오토승강압회로(LTC3780)으로 리튬 배터리 다목적 충전기 및 파워 서플라이 만들기
- Multi-Purpose Charger & Variable PowerSupply -




캠핑을 앞두고 급조해서 만들어보았다.

캠핑을 나가면 자작한 파워뱅크, 청소기, 랜턴, 블루투스 스피커 등등 충전할 것들이 적잖은데,
각각 충전 전압이 틀려 충전기를 모두 챙기기 불편했다.

부품용으로 보관중인 오토승강압 모듈(LTC3780)을 보고 이 아이디어가 떠올랐고,
3일에 걸쳐 천천히 완성했다.


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오토승강압회로 LTC3780을 이용하면 정전압/전류 출력이 가능해서 리튬배터리를 충전할 수 있다.
이를 테면 3S 배열의 경우 12.6V로 맞추어 충전을 하면 배터리의 스펙과 보호회로의 최고치의 전류로 충전이 시작된다.
이때 전류 조절 노브로 전류량을 조금 낮추어 줄 수 있다.

즉 리튬계열의 충전기는 보통 밸런싱을 지원하는 iMAX b6를 사용하거나 각각의 전압에 맞는 전용 충전기를 사용하게 된다.
참고로 직렬로 작업되어 전압이 높은 배터리는 1S 만충(Full-Storage) 전압인 4.2V의 배수로 계산이 가능하다.




초기 배선도



최대한 쉽게 그려보았다.

LTC3780이 10A까지 지원하기 때문에 10A급 이상의 케이블과 스위치 등을 사용하면 된다.
다만 회로보호 목적의 퓨즈는 10A를 맞추어 달아주어야 한다.

5A 이상 사용시 팬을 켜서 추가 방열을 했다.

입력은 XT60으로 대용량 SMPS 입력을 받거나 혹은 대전류 DC잭을 사용하고, 5V~32V까지 입력이 가능하다.
(필자는 12V 5A 아답터 혹은 200W SMPS를 사용할 생각이다.)

마이너스 입력은 토글 스위치와 퓨즈를 지나 메인보드에 입력
팬과 전력계의 전원도 입력단에 연결하고 출력으로 다이렉트로 빼서 유선 LED 등을 사용할 수 있게 설계했다.


QC3.0/2.0 지원하는 급속 충전 모듈 2개는 출력단에 연결해서 사용 전력까지 보는 게 좋을 것 같았는데,
이 모듈이 6V 이상에서 동작해서 4.2V 충전시 동시 사용이 안되는 문제가 발생했다.
입력단에 연결하는 것이 더 좋을 것 같아 아래와 같이 수정했다.




수정안이 적용된 최종 배선도




LTC3780이 역전력에 취약하다고 한다.
따라서 위 출력측 플러스에
10A 쇼트기 다이오드를 추가로 달아주었다.
- 이홈카페 도야지소굴님 감사드립니다. -


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사용된 모든 부품은 국내 가격이 사악해서 중국에서 직구를 추천한다.
이를 테면 LTC3780의 경우 국내에서 2만원~5만원 사이에 판매가 되지만 알리익스프레스에서 8달러 정도에 살 수 있다.





이런저런 다이를 위해 쓰고 남은 재료들로 구성했고,
회로도 이 부품들을 기준으로 작성했다.

케이스는 하이박스 80X130X70 규격으로 추정된다.
실측해보니 전체적으로 조금씩 작다.








하이박스 가공


USB 홀가공

CNC 가 있으면 얼마나 좋을까 싶은데,,,
그게 생활자작인으로써 아직은 넘사벽인지라 손으로 작업해본다.
마음만 깔끔하게.... ^^;;



퀵차지 모듈을 그냥 장착하기 힘들것 같아,,
USB DIY 단자에서 수컷 핀을 떼어내어 연장하기로 했다.



예전에 구입해둔 퀵차지 모듈인데,,
하나는 회사에서 사용하고 있고 2개가 남았다.
미니 방열판은 직접 달아주었다.

