LiPo-laturin pienennysoperaatio
Teki mieli tehdä jotain pientä. Olin myös vailla useampia yksikennoisten LiPo-akkujen lataukseen soveltuvia latureita, joten päätin suunnitella aikaisemmassa artikkelissa tutuksi tulleesta MAX1555-laturipiiristä niin pienen piirilevyn, että se mahtuisi johdon päähän kutistesukan sisälle. Tässä lyhyessä artikkelissa käydään läpi, kuinka homma onnistui käytännössä.
Suunnittelu
Koska olin suunnitellut aiempaa artikkelia varten MAX1555-laturipiirin piirikaaviot EAGLE:lla, jouduin tekemään ne uudelleen. Tämä siksi, koska olen siirtynyt täysin KiCadin käyttäjäksi.
Homma sujui parissa minuutissa, sillä KiCadiin on erittäin kätevä luoda uusia kirjastokomponentteja. Footprintit ovat EAGLE:sta poiketen erillään itse skemakomponentista, joten tässäkin tapauksessa tarvitsi luoda ainoastaan skemakomponentti (MAX1555:n kotelo on yleinen SOT-23-5, joka löytyy ohjelman omista kirjastoista). Piiri tarvitsee kaverikseen ainoastaan muutaman ulkoisen komponentin, joten yksipuolisen levyn suunnittelu oli helppoa.
Vaihdoin aiemmassa artikkelissa käytetyt komponentit astetta pienempiin ja jätin lisäksi pienempivirtaisen latausvaihtoehdon pois. Kaikki ulkoiset komponentit ovat kooltaan 0603:sia. IC-piirin lisäksi levylle tulee siis kaksi 1 uF:n keraamikondensaattoria, 330 ohmin vastus sekä punainen pintaliitosledi.
Tein piirilevystä mahdollisimman kapean, että se mahtuisi hyvin kutistesukan alle. Piirsin mukaan myös ledin, joka sammuu, kun akku on täysi.
Syövytys ja valmis levy
Koska valmiiksi lakatut piirilevyt ovat varsin edullisia ja käytin tällä kertaa työpaikan lämmitettävää suurta syövytysallasta, päätin tulostaa samalla vaivalla maskit useampaankin aihioon. Käytin testimielessä myös kahta eri paksuista piirilevyä: 1,6 mm ja 0,2 mm. Valotusmaski on tärkeää muistaa tulostaa peilikuvana, jolloin mustepuoli tulee piirilevyä vasten ja tarkkuus paranee.
Lisää piirilevyjen syövyttämisestä voi lukea kirjoittamastani Piirilevyn syövytysoppaasta.
Valotusmaski
Ohuempi piirilevy
Paksumpi piirilevy komponenteilla
Ohuempi 0,2 millimetrin piirilevy oli niin taipuisaa, ettei se soveltunut tällä kertaa tarpeeksi hyvin johdon päähän asennettavaksi. Päätinkin käyttää paksumpaa levyä, jonka pyöristin yllä olevan kuvan mukaisesti alapuolelta kaarevaksi.
Johdotus
Koska halusin tehdä laturista mahdollisimman kestävän ja monikäyttöisen, mutta samalla myös pienikokoisen, valitsin virransyöttötavaksi tavallisen USB-johdon. Katkaistusta johdosta juotin levyn virransyöttöön kiinni punaisen (+5V) ja mustan (GND) johdon. Lähtöön voi juottaa mieleisensä johdon ja liittimen.
Laturi juotettuna kiinni USB-johdon päähän
Valmista tuli
Kutistesukka kannattaa muistaa sujauttaa johdon päälle ajoissa, koska tässäkään tapauksessa se ei olisi mahtunut enää punaisen liittimen yli. Kun olin lämmittänyt sukan paikoilleen, avasin puukolla ledin näkyviin.
Laturi toiminnassa
Loppumietteet
Laturilla voi ladata noin 270 milliampeerin latausvirralla yksikennoisia Li-ion- ja LiPo-akkuja. Kun omissa projekteissa käyttää esimerkiksi LiPo-akkuja, kannattaa akkua valitessa kiinnittää huomiota myös akun älykkyyteen. Esimerkiksi viimeisessä kuvassa näkyvästä Kiinasta tilatusta 300 milliampeeritunnin LiPo-akusta löytyy sekä ylivirtasuoja että kyky katkaista virransyöttö, kun kennon jännite laskee 2,5 volttiin. Tämä säästää akun hengen, sillä liian tyhjäksi päässyttä LiPo-akkua on vaikea herättää eloon.
Tässä artikkelissa ei esitelty periaatteessa mitään uutta verrattuna aiemmin julkaistuun laturirakennusoppaaseen, mutta toivottavasti pienet piirilevyt herättivät vaikkapa inspiraation omiin uusiin projekteihin :).
Aikataulusta sen verran, että aikaa meni projektiin ideasta valmiiksi tuotteeksi noin kolme tuntia.
Loppukevennyksenä kuva työpaikan parkkipaikalta tältä aamulta. Pikkukottero (Fiat 600) siis minun menopelini ja Proto-Sisu työkaverin :) Hyvää kesää kaikille!
