So bauen Sie ein 18650 Lithium-Ladegerät und ein Booster-Modul

In diesem Tutorial werden wir ein Lithium-Batterielade- und Booster-Modul bauen, indem wir den Li-Ionen-Batterielade-IC TP4056 und den Boost-Konverter-IC FP6291 für eine Einzelzellen-Lithiumbatterie kombinieren. Ein solches Batteriemodul ist sehr nützlich, wenn Sie unsere elektronischen Projekte mit Lithiumbatterien betreiben. Das Modul kann eine Lithiumbatterie sicher aufladen und ihre Ausgangsspannung auf geregelte 5 V erhöhen, die für die meisten unserer Entwicklungsplatinen wie Arduino, NodeMcu usw. verwendet werden können. Der Ladestrom unseres Moduls ist auf 1A eingestellt und der Ausgangsstrom ebenfalls Bei 5 V auf 1 A eingestellt, kann es jedoch auch leicht modifiziert werden, um bei Bedarf bis zu 2,5 A bereitzustellen und von der Batterie unterstützt zu werden.

Während des Tutorials werden wir den Schaltplan diskutieren, wie ich die Leiterplatte entworfen habe, wie ich sie bestellt habe und welche Probleme beim Löten der Komponenten und Testen der Schaltung aufgetreten sind. Wenn Sie mit Lithiumbatterien und Ladekreisen noch nicht vertraut sind, lesen Sie die Einführung in Lithiumbatterien und Lithiumbatterieladekreise, um sich ein Bild zu machen, bevor Sie mit diesem Stromkreis fortfahren.

Hier haben wir PCBWay verwendet, um die PCB-Karten für dieses Projekt bereitzustellen. In den folgenden Abschnitten des Artikels haben wir das vollständige Verfahren zum Entwerfen, Bestellen und Zusammenbauen der Leiterplatten für diese Lithiumbatterieladeschaltung ausführlich beschrieben.

Erforderliche Komponenten

• TP4056 Li-Ion-Ladegerät-IC
• FP6291 Boost Converter IC
• USB-Buchse Typ A
• Micro USB 2.0 B Typ 5 Pin Anschluss
• 5 × Widerstand (2 × 1k, 1,2k, 12k, 88k)
• 6 × Kondensator (2 × 0,1 µf, 2 × 10 µf, 2 × 20 µf)
• 2 × LEDs
• 1 × Induktor (4,7 uH)
• 1 × Diode (1N5388BRLG)
• 18650 Lithiumzelle

Schaltplan und Erklärung

Der Schaltplan für das 18650 Lithium-Batterieladegerät und das Booster-Modul ist oben angegeben. Diese Schaltung besteht aus zwei Hauptteilen, einer ist der Batterieladekreis und der zweite ist ein Teil des DC / DC-Aufwärtswandlers. Der Booster-Teil wird verwendet, um die Batteriespannung von 3,7 V auf 4,5 V bis 6 V zu erhöhen. Hier in dieser Schaltung haben wir eine USB-Typ-A-Buchse auf der Booster-Seite und einen Micro-USB 2.0 B Typ-5-Pin-Anschluss auf der Ladegerät-Seite verwendet. Die vollständige Funktionsweise der Schaltung finden Sie auch im Video unten auf dieser Seite.

Die Batterieladeschaltung basiert auf einem speziellen Lithium-Ionen-Batterieladegerät TP4056 IC. TP4056 ist ein komplettes lineares Konstantstrom- / Konstantspannungsladegerät für Einzelzellen-Lithium-Ionen-Batterien. Aufgrund seines SOP-Pakets und der geringen Anzahl externer Komponenten ist der TP4056 ideal für tragbare Anwendungen geeignet. Dieser IC übernimmt den Ladevorgang des Akkus, indem er die über die Micro-USB-Buchse empfangene 5-V-DC-Eingangsversorgung verarbeitet. Die damit verbundenen LEDs zeigen den Ladestatus an.

Die DC-DC-Aufwärtswandlerschaltung wird unter Verwendung des DC-DC-Aufwärtswandler-IC FP6291 konstruiert. Dieser 1-MHz-DC-DC-Aufwärts-Boost-IC kann in der Anwendung verwendet werden, um beispielsweise stabile 5 V von einer 3 V-Batterie zu erhalten. Die Boost Converter-Schaltung erhält die Eingangsversorgung über die Batterieklemmen (+ und -) und wird vom FP6291 IC verarbeitet, um über die Standard-USB-Buchse am Ausgang eine stabile 5-V-Gleichstromversorgung zu erhalten.

