ATtiny85를 사용한 TinyCharger

제가 가지고 있는 소형 리튬 이온 배터리 충전용으로 TP4056 모듈을 주로 사용해 왔습니다.

아래와 같은 모듈로 매우 범용적으로 많이 사용되는 충전 모듈입니다.

이 모듈은 기본적으로 충전 전류가 1A로 고정되어 있는데 충전 전류를 변경하려면 저항값을 계산하여 저항을 교체해야 합니다. 이러한 불편함이 있던 중 우연히 검색되어 알게 된 충전 모듈인데 ATtiny85를 사용하고 TP4056과 INA219 칩을 사용하여 100mA, 350mA, 750mA, 1000mA 충전 전류를 선택할 수 있고 현재 충전 중인 전압 및 전류를 측정하여 보여주는 소형 충전기입니다.

GitHub - wagiminator/ATtiny85-TinyCharger: Single-Cell Li-Ion Battery Charger with Monitoring

회로도 및 소스코드도 공개되어 있고 중요 부품들도 가지고 있어서 한번 만들어 보기로 하였습니다. 

BOM을 살펴보니 제게는 없는 부품이 몇 개 있어서 제가 가지고 있는 부품으로 교체하여 회로도와 PCB를 새로 그렸습니다. 아래와 같으며 부품의 배치와 라인은 원본 그대도 적용하고 MINI USB, RESET/SET 스위치, 배터리 출력 패드 및 커넥터 부분을 수정하였습니다. 

위의 작성된 PCB의 거버파일을 생성하여 아래 JLCPCB 사이트에서 주문을 넣었습니다.

SMT PCB어셈블리 3D프린팅 - JLCPCB

PCB 색상만 검은색으로 적용 후 나머지는 모두 기본 설정을 적용하였습니다.

업로드된 거버파일을 후 확인해 보니 아래와 같이 잘 인식되었고 잘못된 부분은 없는 듯 보여 주문을 넣었습니다.

아래는 배송된 PCB인데 충전/완료/설정/재설정등의 실크도 잘 나온 것 같습니다.

납땜을 하는 중간중간에 사진을 못 찍어 중간 사진 없이 바로 납땜이 완료된 이미지입니다.

아래 사진을 보시면 몇몇 부품이 납땜이 안 된 곳이 있는데 가지고 있을 거라 생각했던 부품이 없어서 알리에서 부족한 부품을 주문해 놓았습니다. 아마 한 달 후에나 제대로 완성된 PCB를 볼 수 있을 것 같습니다. 그래도 다행스러운 점은 PCB에 빠진 3개의 부품이 없어도 PCB 동작 테스트를 검증하는 데에는 영향이 없다는 점입니다. 빠진 부품을 제외하고 가지고 있는 부품으로 충전 전류 계산을 해 보니 대략 350mA로 충전되는 회로 설정입니다.

가지고 있던 배터리를 연결하여 충전 전류 검증 테스트를 해 보았는데 배터리 측에 출력되는 전류와 OLED에 보여주는 값이 동일한 것으로 보아 전류 측정은 정상적으로 동작되는 것 같습니다.

충전이 완료된 경우 전류값이 점점 낮아지면서 파란색 DONE LED가 켜지고 OLED의 좌측 상단의 배터리 아이콘이 완충된 모양으로 바뀝니다.

몇 번 테스트 하던중 이상점을 발견했는데 충전 중에는 적색 LED가 들어와야 하는데 안 들어옵니다.

회로도를 참고하여 디버깅을 해 보니 TP4056의 핀 한 개가 제대로 납땜이 안되어 충전 표시 LED가 켜지지 않는 문제가 발생됨을 확인하였습니다. 제대로 납땜을 한 후 다시 배터리를 연결하여 충전해 보니 정상적으로 적색 LED에 불이 들어옵니다. 종종 소형 배터리의 충전을 하는데 ATtiny85 소형 충전기를 사용하면 충전 전류도 설정할 수도 있고 현재 충전 상태도 바로 확인할 수 있어서 편리할 것 같습니다.