制作太阳能手机充电器

试想一下,如果你能用太阳能取代常用的USB充电器给手机电池充电,那是不是一件很有意义的事? 在本文中,我们将展示如何使用TP4056芯片利用太阳能为18650锂电池充电,同时通过电池升压,为手机等便携式数码产品充电,我们也可以在这个项目的基础上自己DIY一个移动电源。这个项目的成本大约是50元左右。

原件清单

太阳能充电器原件清单

  1. 5伏太阳能电池板(不能低于5伏);购买链接
  2. 万能板;购买链接
  3. 1N4007高压二极管(用于反向电压保护)。该二极管的额定正向电流为1A,反向峰值电压为1000V;购买链接
  4. SPDT开关;购买链接
  5. 18650电池座;购买链接
  6. 一块3.7V 18650锂电池;购买链接
  7. 一块 TP4056电池保护板(带或不带保护IC均可);购买链接
  8. 一个5V电压升压器。购买链接

TP4056的工作原理

tp4056工作曲线

先看看TP4056锂电池充电板,它包含TP4056芯片以及一些外围元件;板上有两个led灯,一个红色,一个蓝色。红色LED的在充电时亮起,蓝色LED在充满电后点亮;板载迷你USB接口,通过它可以从外部USB充电器为电池充电,USB接口旁边还有这两点,可以焊接其它的外部充电单元,在板上标记为IN-和IN+,本项目中我们将利用这两个点来连接太阳能电池板;板上标记为BAT+和BAT-的两个点,用于连接18650电池。TP4056锂电池充电板支持输入电压范围为4.5V – 5.5V。

1A锂电池充电与保护一体 TP4056 电源模块板

市面上有两种版本的TP4056锂电池充电板。区别是一种带有电池放电保护模块,而另一种没有配置。上图是没有放电保护模块的,如何区分呢?

TP4056 电源模块板 充电与保护一体

一般带有放电保护模块的板子,会多出两块集成电路,如上图所示。两种板子均可提供1A的充电电流。放电保护模块的作用是当电池电压降至2.4V以下时,带保护开关会将负载完全关闭,保护电池不会过放电,同时还可以防止过电压和极性反向连接保护。

铜丝的作用

电路工作时,电路板温度会比较高,因此,为了达到散热的目的,我们使用一根硬铜线来制作电路板的支架。然后,再将电路板的支架焊接在一起。本项目中,我们将用4根铜线来做电路板的支架。其实使用铜柱和螺丝同样可以达到这个目的。

5V电压升压板的作用

18650锂电池的单体电压为3.7V,而我们的手机充电器的电压基本都是5V,因此要实现用18650锂电池为手机充电,需要将电压提升至5V。所以本项目中采用3.7V升5V的升压板来实现。

太阳能锂电池充电器的组装

太阳能充电器电路图

太阳能电池板分别与TP4056锂电池充电板IN+和IN-连接。在正极串插入一个1N4007的二极管用于反向电压保护。然后把TP4056锂电池充电板的BAT+和BAT-连接到18650电池的正极和负极。现在我们如果要给负载供电,比如Arduino、树莓派等控制板或者手机和其他支持5V充电的便携数码产品。我们需要把输出电压提高到5v。因此,我们在电路中增加了一个5V升压器,它的IN-连接到电池的负极,IN+与电池的正极之间串接一个SPDT开关。为什么需要串接一个SPDT开关呢?其目的是可以达到当我们给电池充电时,可以把负载断开,太阳能充电器只进行单纯的充电。电路运行后,18650锂电池的充电电压一般维持在4.2V左右。升压板的输入电压范围为0.9V ~ 5.0V。所以当电池放电时,升压板的输入电压大约是3.7V,电池充电时它是4.2V,这样确保升压板的输出到负载的电压将始终保持在5V。

太阳能电池供电器不管可以为手机等设备充电,它还可以解决一些室外应用场景中的供电问题,在没有电源可用的室外场景中,使用这样一个太阳能电池来驱动电路,是一个极好的选择。例如:基于Arduino制作的室外报警器等。

 

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