所以這里有一些華麗而酷的東西。

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完全從零開(kāi)始制作的方形太陽(yáng)能燈。

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制作這個(gè)的目標(biāo)很簡(jiǎn)單，我想制作一個(gè)足夠強(qiáng)大的應(yīng)急燈以供日常使用。（在停電時(shí)照亮我家的某個(gè)區(qū)域）

LED 均由 2600mAh 3.7V 鋰離子電池供電，我還在此設(shè)置中添加了 TP4056 鋰離子充電 IC，LED 均由 AO4406 N 溝道 Mosfet IC 驅(qū)動(dòng)。

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此外，此燈包含黃昏到黎明的功能，這意味著當(dāng)我們插入電源進(jìn)行充電時(shí)，主 LED 燈會(huì)關(guān)閉，當(dāng)我們拔出充電器時(shí)，它會(huì)重新打開(kāi)。

此功能對(duì)于在連接太陽(yáng)能電池板的情況下在室外使用此燈至關(guān)重要，我們不必每天打開(kāi)/關(guān)閉此燈，太陽(yáng)能電池板會(huì)在白天和晚上自動(dòng)觸發(fā)此燈。

這篇文章是關(guān)于這個(gè)燈光設(shè)置的整個(gè)構(gòu)建過(guò)程，所以讓我們開(kāi)始吧！

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材料

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以下是我在此構(gòu)建中使用的組件！

• 定制PCB
• 3V 1W LED 2835 封裝
• TP4056集成電路
• AO4406 Mosfet IC（N通道）
• 1K電阻
• 20K電阻
• 100K電阻
• AO3401 Mosfet（P 通道）
• 二極管 M7
• C型端口
• 電池 鋰離子 3.7V 2600mAh
• UC2515 連接器
• 3D 打印零件

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序幕

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所以這就是一切的開(kāi)始，去年我用幾個(gè)與鋰離子電池和 LED 驅(qū)動(dòng)器相連的 LED 燈帶做了一個(gè)應(yīng)急燈。

目標(biāo)是準(zhǔn)備一個(gè)可以每天使用的功能性應(yīng)急燈，以應(yīng)對(duì)停電，我住的地方因每天停電幾個(gè)小時(shí)而臭名昭著。

這盞燈工作正常，整體備份時(shí)間為 5-6 小時(shí)，這非常甜蜜，但由于 LED 設(shè)置完全是臨時(shí)的，它并沒(méi)有持續(xù)很長(zhǎng)時(shí)間，所以我決定通過(guò)準(zhǔn)備一個(gè)包含 LED 的方形 PCB 來(lái)制作合適的燈。 LED 驅(qū)動(dòng) Mosfet，系統(tǒng)將由鋰離子電池供電，為了給鋰離子電池充電，我添加了一個(gè)鋰離子充電 IC，用于控制過(guò)充和充電指示。

身體將由PLA制成。

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原理圖

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這是我為主板準(zhǔn)備的示意圖。

它主要包含三個(gè)部分，LED 部分、MOSFET 驅(qū)動(dòng)器和 TP4056 鋰離子充電部分。

首先，總共有 36 個(gè) LED 全部并聯(lián)。每個(gè) LED 為 3V 和 1W，這意味著所有這些 LED 加起來(lái)消耗 36W 的功率，但一次為這些 LED 提供這么多功率并不理想，它們會(huì)燒毀，所以這就是我所做的，我添加了一個(gè) Mosfet IC (AO4406)并在這個(gè) FET 的柵極上使用了一個(gè) 20K 電阻，這將電流限制在 2.7A。

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我們可以用微控制器控制這個(gè) FET，并通過(guò)向柵極提供 50% 占空比的 PWM 信號(hào)來(lái)降低更多電流。（我們可以通過(guò)使用analogWrite 函數(shù)為它提供100 甚至50 的信號(hào)來(lái)限制電流，而不是將此引腳設(shè)置為高電平）

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然后是TP4056部分，由TP4056設(shè)置組成，在其設(shè)置引腳上添加1K電阻以將充電電流配置為1A，如果我們降低電阻值，充電電流也會(huì)降低。

