充電しながら使えるLIPOバッテリーUSB電源モジュールを作ってみた。
充電用USB(TYPE-C)端子に電源(5V)が供給されると充電と5V出力を同時に行うことができるのでバックアップ電源としても使える。
TP4056から直接負荷出力させると充電がいつまでも終わらず過充電のようになってしまうらしく充電時にTP4056から負荷を切り離す放電制御回路が別途必要らしい。
放電制御回路はMOSFET+ダイオードを組み合わせた回路が一般的であるようだがソーラーパネルからの充電のとき発電電圧が徐々に上昇し放電状態から充電状態に切り替わるときに負荷電圧がダイオードの順方向電圧(VF)とMOSFETのゲートしきい値電圧(VGS)を足した分だけ電圧が突然下がりそうな気がするので電圧降下のない理想ダイオードを使ってみた。
電圧降下の影響については最後に昇圧するときは問題ないけれど降圧したときに影響が出そうな気がする。試してないけどなんとなく．．．
USB タイプA メスソケット
TP4056 Type-C USB 5V1A リチウム電池充電器モジュール
B628 昇圧 dc-dc コンバーター 5V1A
SparkFun 理想ダイオードモジュール 20V4A
【試作モジュール】
TP4056の発熱が凄すぎるのでヒートシンクを縛り付けている。(笑)
【回路】
B628モジュールの電源入力LEDのブリッジジャンパーを除去したときの無負荷時のLIPOバッテリの消費電流は約0.3mA程度。
※最大充電電圧は8V。但し、5V以上はそのまま負荷電圧として出力されるので注意すること。
ちなみに理想ダイオードはONからOFFになるときにダイオードとは異なる動作をするものがある。ON状態のときの入出力間は数十～数百ｍΩほどの非常に低い抵抗値であるため単純に入出力の電位差だけで制御する理想ダイオードではそれなりの逆電流が流れないとOFFにならないものがあったりするので注意が必要だ。
【ソーラーパネルからの充電】
無負荷の状態でバッテリ(5000mA)とソーラーパネル(5V5W)を接続して試したところ問題なく充電が完了。バッテリ容量や残量、日照状況など様々な条件化で試してみる必要があるのかもしれない。
【参考情報】
ソーラーパネルからの充電を重視するなら次の製品がお勧め。但し、降圧又は昇圧DC-DCが別途必要。ちなみにGREEN-LEDが常に電力消費(3mA程度)するので隣の抵抗(1K)を除去したほうが良い。
Adafruit bq25185 USB/DC/ソーラー用バッテリーチャージャー基板
3.3V(Max1A)出力なら次の製品もお勧め。これもGREEN-LEDが常に電力消費(3mA程度)するので隣の抵抗(1K)を除去したほうが良い。
Adafruit bq25185 USB/DC/ソーラー用バッテリーチャージャー基板（3.3V降圧レギュレータ搭載）
3.3V&1.8V(Max400mA)出力なら次の製品もお勧め。
LiPo充電器＋DC-DCコンバータx2ch＝LTC3558