Akumulator litowo-jonowo-polimerowy AIO Ładowarka-ochrona-wzmacniacz: 4 kroki

2024 Autor: John Day | [email protected]. Ostatnio zmodyfikowany: 2024-01-30 11:29

Cześć wszystkim.

Wszyscy mamy zapasowe/uratowane baterie LiPo, które albo odzyskaliśmy ze starych baterii laptopów, albo kupiliśmy nowe.

Aby z nich korzystać, wszyscy używamy dostępnych na rynku modułów do ładowania, ochrony i zwiększania napięcia do 5 V, aby używać ich do zasilania naszych urządzeń USB, takich jak ładowanie telefonów, power banki, ładowanie słuchawek i głośników Bluetooth, uruchamianie płyt arduino i Esp8266-NodeMCU i innych pokarmy.

Ale te płyty są oddzielne i wymagają osobnego okablowania oraz zajmują czas i miejsce.

Tak więc dzisiaj zaprojektujemy, wyprodukujemy i zbudujemy ładowarkę All-in-One LiPo z obwodem zabezpieczającym i płytką obwodu doładowania 5-Volt.

Kieszonkowe dzieci

Złącze MICRO USB - 1

Przełącznik - 1

Układ scalony FS312F-G - 1

Czerwona dioda LED - 1

Zielona dioda LED - 1

Rezystor 7,5K - 1

Rezystor 100 - 1

MT3608 IC - 1

FS8205 IC - 1

Kondensator 10uF - 1

Cewka 22uH - 1

Rezystor 2K - 2

Dioda SS34 - 1

Rezystor 1K - 3

Kondensator 100nF - 1

Układ scalony TP4056 - 1

Kondensator 22uF - 2

Krok 1: Projekt schematyczny

Do zaprojektowania płytki wykorzystałem oprogramowanie EasyEDA. Jest łatwy i przyjemny w użyciu i zawiera biblioteki footprintów większości komponentów.

Układ scalony FS312F-G –

Zabezpieczenie IC do jednoogniwowych akumulatorów litowo-jonowych/polimerowych

Cechy

• Niski prąd zasilania

• Napięcie wykrywania przeładowania: 4,25±0,025 V

• Napięcie zwolnienia przeładowania: 4,145±0,05 V

• Napięcie wykrywania nadmiernego rozładowania: 2,90±0,08 V

• Napięcie wyzwalania nadmiernego rozładowania: 3,0±0,08 V

• Nadprądowe napięcie wykrywania: 150±30 mV

• Napięcie wykrywania zwarcia: 1,35 V

• Czas opóźnienia generowany przez obwód wewnętrzny

• Napięcie wykrywania ładowarki: -1,35 V

• Rezystor resetujący dla zabezpieczenia nadprądowego: >500KΩ

• Szeroki zakres napięcia zasilania: 1,5 ~ 9,0 V

MT3608 IC –

MT3608 to 6-pinowy konwerter podwyższający napięcie w trybie prądowym SOT23 o stałej częstotliwości

Cechy

• Zintegrowany MOSFET mocy 80mΩ

• Napięcie wejściowe 2V do 24V

• Stała częstotliwość przełączania 1,2 MHz

• Wewnętrzny limit prądu przełącznika 4A

• Regulowane napięcie wyjściowe

• Odszkodowanie wewnętrzne

• Napięcie wyjściowe do 28 V

• Tryb automatycznej modulacji częstotliwości impulsów przy lekkim obciążeniu

• Wydajność do 97%

FS8205 IC –

Tryb podwójnego N-Channel Enhancement Power MOSFET

TP4056 IC –

Ładowarka liniowa stałoprądowa/stałonapięciowa do jednoogniwowych akumulatorów litowo-jonowych

CECHY

· Programowalny prąd ładowania do 1000mA

· Nie jest wymagany MOSFET, rezystor Sense ani dioda blokująca

· Stały prąd/stałe napięcie

· Ładuje jednoogniwowe akumulatory litowo-jonowe bezpośrednio z portu USB

· Wstępnie ustawione napięcie ładowania 4,2 V z dokładnością 1,5%

· Automatyczne ładowanie

· Dwa piny wyjściowe stanu naładowania

· Zakończenie ładowania C/10

· Próg ładowania podtrzymującego 2,9 V (TP4056)

· Limity miękkiego startu Prąd rozruchowy

Cewka 22uH

Użyłem cewki indukcyjnej 1206, ale cewka indukcyjna mocy SMD jest lepszą opcją.

