18650 lityum pil şarj cihazı ve güçlendirici modül nasıl yapılır

Bu eğitimde, tek hücreli bir Lityum pil için TP4056 Li-Ion Pil Şarj Cihazı IC ve FP6291 Boost Dönüştürücü IC'yi birleştirerek bir Lityum Pil Şarj Cihazı ve Güçlendirici Modülü oluşturacağız. Elektronik projelerimize lityum pillerle güç verirken bunun gibi bir pil modülü çok faydalı olacaktır. Modül, bir lityum pili güvenli bir şekilde şarj edebilir ve çıkış voltajını, Arduino, NodeMcu, vb. Gibi geliştirme kartlarımızın çoğunda güç olarak kullanılabilen regüle edilmiş bir 5V'a yükseltebilir. Modülümüzün şarj akımı 1A'ya ayarlanmıştır ve çıkış akımı da 5V'de 1A'ya ayarlanmış, ancak gerekirse ve pil tarafından destekleniyorsa 2,5A'ya kadar sağlamak için kolayca değiştirilebilir.

Eğitim boyunca devre şemasını, PCB'yi nasıl tasarladığımı, nasıl sipariş ettiğimi ve bileşenleri lehimlerken ve devreyi test ederken ne tür problemler oluştuğunu tartışacağız. Lityum piller ve şarj devreleri konusunda tamamen yeniyseniz, bu devreye devam etmeden önce bir fikir edinmek için lityum piller ve Lityum pil şarj cihazı devresine girişe göz atın.

Burada, bu proje için PCB kartlarını sağlamak için PCBWay'i kullandık. Makalenin ilerleyen bölümlerinde, bu lityum pil şarj devresi için PCB kartlarını tasarlamak, sipariş etmek ve monte etmek için tüm prosedürü ayrıntılı olarak ele aldık.

Gerekli Bileşenler

• TP4056 Li-Ion Pil Şarj Cihazı IC
• FP6291 Boost Dönüştürücü IC
• USB Tip-A Dişi Konnektör
• Mikro USB 2.0 B tipi 5 Pinli Konektör
• 5 × Direnç (2 × 1k, 1.2k, 12k, 88k)
• 6 × Kapasitör (2 × 0.1µf, 2 × 10µf, 2 × 20µf)
• 2 × LED'ler
• 1 × İndüktör (4.7µH)
• 1 × Diyot (1N5388BRLG)
• 18650 Lityum hücre

Devre Şeması ve Açıklama

18650 Lityum Pil Şarj ve Booster Modülünün devre şeması yukarıda verilmiştir. Bu devrenin iki ana bölümü vardır, biri akü şarj devresi ve ikincisi DC'den DC'ye güçlendirme dönüştürücü kısmıdır. Güçlendirici kısmı, pil voltajını 3.7v'den 4.5v-6v'ye yükseltmek için kullanılır. İşte bu devrede, Güçlendirici tarafında bir USB Tip-A Dişi Konnektör ve Şarj Cihazı tarafında bir Mikro USB 2.0 B tipi 5 Pimli Konnektör kullandık. Devrenin tam çalışması, bu sayfanın altındaki videoda da bulunabilir.

Pil şarj devresi özel bir lityum iyon pil şarj TP4056 IC etrafında tasarlanmıştır. TP4056, tek hücreli Lityum iyon piller için eksiksiz bir sabit akım / sabit voltaj doğrusal şarj cihazıdır. SOP paketi ve düşük harici bileşen sayısı, TP4056'yı taşınabilir uygulamalar için ideal hale getirir. Bu IC, Mikro USB soketi aracılığıyla alınan 5V DC giriş beslemesini işleyerek Pil şarj işlemini gerçekleştirir. Bağlı olduğu ledler şarj durumunu gösterir.

DC-DC Boost Dönüştürücü Devresi DC-DC Boost Dönüştürücü FP6291 IC kullanılarak tasarlanmıştır. Bu 1 MHz DC-DC Step-Up Boost IC Uygulamada kullanılabilir, örneğin 3V pilden kararlı 5V elde edilir. Boost Dönüştürücü devresi, giriş beslemesini batarya terminallerinden (+ ve -) alır, çıkışındaki standart USB soketi aracılığıyla kararlı bir 5V DC kaynağı sağlamak için FP6291 IC tarafından işlenir.

