케이스를 완전히 맞춤형으로 제작하면서 18650 Li-ion 셀 4개를 사용한 소형 파워 뱅크를 만들고 싶었습니다.
가장 큰 문제는 상용 파워 뱅크 모듈에 있는 상태 LED 4개의 위치였습니다. 원래 PCB에서는 LED가 서로 가깝게 모여 있었지만, 저는 3D 프린팅 케이스 전면에 표시등을 분산 배치하고 싶었습니다.
PCB에 맞춰 케이스를 설계하는 대신, 상태 LED 4개를 작은 맞춤형 만능기판으로 옮기고 3D 프린팅 케이스의 표시등 슬롯 바로 뒤에 정확히 배치했습니다.
그 결과 맞춤형 케이스, 위치를 옮긴 LED 표시등, 병렬로 연결된 18650 셀 4개를 갖춘 소형 DIY 파워 뱅크가 완성되었습니다.
특징
1. 더 큰 용량 9000 mAh (≈33.3 Wh)
2. 맞춤형 3D 프린팅 케이스
3. USB C 파워 뱅크 모듈
4. 상태 LED 4단계 표시 바
5. 맞춤형 전면 LED 표시 패널
6. 외부 기기 충전을 위한 USB 출력
7. 소형 휴대용 디자인
전자 부품
1. 18650 리튬 이온 셀 4개
2. USB C 파워 뱅크 모듈 1개
3. 작은 만능기판/제로 PCB 1개
4. SMD LED(0805) 4개
5. LED 연결용 자석선
6. 배터리 연결용 20–22 AWG 전선
7. 납땜용 납
8. 플럭스
9. 열수축 튜브 또는 절연 테이프
케이스 및 공구
1. 3D 프린팅 케이스와 립
2. PLA 또는 PETG 필라멘트
3. 납땜 인두
4. 납땜 제거용 윅 또는 납땜 흡입기
5. 공작용 칼/줄
6. 글루건
7. 시아노아크릴레이트 접착제(순간접착제)
8. 멀티미터
케이스는 파워 뱅크 PCB, 배터리 팩, 그리고 위치를 옮긴 LED 패널에 맞춰 특별히 설계했습니다.
케이스 전면에는 LED 표시등용 슬롯 4개와 USB A 및 Type-C 충전 커넥터가 들어갈 절개부가 있습니다. 다음에서 STL 파일을 다운로드할 수 있습니다.
권장 출력 설정
1. 레이어 높이: 0.2 mm
2. 인필: 40% 큐빅
3. 재료: PLA 또는 PETG
이 설정은 출력 시간, 무게, 기계적 강도 사이에서 합리적인 균형을 제공합니다.
출력 후 다음 부분 주변의 실 끌림이나 거친 가장자리를 제거합니다:
1. USB 출력구
2. 충전 커넥터 구멍
3. 버튼 구멍
4. LED 표시등 슬롯 4개
마지막 맞춤 작업에는 작은 공작용 칼이나 줄을 사용할 수 있습니다.
팁: 전자 부품을 조립하기 전에 케이스 안에 PCB와 LED 패널을 가조립해 보세요. 전자 부품을 영구적으로 설치하기 전에 3D 프린팅 케이스를 수정하는 것이 훨씬 쉽습니다.
이 작업의 핵심 수정 사항입니다.
대부분의 저가형 파워 뱅크 모듈은 상태 LED가 메인 PCB에 매우 가깝게 장착되어 있습니다. 원래 보드 설계에서는 문제가 없지만, 맞춤형 케이스에서 LED를 원하는 위치에 배치하기는 어렵습니다.
그래서 기존 LED를 제거하고 연결선을 별도의 표시 보드까지 연장했습니다.
기존 LED 제거
LED 납땜 접합부에 소량의 플럭스를 바릅니다.
가는 납땜 팁이나 열풍을 사용해 납땜 접합부를 조심스럽게 가열한 뒤, PCB 패드나 주변 배선을 손상시키지 않도록 각 LED를 제거합니다.
파워 뱅크 PCB에서 구리 패드가 들려 떨어지지 않도록 주의하세요.
