Cách xây dựng bộ sạc pin lithium 18650 và mô-đun tăng cường

Trong hướng dẫn này, chúng ta sẽ xây dựng Mô-đun Bộ sạc & Tăng cường Pin Lithium bằng cách kết hợp IC sạc Pin Li-Ion TP4056 và IC Bộ chuyển đổi Tăng cường FP6291 cho một pin Lithium một cell. Một mô-đun pin như thế này sẽ rất hữu ích khi cung cấp năng lượng cho các dự án điện tử của chúng tôi bằng pin lithium. Mô-đun có thể sạc pin lithium một cách an toàn và tăng điện áp đầu ra của nó lên mức 5V được quy định, có thể được sử dụng năng lượng cho hầu hết các bảng phát triển của chúng tôi như Arduino, NodeMcu, v.v. Dòng sạc của mô-đun của chúng tôi được đặt thành 1A và dòng điện đầu ra cũng là được đặt thành 1A ở 5V, tuy nhiên, nó cũng có thể dễ dàng sửa đổi để cung cấp lên đến 2,5A nếu pin được yêu cầu và hỗ trợ.

Trong suốt hướng dẫn, chúng ta sẽ thảo luận về sơ đồ mạch, cách tôi thiết kế PCB, cách tôi đặt hàng nó và loại sự cố nào xảy ra khi hàn các thành phần và kiểm tra mạch. Nếu bạn hoàn toàn mới sử dụng pin lithium và mạch sạc, hãy xem phần giới thiệu về pin lithium và mạch sạc pin Lithium để có ý tưởng trước khi tiếp tục với mạch này.

Ở đây chúng tôi đã sử dụng PCBWay để cung cấp các bảng PCB cho dự án này. Trong các phần tiếp theo của bài viết, chúng tôi đã trình bày chi tiết về quy trình hoàn chỉnh để thiết kế, đặt hàng và lắp ráp bảng mạch PCB cho mạch sạc pin lithium này.

Thành phần bắt buộc

• IC sạc pin Li-Ion TP4056
• IC chuyển đổi tăng cường FP6291
• Đầu nối USB Loại A Nữ
• Đầu nối 5 chân Micro USB 2.0 loại B
• 5 × Điện trở (2 × 1k, 1,2k, 12k, 88k)
• Tụ điện 6 × (2 × 0,1µf, 2 × 10µf, 2 × 20µf)
• 2 × đèn LED
• 1 × Cuộn cảm (4,7µH)
• 1 × Diode (1N5388BRLG)
• 18650 tế bào Lithium

Sơ đồ mạch và giải thích

Sơ đồ mạch cho Mô-đun Bộ sạc & Tăng cường Pin Lithium 18650 được đưa ra ở trên. Mạch này có hai phần chính, một là mạch sạc pin, hai là phần chuyển đổi DC sang DC. Phần Booster dùng để tăng điện áp của pin từ 3.7v lên 4.5v-6v. Ở đây trong mạch này, chúng tôi đã sử dụng Đầu nối USB Loại A Nữ ở phía Bộ tăng cường và Đầu nối 5 chân Micro USB 2.0 loại B ở phía Bộ sạc. Hoạt động hoàn chỉnh của mạch cũng có thể được tìm thấy trong video ở cuối trang này.

Các mạch sạc pin được thiết kế xung quanh một chuyên dụng pin lithium-ion sạc TP4056 IC. TP4056 là bộ sạc tuyến tính dòng điện ổn định / điện áp không đổi hoàn chỉnh dành cho pin Lithium-ion một cell. Gói SOP của nó và số lượng thành phần bên ngoài thấp làm cho TP4056 lý tưởng cho các ứng dụng di động. IC này xử lý hoạt động sạc Pin bằng cách xử lý nguồn điện đầu vào 5V DC nhận được qua ổ cắm Micro USB. Các đèn LED được kết nối với nó cho biết trạng thái sạc.

Các DC-DC Boost Chuyển đổi Circuit được thiết kế bằng cách sử dụng Boost DC-DC Converter FP6291 IC. IC tăng cường DC-DC 1 MHz này Có thể được sử dụng trong ứng dụng, chẳng hạn như nhận 5V ổn định từ pin 3V. Mạch Boost Converter lấy nguồn cung cấp đầu vào thông qua các cực pin (+ và -) được IC FP6291 xử lý để cung cấp nguồn 5V DC ổn định thông qua ổ cắm USB tiêu chuẩn ở đầu ra của nó.