Karta katalogowa wszystkich komponentów znajduje się tutaj.

FS312F

MT3608

FS8205-DS

TP4056

Krok 2: Układ i projektowanie PCB

Do zaprojektowania 2-warstwowej płytki PCB wykorzystałem EasyEda.

Jest łatwy i przyjemny w użyciu i zawiera biblioteki footprintów większości komponentów.

Jeśli ktoś chce, zawsze mogę wysłać dla Ciebie pliki gerber.

Krok 3: Zamawianie płytek drukowanych

Teraz mamy projekt PCB i czas na zamówienie PCB. W tym celu wystarczy wejść na JLCPCB.com i kliknąć przycisk „WYCENIAJ TERAZ”.

JLCPCB jest również sponsorem tego projektu. JLCPCB (Shenzhen JLC Electronics Co., Ltd.) jest największym przedsiębiorstwem produkującym prototypy PCB w Chinach i producentem high-tech specjalizującym się w szybkim prototypie PCB i produkcji małych partii PCB. Możesz zamówić minimum 5 płytek za jedyne 2 USD. Aby wyprodukować płytkę PCB, prześlij plik gerber, który pobrałeś w ostatnim kroku. Prześlij plik.zip lub przeciągnij i upuść pliki gerber. Po przesłaniu pliku zip na dole zobaczysz komunikat o powodzeniu, jeśli plik zostanie pomyślnie przesłany. Możesz przejrzeć PCB w przeglądarce Gerber, aby upewnić się, że wszystko jest w porządku. Możesz zobaczyć zarówno górną, jak i dolną część PCB. Po upewnieniu się, że PCB wygląda dobrze, możesz złożyć zamówienie w rozsądnej cenie. Możesz zamówić 5 płytek za jedyne 2 USD plus koszty wysyłki. Aby złożyć zamówienie, kliknij przycisk „ZAPISZ DO KOSZYKA”. Produkcja moich płytek drukowanych zajęła 2 dni i dotarła w ciągu 20 dni przy użyciu standardowej opcji przesyłki poleconej. Dostępne są również opcje szybkiej dostawy. Płytki drukowane były dobrze zapakowane, a jakość była naprawdę dobra.

JLCPCB oferuje teraz usługę montażu SMT, która również za bardzo rozsądną cenę, a po wypróbowaniu jej muszę powiedzieć, że wykonują doskonałą pracę, a ich kunszt jest porównywalny z jakąkolwiek inną komercyjną usługą produkcji i montażu PCB na całym świecie.

Ich zespół backendowy jest tak wydajny i dzięki temu sprawdzi każdy projekt i rozmieszczenie komponentów oraz poinformuje klienta o wymaganych zmianach w projekcie lub o niewłaściwym rozmieszczeniu i polaryzacji komponentów oraz naprawi drobne problemy na samym końcu.

Krok 4: Montaż i praca

• Rezystor R2 i R4 tworzy sieć sprzężenia zwrotnego dla obwodu doładowania i został obliczony na 5V
• L1 to wariant 1206 SMD, lepiej jest użyć cewki indukcyjnej, aby uzyskać więcej prądu wyjściowego, mieć zapasowe zaciski dla tego samego
• LEDR (CZERWONY) służy do wskazywania ładowania
• LEDG (ZIELONY) służy do wskazania zakończenia ładowania;
• Maksymalny prąd wejściowy dla TP4056 powinien wynosić 1-1,5 A jak wyżej, ponieważ układ scalony jest naprawdę gorący i istnieje ryzyko jego uszkodzenia. Ponadto, ponieważ jest to liniowy konwerter IC, większy prąd przy wyższym napięciu oznacza większe straty mocy w postaci ciepła i zmniejszenie ogólnej wydajności
• Dodano żeńskie złącza VBUS i GND1 do bezpośredniego podłączania przewodów zamiast portu MicroUSB
• Przełącznik dwupozycyjny steruje wyjściem zacisków 5-woltowych
• Jest to ładowarka typu pass-thru, która zapewnia zasilanie do terminala 5 V nawet podczas ładowania

PS: Idea i Design są inspirowane GreatScottem.