מטען סוללה 20 רופי

מטעני סוללות מפעילים כמעט כל מכשיר מודרני – מסמארטפונים וצמתי IoT ועד לצעצועים וגאדג'טים ניידים. רוב המוצרים הללו מסתמכים על סוללות ליתיום-יון סטנדרטיות של 3.7V (3.3V נומינלי, טעינה עד 4.2V). עם זאת, עבור יצרנים ומפתחי IoT, קניית מודולי טעינה נפרדים מוסיפה לעתים קרובות עלות, גודל ומורכבות מיותרים.

כדי לפתור זאת, תכננתי מטען סוללות Li-ion קומפקטי ועצמאי שהוא פשוט לבנייה, זול במיוחד וקל לשילוב ישירות בפרויקטים. כל המעגל עולה מתחת ל-20 ₪מה שהופך אותו לאידיאלי עבור מכשירי IoT בעלות נמוכה, אבות טיפוס ויישומי טעינה יומיומיים.

בליבת העיצוב הזה נמצא IC הטעינה LP4056HSPF, שנבחר בשל טביעת הרגל הקטנה שלו וה-MOSFET המובנה – המבטל את הצורך נגדי חישה חיצוניים או דיודות חסימה. המטען מספק פלט קבוע של 4.2V, כאשר זרם הטעינה ניתן לתכנות באמצעות נגד בודד (עד 1A). הוא כולל גם תכונות בטיחות ושימושיות חיוניות כגון סיום טעינה אוטומטי, הגנה תרמית, זרם שינה נמוך במיוחד (<1µA), חיווי מצב LED וטעינה אוטומטית.

– פרסומת –

עם מספר רכיבים חיצוניים בלבד (נגדים, קבלים, כניסת USB ונוריות LED אופציונליות), מטען זה הופך לפתרון אמין, בטוח ומוכן לייצור עבור סוללות Li-ion סטנדרטיות של 3.7V. בהודו, ה-IC עצמו עולה רק 3-10 ₹, שומר על כמות החומרים הכוללת הרבה מתחת ל- 20 ₹ – מושלם עבור אלקטרוניקה ניתנת להרחבה ומערכות משובצות.

שטר חומרים

רכיבים שלמים, יחד עם IC המטען הראשי מופיעים להלן

פֶּתֶק: ודא שאתה קונה רכיבי אלקטרוניקה מוכרים מקוונים מאומתים.

מעגל מטען סוללה

עבור עיצוב המעגל, במקום להוסיף ממיר AC-ל-DC, אנו משתמשים בתקע USB-C פשוט שיכול להתחבר ישירות ליציאת ה-USB של הטלפון, המחשב הנייד, בנק החשמל או כל מטען/מתאם סטנדרטי. זה מספק כניסת DC נוחה של 5V (עד בסביבות 6V במקרים מסוימים) ללא נפח נוסף או עלות נוספת.

בעיצוב, הוספתי מחבר USB-C נקבה כדי לקבל את הקלט הזה של 5V–6V DC. קלט זה מחובר לאחר מכן ישירות לפין VIN של ה- LP4056HSPF IC. ה-IC מטפל בטעינה בצורה חכמה: הוא מוציא 4.2V קבוע לסוללה עם מצב זרם קבוע/מתח קבוע (CC/CV), מנהל את הזרם בצורה בטוחה ודואג להכל באופן אוטומטי – אין צורך בהתערבות ידנית.

הוא כולל גם שני פיני מצב של ניקוז פתוח לניטור קל:

• STAT1 (פין 7): פלט מצב טעינה בניקוז פתוח. במהלך הטעינה, הוא נמשך נמוך על ידי MOSFET פנימי N-channel. בסיום הטעינה, ניתן למשוך אותו גבוה עם נגד משיכה חיצוני.
• STAT2 (פין 6): פלט מצב טעינה בניקוז פתוח. במהלך הטעינה, ניתן למשוך אותו גבוה כלפי חוץ; כאשר הטעינה מסתיימת, זה

לפעולה יציבה נדרשים שני קבלים חיצוניים בלבד: קבל 10µF בין VIN ל-GND ועוד קבל של 10µF בין BAT (מוצא סוללה) ל-GND. זה הכל – אין צורך בנגד חישה חיצוני ובלי דיודה חוסמת, הודות לארכיטקטורת MOSFET המובנית של ה-IC. משוב תרמי משולב מפחית אוטומטית את זרם הטעינה בתנאי הספק גבוה או בטמפרטורה גבוהה, ומונע התחממות יתר.

מתח הטעינה קבוע ל-4.2V, בעוד זרם הטעינה מתוכנת באמצעות נגד בודד בפין PROG/ISET (לדוגמה, 1.2kΩ ≈ 1A, 2kΩ ≈ 600mA, מתכוונן לפי הצורך). הטעינה מסתיימת אוטומטית כאשר הזרם יורד לעשירית מהערך המתוכנת לאחר הגעה למתח הצף 4.2V.

כאשר מתח הכניסה מנותק, ה-IC נכנס למצב שינה בהספק נמוך במיוחד, שואב פחות מ-1µA מהסוללה כדי למזער את הניקוז. תכונות נוספות כוללות טעינה אוטומטית כאשר מתח הסוללה יורד, ניטור אופציונלי של זרם טעינה וציון מצב ברור – מה שהופך את המטען ליעיל, בטוח ואמין במיוחד עבור יישומי משובצים ו-IoT.

עיצוב PCB

כעת, עבור עיצוב PCB, הנחתי SMT של כל רכיב על שכבה אחת בלבד. עם זאת, השתמשתי במסלולים רב שכבתיים כדי לשמור על העיצוב קטן, סופר נייד וקל לשימוש. השתמשתי במסלולים מרובי שכבתיים. את עיצוב ה-PCB השלם שמרתי מתחת ל-25 מ"מ, שהוא קטן מקצה אצבע.