18650充电升压一体模块

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关键词：18650  大电流  升压  充电  电子设计竞赛  Destination Imagination  DI  创客  Arduino UNO 电源

在开发调试阶段和各类比赛现场以及现场展示场合都会不可避免的用到可移动式电源，一般常规的做法是使用锂电池包或者干电池或者移动电源。这几种可移动式电源各有优缺点，锂电池包价格稍贵，放电性能不错，但是充电较慢重量略重；碱性干电池电量尚可，安全性较高，单体成本较低，但是当需要较高电压时就需要多节串联，并且放电电流也非常有限；移动电源相对最容易获取，放电电流也很大，主要问题是一般重量较大，而且未经处理前只能输出5V。
前阵子参加了DI竞赛，几乎每个道具都用到了电源，主要是5V和12V电源，5V还好说，一个充电宝就搞定，但是12V就比较麻烦，1.5V的干电池是没法用了，如果用移动电源就需要再配一个升压电路才能实现，或者购买12V的锂电池包。对于大道具来说这两种方式都不是问题，但是对于一些轻便的特别是用纸板类设计的小道具则基本无法承受移动电源或者锂电池包的重量，还有一类就是服装上的装饰灯带，也要尽量采用轻便的供电方式。基于以上小问题，我们设计了一款较为简便的基于18650锂电池的充电和升压一体模块。

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充电电路采用TP4056，以上四个样品配置为600mA充电电流，锂电池采用3400mAH松下18650(千万别相信国产的3000mAH甚至5000mAH的国产18650)，放完大部分电的情况下(3.5V左右开始充)大概3个小时左右可以充满(从4V充到4.2V截止花了整整1个小时又30分钟)，如果用容量较低的2600mAH 18650的话则基本2个半小时就可以充满了。当然，如果你嫌慢可以调高充电电流，TP4056用800mA充电电流还是安全的，但不推荐使用最大1A的充电电流。

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升压电路采用的是SX1308，内部最大4A限流，不考虑转换效率的情况下，从3.7V(充满4.2V)锂电池升压到5V的最大输出电流理论有2.5V左右(实测2R2负载时输出电压仍有4.823V也即2.2A)；升压到12V的最大输出电流理论有1A左右，但是在3.7V升12V的场景下因为升压幅度较高，实际转换效率是很低的，实测输出电流只有0.5A左右(25欧姆负载时输出电压11.2V)，负载再加大的时候输出电压就开始跌落的比较厉害了(15欧姆负载下输出电压跌落到了9V左右)。

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注意事项：
1，建议选用至少足量2600mAH容量的日韩产或国内大厂的18650锂电池，普通18650的安全放电电流是1C，对2600mAH的18650而言就是2.6A的放电电流，如果负载较重(比如5V2A输出)，那么升压电路的输入侧也就是18650电池的放电电流会达到3A甚至更高；
2，升压电路侧要注意保险丝和电感以及二极管的最大电流，保险丝建议3A，电感至少2A，二极管至少2A；
3，SX1308输出电压最高可达26V，需要注意输出滤波电容的耐压情况；
4，长时间不用的话建议拔下18650电池单独存放。

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此模块也适合给各类Arduino板子供电，需要注意的是Arduino的几款基础板都是采用1117-5供电，由于1117系列芯片有一个1.2V的压降，加上有一个保护二极管M7，所以要想1117-5V稳定输出5V电压则需要输入电压高于5+1.2+0.7=6.9V。
此款18650充电升压模块我们有一个预设电压为7.2V的版本，专门针对Arduino板卡移动供电，已经在Arduino UNO和MEGA2560上测试通过。

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驱动1.8米102颗单色5050发光二极管的电流为0.465A：

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模块输出电压调整到7.2V，给Arduino MEGA2560 R3供电，MEGA2560的1117-5输出电压5V。注意，当模块输出电压低于7V后，MEGA2560的1117-5输出电压将低于5V。考虑到负载变化时由于线损等原因输出电压可能还会有所下降，所以建议模块输出电压设定在7.2V-7.5V之间。如果模块电压设定过高则会导致1117-5的效率降低，1117-5不光会发热而且还会影响续航时间。


注意：此时切勿通过USB线缆给5V设备供电！切记！不然将会造成5V设备损坏！！！