单电池升压变换器电路采用钮扣电池- 5V输出

电池是便携式电子设备最常用的能源。无论是简单的闹钟、物联网传感器节点还是复杂的手机，一切都是由电池供电的。在大多数情况下，这些便携式设备需要有一个小的外形因素(封装尺寸)，因此它是由一个单芯电池供电，像流行的CR2032锂电池或其他3.7V锂聚合物或18650电池。这些电池因其尺寸而具有高能量，但这些电池的一个共同缺点是其工作电压。一个典型的锂电池具有3.7V的标称电压，但这个电压可以下降到低至2.8V时，完全排干和高达4.2V时，完全充电，这不是我们的电子设计非常理想的工作与调节3.3V或5V作为工作电压。

这就需要一个升压转换器，它可以将这个可变的2.8V到4.2V作为输入电压，并将其调节到恒定的3.3V或5V。值得庆幸的是，虽然存在一个名为BL8530的IC，它与非常少的外部组件完全相同。因此，在这个项目中，我们将构建一个低成本的5V升压电路，从CR2032钮扣电池提供5V的恒定调节输出电压;我们还将为这个升压转换器设计一个紧凑的PCB，以便它可以在我们未来的所有便携式项目中使用。升压转换器的最大输出电流为200mA，足以为基本微控制器和传感器供电。这种电路的另一个优点是，如果您的项目需要稳压3.3V而不是5V，同样的电路也可以通过交换一个组件来调节3.3V。该电路也可以作为充电宝为小型电路板供电，如Arduino， STM32， MSP430等。我们之前用锂电池制造了类似的升压转换器来给手机充电。

所需的材料

•BL8530-5V升压IC (SOT89)

•47uH电感器(5mm SMD)

•SS14二极管(SMD)

•1000uF 16V钽电容(SMD)

•钮扣电池座

•USB母头连接器

单单元升压变换器设计注意事项

单单元升压转换器的设计要求将不同于普通升压转换器。这是因为这里来自电池(钮扣电池)的能量被提升为我们的设备工作的输出电压。因此，应注意的是，升压电路利用最大的电池与高效率，以保持设备上电尽可能长时间。在为您的设计选择升压IC时，您可以考虑以下四个参数。你也可以阅读文章升压稳压器设计了解更多关于它。

启动电压：这是升压转换器开始工作所需的电池输入电压的最小值。当你打开升压转换器时，电池至少应该能够为你的升压器工作提供这个启动电压。在我们的设计中，所需的启动电压为0.8V，低于任何完全放电的钮扣电池电压。

保持电压：一旦设备与您的升压电路供电，电池电压将开始下降，因为它正在提供电力。升压集成电路保持其性能的电压称为保持电压。低于此电压，IC将停止功能，我们将没有输出电压。注意，保持电压将始终小于启动电压。这是集成电路将需要更多的电压开始其操作，并在其运行状态下，它可以耗尽电池的方式低于。我们电路中的保持电压为0.7V。

静态电流：即使在输出端没有负载连接时，我们的升压电路正在吸收(浪费)的电流量称为静态电流。这个值应该尽可能低，因为我们的IC的静态电流值在4uA到7uA之间。如果设备不打算长时间连接到负载，则将此值设置为低或零是非常重要的。

导通电阻：所有升压转换电路都将涉及一个开关器件，如MOSFET或其他fet。如果我们使用的是转换器集成电路，那么该开关器件将嵌入到集成电路中。重要的是，该开关具有非常低的导通电阻。例如，在我们的设计中，IC BL8530具有导通电阻0.4Ω的内部开关，这是一个不错的值。该电阻将根据通过它的电流(欧姆定律)降低开关上的电压，从而降低模块的效率。

有许多方法可以提高电压，其中一些在我们的充电器电路系列中进行了演示。

线路图

5V升压电路的完整电路图如下所示，原理图使用EasyEDA绘制。

正如你所看到的，电路需要非常少的组件，因为所有的艰苦工作都是由BL8530 IC拉动的。BL8530 IC有很多版本，这里使用的是“BL8530-50”，其中50代表输出电压5V。同样，IC BL8530-33将具有3.3V的输出电压，因此只需更换该IC，我们就可以获得所需的输出电压。市场上有2.5V, 3V, 4.2V， 5V甚至6V版本的IC。在本教程中，我们将重点介绍5V版本。集成电路只需要一个电容器，电感和二极管与它一起工作，让我们看看如何选择组件。

元件选择

电感：该集成电路的电感值可选择从3uH到1mH。采用高值电感可以提供高输出电流和高效率。然而，缺点是它需要从电池的高输入电压来操作，所以使用高电感值可能不会使升压电路工作，直到电池完全耗尽。因此，必须在输出电流和最小输入电流设计之间进行权衡。这里我使用了47uH的值，因为我需要高输出电流，如果你的负载电流对你的设计来说更小，你可以减少这个值。为了提高设计效率，选择ESR值低的电感也很重要。

