- Componenten vereist
- Schakelschema en uitleg
- Fabricage PCB 18650 lithiumbatterijlader en booster-module
- PCB bestellen bij PCBWay
- Monteren en testen van de 18650-opladers en booster-module
In deze tutorial gaan we een lithiumbatterijlader en booster-module bouwen door de TP4056 Li-ion batterijlader IC en FP6291 Boost Converter IC te combineren voor een eencellige lithiumbatterij. Een dergelijke batterijmodule zal erg handig zijn wanneer we onze elektronische projecten voeden met lithiumbatterijen. De module kan veilig een lithiumbatterij opladen en de uitgangsspanning verhogen tot een gereguleerde 5V die kan worden gebruikt voor de meeste van onze ontwikkelingsborden zoals Arduino, NodeMcu, enz. De laadstroom van onze module is ingesteld op 1A en de uitgangsstroom is ook ingesteld op 1A bij 5V, maar het kan ook eenvoudig worden aangepast om indien nodig tot 2,5A te leveren en ondersteund door de batterij.
Tijdens de tutorial zullen we het schakelschema bespreken, hoe ik de printplaat heb ontworpen, hoe ik hem heb besteld en wat voor problemen er zijn opgetreden tijdens het solderen van de componenten en het testen van de schakeling. Als u helemaal nieuw bent met lithiumbatterijen en oplaadcircuits, bekijk dan de inleiding tot lithiumbatterijen en lithiumbatterijladers om een idee te krijgen voordat u verder gaat met dit circuit.
Hier hebben we PCBWay gebruikt om de printplaten voor dit project te leveren. In de volgende secties van het artikel hebben we de volledige procedure voor het ontwerpen, bestellen en monteren van de printplaten voor dit lithiumbatterijladercircuit in detail behandeld.
Componenten vereist
- TP4056 Li-ionbatterijlader IC
- FP6291 Boost Converter IC
- USB Type-A vrouwelijke connector
- Micro USB 2.0 B-type 5-pins connector
- 5 × weerstand (2 × 1k, 1,2k, 12k, 88k)
- 6 × condensator (2 × 0,1 µf, 2 × 10 µf, 2 × 20 µf)
- 2 × LED's
- 1 × Inductor (4,7 µH)
- 1 × diode (1N5388BRLG)
- 18650 lithiumcel
Schakelschema en uitleg
Het schakelschema voor 18650 lithiumbatterijlader en booster-module wordt hierboven gegeven. Dit circuit heeft twee hoofdonderdelen, een is het batterijlaadcircuit en het tweede is een DC naar DC boost-omzetter. Het Booster-gedeelte wordt gebruikt om de accuspanning op te voeren van 3,7 V naar 4,5 V-6 V. Hier in dit circuit hebben we een USB Type-A vrouwelijke connector aan de boosterzijde en een micro USB 2.0 B type 5-pins connector aan de laderzijde gebruikt. De volledige werking van het circuit is ook te vinden in de video onderaan deze pagina.
Het batterijopladercircuit is ontworpen rond een speciale lithium-ionbatterijlader TP4056 IC. TP4056 is een complete lineaire oplader met constante stroom / constante spanning voor eencellige lithium-ionbatterijen. Het SOP-pakket en het lage aantal externe componenten maken de TP4056 bij uitstek geschikt voor draagbare toepassingen. Dit IC zorgt voor het opladen van de batterij door de 5V DC-invoer te verwerken die wordt ontvangen via de Micro USB-aansluiting. De daarmee verbonden leds geven de laadstatus aan.
Het DC-DC Boost Converter Circuit is ontworpen met behulp van de DC-DC Boost Converter FP6291 IC. Deze 1 MHz DC-DC Step-Up Boost IC kan in de applicatie worden gebruikt om bijvoorbeeld stabiele 5V te krijgen van een 3V-batterij. Het Boost Converter-circuit krijgt de inputvoeding via accuklemmen (+ en -) en wordt verwerkt door FP6291 IC om een stabiele 5V DC-voeding te geven via de standaard USB-aansluiting aan de uitgang.
