D1-3-5自行重新設計鋰電池充電模組板

撰寫: 2023/6/25

發佈: 2023/8/6

重新設計鋰電池充電模組考量

有上次自行設計鋰電池充電模組板的錯誤經驗，現在重新設計鋰電池充電模組板的功能目標上就設定如下的方向：

選用可用鋰電池充電模組：上次採用的鋰電池充電模組，只看初步電壓功率輸出規格，並只有經過簡單開電測試就選用了，但實際上無法真正開機到最後階段；因此，這次鋰電池充電模組板就必須先行測試可以開機到最後階段；費用方面，鋰電池充電模組本來就是行動電源的模組材料，一定會比行動電源的模組或電池座開發板更便宜。

選用與Raspberry Pi Zero大小接近的電路板：電路板除了對齊針腳孔位，並負責整體骨架支撐，所以選用與Raspberry Pi Zero大小接近的電路板可以方便螺絲孔位固定。

不採用電源頂針直接連接：經過兩次電源頂針直接連接設計不良造成Raspberry Pi Zero W燒毀的憾事，在此還是採用引線焊接micro USB接頭的設計，雖然佔空間但是必較安全。

重新設計鋰電池充電模組材料

考量方向確認後，以下是新設計的材料：

採用3.7V-4.2V鋰電池5V 2A充放電一體模組電源供應板：

電源供應板電壓5V及2A供電電流同樣符合Raspberry Pi Zero W需求，連接針腳也是方便對映到Raspberry Pi Zero 2.54mm的針腳，還有方便的完成充電比例的LED指示燈；最後經過實際連接測試，確認該模組可以可以開機到最後階段，所以選用此現有源供應板再加工為Raspberry Pi Zero電源供應板。

採用單顆18650電池及電池座：

18650電池多數註明最大9900mWh供電量，雖然Raspberry Pi Zero沒有需求這樣大的電量，但提供較多的電量，可以延長使用時間。

電源開關：

專為Raspberry Pi Zero設計的電源供應板都有電源開關，才好控制Raspberry Pi Zero開關。

Micro USB 公與母接頭：採用Micro USB 公與母接頭連接板，其中Micro USB 公接頭用來連接Raspberry Pi Zero W USB Power port，但Micro USB 公接頭並沒有方便焊接的連接板可以使用，所以只用使用如下圖的Micro USB 公接頭：

Micro USB 母接頭仿間已有方便焊接的連接板，這個連接頭用來連上模組電源供應板有關外部5V供電的接頭。

3x7cm電路板：選用此電路板與Raspberry Pi Zero大小接近，並且可以對齊2.54mm針腳孔位。

製作新設計鋰電池充電模組

製作新設計鋰電池充電模組步驟如下：

Step1: 確認並鑽孔電路板固定螺絲孔位：為了可以對齊Raspberry Pi Zero針腳孔位，先將電路板與Raspberry Pi Zero採用2.54mm雙排針貫穿對齊，再來就可利用Raspberry Pi Zero四腳的固定螺絲孔位對映到電路板的位置做記號，如下圖黃色箭頭的部分做記號：

利用鑽孔工具將四個做好記號的位置鑽孔如下：

裝上塑膠螺絲加上Raspberry Pi Zero確認針腳孔位對齊如下：

Step2: 加上單顆18650電池及電池座：翻面鋰電池充電模組電路板，將18650電池座採用膠固定於電路板背面如下圖，可以發現電池座寬度剛好在四個塑膠螺絲範圍內：

2.54mm針孔到正面的鋰電池充放電一體模組電源供應板對應的(01,S)及(01,T)孔位。

Step3: 焊接3.7to5V 2A 18650 Li Battery charge Module電源供應板：

(01,S)及(01,T)孔位電池座正負極線，焊接到電源供應板中間兩個標示Bat+ and Bat-兩個腳孔位，其中長方形焊點為正極，橢圓形焊點為負極；右邊兩個焊點為外接5V.充電電源，焊接正負極線準備焊接Micro USB 母接頭連接板；左邊兩個焊點為輸出給Raspberry Pi Zero，因為我們要加上開關，所以在下一步驟再做說明。

Step4: 焊接電源開關及Micro USB 公接頭：左邊兩個焊點對應到(01,R)孔位為輸出給Raspberry Pi Zero負極，可以先焊接Micro USB 公接頭黑色負極線；至於(01,Q)孔位為輸出給Raspberry Pi Zero正極孔位，因為我們要加上開關，所以藉由開關兩針分別焊在此電源供應板最左的輸出正極焊點以及電路板之(01,P)孔位，而(01,P)孔位並與Micro USB 公接頭紅色正極線相連，如上圖所示。
Step5: 組合Raspberry Pi Zero W