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TP4056還有一個(gè)重要的特點(diǎn)，它由兩個(gè)指示LED組成，在電池充電過(guò)程中，紅色LED會(huì)發(fā)光，但當(dāng)電池達(dá)到4.2V時(shí)，紅色LED會(huì)關(guān)閉，藍(lán)色LED會(huì)發(fā)光。

USB C 型端口用于為 TP4056 供電并為電池充電。

我還在電池和系統(tǒng)的 VCC 之間添加了一個(gè) P 通道 MOSFET。

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有一個(gè)電阻器可以在與 GND 連接時(shí)保持 mosfet 處于開(kāi)啟狀態(tài)，但我還在充電側(cè)正極端子上添加了 mosfet 柵極，因此當(dāng)充電器插入時(shí)，mosfet 關(guān)閉并且由它供電的負(fù)載關(guān)閉，此功能也稱為 DUSK to Dawn，它在太陽(yáng)能燈和路燈中非常常用。當(dāng)太陽(yáng)能電池板停止供電（夜間）觸發(fā) mosfet 并打開(kāi)電源時(shí)，當(dāng)太陽(yáng)升起并且太陽(yáng)能供電時(shí)，mosfet 關(guān)閉，燈也關(guān)閉。

我按照我提到的上述內(nèi)容制作了這個(gè)示意圖并最終確定了它。

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電路板設(shè)計(jì)

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我首先準(zhǔn)備了一個(gè)方形輪廓并在方形的每一側(cè)放置 9 個(gè) LED 來(lái)準(zhǔn)備 PCB。

我將 TP4056 與 Mosfet IC AO4406 和 AO3401 一起放置在一側(cè)，并將 LED 指示燈放置在 Mosfet 的另一側(cè)。

只有 Type C 端口被放置在電路板的底部。

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PCBWAY評(píng)論

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完成 PCB 設(shè)計(jì)后，我將其 Gerber 數(shù)據(jù)導(dǎo)出并發(fā)送到PCBWAY以獲取樣品。

我在一周內(nèi)收到了 PCB，速度非?？?。

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至于印刷電路板的質(zhì)量，我真的被每塊電路板的一流和完美無(wú)任何錯(cuò)誤所震撼。

我訂購(gòu)了帶有白色絲印的黃色阻焊層板，因?yàn)槟强雌饋?lái)非?？?。

整體質(zhì)量非常好，如果您需要以更低的成本獲得出色的 PCB 服務(wù)，我建議你們檢查一下

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3D打印身體

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至于 3D 打印的機(jī)身，我的目標(biāo)是制作一個(gè)方形盒狀燈，所以我為 PCB 的外殼建模，它由底座和蓋子組成，底座將容納 PCB，蓋子將是擴(kuò)散器，我們將使用從 Topside 擰緊蓋子的四個(gè)螺絲。

我在 fusion360 中對(duì)此進(jìn)行建模，然后導(dǎo)出 3MF 文件進(jìn)行 3D 打印。

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為了準(zhǔn)備底座，我使用了一個(gè)帶有白色 PLA 的 1mm 噴嘴，而對(duì)于蓋子，我使用了具有相同噴嘴和相同設(shè)置的透明 PLA。

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電路板組裝

PCB組裝過(guò)程將具有以下步驟。

• 錫膏點(diǎn)膠
• 拾取和放置過(guò)程
• 熱板回流
• 添加 C 類端口
• THT 組件

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錫膏點(diǎn)膠

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第一步是在每個(gè)元件焊盤(pán)上涂抹焊膏。

我使用了普通的 Sn-Pb 焊膏，其熔化溫度為 140 至 270 °C。

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拾取和放置過(guò)程

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然后，我使用 ESD Tweeaser 小心地將每個(gè) SMD 組件一個(gè)一個(gè)地挑選并放置在指定的位置，這需要大約 30 秒的時(shí)間，但結(jié)果是一個(gè)完美的 PCB，所有組件都放置在它們的位置。

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熱板回流

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在“PICK & Place Process”之后，我小心翼翼地將整個(gè)電路板抬起并放在我的 DIY SMT Hotplate 上，它也是自制的，就像這個(gè)項(xiàng)目一樣。

