Comment construire un chargeur et un module d'appoint de batterie au lithium 18650

Dans ce didacticiel, nous allons construire un chargeur de batterie au lithium et un module booster en combinant le circuit intégré de chargeur de batterie Li-Ion TP4056 et le circuit intégré de convertisseur Boost FP6291 pour une batterie au lithium à une seule cellule. Un module de batterie comme celui-ci sera très utile pour alimenter nos projets électroniques avec des batteries au lithium. Le module peut charger en toute sécurité une batterie au lithium et augmenter sa tension de sortie à un 5V régulé qui peut être utilisé pour alimenter la plupart de nos cartes de développement comme Arduino, NodeMcu, etc. Le courant de charge de notre module est réglé sur 1A et le courant de sortie est également réglé sur 1A à 5V, cependant, il peut également être facilement modifié pour fournir jusqu'à 2,5A si nécessaire et pris en charge par la batterie.

Tout au long du didacticiel, nous discuterons du schéma de circuit, de la façon dont j'ai conçu le circuit imprimé, de la façon dont je l'ai commandé et du type de problèmes survenus lors du soudage des composants et du test du circuit. Si vous êtes complètement nouveau dans les batteries au lithium et les circuits de chargeur, consultez l'introduction aux batteries au lithium et au circuit de chargeur de batterie au lithium pour avoir une idée avant de procéder à ce circuit.

Ici, nous avons utilisé PCBWay pour fournir les cartes PCB pour ce projet. Dans les sections suivantes de l'article, nous avons couvert en détail la procédure complète pour concevoir, commander et assembler les cartes PCB pour ce circuit de chargeur de batterie au lithium.

Composants requis

Chargeur de batterie Li-Ion TP4056 IC
FP6291 Boost Converter IC
Connecteur femelle USB Type-A
Connecteur Micro USB 2.0 B type 5 broches
5 × résistance (2 × 1k, 1,2k, 12k, 88k)
6 × condensateur (2 × 0,1 µf, 2 × 10 µf, 2 × 20 µf)
2 × LED
1 × inducteur (4,7µH)
1 × diode (1N5388BRLG)
Cellule au lithium 18650

Schéma de circuit et explication

Le schéma de circuit pour le chargeur et le module d'appoint de batterie au lithium 18650 est donné ci-dessus. Ce circuit comporte deux parties principales, l'une est le circuit de charge de la batterie et la seconde est la partie convertisseur élévateur CC à CC. La partie Booster est utilisée pour augmenter la tension de la batterie de 3,7 V à 4,5 V-6 V. Ici, dans ce circuit, nous avons utilisé un connecteur femelle USB Type-A du côté Booster et un connecteur Micro USB 2.0 B type 5 broches du côté chargeur. Le fonctionnement complet du circuit peut également être trouvé dans la vidéo en bas de cette page.

Le circuit du chargeur de batterie est conçu autour d'un chargeur de batterie lithium-ion dédié TP4056 IC. Le TP4056 est un chargeur linéaire complet à courant constant / tension constante pour les batteries lithium-ion à une seule cellule. Son boîtier SOP et son faible nombre de composants externes rendent le TP4056 idéal pour les applications portables. Ce circuit intégré gère l'opération de chargement de la batterie en traitant l'alimentation d'entrée 5 V CC reçue via la prise micro USB. Les LED connectées indiquent l'état de charge.

Le circuit du convertisseur élévateur CC-CC est conçu à l'aide du circuit intégré du convertisseur élévateur CC-CC FP6291. Ce CI amplificateur élévateur CC-CC 1 MHz peut être utilisé dans l'application, par exemple, pour obtenir un 5V stable à partir d'une batterie 3V. Le circuit du convertisseur Boost reçoit l'alimentation d'entrée via les bornes de la batterie (+ et -) est traité par le FP6291 IC pour donner une alimentation 5 V CC stable via la prise USB standard à sa sortie.

Fabrication du module chargeur et booster de batterie au lithium 18650

Maintenant que nous comprenons comment fonctionnent les schémas, nous pouvons procéder à la construction du PCB pour notre projet. Vous pouvez concevoir le PCB en utilisant n'importe quel logiciel PCB de notre choix. Notre PCB ressemble à ceci ci-dessous une fois terminé.

La disposition du PCB pour le circuit ci-dessus est également disponible au téléchargement sous Gerber à partir du lien:

Fichier Gerber de chargeur de batterie au lithium 18650

Maintenant que notre conception est prête, il est temps de les fabriquer à l'aide du fichier Gerber. Pour faire le PCB est assez facile, suivez simplement les étapes ci-dessous:

Commande de PCB auprès de PCBWay

Étape 1: accédez à https://www.pcbway.com/, inscrivez-vous si c'est votre première fois. Ensuite, dans l'onglet Prototype PCB, entrez les dimensions de votre PCB, le nombre de couches et le nombre de PCB dont vous avez besoin.

Étape 2: Continuez en cliquant sur le bouton «Devis maintenant». Vous serez redirigé vers une page où définir quelques paramètres supplémentaires si nécessaire comme le matériau utilisé, l'espacement des pistes, etc. Mais surtout, les valeurs par défaut fonctionneront bien.

Étape 3: La dernière étape consiste à télécharger le fichier Gerber et à procéder au paiement. Pour s'assurer que le processus se déroule sans heurts, PCBWAY vérifie si votre fichier Gerber est valide avant de procéder au paiement. De cette façon, vous pouvez être sûr que votre PCB est facile à fabriquer et vous atteindra comme engagé.

Assemblage et test des chargeurs 18650 et du module d'appoint

Après quelques jours, nous avons reçu notre PCB dans un emballage soigné et la qualité du PCB était bonne comme toujours. La couche supérieure et la couche inférieure de la planche sont illustrées ci-dessous.

Après avoir assemblé tous les composants et soudé un fil rouge et noir aux broches B + et B- pour se connecter à nos cellules 18650. Comme il n'y avait pas de soudeur par points avec moi, j'ai utilisé des aimants pour sécuriser ma connexion avec les cellules 18650. Le module assemblé avec la batterie au lithium est illustré ci-dessous.

Les LED vertes et jaunes sur la carte indiquent l'état de charge du module. La LED verte s'allumera lorsque la batterie est en cours de charge et la LED jaune s'allumera. La charge est terminée ou le module attend la batterie. Le port micro USB peut être utilisé pour charger la batterie si le chargeur n'est pas connecté, alors ni le voyant vert ni le voyant jaune ne s'allumeront. Nous pouvons utiliser n'importe quel chargeur 5V avec ce module, assurez-vous simplement que le courant de sortie du chargeur est de 1A ou plus. L'image ci-dessous montre le module chargeant notre batterie au lithium, notez que la LED verte est allumée.

Le port USB de sortie est conçu pour 5V et 1A. La tension de la batterie des 18650 cellules est augmentée à 5V pour alimenter les projets électroniques. L'image ci-dessous montre comment le module peut être utilisé pour alimenter une carte nano Arduino.

Notez que le courant de sortie maximal du module peut être configuré théoriquement jusqu'à 2,5 A, mais pratiquement je n'ai pas pu obtenir plus de 1,5 A même lorsque la résistance était réglée sur 2,5 A. Cela peut être dû à ma batterie ou à l'IC boost lui-même. Cependant, si le courant de charge est inférieur à 1A, ce circuit de suralimentation à faible coût suffira bien.

J'espère que vous avez apprécié l'article et appris quelque chose d'utile si vous avez des questions, vous pouvez les laisser dans la section commentaires ci-dessous ou utiliser nos forums pour d'autres questions techniques.