14 kommenttia
MAX1555-piiri ei ole uusimpia eikä todellakaan monipuolisimpia LiPo-laturipiirejä. Niitä sattui vain olemaan hyllyssäni valmiina :-)
Vastaava uudempi ja tehokkaampi, mutta samalla myös yksinkertainen latauspiiri voisi olla esimerkiksi MCP73831T:
http://www.microchip.com/wwwproducts/Devices.aspx?dDocName=en024903
Esimerkiksi SparkFun käyttää laturissaan MCP73831T-piiriä:
http://www.sparkfun.com/products/10161
Olisiko tuosta KiCadin käytöstä mahdollista tehdä jossain vaiheessa artikkelia? Itseäni kiinnostaisi kovasti ko. ohjelma, tällä hetkellä olen perehtynyt vähän Eagleen, mutta muutos KiCadiin olisi tässä vaiheessa vielä helppo :)
jorrms: Voi ollakin, mutta löytyyhän noita jonkinlaisia jo valmiinakin:
http://koti.mbnet.fi/huhtama/ele/index.php?si=art05.sis
http://www.ruuvipenkki.fi/foorumi/viewtopic.php?f=15&t=212
http://www.youtube.com/watch?v=rkQ0nVX1q1k
http://www.youtube.com/watch?v=8HNMihqa844
Kiitoksia Lauri! Pitää katsella nuo linkit tarkasti läpi ja perehtyä KiCadiin tarkemmin.
Mainiot sivut, keep up the good work :)
moro, voisitko jakaa tuon pienennetyn laturin valotusmaskin pdf:nä, kiitos mielenkiintoisista sivuista.
Tomi: Ilman muuta! Täältä pesee:
http://www.ruuvipenkki.fi/i/201201/usb-lipo-laturi-brd.pdf
Unohtui se tärkein, eli kääntää tuo peilikuvaksi, että musteen saa mahdollisimman lähelle kuparia :-) Tässä uusi:
http://www.ruuvipenkki.fi/i/201201/usb-lipo-laturi-brd_mirrored.pdf
Kiitos oikein paljon. Pitää alkaa heti valottamaan kortteja.
Minkälainen piiri pitäisi olla, että voisi samaan aikaan ladata akkua (LiIon tai LiPo) ja käyttää laitetta, johon se on kytketty? Käykö tuo MAX1555? Tarkistan kyllä datasheetin itsekin kunhan joudan, mutta jos nyt joku sattuu valmiiksi tietämään.
Tilasin muutaman MAX1555 -piirin, ja niitä odotellessa.
Haluaisin käyttää laturia ison (2000-2500mAh) yksikennoisen Lipo-akun lataamiseen USB:n kautta. Onnistuuko tämä tällä kytkennällä (latausaika ei ole kriittinen, eli saa kestää kauan)?
Tomin: Tuollainen kytkentä pelaa luultavasti aika moitteetta, mutta laturipiiri saattaa hämääntyä siitä kun akulta otetaan samanaikaisesti virtaa kun sitä ladataan. Li-ion- ja LiPo-akkujen lataussyklin loppua kohtehan virtaa vähennetään. Näin mututuntumalta voisin heittää, että pelannee, mutta mihinkään vakavaan tuollaista kytkentää tuskin kannattaa käyttää. Itse valitsisin sellaisen laturipiirin, joka osaa powermanagementin eli osaa poweroida loadin riippumatta akun varaustilasta ja ladata akkua samanaikaisesti omatoimisesti.
ankast: Kyllä esim. tuo MAX1555 pelittää USB-virralla. Yli sataa milliampeeriahan ei speksien mukaan USB-liittimeltä saa nykäistä ilman, että kätellään isäntälaitteen kanssa. Jotkin tietokoneen portit antavat kuitenkin mukisematta 500mA. Tätä en kuitenkaan suosittele. Laita siis lataamaan sadalla milliampeerilla, niin kaikki pelaa nätisti ja akku latautuu vuorokaudessa täyteen :-)
Kiitos vastauksista. Aion ladata 100mA USB:n kautta, menköön vaan vaikka vuorokausi - latausaika on tässä sivuseikka.
Tarkentava jatkokysymys, hieman samaa kuin Tomilla: voiko laturi olla kiinteästi kiinni laitteessa, eli
USB --> laturi-akku-laite
USB kytketään vain silloin, kun tarvitaan akkuun latinkia. Laitteen virrankäyttö on luokkaa alla milliampeeri. Ajattelin laittaa paketin
laturi-akku-laite samalle piirilevylle (tai no, akkua ei sentään piirilevylle,
mutta olisi koko ajan kiinni sekä laturissa että laitteessa). Paketti
laturi-laite tulisi samalle piirilevylle ja koko komeus vielä muovivalun
sisään.
Onko laturi "näkymätön" akulle silloin kun USB ei ole kytketty? Laturi ei nimittäin saisi imeä akusta tippaakaan virtaa - laitteen normaali virrankulutus on noin 5uA, enkä kaipaa siihen oheen "virtaimuria".
Yksi suoraviivainen vaihtoehto olisi tietenkin käyttää pientä 5V
vaihtokärkirelettä, joka kytkisi laturin irti laitepiiristä silloin kun USB
ei anna virtaa. Relettä en tietenkään laita, jos sitä ei tarvita.
ankast: Eiköhän tuollainen kytkentä pelitä ihan ok, joten eikun kokeilemaan :) Datalehdessä lukee varmasti laturipiirin virrankulutustieto kun ei ladata. Datalehdestä saattaa löytyä vastaus muihinkin kysymyksiisi.
Yllättävän nopeasti tuli noita sampleja, alle viikossa sain paketin. :) Nyt pitäisi vielä käyä konkat hakemassa, että pääsee testaamaan kytkentää. Tämmöselle kytkennälle onki käyttöä monessa projektissa.