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개인 적으로 이 모듈을 4개 이상 붙여서 퀵차지 허브를 만들어도 좋을듯 싶다.







전원 입력쪽 작업
XT60은 전용 단자대가 있는데 주문하기 뭐해서 직접 달았다.
사실 SMPS에 작업한 것이 암컷이라 수컷을 달려다 보니 살짝 언발란싱하다.
나중에 암수를 바꾸어주어 깔끔하게 해줄 생각이다.


아래는 대전류 DC잭,,
원형은 일도없다.
스텝트릴로 드르륵!! 하면 끝




뒷면에 미니 팬 용 홀가공을 하고 고정해주었다.
역시 그릴이 있으면 훨씬 보기 좋지 싶다.
추후 부품 구해서 달아줄 생각이다.




팬 속도를 컨트롤할 PWM 디머다.




퓨즈 작업.
LTC3780을 보호하기 위해서는 10A이하로 달아주어야 한다.

사진상의 퓨즈는 20A인데, 나중에 10A로 교체해주었다.
차량용 퓨즈다.









LTC3780 가변저항(포텐셔미터) 확장 작업

사진을 참고하자.
전압과 전류만 조절하면 되니 500K와 200K를 준비하면 된다.


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전원 인가후 출력이 안잡히고 LED가 붉은 색으로 켜지면 저전압 경보로 차단된 것이다.
이 경우 저전압 조절 저항을 낮추어 주어야 출력이 나온다.
저전암 차단 기능은 안쓸 예정이라 최저로 설정한다.




가변저항을 확장한 모습이다.
핀 번호 유의하고 냉납없이 작업해야 한다.



역시 퀵차지 모듈에서 4가닥의 선을 빼서 연장해준다.
전원선만 빼면 QC 프로토콜이 동작하지 않는다.



동작확인 했으면 고정한다.




부품들이 각자 자리를 잡아 가고 있다.



추가 업데이트
LTC3780의 경우 역전압에 보호회로가 없어 실수로 자주 소손된다고 한다.
그래서 10A 쇼트기 다이오드를 출력쪽에 달아주었다.
0.3V 정도의 전압강하가 일어난다.



결선이 끝났으면 검은색 글루건으로 마감을 해주고,
메인 보드를 케이스 아래에 나사로 고정해주었다.








조립 및 완성


공간이 부족하지도 그렇다고 넉넉하지도 않게 적당한 듯 싶다.
방수는 미지원!! ㅎ




A4 라벨지에 인쇄해서 라벨작업을 진행해서 완성했다.



라벨엔 최대한 스펙을 기입해야, 혹시 모를 실수로 인한 부품의 소손을 최소화 할 수 있다.



<전면부>
퀵차지 2포트를 지원한다.



<입력부>
Input(5-32VDC)


↓↓↓


이후 xt60 암단자를 구해서 교체했다.


XT60 숫단자 대 숫단자 커넥터를 만들어  기존 SMPS와 결합해서 사용할 수 있도록 했다.




<후면부>

철손잡이는 실제 잡는 기능보다는,,
디자인과 테스터기 보호용이라고 보면 될 것 같다.




<출력부>
DIrect Output 단자는 output단자와 분리되어 충전 중에도 LED등과 같은 단일 기기를 사용할 수 있게 했다.








테스트


200W SMPS를 연결한 모습이다.
원래는 LED등용 파워인데 b6 전용으로 개조해서 사용중이다.



스마트폰 충전








4.2V 1셀 충전




참고 동영상






만들어 놓고 보니 유용하게 사용할 듯 싶다.
아래 참고글의 컴퓨터 파워로 만든 파워서플라이의 미니버전이고,
성능은 대동소이하다.


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테스트를 해보니 정밀 전압 조절용 포텐셔미터를 10턴 저항으로 교체해주면 좋을 것 같은데,,
알아보니 구하기가 쉽지 않다고 한다. ㅎ






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