电池是为便携式电子设备供电的最常用的能源。无论是简单的闹钟，IoT传感器节点还是复杂的手机，一切都由电池供电。在大多数情况下，这些便携式设备需要具有较小的外形尺寸（封装尺寸），因此，它由单节电池供电，例如流行的CR2032锂电池或其他3.7V锂聚合物电池或18650电池。这些电池以其尺寸封装高能量，但是这些电池的共同缺点是其工作电压。典型的锂电池的标称电压为3.7V，但是在完全耗尽时，该电压可以下降到2.8V，在充满电时可以下降到4.2V，这对于我们的电子产品设计都不是很理想，后者可以在3.3伏的条件下工作V或5V作为工作电压。
因此，需要一个升压转换器，该转换器可以将2.8V至4.2V的可变电压作为输入电压，并将其调节至恒定的3.3V或5V。值得庆幸的是，尽管有一个名为BL8530的IC ，但仅需极少的外部元件即可完成相同的工作。因此，在这个项目中，我们将构建一个低成本的 5V升压电路，该电路可从CR2032纽扣电池提供恒定的5V稳定输出电压。我们还将为此升压转换器设计一个紧凑的PCB，以便可以在我们将来的所有便携式项目中使用。升压转换器的最大输出电流为200mA这足以为基本的微控制器和传感器供电。该电路的另一个优点是，如果您的项目需要稳压的3.3V而不是5V，则只需交换一个组件，该电路也可以用于稳压3.3V。该电路还可以用作移动电源，为Arduino，STM32，MSP430等小型电路板供电。我们之前使用锂电池构建了类似类型的升压转换器，为手机充电。
所需材料
- BL8530-5V升压器IC（SOT89）
- 47uH电感器（5mm SMD）
- SS14二极管（SMD）
- 1000uF 16V钽电容器（SMD）
- 纽扣电池座
- USB母连接器
单电池升压转换器设计注意事项
单电池升压转换器的设计要求将与普通升压转换器的设计要求不同。这是因为此处电池（纽扣电池）的能量被提升为输出电压，以使我们的设备正常工作。因此，应注意升压电路会高效利用电池的最大电量，以使设备尽可能长时间地保持开机状态。在为设计选择升压IC时，可以考虑以下四个参数。您也可以阅读有关升压调节器设计的文章，以了解更多信息。
启动电压：这是升压转换器开始工作所需的电池最低输入电压。给升压转换器通电时，电池至少应能够提供此启动电压，以使升压器工作。在我们的设计中，所需的启动电压为0.8V，远低于任何完全放电的纽扣电池电压。
保持电压：通过升压电路为设备供电后，电池电压将开始下降，因为它已经断电。升压器IC保持其性能所需的电压称为保持电压。低于该电压，IC将停止工作，并且我们将无法获得任何输出电压。请注意，保持电压将始终小于启动电压。也就是说，IC将需要更多的电压才能开始运行，并且在其运行状态下，它会消耗掉低于此电压的电池。我们电路中的保持电压为0.7V。
静态电流：即使在输出侧未连接任何负载时，升压电路汲取（消耗）的电流量也称为静态电流。该值应尽可能低，因为对于我们的IC，静态电流值在4uA至7uA之间。如果长时间不将设备连接到负载，则将此值设置为低或为零非常重要。
导通电阻：所有升压转换器电路中都将包含一个开关器件，例如MOSFET或其他FET。如果我们使用的是转换器IC，则此开关设备将嵌入到IC内。此开关的导通电阻非常低很重要。例如，在我们的设计中，IC BL8530的内部开关的导通电阻为0.4Ω，这是一个不错的值。该电阻将根据通过开关的电流降低开关两端的电压（欧姆定律），从而降低模块的效率。
有多种提高电压的方法，其中一些方法已在此处的充电器电路系列中进行了演示。
电路原理图
5V升压电路的完整电路图如下所示，其原理图是使用EasyEDA绘制的。
如您所见，由于所有艰苦的工作都由BL8530 IC承担，因此该电路所需的元件非常少。BL8530 IC有很多版本，此处使用的是“ BL8530-50”，其中50表示5V输出电压。类似地，IC BL8530-33将具有3.3V的输出电压，因此，只需更换该IC，我们便可以获得所需的输出电压。市场上有此IC的2.5V，3V，4.2V，5V甚至6V版本。在本教程中，我们将重点介绍5V版本。该IC仅需要一个电容器，一个电感器和一个二极管即可运行，让我们看看如何选择组件。
零件选择
电感器：该IC可用的电感器值选择为3uH至1mH。使用高电感值将提供高输出电流和高效率。但是，不利的一面是，要使电池工作需要高输入电压，因此使用高电感值可能无法使升压电路正常工作，直到电池完全耗尽。因此，必须在输出设计中在输出电流和最小输入电流之间进行权衡。由于我需要高输出电流，因此这里使用的值为47uH，如果您的负载电流对于设计而言较小，则可以减小该值。选择低ESR值的电感对于提高设计效率也很重要。