Chế tạo Bộ sạc pin Lithium PCB 18650 & Mô-đun tăng cường

Bây giờ chúng ta đã hiểu cách thức hoạt động của các giản đồ, chúng ta có thể tiến hành xây dựng PCB cho dự án của mình. Bạn có thể thiết kế PCB bằng bất kỳ phần mềm PCB nào mà chúng tôi lựa chọn. PCB của chúng tôi trông như thế này bên dưới khi hoàn thành.

Bố cục PCB cho mạch trên cũng có sẵn để tải xuống dưới dạng Gerber từ liên kết:

• Tệp Gerber bộ sạc pin Lithium 18650

Bây giờ, Thiết kế của chúng tôi đã sẵn sàng, đã đến lúc chúng được chế tạo bằng cách sử dụng tệp Gerber. Để thực hiện PCB khá dễ dàng, chỉ cần làm theo các bước dưới đây-

Đặt hàng PCB từ PCBWay

Bước 1: Truy cập https://www.pcbway.com/, đăng ký nếu đây là lần đầu tiên của bạn. Sau đó, trong tab PCB Prototype, nhập kích thước PCB của bạn, số lớp và số lượng PCB bạn yêu cầu.

Bước 2: Tiến hành bằng cách nhấp vào nút 'Báo giá ngay'. Bạn sẽ được đưa đến một trang để đặt một vài thông số bổ sung nếu được yêu cầu như vật liệu được sử dụng, khoảng cách theo dõi, v.v. Nhưng hầu hết, các giá trị mặc định sẽ hoạt động tốt.

Bước 3: Bước cuối cùng bạn tải file Gerber lên và tiến hành thanh toán. Để đảm bảo quá trình diễn ra suôn sẻ, PCBWAY xác minh xem tệp Gerber của bạn có hợp lệ hay không trước khi tiến hành thanh toán. Bằng cách này, bạn có thể chắc chắn rằng PCB của bạn được chế tạo thân thiện và sẽ đến tay bạn theo cam kết.

Lắp ráp và kiểm tra bộ sạc 18650 và Mô-đun tăng cường

Sau một vài ngày, chúng tôi đã nhận được PCB của mình trong một gói hàng gọn gàng và chất lượng PCB vẫn tốt như mọi khi. Lớp trên cùng và lớp dưới cùng của bảng được hiển thị bên dưới.

Sau khi lắp ráp tất cả các thành phần và hàn một dây màu đỏ và đen vào chân B + và B- để kết nối với các ô 18650 của chúng tôi. Vì nó không có thợ hàn điểm với tôi, tôi đã sử dụng nam châm để đảm bảo kết nối của tôi với các tế bào 18650. Mô-đun được lắp ráp cùng với pin lithium được hiển thị bên dưới.

Đèn LED màu xanh lá cây và màu vàng trên bảng là trạng thái sạc của mô-đun. Đèn LED màu xanh lá cây sẽ phát sáng khi pin đang được sạc và đèn LED màu vàng sẽ phát sáng khi quá trình sạc hoàn tất hoặc mô-đun đang chờ pin. Có thể sử dụng cổng micro USB để sạc pin nếu không kết nối bộ sạc, khi đó đèn led xanh hoặc đèn vàng sẽ không phát sáng. Chúng ta có thể sử dụng bất kỳ bộ sạc 5V nào với mô-đun này, chỉ cần đảm bảo dòng điện đầu ra của bộ sạc là 1A trở lên. Hình ảnh dưới đây cho thấy mô-đun đang sạc pin lithium của chúng tôi, hãy chú ý rằng đèn LED màu xanh lá cây đang bật.

Cổng USB đầu ra được thiết kế cho 5V và 1A. Điện áp pin từ các ô 18650 được tăng lên 5V để cấp nguồn cho các dự án điện tử. Hình ảnh dưới đây cho thấy cách sử dụng mô-đun để cấp nguồn cho bảng Arduino nano.

Lưu ý rằng dòng điện đầu ra tối đa của mô-đun có thể được định cấu hình cao đến 2,5A về mặt lý thuyết, nhưng thực tế tôi không thể nhận được nhiều hơn 1,5A ngay cả khi điện trở được đặt thành 2,5A. Điều này có thể là do pin của tôi hoặc do chính IC tăng cường. Tuy nhiên, nếu dòng tải nhỏ hơn 1A, mạch tăng giá rẻ này sẽ đủ tốt.

Hy vọng bạn thích bài viết và học được điều gì đó hữu ích nếu bạn có bất kỳ câu hỏi nào, bạn có thể để lại chúng trong phần bình luận bên dưới hoặc sử dụng diễn đàn của chúng tôi cho các câu hỏi kỹ thuật khác.