Hur man bygger en 18650 litiumbatteriladdare och boostermodul

I den här handledningen ska vi bygga en litiumbatteriladdare och boostermodul genom att kombinera TP4056 Li-Ion-batteriladdare IC och FP6291 Boost Converter IC för ett encelligt litiumbatteri. En sådan batterimodul kommer att vara mycket användbar när vi driver våra elektroniska projekt med litiumbatterier. Modulen kan säkert ladda ett litiumbatteri och öka utspänningen till en reglerad 5V som kan användas för att driva de flesta av våra utvecklingskort som Arduino, NodeMcu etc. Laddningsströmmen för vår modul är inställd på 1A och utgångsströmmen är också inställd på 1A vid 5V, men den kan också enkelt modifieras för att ge upp till 2,5A om det behövs och stöds av batteriet.

Under hela handledningen kommer vi att diskutera kretsschemat, hur jag designade kretskortet, hur jag beställde det och vilken typ av problem som inträffade vid lödning av komponenterna och testning av kretsen. Om du är helt ny på litiumbatterier och laddarkretsar, kolla in introduktionen till litiumbatterier och litiumbatteriladdarkrets för att få en uppfattning innan du fortsätter med denna krets.

Här har vi använt PCBWay för att tillhandahålla PCB-kort för detta projekt. I följande avsnitt av artikeln har vi detaljerat beskrivit hela proceduren för att designa, beställa och montera kretskort för denna litiumbatteriladdarkrets.

Komponenter krävs

TP4056 Li-Ion batteriladdare IC
FP6291 Boost Converter IC
USB Type-A kvinnlig kontakt
Micro USB 2.0 B typ 5-stiftsanslutning
5 × Motstånd (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 × diod (1N5388BRLG)
18650 Litiumcell

Kretsschema och förklaring

Kretsschemat för 18650 litiumbatteriladdare och boostermodul ges ovan. Denna krets har två huvuddelar, en är batteriladdningskretsen, och den andra är DC till DC boost-omvandlardelen. Booster-delen används för att öka batterispänningen från 3,7v till 4,5v-6v. Här i den här kretsen använde vi en USB Type-A kvinnlig kontakt på Booster-sidan och en Micro USB 2.0 B-typ 5-stiftsanslutning på laddarsidan. Kretsens fullständiga bearbetning finns också i videon längst ner på denna sida.

Den batteriladdare Kretsen är konstruerad kring en dedikerad litiumjonbatteriladdare TP4056 IC. TP4056 är en komplett linjärladdare med konstant ström / konstant spänning för encells litiumjonbatterier. SOP-paketet och det låga antalet externa komponenter gör TP4056 idealisk för bärbara applikationer. Denna IC hanterar batteriladdningen genom att bearbeta 5V DC-ingången som tas emot via Micro USB-uttaget. LED-lamporna som är anslutna till den indikerar laddningsstatus.

Den DC-DC Boost omvandlare Circuit är konstruerad med hjälp av DC-DC Boost omvandlare FP6291 IC. Denna 1 MHz DC-DC Step-Up Boost IC kan användas i applikationen, till exempel för att få stabilt 5V från 3V batteri. Boost Converter-kretsen får ingångsförsörjningen genom batteripolerna (+ och -) bearbetas av FP6291 IC för att ge en stabil 5V DC-matning via standard USB-uttaget vid dess utgång.

Tillverkning av PCB 18650 litiumbatteriladdare och boostermodul

Nu när vi förstår hur schemat fungerar kan vi fortsätta med att bygga PCB för vårt projekt. Du kan designa kretskortet med valfri PCB-programvara som vi väljer. Vår PCB ser ut så här nedan när den är klar.

PCB-layouten för ovanstående krets finns också att ladda ner som Gerber från länken:

18650 litiumbatteriladdare Gerber File

Nu när vår design är klar är det dags att få dem tillverkade med Gerber-filen. För att få kretskortet gjort är ganska enkelt, följ bara stegen nedan-

Beställa PCB från PCBWay

Steg 1: Gå in på https://www.pcbway.com/, registrera dig om det är första gången. Ange sedan måtten på din PCB, antalet lager och antalet PCB du behöver på fliken PCB Prototype.

Steg 2: Fortsätt genom att klicka på knappen "Citera nu". Du kommer till en sida där du kan ställa in några ytterligare parametrar om det behövs, t.ex. material som används, spåravstånd etc. Men för det mesta kommer standardvärdena att fungera bra.

Steg 3: Det sista steget är att ladda upp Gerber-filen och fortsätta med betalningen. För att säkerställa att processen är smidig verifierar PCBWAY om din Gerber-fil är giltig innan du fortsätter med betalningen. På så sätt kan du vara säker på att din PCB är tillverkningsvänlig och når dig som engagerad.

Montering och testning av 18650 laddare och Booster Module

Efter några dagar fick vi vår PCB i ett snyggt paket och PCB-kvaliteten var som alltid bra. Brädans översta och undre lager visas nedan.

Efter att ha monterat alla komponenter och lödt en röd och svart tråd till B + och B-stiften för att ansluta till våra 18650-celler. Eftersom det inte hade någon svetssvets med mig, använde jag magneter för att säkra min anslutning till 18650-cellerna. Den monterade modulen tillsammans med litiumbatteriet visas nedan.

De gröna och gula lysdioderna på kortet är laddningsstatus för modulen. Den gröna lysdioden lyser när batteriet laddas och den gula lysdioden lyser när laddningen är klar eller modulen väntar på batteriet. Micro USB-porten kan användas för att ladda batteriet om laddaren inte är ansluten, då lyser varken den gröna eller den gula lysdioden. Vi kan använda vilken 5V-laddare som helst med den här modulen, se bara till att laddarens utgångsström är 1A eller mer. Bilden nedan visar modulen som laddar vårt litiumbatteri, märk den gröna lysdioden lyser.

USB-utgången är utformad för 5V och 1A. Batterispänningen från 18650-cellerna höjs till 5V för att driva ut elektroniska projekt. Bilden nedan visar hur modulen kan användas för att driva ett Arduino nano-kort.

Observera att den maximala utgångsströmmen för modulen kan konfigureras så högt som 2,5A teoretiskt, men i praktiken kunde jag inte få mer än 1,5A även när motståndet var satt till 2,5A. Detta kan bero på mitt batteri eller själva boost-IC. Men om belastningsströmmen är mindre än 1A, räcker det med denna låga kostnadskrets.

Hoppas att du gillade artikeln och lärde dig något användbart om du har några frågor, kan du lämna dem i kommentarsektionen nedan eller använda våra forum för andra tekniska frågor.