- Componenti richiesti
- Schema del circuito e spiegazione
- Fabbricazione di caricabatterie al litio PCB 18650 e modulo booster
- Ordinazione di PCB da PCBWay
- Assemblaggio e test dei caricabatterie 18650 e del modulo Booster
In questo tutorial, costruiremo un caricabatterie e un modulo booster per batterie al litio combinando il CI del caricabatterie agli ioni di litio TP4056 e l'IC del convertitore boost FP6291 per una batteria al litio a cella singola. Un modulo batteria come questo sarà molto utile quando alimentiamo i nostri progetti elettronici con batterie al litio. Il modulo può caricare in sicurezza una batteria al litio e aumentare la sua tensione di uscita a 5 V regolati che possono essere utilizzati per alimentare la maggior parte delle nostre schede di sviluppo come Arduino, NodeMcu, ecc. La corrente di carica del nostro modulo è impostata su 1A e anche la corrente di uscita è impostato su 1A a 5V, tuttavia, può anche essere facilmente modificato per fornire fino a 2,5A se richiesto e supportato dalla batteria.
Durante il tutorial, discuteremo lo schema del circuito, come ho progettato il PCB, come l'ho ordinato e che tipo di problemi si sono verificati durante la saldatura dei componenti e il test del circuito. Se sei completamente nuovo alle batterie al litio e ai circuiti del caricabatterie, controlla l'introduzione alle batterie al litio e al circuito del caricatore per batterie al litio per avere un'idea prima di procedere con questo circuito.
Qui abbiamo utilizzato PCBWay per fornire le schede PCB per questo progetto. Nelle sezioni seguenti dell'articolo abbiamo trattato in dettaglio la procedura completa per progettare, ordinare e assemblare le schede PCB per questo circuito di carica batterie al litio.
Componenti richiesti
- TP4056 Li-Ion caricabatteria IC
- Convertitore boost FP6291 IC
- Connettore USB di tipo A femmina
- Connettore micro USB 2.0 tipo B a 5 pin
- 5 × Resistore (2 × 1k, 1.2k, 12k, 88k)
- 6 × Condensatore (2 × 0,1µf, 2 × 10µf, 2 × 20µf)
- 2 × LED
- 1 × induttore (4.7µH)
- 1 × diodo (1N5388BRLG)
- 18650 batteria al litio
Schema del circuito e spiegazione
Lo schema del circuito per il caricabatteria al litio 18650 e il modulo booster è riportato sopra. Questo circuito ha due parti principali, una è il circuito di ricarica della batteria e la seconda è la parte del convertitore boost da CC a CC. La parte Booster viene utilizzata per aumentare la tensione della batteria da 3,7 V a 4,5 V-6 V. Qui in questo circuito, abbiamo utilizzato un connettore femmina USB di tipo A sul lato del ripetitore e un connettore a 5 pin di tipo Micro USB 2.0 B sul lato del caricatore. Il funzionamento completo del circuito si trova anche nel video in fondo a questa pagina.
Il circuito del caricabatterie è progettato attorno a un caricabatterie dedicato agli ioni di litio TP4056 IC. TP4056 è un caricabatterie lineare completo a corrente / tensione costante per batterie agli ioni di litio a cella singola. Il suo pacchetto SOP e il basso numero di componenti esterni rendono il TP4056 ideale per applicazioni portatili. Questo IC gestisce l'operazione di ricarica della batteria elaborando l'alimentazione in ingresso a 5 V CC ricevuta tramite la presa Micro USB. I led ad esso collegati indicano lo stato di carica.
Il circuito del convertitore boost CC-CC è progettato utilizzando il CI del convertitore boost CC-CC FP6291. Questo IC boost DC-DC da 1 MHz può essere utilizzato nell'applicazione, ad esempio, ottenendo 5 V stabili da una batteria da 3 V. Il circuito del convertitore boost riceve l'alimentazione in ingresso attraverso i terminali della batteria (+ e -) viene elaborata dall'IC FP6291 per fornire un'alimentazione stabile a 5 V CC tramite la presa USB standard alla sua uscita.
