พุทออกแบบมาสำหรับ 5V และ 1A แรงดันไฟฟ้าของแบตเตอรี่จากเซลล์ 18650 ถูกเพิ่มเป็น 5V เพื่อจ่ายกระแสไฟฟ้าให้กับโครงการอิเล็กทรอนิกส์ ภาพด้านล่างแสดงวิธีใช้โมดูลเพื่อจ่ายไฟให้กับบอร์ด Arduino nano

โปรดทราบว่ากระแสเอาต์พุตสูงสุดของโมดูลสามารถกำหนดค่าได้สูงถึง 2.5A ในทางทฤษฎี แต่ในทางปฏิบัติฉันไม่สามารถรับมากกว่า 1.5A ได้แม้ว่าจะตั้งค่าตัวต้านทานเป็น 2.5A ก็ตาม อาจเป็นเพราะแบตเตอรี่ของฉันหรือไอซีบูสต์เอง อย่างไรก็ตามหากกระแสโหลดน้อยกว่า 1A วงจรบูสต์ราคาประหยัดนี้ก็เพียงพอแล้ว

หวังว่าคุณจะสนุกกับบทความนี้และเรียนรู้สิ่งที่เป็นประโยชน์หากคุณมีคำถามใด ๆ คุณสามารถทิ้งไว้ในส่วนความคิดเห็นด้านล่างหรือใช้ฟอรัมของเราสำหรับคำถามทางเทคนิคอื่น ๆ