LED 극성 확인
LED를 제거하기 전에 방향을 확인합니다.
교체할 LED는 올바른 극성으로 연결해야 합니다. 필요한 경우 디솔더링하기 전에 원래 보드의 사진을 촬영하세요.
각 상태 LED는 원래 PCB에서 각각의 전기적 연결부를 가집니다. LED를 제거하면 이 패드가 원격 장착 LED의 연결 지점이 됩니다.
인클로저 전면부 안에 들어가도록 만능기판/제로 PCB를 작게 잘라냅니다.
3D 프린팅 하우징의 네 구멍 간격에 맞춰 LED 네 개를 배치합니다.
정렬이 올바른지 확인한 후 LED를 만능기판에 납땜합니다.
LED 연결
원래 파워뱅크 PCB의 해당 LED 패드에서 새 표시기 보드의 LED까지 가는 가는 피복 전선을 연결합니다. 회로도와 동일하게 연결하세요.
다음 대응 관계를 유지합니다:
LED 1 → LED 1
LED 2 → LED 2
LED 3 → LED 3
LED 4 → LED 4
그리고 원래의 극성을 유지합니다.
교체할 LED는 이상적으로 원래 LED와 호환되는 전기적 특성을 가져야 합니다. 어떤 LED든 원래 LED 패드에 간단히 연결할 수 있다고 가정하지 마세요.
납땜 후 모든 연결부에서 다음 사항을 점검합니다:
1. 납땜 브리지
2. 느슨한 전선
3. 단락
4. 잘못된 극성
5. 손상된 PCB 패드
18650 셀 네 개는 병렬로 연결합니다.
연결 방식은 다음과 같습니다:
셀 1 양극 → 셀 2 양극 → 셀 3 양극 → 셀 4 양극
셀 1 음극 → 셀 2 음극 → 셀 3 음극 → 셀 4 음극
이렇게 하면 팩의 전압은 약 3.7 V 공칭 으로 유지하면서 단일 셀에 비해 사용 가능한 용량을 늘릴 수 있습니다.
예를 들어 2250 mAh 셀 네 개(이 경우처럼)를 병렬로 연결하면 대략 다음과 같습니다:
3.7 V / 9000 mAh 공칭
실제 사용 가능한 에너지는 셀, 방전 조건, 변환 효율 및 파워뱅크 모듈에 따라 달라집니다.
중요한 배터리 안전 수칙
다음 조건을 충족하는 셀만 사용하세요:
1. 동일한 화학 조성/유형
2. 동일한 공칭 전압
3. 비슷한 용량
4. 양호한 물리적 상태
5. 비슷한 충전 상태
손상되었거나, 부풀었거나, 출처를 알 수 없거나, 사양 차이가 큰 셀을 혼용하지 마세요.
영구적으로 사용할 배터리 팩의 경우, 전선을 셀 단자에 직접 납땜하기보다는 니켈 스트립을 셀에 스폿 용접하는 것이 바람직합니다. 납땜으로 인한 과도한 열이 Li-ion 셀을 손상시킬 수 있기 때문입니다.
납땜을 사용하는 경우 셀 단자를 장시간 가열하지 말고 적절한 예방 조치를 취하세요.
노출된 모든 연결부를 적절한 절연재/열수축 재료로 절연하여 셀끼리 우발적으로 단락되지 않도록 하세요
배터리 팩과 LED 패널이 준비되면 내부 조립을 시작합니다.
LED 패널 장착
커스텀 LED 보드를 전면 벽 안쪽에 맞춰 배치합니다.
각 LED를 인클로저의 해당 구멍에 맞춥니다.
정렬을 확인한 후 소량의 핫 글루로 보드를 고정합니다.
메인 PCB 설치
파워뱅크 모듈을 지정된 위치에 배치합니다.
다음 사항을 확인합니다:
1. USB 포트가 인클로저의 개구부와 정렬되는지
2. 충전 커넥터에 접근할 수 있는지
3. 푸시 버튼에 접근할 수 있는지
4. LED 전선에 기계적 응력이 가해지지 않는지
배터리 배치
18650 배터리 팩을 배터리 수납부 안에 넣습니다.
