在本教程中，我們將通過(guò)結(jié)合TP4056鋰離子電池充電器IC和FP6291升壓轉(zhuǎn)換器IC來(lái)構(gòu)建一個(gè)鋰電池充電器和升壓模塊，用于單個(gè)鋰電池。這樣的電池模塊在使用鋰電池為電子項(xiàng)目供電時(shí)非常有用。該模塊可以安全地為鋰電池充電，并將其輸出電壓提高到穩(wěn)壓的5V，可以為我們的大多數(shù)開(kāi)發(fā)板供電，如Arduino， NodeMcu等。我們的模塊的充電電流設(shè)置為1A，輸出電流也設(shè)置為5V時(shí)的1A，但是，如果需要和電池支持，它也可以很容易地修改為提供高達(dá)2.5A。

在整個(gè)教程中，我們將討論電路圖，我如何設(shè)計(jì)PCB，我如何訂購(gòu)它，以及在焊接組件和測(cè)試電路時(shí)發(fā)生了什么樣的問(wèn)題。如果您對(duì)鋰電池和充電器電路完全陌生，請(qǐng)查看鋰電池和鋰電池充電器電路的介紹，以便在繼續(xù)本電路之前獲得一個(gè)想法。

這里我們使用PCBWay提供這個(gè)項(xiàng)目的PCB板。在本文的以下部分中，我們?cè)敿?xì)介紹了設(shè)計(jì)，訂購(gòu)和組裝該鋰電池充電器電路的PCB板的完整程序。

組件的要求

?TP4056鋰離子電池充電器IC

?FP6291升壓轉(zhuǎn)換器IC

?USB Type-A母頭連接器

?Micro USB 2.0 B型5針連接器

?5x電阻器(2×1k, 1.2k, 12k, 88k)

?6x電容器(2×0.1μf, 2×10μf, 2×20μf)

?2×發(fā)光二極管

?1x電感器(4.7μH)

?1x二極管(1N5388BRLG)

?18650鋰電池

電路圖及說(shuō)明

上面給出了18650鋰電池充電器和升壓模塊的電路圖。本電路主要有兩個(gè)部分，一是電池充電電路，二是DC到DC升壓轉(zhuǎn)換器部分。boost部分用于將電池電壓從3.7v提升到4.5v-6v。在這個(gè)電路中，我們?cè)谥破鱾?cè)使用了USB a型母連接器，在充電器側(cè)使用了Micro USB 2.0 B型5引腳連接器。電路的完整工作也可以在本頁(yè)底部的視頻中找到。

電池充電電路是圍繞鋰離子電池專用充電器TP4056 IC設(shè)計(jì)的，TP4056是一款完整的單節(jié)鋰離子電池恒流/恒壓線性充電器。它的SOP封裝和低外部元件數(shù)量使TP4056非常適合便攜式應(yīng)用。該IC通過(guò)處理通過(guò)Micro USB插座接收的5V直流輸入電源來(lái)處理電池充電操作。與它相連的led指示充電狀態(tài)。

采用DC-DC升壓轉(zhuǎn)換器FP6291 IC設(shè)計(jì)了DC-DC升壓轉(zhuǎn)換器電路，該1mhz DC-DC升壓轉(zhuǎn)換器IC可用于從3V電池中獲得穩(wěn)定的5V等應(yīng)用。升壓轉(zhuǎn)換器電路通過(guò)電池端子(+和-)獲得輸入電源，由FP6291 IC處理，通過(guò)其輸出端的標(biāo)準(zhǔn)USB插座提供穩(wěn)定的5V直流電源。

制造PCB 18650鋰電池充電器和助推器模塊

現(xiàn)在我們了解了原理圖是如何工作的，我們可以繼續(xù)為我們的項(xiàng)目構(gòu)建PCB。您可以使用我們選擇的任何PCB軟件來(lái)設(shè)計(jì)PCB。我們的PCB完成后看起來(lái)像這樣。

上述電路的PCB布局也可以從鏈接下載：

18650鋰電池充電器Gerber文件

現(xiàn)在，我們的設(shè)計(jì)已經(jīng)準(zhǔn)備好了，是時(shí)候使用Gerber文件來(lái)制作它們了。要完成PCB很容易，只需遵循以下步驟

從PCBWay訂購(gòu)PCB

第一步：如果你是第一次參加，請(qǐng)注冊(cè)。然后，在PCB Prototype選項(xiàng)卡中，輸入PCB的尺寸、層數(shù)和所需PCB的數(shù)量。

第二步：點(diǎn)擊“現(xiàn)在報(bào)價(jià)”按鈕。你將被帶到一個(gè)頁(yè)面，在那里設(shè)置一些額外的參數(shù)，如果需要，如使用的材料，軌道間距等。但大多數(shù)情況下，默認(rèn)值可以正常工作。

第三步：最后一步是上傳Gerber文件并繼續(xù)付款。為了確保付款過(guò)程順利進(jìn)行，PCBWAY會(huì)在付款前驗(yàn)證您的Gerber文件是否有效。這樣，您可以確保您的PCB是制造友好的，并將達(dá)到您的承諾。

組裝和測(cè)試18650充電器和升壓模塊

幾天后，我們收到了整齊包裝的PCB， PCB質(zhì)量一如既往地好。板的頂層和底層如下圖所示。

在組裝所有組件并焊接紅色和黑色電線到B+和B-引腳連接到我們的18650電池后。因?yàn)槲覜](méi)有點(diǎn)焊機(jī)，我用磁鐵來(lái)確保我與18650電池的連接。與鋰電池一起組裝的模塊如下圖所示。

單板上的綠色和黃色指示燈表示模塊的充電狀態(tài)。當(dāng)電池正在充電時(shí)，綠色LED發(fā)光，黃色LED發(fā)光，充電完成或模塊正在等待電池。micro USB接口可以用來(lái)給電池充電，如果充電器沒(méi)有連接，那么綠色led和黃色led都不會(huì)發(fā)光。我們可以使用任何5V的充電器與這個(gè)模塊，只要確保充電器的輸出電流是1A或更多。下圖顯示的是給鋰電池充電的模塊，注意綠色LED燈亮著。

輸出USB端口設(shè)計(jì)為5V和1A。18650電池的電池電壓被提升到5V，為電子項(xiàng)目供電。下圖顯示了如何使用該模塊為Arduino納米板供電。

請(qǐng)注意，該模塊的最大輸出電流理論上可以配置為2.5A，但實(shí)際上即使電阻設(shè)置為2.5A，我也無(wú)法獲得超過(guò)1.5A的輸出電流。這可能是因?yàn)槲业碾姵鼗蛏龎篒C本身。然而，如果負(fù)載電流小于1A，這種低成本升壓電路就足夠了。

本文編譯自circuitdigest