- 必要なコンポーネント
- 回路図と説明
- PCB18650リチウムバッテリー充電器およびブースターモジュールの製造
- PCBWayからPCBを注文する
- 18650充電器とブースターモジュールの組み立てとテスト
このチュートリアルでは、TP4056リチウムイオン電池充電器ICとFP6291ブーストコンバータICを組み合わせて、単一セルのリチウム電池用のリチウム電池充電器およびブースターモジュールを構築します。このようなバッテリーモジュールは、リチウムバッテリーで電子プロジェクトに電力を供給するときに非常に役立ちます。モジュールはリチウム電池を安全に充電し、その出力電圧を安定化された5Vに上げることができます。これは、Arduino、NodeMcuなどのほとんどの開発ボードに使用できます。モジュールの充電電流は1Aに設定され、出力電流も5Vで1Aに設定しますが、必要に応じて最大2.5Aを提供するように簡単に変更して、バッテリーでサポートすることもできます。
チュートリアル全体を通して、回路図、PCBの設計方法、注文方法、およびコンポーネントのはんだ付けと回路のテスト中に発生した問題の種類について説明します。リチウム電池と充電器回路にまったく慣れていない場合は、この回路に進む前に、リチウム電池とリチウム電池充電器回路の概要を確認してください。
ここでは、PCBWayを使用してこのプロジェクトにPCBボードを提供しました。記事の次のセクションでは、このリチウムバッテリー充電器回路のPCBボードを設計、注文、および組み立てる完全な手順について詳しく説明しました。
必要なコンポーネント
- TP4056リチウムイオンバッテリー充電器IC
- FP6291ブーストコンバータIC
- USBタイプAメスコネクタ
- マイクロUSB2.0Bタイプ5ピンコネクタ
- 5×抵抗（2×1k、1.2k、12k、88k）
- 6×コンデンサ（2×0.1µf、2×10µf、2×20µf）
- 2×LED
- 1×インダクタ（4.7µH）
- 1×ダイオード（1N5388BRLG）
- 18650リチウムセル
回路図と説明
18650リチウムバッテリー充電器およびブースターモジュールの回路図は上記のとおりです。この回路は2つの主要部分を有するものであるバッテリ充電回路、及び第二は、DC昇圧コンバータ部にDC。ブースター部分は、バッテリー電圧を3.7vから4.5v-6vにブーストするために使用されます。この回路では、ブースター側にUSBタイプAメスコネクタを使用し、充電器側にマイクロUSB 2.0Bタイプ5ピンコネクタを使用しました。回路の完全な動作は、このページの下部にあるビデオにもあります。
バッテリ充電器回路は、専用のリチウムイオン電池充電器TP4056 ICの周りに設計されています。 TP4056は、単セルリチウムイオン電池用の完全な定電流/定電圧リニア充電器です。そのSOPパッケージと少ない外付け部品数により、TP4056はポータブルアプリケーションに最適です。このICは、マイクロUSBソケットを介して受信した5V DC入力電源を処理することにより、バッテリ充電操作を処理します。接続されているLEDは充電状態を示します。
DC-DCブーストコンバータ回路は、 DC-DCブーストコンバータFP6291 ICを使用して設計されています。この1MHz DC-DCステップアップブーストICは、アプリケーションで使用できます。たとえば、3Vバッテリーから5Vを安定させることができます。ブーストコンバータ回路は、バッテリ端子（+および-）を介して入力電源を取得し、FP6291 ICによって処理され、出力の標準USBソケットを介して安定した5VDC電源を提供します。
PCB18650リチウムバッテリー充電器およびブースターモジュールの製造
回路図がどのように機能するかを理解したので、プロジェクトのPCBの構築に進むことができます。選択したPCBソフトウェアを使用してPCBを設計できます。完成したPCBは以下のようになります。
上記の回路のPCBレイアウトは、リンクからGerberとしてダウンロードすることもできます。
- 18650リチウムバッテリー充電器ガーバーファイル
これでデザインの準備ができたので、ガーバーファイルを使用してそれらを作成する時が来ました。PCBを完成させるのは非常に簡単で、以下の手順に従ってください-
PCBWayからPCBを注文する
ステップ1： https ： //www.pcbway.com/にアクセスし、初めての場合はサインアップします。次に、[PCBプロトタイプ]タブで、PCBの寸法、層の数、および必要なPCBの数を入力します。
ステップ2：[今すぐ見積もる]ボタンをクリックして続行します。使用するマテリアル、トラック間隔など、必要に応じていくつかの追加パラメータを設定するページが表示されます。ただし、ほとんどの場合、デフォルト値で問題なく機能します。
ステップ3：最後のステップは、ガーバーファイルをアップロードして支払いを続行することです。プロセスがスムーズであることを確認するために、PCBWAYは、支払いを続行する前に、ガーバーファイルが有効かどうかを確認します。このようにして、PCBが製造に適していて、コミットされたとおりに到達することを確認できます。
18650充電器とブースターモジュールの組み立てとテスト
数日後、PCBはきちんとしたパッケージで届き、PCBの品質はいつものように良好でした。ボードの最上層と最下層を以下に示します。
すべてのコンポーネントを組み立てた後、赤と黒のワイヤーをB +ピンとB-ピンにはんだ付けして、18650セルに接続しました。スポット溶接機がなかったので、磁石を使って18650セルとの接続を確保しました。組み立てられたモジュールとリチウム電池を以下に示します。
ボード上の緑色と黄色のLEDは、モジュールの充電ステータスです。バッテリーの充電中は緑色のLEDが点灯し、充電が完了するか、モジュールがバッテリーを待機しているときに黄色のLEDが点灯します。充電器が接続されていない場合は、マイクロUSBポートを使用してバッテリーを充電できます。そうすると、緑色のLEDも黄色のLEDも点灯しません。このモジュールでは任意の5V充電器を使用できますが、充電器の出力電流が1A以上であることを確認してください。下の画像は、モジュールがリチウム電池を充電しているところを示しています。緑色のLEDが点灯していることに注意してください。
出力USBポートは5Vおよび1A用に設計されています。18650セルからのバッテリー電圧は5Vにブーストされ、電子プロジェクトの電源を切ります。以下の画像は、モジュールを使用してArduinoナノボードに電力を供給する方法を示しています。
モジュールの最大出力電流は理論的には2.5Aまで設定できますが、実際には抵抗を2.5Aに設定しても1.5Aを超えることはできませんでした。これは私のバッテリーまたはブーストIC自体が原因である可能性があります。ただし、負荷電流が1A未満の場合は、この低コストのブースト回路で十分です。
この記事を楽しんで、質問がある場合に役立つことを学んだことを願っています。下のコメントセクションに残しておくか、フォーラムを使用して他の技術的な質問をしてください。