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带太阳能电池板的电源(包括电池电量监控和充电IC)

本教程将逐步介绍如何使用太阳能电池板、18650锂电池和CL4056电池充电IC模块为ESP32开发板供电。我们将构建的电路还与ESP8266或任何以3.3V供电的微控制器兼容。

太阳能电池板
当使用太阳能电池板为ESP32供电时,使用其深度睡眠功能来节省电量可能很有用

 


所需部件

要使用太阳能电池板为ESP32或ESP8266供电,我们将使用以下部件:

  • ESP32或ESP8266
  • 2x迷你太阳能电池板(5/6V-1.2W)
  • 锂离子电池18650
  • 电池座
  • 电池充电IC(可选)
  • CL4056锂电池充电IC模块
  • 电压调节器:
  • 低压差或LDO稳压IC(MCP1700-3302E)
  • 100uF电解电容
  • 100nF陶瓷电容器
  • 可选 – 用于电池监视器的分压器:
  • 27k欧姆电阻器
  • 100k欧姆电阻器

 


ESP32太阳能供电 – 电路概述

太阳能电路概述


太阳能电池板输出在5V至6V之间,阳光直射。
太阳能电池板通过CL4056电池充电IC模块为锂电池充电。该模块负责为电池充电并防止过度充电。
锂电池在充满电时输出4.2V。
您需要使用低压差稳压器电路(MCP1700-3302E)从电池输出获得3.3V。
稳压器的输出将通过3.3V引脚为ESP32供电。

 


太阳能电池板

我们使用的太阳能电池板的输出电压高达5V至6V。如果您希望电池充电得更快,可以并联使用多个太阳能电池板。在此示例中,我们使用两个迷你太阳能电池板,如下图所示。

太阳能电池板


要将太阳能电池板并联焊接在一个太阳能电池板的(+)端子上,则将另一个太阳能电池板的(+)端子焊接。对 (-) 终端执行相同的操作。它可能有助于查看下图。


太阳能电池板


当并联接接太阳能电池板时,您将获得相同的输出电压,并使电流加倍(对于相同的太阳能电池板)。如下图所示,太阳能电池板输出大约6V。


太阳能电池板


CL4056充电IC模块

CL4056锂电池充电IC模块具有电路保护功能,可防止电池过压和反极性连接。


CL4056充电器模块

CL4056模块在为电池充电时点亮红色LED,在电池充满电时点亮蓝色LED。

 

将太阳能电池板连接到CL4056锂电池充电IC模块,如下图所示。将正极连接到标有英+和负端子到焊盘标有断续器.


太阳能供电板


然后,将电池座正极连接到B+焊盘,并将电池座负极对准B-垫。


太阳能供电板


这输出+和输出-是电池输出。这些锂电池在充满电时输出高达4.2V(尽管它们在标签上标记了3.7V)。


输入输出参数


要通过 ESP32 的 3.3V 引脚为其供电,我们需要一个稳压器电路来从电池输出获得 3.3V 的电压。

 


电压调节器

使用典型的线性稳压器将电压从4.2V降至3.3V不是一个好主意,因为当电池放电到例如3.7V时,您的稳压器将停止工作,因为它具有高截止电压。为了有效地降低电池的电压,您需要使用低压差稳压器(简称LDO)来调节输出电压。


电压调节器


在研究了LDO之后,MCP1700-3302E是我们想要做的事情的最佳选择。还有一个很好的选择,如HT7333-A。


芯片封装


任何与这两个具有相似规格的LDO也是很好的替代方案。您的LDO在输出电压、静态电流、输出电流和低压差方面应具有相似的规格。请看下面的数据表。

 

LDO应具有一个陶瓷电容器和一个电解电容器,并联连接到GND和Vout,以平滑电压峰值。这里我们使用的是一个100uF电解电容和一个100nF陶瓷电容。

按照下一个原理图将稳压器电路添加到先前的设置中。


太阳能电路概述


警告:电解电容器有极性!带有白色/灰色条带的引线应连接到GND。


稳压器的Vout引脚应输出3.3V。这是为ESP32或ESP8266供电的引脚。


电路板参数


最后,在确保稳压器的Vout引脚上获得正确的电压后,您可以为ESP32供电。将Vout引脚连接到ESP32的3.3V引脚,将GND连接到GND。

太阳能电路概述


如果您使用的是ESP8266,则可以遵循相同的电路。将MCP1700-3302E的输出连接到ESP8266 3.3V引脚,并将GND连接到GND。

太阳能电路概述

 

电池电压电平监测电路


当您使用电池或太阳能供电时,例如在这种情况下,监控电池电量可能非常有用。一种方法是使用ESP32的模拟引脚读取电池的输出电压。

但是,我们这里使用的电池在充满电时输出的最大电压为4.2V,但ESP32 GPIO的工作电压为3.3V。因此,我们需要添加一个分压器,以便我们能够从电池中读取电压。


太阳能电路概述

 

 

创建时间:2022-07-04 15:48