PCB 18650 Lityum Pil Şarj Cihazı ve Güçlendirici Modülü Fabrikasyon

Artık şemaların nasıl çalıştığını anladığımıza göre, projemiz için PCB oluşturmaya devam edebiliriz. PCB'yi seçtiğimiz herhangi bir PCB yazılımını kullanarak tasarlayabilirsiniz. PCB'miz tamamlandığında aşağıdaki gibi görünür.

Yukarıdaki devre için PCB düzeni, bağlantıdan Gerber olarak indirilebilir:

• 18650 Lithium Battery Charger Gerber Dosyası

Şimdi, Tasarımımız hazır olduğuna göre, Gerber dosyasını kullanarak onları üretme zamanı. PCB'yi yapmak oldukça kolaydır, aşağıdaki adımları uygulamanız yeterlidir.

PCBWay'den PCB siparişi

Adım 1: https://www.pcbway.com/ adresine girin, ilk seferinizse kaydolun. Ardından, PCB Prototype sekmesinde PCB'nizin boyutlarını, katman sayısını ve ihtiyacınız olan PCB sayısını girin.

Adım 2: 'Şimdi Alıntı Yap' düğmesine tıklayarak devam edin. Kullanılan malzeme, iz aralığı vb. Gibi gerekirse birkaç ek parametrenin ayarlanacağı bir sayfaya yönlendirileceksiniz. Ancak çoğunlukla varsayılan değerler iyi çalışacaktır.

3. Adım: Son adım, Gerber dosyasını yüklemek ve ödemeye devam etmektir. İşlemin sorunsuz olduğundan emin olmak için PCBWAY, ödemeye devam etmeden önce Gerber dosyanızın geçerli olup olmadığını doğrular. Bu şekilde, PCB'nizin imalat dostu olduğundan ve kararlı bir şekilde size ulaşacağından emin olabilirsiniz.

18650 şarj cihazının ve Güçlendirici Modülünün Montajı ve Test Edilmesi

Birkaç gün sonra PCB'mizi temiz bir pakette aldık ve PCB kalitesi her zamanki gibi iyiydi. Kartın üst katmanı ve alt katmanı aşağıda gösterilmiştir.

Tüm bileşenleri monte ettikten ve 18650 hücrelerimize bağlamak için B + ve B- pinlerine kırmızı ve siyah bir tel lehimledikten sonra. Yanımda nokta kaynakçı olmadığı için 18650 hücreler ile bağlantımı sağlamlaştırmak için mıknatıs kullandım. Montajlı modül, lityum pil ile birlikte aşağıda gösterilmiştir.

Kart üzerindeki yeşil ve sarı LED'ler, modülün şarj durumudur. Pil şarj edilirken yeşil LED yanar ve Sarı LED yanar şarj tamamlandığında veya modül pili bekler. Mikro USB bağlantı noktası, şarj cihazı bağlı değilse pili şarj etmek için kullanılabilir, bu durumda ne yeşil led ne de sarı led yanmaz. Bu modülle herhangi bir 5V şarj cihazını kullanabiliriz, şarj cihazının çıkış akımının 1A veya daha fazla olduğundan emin olun. Aşağıdaki resimde lityum pilimizi şarj eden modül gösterilmektedir, yeşil LED'in yandığına dikkat edin.

USB çıkışı bağlantı noktası 5V ve 1A için tasarlanmıştır. 18650 hücrelerinden gelen akü voltajı, elektronik projeleri kapatmak için 5V'a yükseltilir. Aşağıdaki resim, modülün bir Arduino nano kartına güç sağlamak için nasıl kullanılabileceğini göstermektedir.

Modülün maksimum çıkış akımının teorik olarak 2.5A kadar yüksek yapılandırılabileceğini unutmayın, ancak pratikte direnç 2.5A'ya ayarlandığında bile 1.5A'dan fazla alamadım. Bunun nedeni pilim veya güçlendirme IC'nin kendisi olabilir. Bununla birlikte, yük akımı 1A'dan düşükse, bu düşük maliyetli yükseltme devresi yeterli olacaktır.

Makaleden keyif aldığınızı ve herhangi bir sorunuz varsa yararlı bir şeyler öğrendiğinizi umuyoruz, bunları aşağıdaki yorum bölümünde bırakabilir veya diğer teknik sorular için forumlarımızı kullanabilirsiniz.