Fabricage PCB 18650 lithiumbatterijlader en booster-module
Nu we begrijpen hoe de schema's werken, kunnen we doorgaan met het bouwen van de PCB voor ons project. U kunt de printplaat ontwerpen met behulp van alle printsoftware van onze keuze. Onze PCB ziet er als volgt uit als deze is voltooid.
De PCB-layout voor het bovenstaande circuit is ook beschikbaar om te downloaden als Gerber via de link:
- 18650 Lithiumbatterijlader Gerber-bestand
Nu ons ontwerp klaar is, is het tijd om ze te laten fabriceren met behulp van het Gerber-bestand. Om de printplaat af te krijgen is vrij eenvoudig, volg gewoon de onderstaande stappen-
PCB bestellen bij PCBWay
Stap 1: Ga naar https://www.pcbway.com/, meld u aan als dit de eerste keer is. Voer vervolgens op het tabblad PCB-prototype de afmetingen van uw PCB, het aantal lagen en het aantal PCB's dat u nodig heeft in.
Stap 2: Ga verder door op de knop 'Nu citeren' te klikken. U wordt naar een pagina geleid waar u indien nodig een paar aanvullende parameters kunt instellen, zoals het gebruikte materiaal, de spoorafstand, enz. Maar meestal werken de standaardwaarden prima.
Stap 3: De laatste stap is om het Gerber-bestand te uploaden en door te gaan met de betaling. Om ervoor te zorgen dat het proces soepel verloopt, controleert PCBWAY of uw Gerber-bestand geldig is voordat u verdergaat met de betaling. Zo weet u zeker dat uw printplaat fabricagevriendelijk is en u als toegewijd zult bereiken.
Monteren en testen van de 18650-opladers en booster-module
Na een paar dagen kregen we onze PCB in een nette verpakking en de kwaliteit van de PCB was zoals altijd goed. De bovenste laag en de onderste laag van het bord zijn hieronder weergegeven.
Na het monteren van alle componenten en een rode en zwarte draad aan de B + en B-pinnen gesoldeerd om verbinding te maken met onze 18650-cellen. Omdat het geen puntlasmachine bij me had, heb ik magneten gebruikt om mijn verbinding met de 18650-cellen te beveiligen. De geassembleerde module samen met de lithiumbatterij wordt hieronder weergegeven.
De groene en gele LED's op het bord geven de laadstatus van de module weer. De groene LED brandt wanneer de batterij wordt opgeladen en de gele LED brandt als het opladen is voltooid of de module wacht op de batterij. De micro-USB-poort kan worden gebruikt om de batterij op te laden als de oplader niet is aangesloten, dan zal noch de groene led noch de gele led oplichten. We kunnen elke 5V-oplader gebruiken met deze module, zorg ervoor dat de uitgangsstroom van de oplader 1A of meer is. De onderstaande afbeelding toont de module die onze lithiumbatterij oplaadt, merk op dat de groene LED brandt.
De output USB-poort is ontworpen voor 5V en 1A. De batterijspanning van de 18650-cellen wordt opgevoerd tot 5V om elektronische projecten uit te schakelen. De onderstaande afbeelding laat zien hoe de module kan worden gebruikt om een Arduino nano-bord van stroom te voorzien.
Houd er rekening mee dat de maximale uitgangsstroom van de module theoretisch zo hoog kan worden als 2.5A, maar praktisch kon ik niet meer dan 1.5A krijgen, zelfs niet als de weerstand was ingesteld op 2.5A. Dit kan zijn vanwege mijn batterij of het boost-IC zelf. Als de belastingsstroom echter minder is dan 1A, zal dit goedkope boostcircuit goed volstaan.
Ik hoop dat je het artikel leuk vond en iets nuttigs hebt geleerd als je vragen hebt, je kunt ze achterlaten in de commentaarsectie hieronder of onze forums gebruiken voor andere technische vragen.