Fabbricazione di caricabatterie al litio PCB 18650 e modulo booster
Ora che abbiamo capito come funzionano gli schemi, possiamo procedere con la costruzione del PCB per il nostro progetto. Puoi progettare il PCB utilizzando qualsiasi software PCB di nostra scelta. Una volta completato, il nostro PCB avrà questo aspetto.
Il layout PCB per il circuito sopra è disponibile anche per il download come Gerber dal link:
- File Gerber per caricabatteria al litio 18650
Ora che il nostro design è pronto, è tempo di fabbricarlo utilizzando il file Gerber. Per completare il PCB è abbastanza semplice, segui semplicemente i passaggi seguenti:
Ordinazione di PCB da PCBWay
Passaggio 1: accedi a https://www.pcbway.com/, registrati se è la prima volta. Quindi, nella scheda Prototipo PCB, inserisci le dimensioni del tuo PCB, il numero di strati e il numero di PCB richiesto.
Passaggio 2: procedi facendo clic sul pulsante "Cita ora". Verrai indirizzato a una pagina in cui impostare alcuni parametri aggiuntivi, se necessario, come il materiale utilizzato, la spaziatura delle tracce, ecc. Ma soprattutto, i valori predefiniti funzioneranno bene.
Passaggio 3: il passaggio finale è caricare il file Gerber e procedere con il pagamento. Per assicurarsi che il processo sia fluido, PCBWAY verifica se il file Gerber è valido prima di procedere con il pagamento. In questo modo, puoi essere certo che il tuo PCB è facile da fabbricare e ti raggiungerà come impegnato.
Assemblaggio e test dei caricabatterie 18650 e del modulo Booster
Dopo alcuni giorni, abbiamo ricevuto il nostro PCB in un pacchetto pulito e la qualità del PCB era buona come sempre. Di seguito sono mostrati lo strato superiore e lo strato inferiore della tavola.
Dopo aver assemblato tutti i componenti e saldato un filo rosso e nero ai pin B + e B- per il collegamento alle nostre 18650 celle. Dal momento che non aveva con me la saldatrice a punti, ho usato magneti per proteggere la mia connessione con le 18650 celle. Di seguito è mostrato il modulo assemblato insieme alla batteria al litio.
I LED verde e giallo sulla scheda indicano lo stato di carica del modulo. Il LED verde si accenderà quando la batteria è in carica e il LED giallo si accenderà a carica completata o il modulo è in attesa della batteria. La porta micro USB può essere utilizzata per caricare la batteria se il caricabatterie non è collegato, quindi né il led verde né il led giallo si accenderanno. Possiamo usare qualsiasi caricabatterie da 5 V con questo modulo, assicurati solo che la corrente di uscita del caricabatterie sia 1A o più. L'immagine sotto mostra il modulo che carica la nostra batteria al litio, notare che il LED verde è acceso.
La porta USB di uscita è progettata per 5V e 1A. La tensione della batteria dalle celle 18650 viene aumentata a 5 V per alimentare i progetti elettronici. L'immagine sotto mostra come il modulo può essere utilizzato per alimentare una scheda nano Arduino.
Si noti che la corrente di uscita massima del modulo può essere configurata teoricamente fino a 2,5 A, ma praticamente non sono riuscito a ottenere più di 1,5 A anche quando il resistore era impostato su 2,5 A. Ciò potrebbe essere dovuto alla mia batteria o al boost IC stesso. Tuttavia, se la corrente di carico è inferiore a 1 A, questo circuito boost a basso costo sarà sufficiente.
Spero che l'articolo ti sia piaciuto e che abbia imparato qualcosa di utile in caso di domande, puoi lasciarle nella sezione commenti qui sotto o usare i nostri forum per altre domande tecniche.