셀과 전선이 과도하게 움직이지 않도록 하고, 덮개를 설치할 때 전선이 눌리지 않는지 확인합니다.
모든 전도성 배터리 연결부가 케이스 및 다른 전자 부품과 적절히 절연되어 있도록 합니다.
배터리 팩을 파워뱅크 PCB의 해당 배터리 단자에 연결합니다:
배터리 양극 → B+
배터리 음극 → B−
배터리 연결에는 충분히 굵은 전선을 사용합니다.
배터리를 연결하기 전에 PCB와 배선에 우발적인 단락이 없는지 주의 깊게 점검합니다
.
중요
모든 파워뱅크 모듈의 보호 회로가 동일하다고 가정하지 마십시오.
사용 중인 특정 모듈의 사양을 확인하고, 이 프로젝트에서 사용하는 Li-ion 셀 구성에 맞게 설계되었는지 확인합니다.
모듈은 셀에 적합한 충전 및 배터리 보호 기능을 제공해야 합니다.
케이스를 영구적으로 닫기 전에 전체 드라이 피팅을 수행합니다.
다음 사항을 확인합니다:
1. PCB가 올바르게 장착되어 있는지
2. 배터리 팩이 단단히 고정되어 있는지
3. LED 패널이 정렬되어 있는지
4. USB 커넥터에 접근할 수 있는지
5. 버튼을 누를 수 있는지
6. 눌리는 전선이 없는지
덮개가 배터리나 PCB를 누르지 않고 닫혀야 합니다.
모든 부품이 올바르게 맞으면 케이스를 닫습니다.
영구 접착 케이스의 경우, 적절한 접합면을 따라 시아노아크릴레이트 접착제를 얇고 끊김 없이 도포한 후 덮개를 제자리에 눌러 끼웁니다.
접착제가 굳을 때까지 단단히 잡고 있습니다.
휴대폰이나 기타 고가의 기기를 연결하기 전에 다음 점검을 수행합니다.
1. 배터리 전압 확인
모듈에 연결하기 전에 배터리 팩 전압이 Li-ion 셀의 예상 범위 내에 있는지 확인합니다.
2. 충전 테스트
적절한 충전 입력을 파워뱅크 모듈에 연결하고 배터리가 정상적으로 충전을 시작하는지 확인합니다.
3. LED 패널 테스트
파워뱅크 버튼을 누릅니다.
옮겨 장착한 4개의 LED는 원래 표시등과 동일한 방식으로 작동하며 해당 배터리/충전 상태를 표시해야 합니다.
4. USB 출력 확인
멀티미터로 USB 출력을 측정합니다.
출력은 사용 중인 특정 파워뱅크 모듈과 부하의 사양에 따라 약 5 V여야 합니다.
5. 부하 테스트
마지막으로 휴대폰이나 적합한 USB 부하를 연결하고 파워뱅크가 정상적으로 전원을 공급하는지 확인합니다.
첫 테스트 동안 배터리와 전자 부품에 비정상적인 발열, 냄새, 팽창 또는 기타 이상 동작이 있는지 관찰합니다. 이상 징후가 나타나면 즉시 테스트를 중단합니다.
자세한 내용과 테스트 방법은 내 YouTube 동영상을 시청하세요.
완성된 파워뱅크는 시판 충전/부스트 모듈과 맞춤형 3D 프린팅 케이스, 그리고 위치를 옮긴 LED 표시 패널을 결합한 것입니다.
이 제작에서 가장 흥미로운 부분은 단순히 18650 셀을 연결하는 것이 아니었습니다. 4개의 상태 표시등을 맞춤형 케이스에서 필요한 정확한 위치에 배치할 수 있도록 기존 파워뱅크 모듈을 개조한 것이 핵심이었습니다.
이 접근 방식은 PCB 배치가 원하는 케이스 설계와 일치하지 않는 다른 소형 전자 프로젝트에도 적용할 수 있습니다.
원문: https://www.instructables.com/How-to-Make-a-DIY-18650-Power-Bank-With-a-3D-Print/
https://www.instructables.com/How-to-Make-a-DIY-18650-Power-Bank-With-…