设计和制造树莓派18650锂离子电池HAT，使您的项目便携

长期以来，我们一直在使用树莓派来创建许多令人兴奋的项目。但是，我们经常面临为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电路板本身。所以，今天我们正在建设自己的复盆子Pi Zero帽子其可以直接安装在π零点板（或任何其他π板）的顶部。这复盆子UPS帽子将有一个基于TP4056的单18650电池充电器，一个18650单电池支架，以及一个基于MT3608的升压器。MT3608将把输入电压提高到5V，为Pi供电。

整个HAT被制成一个紧凑的小型PCB板，该板由7个百分点（也被称为Bittele），由于它的体积小，我们可以很容易地将它与我们的树莓派一起携带。7PCB是一家完整的交钥匙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，即使是低批量和中批量，我们稍后将对此进行更多讨论。

除了充当Pi的电源外，我们的树莓HAT还具有一些额外的电源插座，如USB输出端口和更多的5V和3.3V引脚，可用于为其他传感器和模块供电，我们可能希望与树莓Pi一起使用。因此，在这个项目中，我们将向您展示如何为Raspberry Pi设计自己的电池HAT，并展示如何使用7个百分点，让我们开始吧。

赠品警报！！

我们将向观众赠送三块复盆子pi Power HAT PCB，以及所有组件和一些其他好东西。查看我们的赠品页面参加。

你可以观看这个树莓派帽子的完整概述，也可以了解Giveaway。

制作Pi-HAT所需的组件

• TP4056模块
• USB母插孔
• 18650锂离子电池支架
• 18650锂离子电池
• SMD组件（根据示意图）

注：我正在附加BOM公司与本文一起，您可以下载并查看PCB所需的SMD和THT组件。

树莓派的功耗

由于项目功耗的计算和估计是工程师的必要任务，我们必须了解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：

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组成部分	功耗（5V时）
复盆子Pi zero 2WHDMI关闭，LED关闭	100毫安（0.6瓦）
HDMI关闭，LED关闭，板载WiFi打开	120毫安（0.7瓦）
树莓派零点HDMI关闭，LED关闭，Wifi打开	120毫安（0.7瓦）
树莓派2 B闲置的	220毫安（1.1瓦）
Ab-n 100-c 10（未缓存）	450毫安（约2.3瓦）
400%CPU负载	400毫安（约2.1瓦）
树莓派3 B闲置的	260毫安（1.4瓦）
Ab-n 100-c 10（未缓存）	480毫安（2.4瓦）
400%CPU负载	730毫安（3.7瓦）
树莓派3 B+闲置的	350毫安（1.9瓦）
Ab-n 100-c 10（未切割）	950毫安（5.0瓦）
400%CPU负载	980毫安（5.0瓦）
树莓派4 B闲置的	540毫安（2.7瓦）
Ab-n 100-c 10（未缓存）	1010毫安（5.1瓦）
400%CPU负载	1280毫安（6.4瓦）

注：我们没有包括鼠标和键盘或任何其他外围设备所消耗的功率，因为它们会相应地消耗功率，并且可以添加到上述功率中。

树莓派帽子 电路图

在这里，您可以看到有一个TP4056模块，它将为我们的18650电池充电，并与滑动开关相连。在GPIO的帮助下，长插头用于安装树莓派。现在，在原理图的中间，有一个MT3608 IC，它将把树莓派的电源从3.3V提升到5V。MT3608是一款DC-DC升压转换器，可提供高达2A的输出。更具体地说，它支持宽范围的输入电压，即从2V到24V DC，并且可以提供从5V到28V的输出。升压转换器用于将较低的电压升压到较高的电压。它是一种开关模式电源，因为它使用开关设备来调节电压。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，它就会感应出一些磁场。现在，当我们改变通过它的电流水平时，磁场会崩溃，产生高电压尖峰。具有高开关频率IC（MT3608）允许通过产生和塌陷电感器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，从而增加电容器的电压，我们在电容器两端获得更高的电压电平输出。肖特基二极管（D1）在阻断电路的反向电流方面发挥着重要作用。

现在，可以通过计算正确的一对电阻器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。因此，关系将是

其中Vref=0.6

Vout为5.2V

因此，我采用了1.2K欧姆和150欧姆电阻器的组合，分别作为R1和R2，这给了我大约5.2V的电压。

电路和PCB布局

所以，这是PCB布局图供您参考。我也附上了我制作的PCB的3D视图。我正在附上完整的光绘文件在这里，您可以很容易地下载它，并在上继续订购您的PCB7个百分点按照以下步骤操作。

从7PCB订购PCB

用7PCB（又名Bittele）制作PCB非常简单，你所要做的就是遵循这4个简单的步骤。

步骤1：打开您选择的任何浏览器并进入他们的网站7PCB.com公司，将带您进入他们的主页。只需点击“即时在线报价和订单”，您就会看到下面的页面。

如果你是第一次使用7pcb，请确保你已经注册了一个帐户。我已经有了一个帐户，它已经登录了。

第2步：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“启动项目”，打开以下页面

在这里，您可以输入PCB的大小和其他所需的参数，我将大部分参数保留为默认值。在右侧，您可以看到要制造的PCB的总成本，在检查成本后，您可以单击“保存并继续”。

步骤3：在下一个页面上，您可以上传项目的Gerber文件。我已经附上了复盆子Pi电池HAT PCB Gerber文件，如下图所示。上传文件后，单击“保存并继续”。

步骤4：最后一步是输入您的发货详细信息并继续付款。只需选择PCB必须运往的国家，在我的情况下，它是“印度”。确认最终价格后，您可以点击“结账”，然后输入您的发货详细信息并付款。

一旦您完成了这项工作，Bittele将开始制造您的PCB板，并将其直接运送到您的家门口。

7PCB的PCB质量

在订购多氯联苯后的几周内，我把它们装在一个包装整齐的盒子里送到了我的地址。您可以在下图中看到PCB的正面和背面。

正如你所看到的，多氯联苯的质量非常专业，我在使用它们时没有遇到任何问题。所有的过孔都以完全相同的尺寸整齐地钻出，焊盘的质量也很好。如果你想免费获得这些PCB，你可以查看我们的赠品页面并参与其中。

树莓派电池HAT-组装

下图显示了Raspberry Pi Power HAT组装完成后的情况。在这里，您将看到电池18650被插入支架，并且所有部件都被焊接。您还可以看到该板是如何安装到Raspberry Pi Zero上的。

测试Pi Zero电池HAT

现在我们已经建立了树莓派锂离子电池帽，是时候测试了。为了证明一切正常，我们将RPI UPS HAT连接到了树莓派，并使用其USB端口为7英寸HDI屏幕供电。

正如你在上图中看到的那样，Pi电池帽不仅可以为Raspberry Pi板供电和启动，还可以为LCD屏幕供电。现在，它能供电多长时间取决于Pi连接的其他外围设备以及使用了多少计算能力。你也可以在下面的视频中查看完整的工作。

结论

因此，我们成功地为各种版本的树莓派制作并测试了定制的Pi HAT。当你想要制作需要低功耗独立设置的项目时，这种印刷电路板将非常有用。它也可以用于许多其他应用程序。也请随时与我们分享您的想法。如果您有任何疑问，请在评论部分询问或论坛.