Herstellung von PCB 18650 Lithium-Batterieladegerät und Booster-Modul

Nachdem wir die Funktionsweise der Schaltpläne verstanden haben, können wir mit der Erstellung der Leiterplatte für unser Projekt fortfahren. Sie können die Leiterplatte mit jeder Leiterplatten-Software unserer Wahl entwerfen. Unsere Leiterplatte sieht nach Fertigstellung wie folgt aus.

Das PCB-Layout für die obige Schaltung kann auch als Gerber über den folgenden Link heruntergeladen werden:

• 18650 Lithium-Ladegerät Gerber-Datei

Jetzt, da unser Design fertig ist, ist es Zeit, sie mithilfe der Gerber-Datei herzustellen. Befolgen Sie einfach die folgenden Schritte, um die Leiterplatte fertigzustellen.

PCB bei PCBWay bestellen

Schritt 1: Rufen Sie https://www.pcbway.com/ auf und melden Sie sich an, wenn Sie zum ersten Mal hier sind. Geben Sie dann auf der Registerkarte PCB Prototype die Abmessungen Ihrer Leiterplatte, die Anzahl der Schichten und die Anzahl der benötigten Leiterplatten ein.

Schritt 2: Klicken Sie auf die Schaltfläche "Jetzt zitieren". Sie werden zu einer Seite weitergeleitet, auf der Sie bei Bedarf einige zusätzliche Parameter wie das verwendete Material, den Spurabstand usw. einstellen können. Meistens funktionieren die Standardwerte jedoch einwandfrei.

Schritt 3: Der letzte Schritt besteht darin, die Gerber-Datei hochzuladen und mit der Zahlung fortzufahren. Um sicherzustellen, dass der Prozess reibungslos verläuft, überprüft PCBWAY, ob Ihre Gerber-Datei gültig ist, bevor Sie mit der Zahlung fortfahren. Auf diese Weise können Sie sicher sein, dass Ihre Leiterplatte herstellungsfreundlich ist und Sie als engagiert erreicht.

Zusammenbau und Test der 18650 Ladegeräte und des Booster-Moduls

Nach ein paar Tagen erhielten wir unsere Leiterplatte in einer ordentlichen Verpackung und die Leiterplattenqualität war wie immer gut. Die oberste und die unterste Schicht der Platine sind unten dargestellt.

Nachdem Sie alle Komponenten zusammengebaut und einen roten und schwarzen Draht an die B + - und B- -Stifte gelötet haben, um eine Verbindung zu unseren 18650-Zellen herzustellen. Da ich keinen Punktschweißer dabei hatte, benutzte ich Magnete, um meine Verbindung mit den 18650-Zellen zu sichern. Das zusammengebaute Modul zusammen mit der Lithiumbatterie ist unten gezeigt.

Die grünen und gelben LEDs auf der Platine geben den Ladestatus des Moduls an. Die grüne LED leuchtet, wenn der Akku aufgeladen wird, und die gelbe LED leuchtet, wenn der Ladevorgang abgeschlossen ist oder das Modul auf den Akku wartet. Über den Micro-USB-Anschluss kann der Akku aufgeladen werden, wenn das Ladegerät nicht angeschlossen ist. Weder die grüne noch die gelbe LED leuchten. Wir können mit diesem Modul jedes 5-V-Ladegerät verwenden. Stellen Sie jedoch sicher, dass der Ausgangsstrom des Ladegeräts 1A oder mehr beträgt. Das folgende Bild zeigt das Modul, das unsere Lithiumbatterie auflädt. Beachten Sie, dass die grüne LED leuchtet.

Der USB-Ausgangsanschluss ist für 5 V und 1 A ausgelegt. Die Batteriespannung der 18650-Zellen wird auf 5 V erhöht, um elektronische Projekte auszuschalten. Das folgende Bild zeigt, wie das Modul zur Stromversorgung einer Arduino-Nano-Karte verwendet werden kann.

Beachten Sie, dass der maximale Ausgangsstrom des Moduls theoretisch bis zu 2,5 A konfiguriert werden kann, aber praktisch konnte ich nicht mehr als 1,5 A erhalten, selbst wenn der Widerstand auf 2,5 A eingestellt war. Dies kann an meiner Batterie oder dem Boost-IC selbst liegen. Wenn der Laststrom jedoch weniger als 1A beträgt, reicht diese kostengünstige Boost-Schaltung aus.

Ich hoffe, Ihnen hat der Artikel gefallen und Sie haben etwas Nützliches gelernt, wenn Sie Fragen haben. Sie können diese im Kommentarbereich unten hinterlassen oder unsere Foren für andere technische Fragen verwenden.