TP5400を使ったDIY 18650充電昇圧ボードの作成について

2023年10月25日 12:05

割引あり

みなさん、こんにちは！
早くも10月が終わろうとしていますね！
きょうのnoteでは、TP5400を使った18650バッテリ充電、昇圧ボードをご紹介します。
私が別のボードでTP5400のことを知り、TP5400を使ってみたくて作ることになりました。
せっかくなので、この過程で調べたこと、分かったことを纏めてみました。
このnoteでTP5400の紹介や、回路図などもご説明します。
今回のnoteは500円の値段設定します。
私も電子工作の初心者なので、このnoteの内容はご参考程度でお読みください。販売する製品や、プロダクション環境などに使わないでください。

注意：

noteを購入した場合でも、このnoteの内容による発生するあらゆる事故、怪我などあらゆる損害、損失の責任は一切負いません。このnoteの内容に関して動作の保証は致しません。noteの内容についてすべてが無保証です。読者のご自身の責任で制作、実験をしてください。あくまでも趣味の電子工作のネタの一つとしてご参照程度で購入してお読みになれば幸いです。

はじめ

この内容をYouTube動画にまとめました！忙しい人は動画を先にどうぞご覧ください！

18650バッテリ搭載した開発ボード

Aliexpress大好きな私が時間があるとき、よくAliexpressを眺めています。
そのせいか、気づいたら手元にたくさんの開発ボードが積むようになりました！（笑）
その中に、18650のバッテリ搭載するボードがありました。

しらべたところ、このボードがUSBケーブルで18650に充電もできますし、USB給電しない場合は、バッテリ駆動ができます。
これはなかなか便利ですよね、
ほかにいろいろESP32の開発ボードがありますし、自作のESP32開発ボードもありますが、やはり電源のほうは実際に応用する際には考えなければいけないですね。この受電機能もついている開発ボードがあると、いろんな場面で応用できそうですね。
今回自作するのも、このボードから啓発を受けたためです。

18650バッテリ

18650バッテリはご存じの方も多いですが、ここでは簡単に説明します。
18650バッテリーは、リチウムイオン二次電池の一種で、直径18mm、長さ65mmを持つデザインから「18650」という名前がついたわけです。

このバッテリーは高エネルギー密度を持ち、多くの電子機器で利用されています。特に、携帯電話、ノートパソコン、フラッシュライト、電動工具、電子たばこなど、様々なアプリケーションに使用されており、リチウムイオン技術の進化に伴い、性能も向上しています。この間自宅の古い掃除機を分解したら、中はやはり18650のバッテリをたくさん使っていました。

18650バッテリーの主な特徴は、高いエネルギー密度による長時間の持続可能な電力供給、高い放電能力、長寿命、そして比較的軽量でコンパクトなサイズです。また、リチウムイオンバッテリーはメモリ効果が少なく、充電と放電のサイクルが安定しており、再充電が可能です。

ただし、18650バッテリーは適切な取り扱いが必要で、過充電や過放電、過熱を防ぐ保護回路を備えたデバイスとの組み合わせが重要です。不適切な使用は危険を伴うことがあるため、安全に扱うことが不可欠です。
今、ネットでも購入できますが、保護回路がついているものとついていないものがあるので、注意が必要です。
私が購入したものは保護回路がついていないようなので、今回使うTP5400が
保護回路の役割も果たしてくれます。

TP5400について

18650のことが分かって、次は今回の主役ともいうべきTP5400についてご説明します。

TP5400は、単一のリチウムイオンバッテリーの充電と昇圧放電を制御する定電流/定電圧コントローラーです。適切なPCBレイアウトを使用することで、最大1000mAの充電電流を提供できます。昇圧回路にはNMOSパワーモスフェットが組み込まれて、外部にはコイル、ショットキーバリアダイオード、および少量のキャパシタのみが必要で、5Vの昇圧出力が実現できます。 VOUT端子に負荷を接続すると、TP5400は1Aの駆動能力を持つ安定した5V電源を提供します。ESP32のようなMCUを動作せるのも問題ないでしょう。