输出电容器：电容器的允许值为47uF至220uF。该输出电容器的功能是过滤输出纹波。该值应根据负载的性质确定。如果是电感性负载，则建议将高值电容器用于微控制器或大多数传感器的电阻性负载，低值电容器可以工作。使用高价值电容器的缺点是成本增加，并且还会降低系统速度。在这里，我使用了一个100uF钽电容器，因为钽电容器在纹波控制方面比陶瓷电容器更好。
二极管：二极管的唯一考虑因素是它应具有非常高的正向低压降。众所周知，肖特基二极管的正向压降比普通整流二极管低。因此，我们使用了正向压降小于0.2V的SS14D SMD二极管。
输入电容器：与输出电容器类似，输入电容器可用于控制进入升压电路之前的纹波电压。但是在这里，由于我们使用电池作为电压源，因此不需要输入电容器来进行纹波控制。因为电池本质上可以提供纯净的直流电压，而不会产生任何波动。
其他组件只是辅助组件。电池座用于固定币形电池，并且提供UCB端口以将USB电缆直接连接到我们的升压模块，以便我们可以轻松地为Arduino，ESP8266，ESP32等通用开发板供电
使用Easy EDA进行PCB设计和制造
现在，纽扣电池升压转换器电路已经准备就绪，是时候制造它了。由于此处的所有组件仅以SMD封装提供，因此我必须为电路制造PCB。因此，像往常一样，我们使用称为EasyEDA的在线EDA工具来制造PCB，因为它非常易于使用，因为它具有良好的封装面积并且是开源的。
设计完PCB之后，我们可以通过低成本的PCB制造服务订购PCB样品。他们还提供元件采购服务，因为他们拥有大量电子元件，用户可以与PCB订单一起订购所需的元件。
在设计电路和PCB时，您还可以公开您的电路和PCB设计，以便其他用户可以复制或编辑它们并从您的工作中受益，我们还对该电路公开了整个电路和PCB布局，请检查下面的链接：
easyeda.com/CircuitDigest/Single-Cell-Boost-Converter
您可以 通过选择“层”窗口中的层来 查看PCB的任何层（顶层，底层，顶层丝绸，底层丝绸等）。最近，他们还引入了3D视图选项，因此您还可以使用 EasyEDA中的3D视图按钮查看Multicell电压测量PCB，以了解制造后的 外观：
在线计算和订购样品
完成此5V纽扣电池升压电路的设计后 ，您可以通过JLCPCB.com订购PCB。要从JLCPCB订购PCB，您需要Gerber File。要下载PCB的Gerber文件，只需单击EasyEDA编辑器页面上的Generate Fabrication File按钮，然后从那里下载Gerber文件，或者您可以单击JLCPCB上的订购，如下图所示。这会将您重定向到JLCPCB.com，您可以在其中选择要订购的PCB数量，所需的铜层数量，PCB厚度，铜重量以及甚至是PCB颜色，如下图所示。另一个好消息是，现在您可以以相同的价格从JLCPCB获得所有彩色PCB。因此，我决定为我的黑色而购买，只是为了美观，您可以选择自己喜欢的颜色。
单击JLCPCB按钮上的订购后，它将带您到JLCPCB网站，在这里您可以以非常低的价格订购任何彩色PCB，所有颜色的订购价均为2美元。他们的构建时间也非常短，DHL交付3-5天的时间为48小时，基本上，您将在订购一周后获得PCB。此外，他们还为您的第一笔订单提供20美元的运费折扣。
订购PCB后，您可以 查看 日期和时间以显示 PCB的 生产进度 。您可以通过在“帐户”页面上进行检查，然后单击PCB下的“生产进度”链接，如下图所示。
订购几天的PCB后，我得到了包装良好的PCB样品，如下图所示。
准备升压转换器PCB
从上面的图像中可以看到，电路板的形状非常好，所有的脚印和过孔都将以所需的确切尺寸放置在适当的位置。因此，我先将所有SMD组件焊接到板上，然后再焊接通孔。几分钟之内，我的PCB就可以采取行动了。带有所有焊接元件和纽扣电池的电路板如下所示
测试纽扣电池助推器模块
现在我们的模块已经准备就绪并已供电，我们可以开始对其进行测试。评估板的5V升压输出可以从USB端口获得，也可以通过其附近的公头引脚获得。我用万用表测量了输出电压，您可以看到它接近5V。因此，我们可以得出结论，我们的升压模块工作正常。
该模块现在可用于为微控制器板供电或为其他小型传感器或电路供电。请记住，它可以提供的最大电流仅为200mA，因此不要指望它会驱动重负载。但是，我很高兴通过这个小巧紧凑的模块为Arduino开发板和ESP开发板供电。下图显示了为Arduino和STM驱动的升压转换器。
就像以前的面包板电源模块一样，此纽扣电池增强器模块也将添加到我的库存中，以便我在需要便携式紧凑型电源的任何将来的项目中都可以使用它们。希望您喜欢该项目，并在构建此模块的过程中学到了一些有用的东西。完整的工作可以在下面的视频链接中找到。
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