آموزش طراحی مدار شارژر و بوستر باتری لیتیومی 18650

در این آموزش میخواهیم یک ماژول شارژر و بوستر باتری های لیتیومی بسازیم. در این مدار از باتری لیتیومی 18650 به همراه آی سی شارژر باتری لیتیومی TP4056 و آی سی مبدل تقویت کننده FP6291 استفاهد میشود. ماژول های شارژر باتری مانند این که میسازیم هنگام تامین انرژی پروژه های الکترونیکی ما با باتری های لیتیومی بسیار مفید خواهند بود.

این ماژول می‌تواند با خیال راحت یک باتری لیتیومی را شارژ کند و ولتاژ خروجی آن را به 5 ولت تنظیم‌شده افزایش دهد که می‌تواند برای اکثر بردهای توسعه ما مانند Arduino، NodeMcu و غیره استفاده شود. جریان شارژ ماژول ما روی 1 آمپر تنظیم شده است و جریان خروجی نیز روی 1 آمپر در 5 ولت تنظیم شده است، با این حال، می توان آن را به راحتی تغییر داد تا در صورت نیاز تا 2.5 آمپر را ارائه دهد.

اگر با باتری‌ های لیتیومی و مدارهای شارژر کاملاً تازه کار هستید پیشنهاد میشود مثاله باتری لیتیوم یونی را بخوانید.

شماتیک مدار شارژر باتری 18650

شماتیک مدار ماژول شارژر و تقویت کننده باتری لیتیومی 18650 در بالا آورده شده است. این مدار دارای دو قسمت اصلی است، یکی مدار شارژ باتری و دومی قسمت مبدل تقویت کننده DC به DC. قسمت Booster برای افزایش ولتاژ باتری از 3.7v به 4.5v-6v استفاده می شود. در اینجا در این مدار، ما از یک کانکتور مادگی USB نوع A در سمت تقویت کننده و یک کانکتور Micro USB 2.0 B نوع 5 پین در سمت شارژر استفاده کردیم.

مدار شارژر باتری مبتنی بر یک آی سی شارژر باتری لیتیوم یون اختصاصی TP4056 طراحی شده است. TP4056 یک شارژر خطی کامل با جریان ثابت/ولتاژ ثابت برای باتری های لیتیوم یون تک سلولی است این آی سی عملیات شارژ باتری را با پردازش منبع ورودی 5 ولت DC دریافت شده از طریق سوکت Micro USB انجام می دهد. همچنین LED های متصل به آن وضعیت شارژ را نشان می دهد.

مدار مبدل تقویت کننده DC-DC با استفاده از آی سی مبدل تقویت کننده DC-DC FP6291 طراحی شده است. این آی سی 1 مگاهرتزی DC-DC Step-Up Boost را می توان در برنامه استفاده کرد، به عنوان مثال، دریافت 5 ولت پایدار از باتری 3 ولت. مدار مبدل تقویت کننده منبع ورودی را از طریق پایانه های باتری (+ و -) دریافت می کند و توسط آی سی FP6291 پردازش می شود تا از طریق سوکت USB استاندارد در خروجی، یک منبع تغذیه 5 ولت DC پایدار ارائه کند.

شما میتوانید پی سی بی این مدار را با هر نرم افزاری که بخواهید طراحی کنید. برای ما PCB نهایی به شکل زیر شد:

قطعات مورد نیاز

• آی سی شارژر باتری لیتیوم یونی TP4056
• آی سی مبدل تقویت کننده FP6291
• کانکتور مادگی USB نوع A
• کانکتور Micro USB 2.0 B نوع 5 پین
• مقاومت (2×1 کیلو، 1.2 کیلو، 12 کیلو، 88 کیلو)
• خازن (2×0.1 میکروفاراد، 2×10 میکروفاراد، 2×20 میکروفاراد)
• 2× LED
• سلف (4.7μH)
• دیود (1N5388BRLG)
• 18650 سلول لیتیومی

ساخت شارژر باتری لیتیومی 18650

پس از مونتاژ تمام اجزا، یک سیم قرمز و سیاه به پین ​​های B+ و B- برای اتصال به سلول های 18650 لحیم کنید. ماژول مونتاژ شده به همراه باتری لیتیومی در زیر نشان داده شده است.

LED های سبز و زرد روی برد وضعیت شارژ ماژول است. هنگامی که باتری در حال شارژ شدن است LED سبز روشن می شود و LED زرد در زمان شارژ کامل روشن میشود. در صورتی که شارژر متصل نباشد، می توان از پورت micro USB برای شارژ باتری استفاده کرد، در این حالت ال ای دی ها خاموش میمانند. برای این ماژول می توانیم از هر شارژر 5 ولتی استفاده کنیم، فقط مطمئن شوید که جریان خروجی شارژر 1 آمپر یا بیشتر باشد. تصویر زیر نشان می دهد که ماژول باتری لیتیومی در حال شارژ شدن است.

پورت USB خروجی برای ولتاژ 5 ولت و 1 آمپر طراحی شده است. ولتاژ باتری سلول های 18650 به 5 ولت افزایش می یابد تا برای تغذیه اکثر میکروکنترلر ها و پروژه های الکترونیکی مناسب باشد. تصویر زیر نشان می دهد که چگونه می توان از این ماژول برای تغذیه برد نانو آردوینو استفاده کرد.

توجه داشته باشید که حداکثر جریان خروجی ماژول را می توان از نظر تئوری تا 2.5 آمپر پیکربندی کرد، اما عملاً حتی زمانی که مقاومت روی 2.5 آمپر تنظیم شده بود، نتوانستم بیشتر از 1.5 آمپر دریافت کنم. این ممکن است به خاطر باتری من یا خود آی سی تقویت کننده باشد. با این حال، اگر جریان بار کمتر از 1 آمپر باشد، این مدار تقویتی بسیار مناسب خواهد بود.

امیدواریم از مقاله لذت برده باشید و چیز مفیدی یاد گرفته باشید.