?

嘿伙計們怎么了。

所以這里有一些華麗而酷的東西。

?

?

?

完全從零開始制作的方形太陽能燈。

?

?

?

制作這個的目標很簡單，我想制作一個足夠強大的應急燈以供日常使用。（在停電時照亮我家的某個區域）

LED 均由 2600mAh 3.7V 鋰離子電池供電，我還在此設置中添加了 TP4056 鋰離子充電 IC，LED 均由 AO4406 N 溝道 Mosfet IC 驅動。

?

?

此外，此燈包含黃昏到黎明的功能，這意味著當我們插入電源進行充電時，主 LED 燈會關閉，當我們拔出充電器時，它會重新打開。

此功能對于在連接太陽能電池板的情況下在室外使用此燈至關重要，我們不必每天打開/關閉此燈，太陽能電池板會在白天和晚上自動觸發此燈。

這篇文章是關于這個燈光設置的整個構建過程，所以讓我們開始吧！

?

材料

?

?

以下是我在此構建中使用的組件！

• 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

?

序幕

?

?

?

所以這就是一切的開始，去年我用幾個與鋰離子電池和 LED 驅動器相連的 LED 燈帶做了一個應急燈。

目標是準備一個可以每天使用的功能性應急燈，以應對停電，我住的地方因每天停電幾個小時而臭名昭著。

這盞燈工作正常，整體備份時間為 5-6 小時，這非常甜蜜，但由于 LED 設置完全是臨時的，它并沒有持續很長時間，所以我決定通過準備一個包含 LED 的方形 PCB 來制作合適的燈。 LED 驅動 Mosfet，系統將由鋰離子電池供電，為了給鋰離子電池充電，我添加了一個鋰離子充電 IC，用于控制過充和充電指示。

身體將由PLA制成。

?

原理圖

?

?

這是我為主板準備的示意圖。

它主要包含三個部分，LED 部分、MOSFET 驅動器和 TP4056 鋰離子充電部分。

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

?

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

?

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

?

?

?

?

TP4056還有一個重要的特點，它由兩個指示LED組成，在電池充電過程中，紅色LED會發光，但當電池達到4.2V時，紅色LED會關閉，藍色LED會發光。

USB C 型端口用于為 TP4056 供電并為電池充電。

我還在電池和系統的 VCC 之間添加了一個 P 通道 MOSFET。

?

有一個電阻器可以在與 GND 連接時保持 mosfet 處于開啟狀態，但我還在充電側正極端子上添加了 mosfet 柵極，因此當充電器插入時，mosfet 關閉并且由它供電的負載關閉，此功能也稱為 DUSK to Dawn，它在太陽能燈和路燈中非常常用。當太陽能電池板停止供電（夜間）觸發 mosfet 并打開電源時，當太陽升起并且太陽能供電時，mosfet 關閉，燈也關閉。

我按照我提到的上述內容制作了這個示意圖并最終確定了它。

?

電路板設計

?

?

我首先準備了一個方形輪廓并在方形的每一側放置 9 個 LED 來準備 PCB。

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

只有 Type C 端口被放置在電路板的底部。

?

PCBWAY評論

?

?

完成 PCB 設計后，我將其 Gerber 數據導出并發送到PCBWAY以獲取樣品。

我在一周內收到了 PCB，速度非常快。

?

?

?

至于印刷電路板的質量，我真的被每塊電路板的一流和完美無任何錯誤所震撼。

我訂購了帶有白色絲印的黃色阻焊層板，因為那看起來非常酷。

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

.

3D打印身體

?

?

至于 3D 打印的機身，我的目標是制作一個方形盒狀燈，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，蓋子將是擴散器，我們將使用從 Topside 擰緊蓋子的四個螺絲。

我在 fusion360 中對此進行建模，然后導出 3MF 文件進行 3D 打印。

?

?

?

?

為了準備底座，我使用了一個帶有白色 PLA 的 1mm 噴嘴，而對于蓋子，我使用了具有相同噴嘴和相同設置的透明 PLA。

?

電路板組裝

PCB組裝過程將具有以下步驟。

• 錫膏點膠
• 拾取和放置過程
• 熱板回流
• 添加 C 類端口
• THT 組件

?

錫膏點膠

?

?

第一步是在每個元件焊盤上涂抹焊膏。

我使用了普通的 Sn-Pb 焊膏，其熔化溫度為 140 至 270 °C。

?

?

拾取和放置過程

?

?

然后，我使用 ESD Tweeaser 小心地將每個 SMD 組件一個一個地挑選并放置在指定的位置，這需要大約 30 秒的時間，但結果是一個完美的 PCB，所有組件都放置在它們的位置。

?

熱板回流

?

?

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

幾分鐘后，當熱板達到焊膏熔化溫度時，所有組件都將通過此熱回流工藝焊接。

然后我們從熱板上取下 PCB 以冷卻所有組件和電路板表面。

?

?

?

添加 C 類端口

?

?

?

?

?

?

在 TOP 側的 Hotplate reflow 過程之后，我們在底部添加了 Type C Port 和 Reflow gun。

• 首先在Type C口的焊盤上添加錫膏
• 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。

?

THT 組件

?

?

?

最后，我們將 THT 組件添加到 PCB、兩個用于太陽能連接的 UC2515 連接器和一個電池。

完成后，電路就完成了！

?

添加開關和電池

?

?

?

接下來，我在電路上添加了一個 SPDT 翹板開關，方法是將其中間端子焊接到 Mosfet 的柵極，翹板開關的一側連接到 VCC，另一側連接到地面。

?

通過將開關向上撥動，將 mosfet 的柵極與 VCC 連接，并通過向下撥動，將 mosfet 的柵極連接到 GND 將整個設置關閉。

添加 Switch 后，我通過將電池連接器插入其指定的 UC2515 連接器來為此設置添加電池。

?

結果

?

?

?

這是迄今為止構建的結果，通過上下切換開關，此燈可以工作。

?

總裝

?

?

?

?

?

?

?

?

?

• 首先，我們在 3D 打印底座上添加 DC Barrel Jack 和 Switch 以及鋰電池。
• 接下來，我們用烙鐵將 Switch 的所有三根電線連接起來。
• 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散器固定在一起。

?

最后結果

?

這是最終結果

?

?

?

測試過程

?

?

?

?

測試過程包括測試兩個主要內容，使用太陽能電池板的黃昏到黎明功能以及測試電池充電指示。

至于備用，這盞燈在 3.3V 時消耗 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 小時的備份。

?

但是因為這個燈沒有為 LED 提供恒定的電流（隨著電池電壓的降低，負載電流也逐漸減小），這個燈的備份超過 1 小時，我已經測試了備份，它是 1 小時 20 分鐘。

可以通過并行添加另外兩個單元來增加備份。

?

這是這個項目的一個大問題，我忘了在這個設置中添加負載電阻，這可以幫助將整個系統的功率從 9W 降低到 5-6W，通過降低功率，系統的備份增加。

無論如何，這就是今天的人們。如果您需要有關此項目的任何幫助，請 DM 我或發表評論。

?

還要特別感謝 PCBWAY 對這個項目的支持。

一定要檢查?PCBWAY?，以更低的成本獲得出色的 PCB 服務，我很快就會帶著新項目回來。

和平

?

?