自行修改18650電池座開發板

撰寫: 2023/5/13

發佈: 2023/6/10

基本上這是一個失敗的範例，如果各位可以從個人的失敗的教訓得到下次設計的經驗，歡迎各位繼續看下去，若想直接採用正確的設計，可以跳過本篇內容。 

當初採用3.7 to 5V 2A 18650 Li Battery charge Module電源供應板作為基板是因為規格符合，最後等設計完全進行整合Raspberry Pi Zero W後才發現功率提供最後有問題，所以還是回頭採用業界硬體設計有經驗的18650電池座開發板，一來功率提供也不會有問題，二來經過略為修改就可以使用。

自行修正18650電池座開發板目標

同樣參考專為Raspberry Pi Zero設計的電源供應板的設計，在使用18650電池座開發板的功能目標上就設定如下的方向：

• 降低價格：採用現有18650電池座開發板雖然沒有比採用鋰電池充電模組費用便宜，但是相對於專為Raspberry Pi Zero設計的電源供應板來看還是相當便宜，相當於只有20%的費用；另外，若考慮不要造成傷害Raspberry Pi Zero主機板的風險來看，採用現有18650電池座開發板反而比採用鋰電池充電模組自行設計造成Raspberry Pi Zero主機板傷害還便宜。
• 專屬電源直接連接：專為Raspberry Pi Zero設計的電源供應板有個最大特色就是有專屬的頂針或接頭，可以相對應直接連接Raspberry Pi Zero 5V及GND接點的頂針，不須焊接；但使用18650電池座開發板並沒有專為Raspberry Pi Zero設計，原則上是無法直接連接Raspberry Pi Zero 5V及GND接點的頂針，但是可以利用3D空間設計加上自行設計佈線及螺絲孔位，也可嘗試設計專屬的電源頂針來連接。

修正Raspberry Pi 3充放電保護18650電池座開發板

在此採用仿間現有的相容樹莓派 Raspberry Pi 3充放電保護18650電池座開發板，如同在Battery與充電模組文章中所提到的優缺點外，此18650電池座開發板最大特色就是還提供3組5V及3組3V的多輸出焊接電源端點，這部分有可以經過適當牽線設計來做為專屬電源直接連接。

3D空間設計 

首先確認Raspberry Pi Zero W與18650電池座開發板3D空間相互位置，將18650電池座開發板電源輸出USB Output朝上，左邊螺絲孔位與上下顛倒的Raspberry Pi Zero W(Camer介面朝上)左上邊螺絲孔位對齊，會發現18650電池座開發板右邊螺絲孔位沒有正對Raspberry Pi Zero W右上邊螺絲孔位，略為往右邊偏移2~3mm；但是18650電池座開發板下方中間的5V電源+ -端孔與Raspberry Pi Zero W pin 4,2接近對正，但可惜的是這兩個孔位在Raspberry Pi Zero W都是5V端子。 

根據目前這兩片電路板的現實，決定利用18650電池座開發板中間的5V電源負極(-)端孔往上牽線移動兩個2.54mm針距孔位距離，就可以正對Raspberry Pi Zero W pin 6 GND的端孔，這樣就可以實現專屬電源直接連接的目標。

另外為了實現空間縮小，決定不使用常見的2.54mm公排針與母排座，因為兩者連接起來就有高於1cm的間距，可惜各式各樣的2.54mm公排針與母排座連接起來高度就是1cm的間距，所以突發奇想採用1.27mm公排針與母排座，只要我使用奇數針拔除偶數針，則針距就等同於2.54mm排針，但是兩者連接起來的高度只有5~6mm，相當符合空間高度縮小的考量。 

材料準備 

• Raspberry Pi 3充放電保護18650電池座開發板
• Raspberry Pi Zero W
• 1.27mm單排公排針5 pins     x1
• 1.27mm單排母排座3 pins    x1
• 2.54mm切換開關                    x1
• M2塑膠螺母                            x2
• M2塑膠螺絲                            x2
• M2x5+6六角尼龍柱                x2

材料如圖 

施工組合 

• Step1: 18650電池座開發板螺絲擴孔 

18650電池座開發板右邊螺絲孔位往左邊偏移2.5mm擴孔，擴孔後孔位如下圖：

• Step2: 1.27mm排針與開關處理

將1.27mm公排針與母排座拔除偶數針

因為要將原來18650電池座開發板電源負極(-)端孔往上牽線移動兩個2.54mm針距孔位距離，所以要將1.27mm公排針左邊第一針下端針及右邊第五針上端針向上彎準備牽線移動兩個2.54mm針距；而2.54mm切換開關是作為其中的引線及開關，所以中間的pin針腳焊接到右端針腳，如下圖：

• Step3: 排針與開關施工 

為了使2.54mm切換開關第一針與第三針能夠焊接到1.27mm公排針第一針及第五針上，所以將2.54mm切換開關兩針外彎，1.27mm公排針第一針及第五針上彎部分剪除並加上焊錫如下：

2.54mm切換開關與1.27mm公排針焊接後如下：

另一面

• Step4: 18650電池座開發板焊接排針與開關 

將上步驟合體的排針與開關其中pin 1, 3短針焊接到電池座開發板中間5V電源孔之GND與5V孔位如下圖：

下視圖可以看到另外一頭留下來的pin 3, 5的長針，此時pin3還是原來電池座開發板5V孔位，而pin5長針則藉由開關牽引pin1的GND孔位。

• Step5: Raspberry Pi Zero W焊接排座

將1.27mm單排母排座3 pins拔除偶數針後的母排座焊接在Raspberry Pi Zero W pin 4及pin 6 GND的端孔

• Step6: 連接Raspberry Pi Zero W與18650電池座開發板

連接後如圖

側視圖

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設計缺失與心得

在此直接修正Raspberry Pi 3充放電保護18650電池座開發板並看視巧妙的利用3D空間設計加上自行設計佈線來達到直接連接Raspberry Pi Zero 5V及GND接點，看似完美的改造可是有以下的問題：

• ​​​​​​​ 最嚴重的問題是採用1.27mm公排針與母排座來代替原來2.54mm排針，雖然達到了空間高度縮小的考量，但是1.27mm母排座針腳相當脆弱，各位可以仔細看看前面的1.27mm母排座照片就會發現，他的針腳只有薄薄的一片金屬，略為施力就會斷針造成接觸不良。因為目前連接18650電池座開發板與Raspberry Pi Zero W只有靠最上方兩柱M2x5+6六角尼龍柱與螺絲，下方就只有靠1.27mm母排座來支撐，所以我沒有使用多久就GG了。

• 開關設計在GND，雖然也一樣可以切換Raspberry Pi Zero W電源，但是只要18650電池座開發板其他電源有GND電位差就會觸發開關，所以有很多時候就算沒有開開關也會使Raspberry Pi Zero W開啟。

後記

本文為個人學習的經驗，後續有所改進將再發文分享；本人因工作因素發文後並不會經常檢視讀者問題，對於沒法及時回覆問題敬請見諒!

若覺本文對讀者有所幫助，可回覆感想及你的分享!謝謝!