幾分鐘后，當(dāng)熱板達(dá)到焊膏熔化溫度時(shí)，所有組件都將通過(guò)此熱回流工藝焊接。

然后我們從熱板上取下 PCB 以冷卻所有組件和電路板表面。

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添加 C 類端口

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在 TOP 側(cè)的 Hotplate reflow 過(guò)程之后，我們?cè)诘撞刻砑恿?Type C Port 和 Reflow gun。

• 首先在Type C口的焊盤(pán)上添加錫膏
• 然后將 C 型端口添加到其分配的位置
• 使用回流焊槍將焊膏加熱到其熔化溫度，幾秒鐘后，它將熔化并將 C 型端口固定在其位置。

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THT 組件

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最后，我們將 THT 組件添加到 PCB、兩個(gè)用于太陽(yáng)能連接的 UC2515 連接器和一個(gè)電池。

完成后，電路就完成了！

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添加開(kāi)關(guān)和電池

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接下來(lái)，我在電路上添加了一個(gè) SPDT 翹板開(kāi)關(guān)，方法是將其中間端子焊接到 Mosfet 的柵極，翹板開(kāi)關(guān)的一側(cè)連接到 VCC，另一側(cè)連接到地面。

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通過(guò)將開(kāi)關(guān)向上撥動(dòng)，將 mosfet 的柵極與 VCC 連接，并通過(guò)向下?lián)軇?dòng)，將 mosfet 的柵極連接到 GND 將整個(gè)設(shè)置關(guān)閉。

添加 Switch 后，我通過(guò)將電池連接器插入其指定的 UC2515 連接器來(lái)為此設(shè)置添加電池。

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結(jié)果

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這是迄今為止構(gòu)建的結(jié)果，通過(guò)上下切換開(kāi)關(guān)，此燈可以工作。

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總裝

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• 首先，我們?cè)?3D 打印底座上添加 DC Barrel Jack 和 Switch 以及鋰電池。
• 接下來(lái)，我們用烙鐵將 Switch 的所有三根電線連接起來(lái)。
• 然后我們將電池的連接器和 DC Barrel 插孔連接器連接到它們指定的連接器。
• 最后，我們使用頂部的四顆螺釘將電路與基體和擴(kuò)散器固定在一起。

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最后結(jié)果

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這是最終結(jié)果

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測(cè)試過(guò)程

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測(cè)試過(guò)程包括測(cè)試兩個(gè)主要內(nèi)容，使用太陽(yáng)能電池板的黃昏到黎明功能以及測(cè)試電池充電指示。

至于備用，這盞燈在 3.3V 時(shí)消耗 2.3A，大約 8.9W。

我使用的電池是 3.7V 2600mAh，所以它可以提供大約 9.62Wh 的能量，所以我們得到 9.62/8.9 = 1.08 小時(shí)的備份。

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但是因?yàn)檫@個(gè)燈沒(méi)有為 LED 提供恒定的電流（隨著電池電壓的降低，負(fù)載電流也逐漸減小），這個(gè)燈的備份超過(guò) 1 小時(shí)，我已經(jīng)測(cè)試了備份，它是 1 小時(shí) 20 分鐘。

可以通過(guò)并行添加另外兩個(gè)單元來(lái)增加備份。

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這是這個(gè)項(xiàng)目的一個(gè)大問(wèn)題，我忘了在這個(gè)設(shè)置中添加負(fù)載電阻，這可以幫助將整個(gè)系統(tǒng)的功率從 9W 降低到 5-6W，通過(guò)降低功率，系統(tǒng)的備份增加。

無(wú)論如何，這就是今天的人們。如果您需要有關(guān)此項(xiàng)目的任何幫助，請(qǐng) DM 我或發(fā)表評(píng)論。

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還要特別感謝 PCBWAY 對(duì)這個(gè)項(xiàng)目的支持。

一定要檢查?PCBWAY?，以更低的成本獲得出色的 PCB 服務(wù)，我很快就會(huì)帶著新項(xiàng)目回來(lái)。

和平

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