كيفية بناء شاحن بطارية ليثيوم 18650 ووحدة معززة

في هذا البرنامج التعليمي ، سنقوم ببناء شاحن بطارية ليثيوم ووحدة معززة من خلال الجمع بين TP4056 Li-Ion Battery Charger IC و FP6291 Boost Converter IC لبطارية ليثيوم أحادية الخلية. ستكون وحدة البطارية مثل هذه مفيدة جدًا عند تشغيل مشاريعنا الإلكترونية ببطاريات الليثيوم. يمكن للوحدة أن تشحن بطارية ليثيوم بأمان وتعزز جهدها الناتج إلى 5 فولت منظم والذي يمكن استخدامه للطاقة في معظم لوحات التطوير الخاصة بنا مثل Arduino و NodeMcu وما إلى ذلك. مضبوطًا على 1A عند 5 فولت ، ومع ذلك ، يمكن أيضًا تعديله بسهولة لتوفير ما يصل إلى 2.5 أمبير إذا لزم الأمر ودعمه بواسطة البطارية.

خلال البرنامج التعليمي ، سنناقش مخطط الدائرة ، وكيف صممت PCB ، وكيف طلبت ذلك ، ونوع المشكلات التي حدثت أثناء لحام المكونات واختبار الدائرة. إذا كنت جديدًا تمامًا على بطاريات الليثيوم ودوائر الشاحن ، فراجع مقدمة لبطاريات الليثيوم ودائرة شاحن بطارية الليثيوم للحصول على فكرة قبل متابعة هذه الدائرة.

هنا استخدمنا PCBWay لتوفير لوحات PCB لهذا المشروع. في الأقسام التالية من المقالة ، غطينا بالتفصيل الإجراء الكامل لتصميم وطلب وتجميع لوحات PCB لدائرة شاحن بطارية الليثيوم هذه.

المكونات مطلوبة

TP4056 شاحن بطارية ليثيوم أيون IC
FP6291 دفعة محول IC
موصل USB من النوع A أنثى
موصل Micro USB 2.0 B من النوع 5 سنون
5 × المقاوم (2 × 1 كيلو ، 1.2 كيلو ، 12 كيلو ، 88 كيلو)
6 × مكثف (2 × 0.1µf ، 2 × 10µf ، 2 × 20µf)
عدد 2 مصابيح LED
1 × محث (4.7µH)
1 × ديود (1N5388BRLG)
18650 خلية ليثيوم

مخطط الدائرة وشرحها

تم إعطاء مخطط الدائرة لشاحن بطارية الليثيوم والوحدة الداعمة 18650 أعلاه. تحتوي هذه الدائرة على جزأين رئيسيين ، أحدهما هو دائرة شحن البطارية ، والثاني هو جزء محول دفعة DC إلى DC. يستخدم جزء الداعم لزيادة جهد البطارية من 3.7 فولت إلى 4.5 فولت - 6 فولت. هنا في هذه الدائرة ، استخدمنا موصل USB Type-A Female على جانب Booster وموصل Micro USB 2.0 B من النوع 5 Pin على جانب الشاحن. يمكن أيضًا العثور على عمل الدائرة الكامل في الفيديو أسفل هذه الصفحة.

في دائرة شاحن بطارية تم تصميم جميع أنحاء مخصص ليثيوم أيون شاحن بطارية TP4056 IC. TP4056 هو شاحن خطي كامل التيار المستمر / الجهد المستمر لبطاريات الليثيوم أيون أحادية الخلية. حزمة SOP وعدد المكونات الخارجية المنخفض تجعل TP4056 مناسبًا بشكل مثالي للتطبيقات المحمولة. يعالج هذا IC عملية شحن البطارية عن طريق معالجة مصدر دخل 5V DC المستلم عبر مقبس Micro USB. تشير المصابيح المتصلة به إلى حالة الشحن.

و تفعيل DC-DC محول حلبة تم تصميم باستخدام دفعة DC-DC محول FP6291 IC. يمكن استخدام IC DC-DC Step-Up Boost 1 ميجا هرتز في التطبيق ، على سبيل المثال ، الحصول على 5 فولت من بطارية 3 فولت. تحصل دارة Boost Converter على مصدر الإدخال من خلال أطراف البطارية (+ و -) تتم معالجتها بواسطة FP6291 IC لإمداد تيار مستمر بجهد 5 فولت عبر مقبس USB القياسي عند خرجه.

