设计和构建树莓派18650锂离子电池HAT，使您的项目可移植

我们已经使用树莓派很长一段时间来创建许多令人兴奋的项目。但是，我们经常面临为我们的项目选择最佳电源的问题，有时当电源关闭时，我们的树莓派突然关闭，这可能会损坏操作系统，或者在最坏的情况下损坏板本身。所以，今天我们正在构建我们自己的树莓派零帽，可以直接安装在Pi零板(或任何其他Pi板)的顶部。这个树莓UPS HAT将有一个TP4056为基础的单18650电池充电器，一个18650单电池支架，和一个MT3608为基础的助推器。MT3608将把输入电压提升到5V，为Pi供电。

整个HAT是由7pcb.com(也称为Bittele)制成的紧凑的小型PCB板，由于其体积小，我们可以轻松携带它与我们的树莓派一起。7PCB是一个完整的交钥匙PCB解决方案提供商，在中国和加拿大都有生产设施。他们可以处理PCB制造，零件采购，以及PCB组装，即使是中小批量，我们将在稍后讨论更多。

除了作为树莓派的电源，我们的树莓帽还有一些额外的电源插座，比如USB输出端口和一些5V和3.3V的引脚，可以用来给其他传感器和模块供电，我们可能想用我们的树莓派。所以在这个项目中，我们将向您展示如何为树莓派设计自己的电池帽，并向您展示如何使用7pcb.com制造它，所以让我们开始吧。

赠品警报!!

我们赠送这些树莓派Power HAT pcb的所有组件和一些更多的好东西给我们的观众。检查我们的赠品页面参与。

您可以观看这个树莓派HAT的完整概述，也可以了解Giveaway。

制作Pi HAT所需的组件

•TP4056模块

•USB母插孔

•18650锂离子电池座

•18650锂离子电池

•贴片元件(按原理图)

注意：我将BOM与本文一起附上，您可以下载并查看PCB所需的SMD和THT组件。

Raspberry Pi的功耗

由于计算和估计项目的功耗是工程师的必要任务，我们必须知道单个树莓派的空闲功耗。我在这里列出了一些最常用的案例：

注：我们没有包括鼠标和键盘或任何其他外设所消耗的功率，因为它们会消耗相应的功率，可以添加到上述功率中。

树莓派HAT电路图

在这里，你可以看到有一个TP4056模块，将充电我们的18650电池，并与滑动开关连接。长长的雄性头是用来在gpio的帮助下安装树莓派的。现在在原理图的中间，有一个MT3608 IC，它将树莓派的电源从3.3V提升到5V。MT3608是一个DC-DC升压转换器，可以提供输出高达2A。更具体地说，它支持宽范围的输入电压，即从2V到24V直流，可以提供从5V到28V的输出。升压变换器用于将较低的电压升压到较高的电压。它是一种开关式电源，因为它使用开关装置来调节电压。在我们的案例中，MT3608 IC是开关模块，它具有1.2MHz的高开关频率。

每当电流通过电感器(L1)时，它就会产生某种磁场。现在，当我们改变通过它的电流水平时，磁场就会坍塌，产生一个高电压尖峰。拥有高开关频率IC (MT3608)允许通过产生和折叠由电感感应的磁场来实现这一原理。当开关模块关闭时，电压尖峰通过肖特基二极管(D1)并存储在电容器(C2)中，因此增加了电容器的电压，我们在电容器上获得更高的电压水平输出。肖特基二极管(D1)在阻断反向电流到电路中起重要作用。

现在可以通过计算正确的一对电阻来设置升压器的输出电压，这里我们需要大约5.2V来给树莓供电。这个关系是

Vref = 0.6

Vout是5.2V

因此，我分别采用1.2K欧姆和150欧姆电阻的组合作为R1和R2，这几乎给了我5.2V。

电路及PCB布置图

所以，这是供你参考的PCB布局图像。我也附上了我制作的PCB的3D视图。我在这里附上了PCB的完整编号文件。

从7PCB订购pcb

从7PCB(又名Bittele)制造pcb非常简单，您所要做的就是遵循这4个简单步骤。

步骤1：打开你选择的任何浏览器，进入他们的网站，这将带你到他们的主页。只需点击“即时在线报价和订单”，您将看到以下页面。

如果您是第一次使用7pcb，请确保您已经注册了一个帐户。我已经有了一个账户，并且已经登录了。

步骤2:Bittele提供完整的交钥匙解决方案，这意味着他们不仅可以制造您的PCB板，还可以为您的板找到合适的零件，甚至为您组装。现在，我只是要订购电路板，所以我只点击了“PCB制造”，并禁用了其他两个。然后输入项目名称和所需数量，点击“开始项目”，打开下面的页面

在这里你可以输入你的PCB的大小和其他所需的参数，我留下了他们的默认值。在右边，你可以看到你的pcb制造的总成本，检查成本后，你可以点击“保存并继续”。

步骤3：在下一页上，您可以上传项目的Gerber文件。我已经附上了树莓派电池帽PCB Gerber文件，如下图所示。上传文件后，单击Save and Continue。

步骤4：最后一步是输入您的运输详细信息并继续付款。只要选择你的PCB要运往的国家，在我的情况下，是“印度”。确认最终价格后，您可以点击“结帐”，并继续输入您的运输细节和付款。

一旦你这样做了，Bittele将开始制造你的PCB板，并将它们直接运送到你的家门口。

来自7PCB的PCB质量

在订购pcb后的几周内，我就把它们装在一个包装整齐的盒子里送到了我的地址。你可以在下面的图像中看到pcb的正面和背面。

正如你所看到的pcb的质量是非常专业的，我没有麻烦使用它们。所有的孔都整齐地钻在完全相同的尺寸和质量的垫也很好。如果你想免费得到这些pcb，你可以查看我们的赠品页面并参与其中。

树莓派电池帽-组装

下面的图片显示了组装后的树莓派Power HAT。在这里，你会看到，电池18650插入持有人和所有的组件都焊接。您还可以看到如何将板安装到Raspberry Pi Zero上。

测试我们的Pi零电池帽

现在我们已经为树莓派构建了锂离子电池帽，是时候测试它了。为了证明一切工作正常，我们将RPI UPS HAT连接到树莓派，并使用其USB端口为7英寸HDI屏幕供电。

正如你在上面的图片中所看到的，树莓派电池帽不仅可以为树莓派主板供电和启动，还可以为LCD屏幕供电。现在，它能够供电多长时间取决于连接到Pi的其他外围设备以及使用了多少计算能力。你也可以在下面给出的视频中检查完整的工作。

结论

因此，我们已经成功地为各种版本的树莓派制作和测试了我们定制的Pi HAT。当您想要制作需要低功耗独立设置的项目时，该印刷电路板将非常有用。它也可以用于许多其他应用程序。

本文编译自circuitdigest