แบตเตอรี่ลิเธียมไอออนโพลิเมอร์ AIO Charger-protector-booster: 4 Steps

2024 ผู้เขียน: John Day | [email protected]. แก้ไขล่าสุด: 2024-01-30 13:04

สวัสดีทุกคน.

เราทุกคนมีแบตเตอรี่ LiPo สำรอง/สำรอง ซึ่งเราได้กู้คืนจากแบตเตอรี่แล็ปท็อปเก่าหรือซื้อแบตเตอรี่ใหม่

ในการใช้งาน เราทุกคนใช้โมดูลที่มีขายทั่วไปในการชาร์จ ปกป้อง และเพื่อเพิ่มแรงดันไฟฟ้าเป็น 5V เพื่อใช้ในการจ่ายไฟให้กับอุปกรณ์ USB ของเรา เช่น การชาร์จโทรศัพท์ พาวเวอร์แบงค์ การชาร์จหูฟังบลูทูธและลำโพง บอร์ด Arduino และ Esp8266-NodeMCU และอื่นๆ วัตถุดิบ

แต่บอร์ดเหล่านี้แยกจากกันและต้องมีการเดินสายแยกกัน ซึ่งใช้เวลาและพื้นที่มาก

ดังนั้น วันนี้เราจะออกแบบ ประดิษฐ์ และสร้างเครื่องชาร์จแบตเตอรี่ LiPo แบบ All-in-One พร้อมวงจรป้องกันและแผงวงจรเพิ่มแรงดันไฟ 5 โวลต์

เสบียง

ขั้วต่อ MICRO USB - 1

สวิตช์สลับ - 1

FS312F-G ไอซี - 1

LED สีแดง - 1

ไฟ LED สีเขียว - 1

ตัวต้านทาน 7.5K - 1

ตัวต้านทาน 100 - 1

MT3608 IC - 1

FS8205 ไอซี - 1

ตัวเก็บประจุ 10uF - 1

ตัวเหนี่ยวนำ 22uH - 1

ตัวต้านทาน 2K - 2

ไดโอด SS34 - 1

ตัวต้านทาน 1K - 3

ตัวเก็บประจุ 100nF - 1

TP4056 ไอซี - 1

ตัวเก็บประจุ 22uF - 2

ขั้นตอนที่ 1: การออกแบบแผนผัง

ฉันใช้ซอฟต์แวร์ EasyEDA เพื่อออกแบบบอร์ด ใช้งานง่ายและสนุก และมีไลบรารีรอยเท้าของส่วนประกอบส่วนใหญ่

FS312F-G ไอซี –

IC ป้องกันสำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออน/พอลิเมอร์แบบชาร์จไฟได้หนึ่งเซลล์

คุณสมบัติ

• กระแสไฟต่ำ

• แรงดันไฟตรวจจับเกิน: 4.25±0.025 V

• แรงดันปล่อยประจุเกิน: 4.145±0.05 V

• แรงดันตรวจจับการคายประจุเกิน: 2.90±0.08 V

• แรงดันไฟเกินปล่อย: 3.0±0.08 V

• แรงดันตรวจจับกระแสเกิน: 150±30 mV

• แรงดันไฟตรวจจับการลัดวงจร: 1.35 V

• เวลาหน่วงที่เกิดจากวงจรภายใน

• แรงดันตรวจจับเครื่องชาร์จ: -1.35 V

• รีเซ็ตตัวต้านทานสำหรับการป้องกันกระแสเกิน: >500KΩ

• ช่วงแรงดันไฟฟ้ากว้าง: 1.5 ~ 9.0 V

MT3608 ไอซี –

MT3608 เป็นตัวแปลงสเต็ปอัพโหมดกระแส SOT23 แบบความถี่คงที่ 6 พิน

คุณสมบัติ

• MOSFET กำลังไฟฟ้า 80mΩ ในตัว

• แรงดันไฟขาเข้า 2V ถึง 24V

• ความถี่สวิตชิ่งคงที่ 1.2MHz

• ขีด จำกัด ปัจจุบันของสวิตช์ 4A ภายใน

• แรงดันขาออกที่ปรับได้

• ค่าตอบแทนภายใน

• แรงดันไฟขาออกสูงสุด 28V

• โหมดการปรับความถี่พัลส์อัตโนมัติที่โหลดเบา

• ประสิทธิภาพสูงสุดถึง 97%

FS8205 ไอซี –

พลังงานโหมดเสริม N-Channel แบบคู่ MOSFET

TP4056 ไอซี –

เครื่องชาร์จเชิงเส้นตรงกระแสคงที่/แรงดันคงที่สำหรับแบตเตอรี่ลิเธียมไอออนเซลล์เดียว

คุณสมบัติ

· กระแสไฟที่ตั้งโปรแกรมได้สูงถึง 1,000mA

· ไม่จำเป็นต้องใช้ MOSFET, Sense Resistor หรือ Blocking Diode

· กระแสคงที่/คงที่-แรงดัน

· ชาร์จแบตเตอรี่ Li-Ion เซลล์เดียวโดยตรงจากพอร์ต USB

· ตั้งค่าแรงดันไฟฟ้าชาร์จ 4.2V ล่วงหน้าด้วยความแม่นยำ 1.5%

· เติมเงินอัตโนมัติ

· พินเอาท์พุตสถานะการชาร์จสองอัน

· C/10 การยกเลิกการชาร์จ

· 2.9V ค่า Trickle Charge (TP4056)