تصنيع شاحن بطارية ليثيوم ثنائي الفينيل متعدد الكلور 18650 ووحدة معززة

الآن بعد أن فهمنا كيفية عمل المخططات ، يمكننا المضي قدمًا في بناء ثنائي الفينيل متعدد الكلور لمشروعنا. يمكنك تصميم ثنائي الفينيل متعدد الكلور باستخدام أي برنامج ثنائي الفينيل متعدد الكلور من اختيارنا. يبدو ثنائي الفينيل متعدد الكلور لدينا مثل هذا أدناه عند الانتهاء.

يتوفر أيضًا تخطيط PCB للدائرة أعلاه للتنزيل باسم Gerber من الرابط:

18650 ملف جربر شاحن بطارية الليثيوم

الآن ، بعد أن أصبح تصميمنا جاهزًا ، فقد حان الوقت لجعلها ملفقة باستخدام ملف Gerber. لإنجاز PCB سهل للغاية ، ما عليك سوى اتباع الخطوات أدناه-

طلب PCB من PCBWay

الخطوة 1: ادخل إلى https://www.pcbway.com/ ، قم بالتسجيل إذا كانت هذه هي المرة الأولى لك. ثم ، في علامة التبويب PCB Prototype ، أدخل أبعاد PCB وعدد الطبقات وعدد PCB الذي تحتاجه.

الخطوة 2: تابع بالنقر فوق الزر "اقتباس الآن". سيتم نقلك إلى صفحة حيث يتم تعيين بعض المعلمات الإضافية إذا لزم الأمر مثل المواد المستخدمة ، وتباعد المسار ، وما إلى ذلك ، ولكن في الغالب ، ستعمل القيم الافتراضية بشكل جيد.

الخطوة 3: الخطوة الأخيرة هي تحميل ملف Gerber ومتابعة الدفع. للتأكد من أن العملية سلسة ، يتحقق PCBWAY مما إذا كان ملف Gerber الخاص بك صالحًا قبل متابعة الدفع. بهذه الطريقة ، يمكنك التأكد من أن ثنائي الفينيل متعدد الكلور الخاص بك سهل التصنيع وسيصل إليك كما هو ملتزم.

تجميع واختبار شاحن 18650 ووحدة التعزيز

بعد بضعة أيام ، تلقينا ثنائي الفينيل متعدد الكلور في عبوة أنيقة وكانت جودة ثنائي الفينيل متعدد الكلور جيدة كما هو الحال دائمًا. يتم عرض الطبقة العليا والطبقة السفلية للوحة أدناه.

بعد تجميع جميع المكونات ولحام سلك أحمر وأسود إلى دبابيس B + و B- للاتصال بخلايا 18650 لدينا. نظرًا لعدم وجود عامل لحام موضعي معي ، فقد استخدمت مغناطيسًا لتأمين اتصالي بخلايا 18650. الوحدة المجمعة مع بطارية الليثيوم موضحة أدناه.

مؤشرات LED باللونين الأخضر والأصفر على اللوحة هي حالة شحن الوحدة. سوف يتوهج مؤشر LED الأخضر عند شحن البطارية وسيضيء المصباح الأصفر عند اكتمال الشحن أو انتظار الوحدة للبطارية. يمكن استخدام منفذ USB الصغير لشحن البطارية إذا لم يكن الشاحن متصلاً ، فلن يتوهج المصباح الأخضر أو الأصفر. يمكننا استخدام أي شاحن 5 فولت مع هذه الوحدة ، فقط تأكد من أن تيار الإخراج للشاحن هو 1A أو أكثر. توضح الصورة أدناه الوحدة التي تشحن بطارية الليثيوم الخاصة بنا ، لاحظ أن مؤشر LED الأخضر قيد التشغيل.

تم تصميم منفذ USB الناتج لـ 5V و 1A. تم تعزيز جهد البطارية من 18650 خلية إلى 5 فولت لإيقاف المشاريع الإلكترونية. توضح الصورة أدناه كيف يمكن استخدام الوحدة لتشغيل لوحة Arduino nano.

لاحظ أن الحد الأقصى لتيار الإخراج للوحدة يمكن تكوينه حتى 2.5A من الناحية النظرية ، لكن عمليًا لم أتمكن من الحصول على أكثر من 1.5A حتى عندما تم ضبط المقاوم على 2.5A. قد يكون هذا بسبب بطاريتي أو IC المعزز نفسه. ومع ذلك ، إذا كان تيار الحمل أقل من 1A ، فإن دائرة التعزيز منخفضة التكلفة هذه ستكون كافية.

آمل أن تكون قد استمتعت بالمقال وتعلمت شيئًا مفيدًا إذا كان لديك أي أسئلة ، يمكنك تركها في قسم التعليقات أدناه أو استخدام منتدياتنا لأسئلة فنية أخرى.