描述

4芯18650充電模塊

低 BOM 成本 4 芯 18650 充電器

由于其高容量和相對較低的成本，鋰聚合物電池如今幾乎無處不在。這個低 BOM 成本的 4 芯 18650 充電器模塊是我試圖解決另一個問題的嘗試。

18650 Lipo 電池在我的實驗室中很常見，并且有一個很好的理由，如上所述，它們具有成本效益并且還可以儲存相當多的能量。然而，在過去，使用后給它們充電是一項相當漫長的工作。

通常的過程涉及幾個 Lipo 充電模塊，全部通過 USB 電纜連接，一次為一個電池充電。這不僅占用了相當多的時間和空間，而且占用了本可以用作其他用途的 USB 端口。

這些單電池充電模塊基于超便宜的 TP4056 芯片，成本低廉，但加上所需的接線和電池座，以及供電電纜，看起來并不是很整潔。因此，我一直在尋找一個更好的解決方案，并且對我的“理想”模塊有很多要求。

MICROCHIP 的 MCP73832 似乎是定制設計的不錯選擇，因為它只需要 5 個額外的外部元件，即兩個電阻器、兩個電容器和一個 LED。該芯片的成本也極低。

高精度預設輸出電壓調(diào)節(jié) (+/-0.75%)

輸出電壓選項包括 4.2V、4.35V、4.4V 和 4.5V

用戶可編程充電電流

開漏狀態(tài)輸出

片上熱調(diào)節(jié)

預處理和充電結束比率選項

欠壓鎖定

在 5 引腳 SOT-23 和熱效率高的 8 引腳 2mm x 3mm DFN 封裝中包括集成傳輸晶體管、集成電流檢測和反向放電保護。

原型模塊

我想出的設計，可以同時為 4 芯充電。最大輸入電壓限制為 6v DC。

另一個有趣的特點是能夠使用通孔電池座或 SMD 電池座。我這樣做是因為我有相當多的通孔庫存，但由于它們是很久以前買的，所以確切的零件號已經(jīng)放假了。在工廠組裝模塊時，可以使用SMD零件，因為庫存似乎很多。

原理圖

因為我喜歡挑戰(zhàn)，所以設計使用更小的 3mm 2mm DFN8 封裝。充電電流由 R9 設置，在本例中為 2k，這將產(chǎn)生 500mA 的充電電流。您可以根據(jù)數(shù)據(jù)表將其調(diào)整為 2k 到 10k 之間的值。

完整的原理圖可在此處獲得：

原理圖_Lipo-Cell-Charger_2023-04-24下載

電路板設計

PCB 設計經(jīng)過優(yōu)化以適合 10cm x 10cm 的電路板。電路板的大部分由實心覆銅制成，以提供良好的接地層。充電電路盡可能靠近放置，DFN8 封裝上的導熱墊與接地層的良好連接有助于熱調(diào)節(jié)。在這種情況下，我嘗試盡可能地復制建議的參考設計，同時調(diào)整它以用于 DFN8 封裝（參考設計使用 5 引腳 SOT-23 封裝）

正如在特寫鏡頭中看到的那樣，元器件放置在盡可能靠近 MCP73832 的位置，并使用過孔縫合來確保良好的接地連接，并允許接地層用作散熱器。

集會

這個模塊的組裝肯定需要使用模板。IC的DFN-8封裝只有3mm x 2mm，里面有8根引線和一個散熱墊。模板將確保您在每個焊盤上添加正確數(shù)量的焊膏。

正如我們在這張模板裁剪圖片中可以清楚地看到的那樣，這些焊盤非常小。

我選擇使用加熱板，以及一些用于 SMD 組件組裝的熱風。電池座和DC桶形連接器都是通孔的，因此使用標準烙鐵組裝，焊料稍厚，比正常情況下要多一些熱量，因為焊盤很大，而且澆銅確實很大從關節(jié)吸走熱量。

測試

測試模塊非常順利。我使用了四節(jié)需要充電的 18650 電池，它們很快（大約 1 小時）充電到 4.20 伏。

每個充電電路上的充電指示燈 LED 的工作方式與我們通常預期的相反，充電時會亮起，完成后熄滅。

電流消耗（在臺式電源上測得）證實每個電池都按照設計以 500mA 電流充電。隨著每個電池充電周期的完成，電流消耗也會減少，并最終下降到非常接近于零（我的工作臺電源上的安培表無法以很高的精度測量非常低的電流 -:)）

使用標準萬用表測量每個已完成充電周期的電池，確認它們確實處于 4.20v，并且充電電路不再向其中任何一個提供電流。

從單個電池（我使用了一組夾子）中汲取電流來為虛擬負載供電，一旦電池電壓下降超過設定的充電閾值，就會啟動自動充電循環(huán)。

然而，非常重要的是要注意該模塊絕不是平衡電池充電器。它是一種 4 路單電池充電器，可同時為 4 節(jié)彼此獨立的電池充電。因此，四個電池在每個相應的充電周期結束時將/可能處于略微不同的電壓是完全可能的和可能的。

結論

這個項目在我最需要的項目列表中絕對名列前茅。為一堆 18650 電池充電并正確維護可能是一件很麻煩的事，而且我過去的做法絕對不理想。

它也讓我付出了相當多的死亡時間。

使用這個模塊，為這些電池充電的繁瑣工作會減少很多，希望在未來，我能想出一個解決方案來增強這個模塊，這樣我就可以讓這些電池進行半永久性充電，監(jiān)控并只為那些需要它的電池充電。

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