· Soft-Start Limits Inrush ปัจจุบัน

ตัวเหนี่ยวนำ 22uH

ฉันใช้ตัวเหนี่ยวนำ 1206 แต่ตัวเหนี่ยวนำพลังงาน SMD เป็นตัวเลือกที่ดีกว่า

เอกสารข้อมูลของส่วนประกอบทั้งหมดเชื่อมโยงไว้ที่นี่

FS312F

MT3608

FS8205-DS

TP4056

ขั้นตอนที่ 2: เค้าโครง PCB และการออกแบบ

ฉันใช้ EasyEda เพื่อออกแบบ PCB 2 ชั้น

ใช้งานง่ายและสนุก และมีไลบรารีรอยเท้าของส่วนประกอบส่วนใหญ่

หากใครต้องการฉันสามารถโพสต์ไฟล์ gerber ให้คุณได้เสมอ

ขั้นตอนที่ 3: การสั่งซื้อ PCBs

ตอนนี้เรามีการออกแบบ PCB และถึงเวลาสั่งซื้อ PCB เพื่อที่, คุณเพียงแค่ต้องไปที่ JLCPCB.com และคลิกที่ปุ่ม “QUOTE NOW”

JLCPCB เป็นผู้สนับสนุนโครงการนี้ด้วย JLCPCB (Shenzhen JLC Electronics Co., Ltd.) เป็นองค์กรต้นแบบ PCB ที่ใหญ่ที่สุดในประเทศจีนและเป็นผู้ผลิตเทคโนโลยีชั้นสูงที่เชี่ยวชาญด้าน PCB ต้นแบบอย่างรวดเร็วและการผลิต PCB ชุดเล็ก คุณสามารถสั่งซื้อ PCB ขั้นต่ำ 5 ชิ้นในราคาเพียง $2 หากต้องการผลิต PCB ให้อัปโหลดไฟล์ gerber ที่คุณดาวน์โหลดในขั้นตอนสุดท้าย อัปโหลดไฟล์.zip หรือคุณสามารถลากและวางไฟล์เกอร์เบอร์ หลังจากอัปโหลดไฟล์ zip แล้ว คุณจะเห็นข้อความแสดงความสำเร็จที่ด้านล่างหากอัปโหลดไฟล์สำเร็จ คุณสามารถตรวจสอบ PCB ในตัวแสดง Gerber เพื่อให้แน่ใจว่าทุกอย่างดี คุณสามารถดูทั้งด้านบนและด้านล่างของ PCB หลังจากตรวจดูให้แน่ใจว่า PCB ดูดีแล้ว คุณสามารถสั่งซื้อได้ในราคาที่เหมาะสม คุณสามารถสั่งซื้อ PCB ได้ 5 ชิ้นในราคาเพียง $2 บวกค่าจัดส่ง หากต้องการสั่งซื้อ ให้คลิกที่ปุ่ม “SAVE TO CART” PCB ของฉันใช้เวลา 2 วันในการผลิตและมาถึงภายใน 20 วันโดยใช้ตัวเลือกการจัดส่งทางไปรษณีย์ลงทะเบียนแบบมาตรฐาน มีตัวเลือกการจัดส่งที่รวดเร็วเช่นกัน PCB บรรจุมาอย่างดีและคุณภาพดีจริงๆ

JLCPCB กำลังเสนอบริการประกอบ SMT ในราคาที่สมเหตุสมผลและหลังจากลองแล้วต้องบอกว่าพวกเขาทำงานได้อย่างยอดเยี่ยมและฝีมือของพวกเขาเทียบได้กับบริการการผลิตและประกอบ PCB เชิงพาณิชย์อื่น ๆ ทั่วโลก

ทีมงานแบ็กเอนด์ของพวกเขามีประสิทธิภาพมาก โดยพวกเขาจะตรวจสอบการออกแบบและการจัดวางส่วนประกอบทุกครั้ง และจะแจ้งให้ลูกค้าทราบเกี่ยวกับการเปลี่ยนแปลงการออกแบบที่จำเป็น หรือเกี่ยวกับการจัดวางและขั้วที่ไม่ถูกต้องของส่วนประกอบ และแก้ไขปัญหาเล็กน้อยในตอนท้าย

ขั้นตอนที่ 4: การประกอบและการทำงาน

• ตัวต้านทาน R2 และ R4 สร้างเครือข่ายป้อนกลับสำหรับวงจรบูสต์และคำนวณแล้วให้ 5V
• L1 เป็นรุ่น 1206 SMD จะดีกว่าถ้าใช้ตัวเหนี่ยวนำไฟฟ้าเพื่อให้ได้กระแสไฟขาออกมากขึ้น มีขั้วสำรองเหมือนกัน
• LEDR (RED) ใช้สำหรับแสดงการชาร์จ
• LEDG (สีเขียว) ใช้สำหรับบ่งชี้การชาร์จเสร็จสิ้น
• กระแสไฟเข้าสูงสุดสำหรับ TP4056 ควรเป็น 1-1.5 แอมป์ เนื่องจาก IC ร้อนมากและมีความเสี่ยงที่จะเกิดความเสียหายได้ นอกจากนี้ เนื่องจาก IC ตัวแปลงเชิงเส้นมีกระแสไฟฟ้ามากขึ้นที่แรงดันไฟฟ้าสูงหมายถึงการสูญเสียพลังงานมากขึ้นเนื่องจากความร้อนและลดประสิทธิภาพโดยรวม
• เพิ่มส่วนหัว VBUS และ GND1 ตัวเมียสำหรับเชื่อมต่อสายโดยตรงแทนพอร์ต MicroUSB
• สวิตช์สลับควบคุมเอาต์พุตของขั้วต่อ 5 โวลต์
• นี่คือเครื่องชาร์จแบบพาส-ทรู และจะจ่ายไฟให้กับขั้ว 5-V แม้จะชาร์จอยู่ก็ตาม

PS: แนวคิดและการออกแบบได้รับแรงบันดาลใจจาก greatscott