输出电容：电容的允许值为47uF ~ 220uF。这个输出电容的功能是滤波输出波纹。这个值应该根据负载的性质来决定。如果是感性负载，那么对于微控制器或大多数传感器等电阻性负载，建议使用高值电容，低值电容即可工作。使用高值电容的缺点是增加了成本，并且降低了系统运行速度。这里我使用了一个100uF钽电容，因为钽电容在纹波控制方面比陶瓷电容更好。

二极管：二极管的唯一考虑是，它应该有一个非常低的电压降。众所周知，肖特基二极管具有比普通整流二极管低的正向压降。因此，我们使用了正向压降小于0.2V的SS14D SMD二极管。

输入电容：与输出电容类似，输入电容可用于在进入升压电路之前控制纹波电压。但在这里，由于我们使用电池作为电压源，我们不需要输入电容来进行纹波控制。因为电池本质上提供纯直流电压，没有任何纹波。

其他成分只是辅助成分。电池座用于容纳钮扣电池，并提供UCB端口将USB电缆直接连接到我们的升压模块，以便我们可以轻松地为Arduino， ESP8266， ESP32等常见开发板供电

使用Easy EDA进行PCB设计与制作

现在，钮扣电池升压转换器电路准备好了，是时候让它制造。由于这里的所有组件都只能在SMD封装中使用，我不得不为我的电路制造PCB。因此，像往常一样，我们使用称为EasyEDA的在线EDA工具来制作PCB，因为它非常方便使用，因为它有很好的足迹集合，并且是开源的。

在设计PCB后，我们可以通过他们的低成本PCB制造服务订购PCB样品。他们还提供元件采购服务，在那里他们有大量的电子元件库存，用户可以订购所需的元件以及PCB订单。

在设计您的电路和PCB时，您也可以将您的电路和PCB设计公开，以便其他用户可以复制或编辑它们，并可以从您的工作中受益，我们还将此电路的整个电路和PCB布局公开。

您可以通过选择“图层”窗口中的图层来查看PCB的任何图层(Top, Bottom, Topsilk， Bottom silk等)。最近，他们还引入了一个3D视图选项，因此您还可以查看多cell电压测量PCB，使用EasyEDA中的3D视图按钮查看制造后的外观：

计算和订购样品在线

完成5V钮扣电池升压电路的设计后，您可以通过JLCPCB.com订购PCB。要从JLCPCB订购PCB，您需要Gerber文件。要下载PCB的Gerber文件，只需单击EasyEDA编辑器页面上的Generate Fabrication File按钮，然后从那里下载Gerber文件，或者您可以单击JLCPCB的订单，如下图所示。这将重定向到JLCPCB.com，在那里您可以选择要订购的PCB数量，需要多少铜层，PCB厚度，铜重量，甚至PCB颜色，如下图所示。另一个好消息是，现在您可以从JLCPCB以相同的价格获得所有彩色pcb。所以我决定让我的黑色只是为了美观，你可以选择你最喜欢的颜色。

点击JLCPCB按钮后，它将带您到JLCPCB网站，在那里您可以以非常低的价格订购任何颜色的PCB，所有颜色都是2美元。他们的制造时间也非常短，用DHL快递3-5天的时间是48小时，基本上你会在订购后一周内得到你的pcb。此外，他们还为您的第一次订单提供20美元的运费折扣。

订购PCB后，您可以查看PCB的生产进度以及日期和时间。您可以通过进入帐户页面并点击PCB下面的“生产进度”链接进行检查，如下图所示。

订购PCB几天后，我收到了包装精美的PCB样品，如下图所示。

准备升压转换器PCB

正如你可以从上面的图像中看到的，板是在一个非常好的形状，将所有的足迹和过孔在适当的地方，在确切所需的尺寸。所以，我继续焊接板上的所有SMD组件，然后是通孔组件。几分钟内我的PCB就准备好了。我的板与所有的焊接组件和钮扣电池如下所示

测试钮扣电池增强模块

现在我们的模块都设置好了，我们可以开始测试它了。从板上增强的5V输出可以从USB端口获得，也可以通过它附近的公头引脚获得。我用万用表测量输出电压，正如你所看到的，它接近5V。因此，我们可以得出结论，我们的升压模块工作正常。

该模块现在可用于为微控制器板供电或为其他小型传感器或电路供电。请记住，它可以提供的最大电流只有200mA，所以不要指望它驱动重负载。然而，我很高兴用这个小而紧凑的模块为我的Arduino板和ESP板供电。下图显示了为Arduino和STM供电的升压转换器。

就像以前的面包板电源模块，这个钮扣电池助推器模块也将被添加到我的库存，这样我就可以在我未来的所有项目中使用它们，无论我需要一个便携式紧凑型电源。希望你喜欢这个项目，并在构建这个模块的过程中学到了一些有用的东西。

本文编译自circuitdigest