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可编程电源模块 [2025/11/07 22:56]
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-### 6. 锂电池充放电管理模块+# 可编程数控电源模块（可调压 / 可限流）
  
-#### 模块描述 +## 1. 模块描述
-锂电池充放电管理模块集成了完整的锂电池充电、放电保护和电量管理功能。采用专用充电管理芯片（如TP4056、BQ24072）和保护芯片（如DW01、BQ29700），实现恒流恒压充电、过充过放保护、过流保护等功能。可显示电量状态，支持USB充电和负载供电。广泛应用于便携式电赛作品、移动机器人、无线传感器等需要电池供电的场合，是电池应用的核心模块。+
  
-#### 工作原理 +通过 MCU 控制输出电压和限流值，常用于 **电源类赛题或系统内可调激励源**。
-``` +
-[USB 5V输入] → [充电管理IC] → [锂电池3.7V] +
-                  ↓                ↓ +
-           [恒流/​恒压控制] ​   [保护IC] +
-                  ↓                ↓ +
-           [充电指示LED] ​   [过充/​过放/​过流检测] +
-                                   ↓ +
-                            [升压模块] → [5V输出给负载]+
  
-充电过程： +---
-恒流阶段：电池电压<​4.2V，恒流充电（如1A） +
-恒压阶段：电池电压=4.2V，电流逐渐减小 +
-截止阶段：电流<​0.1C，充电完成+
  
-保护机制： +## 2. 工作原理
-过充保护：电压>​4.3V，断开充电 +
-过放保护：电压<​2.5V，断开放电 +
-过流保护：电流>​3C，立即断开 +
-```+
  
-#### 技术指标 +* DAC 输出设定值 
-- **充电芯片**:​ TP4056 (1A), BQ24072 (1.5A) +* 运放比较反馈 
-- **保护芯片**:​ DW01A + 8205A双MOS +* 功率管线性调节（或开关方案）
-- **电池类型**:​ 单节锂电池3.7V (Li-ion/​Li-Po) +
-- **充电电压**:​ 4.2V±1% +
-- **充电电流**:​ 500mA-2A可调（电阻设定） +
-- **充电方式**: CC/​CV（恒流/​恒压） +
-- **保护参数**:​ +
-  - 过充保护：4.25-4.35V +
-  - 过放保护：2.3-2.5V +
-  - 过流保护：3-10A +
-- **充电效率**:​ >85% +
-- **静态电流**:​ <50μA+
  
-#### 接口管脚定义 +---
-| 接口 | 名称 | 功能 | 规格 | +
-|------|------|------|------| +
-| J1 | IN+/IN- | 充电输入 | 5V USB或适配器 | +
-| J2 | BAT+/BAT- | 电池连接 | 单节3.7V锂电 | +
-| J3 | OUT+/OUT- | 输出 | 5V升压输出 | +
-| R1 | ISET | 充电电流设定 | 1.2kΩ=1A | +
-| TP1-2 | TEMP | 温度监测 | 可选NTC |+
  
-#### 板上设置和信号指示 +## 3. 技术指标（线性方案）
-- **充电指示**:​ 红色LED充电中，绿色LED充电完成 +
-- **电源指示**:​ 蓝色LED电源接入指示 +
-- **电量显示**:​ 4段LED或数码管显示电量 +
-- **充电电流**:​ 通过ISET电阻设定（R=1200/I(A)） +
-- **保护MOS**:​ 双MOS背靠背防反接 +
-- **升压电路**:​ MT3608升压至5V/​2A +
-- **按键**: 电源开关按键 +
-- **测试点**:​ 电池电压、输出电压测试点+
  
-#### 电气指标 +| 项目 ​  ​| ​指标 ​          | 
-- **充电输入**:​ 5V±0.25V, 最大2A +| ---- | ------------ | 
-- **电池电压**:​ 2.5-4.2V工作范围 +| 输入电压 ​| 9 – 24 V     | 
-- **充电精度**:​ ±1% (4.2V) +| 输出电压 | 0 – 12 V     | 
-- **充电电流精度**:​ ±5% +| 输出电流 ​| 0 – 2 A      | 
-- **过充保护**:​ 4.25-4.35V，延迟<​1s +| 纹波 ​  ​| ​< 10–50 mVpp | 
-- **过放保护**:​ 2.3-2.5V，延迟<​100ms +| 分辨率 ​ | 12 – 16 bit  |
-- **过流保护**:​ 3-10A可调，<​10μs +
-- **输出电压**: 5V±5% (升压输出) +
-- **输出电流**: 最大2A (取决于电池容量) +
-- **转换效率**:​ 充电>​85%,​ 放电>​88% +
-- **自耗电**: ​<50μA (保护板静态)+
  
-#### 使用说明 +---
-1. **电池选择**:​ 选择合适容量的18650/​聚合物锂电，注意极性 +
-2. **充电电流设定**:​ 根据电池容量设定0.5C-1C充电电流 +
-3. **首次充电**:​ 新电池首次充电建议0.5C小电流 +
-4. **温度监测**:​ 可选接NTC温度传感器，高温停止充电 +
-5. **电量显示**:​ 通过ADC采样电池电压估算电量 +
-6. **过放保护**:​ 放电至2.75V应及时充电，避免过放 +
-7. **存储**: 长期存储应保持50%电量 +
-8. **安全**: 禁止短路、过充、过放、高温、穿刺+
  
-#### 全国大学生电子设计竞赛相关赛题 +## 4. 接口管脚定义
-- **2021年F题**:​ 智能送药小车（移动电源） +
-- **2019年E题**:​ 模拟电磁曲射炮（便携供电） +
-- **2017年H题**:​ 微电网模拟系统（储能单元） +
-- **2015年H题**:​ 四旋翼飞行器（机载电源） +
-- **2013年I题**:​ 简易旋翼飞行器（动力电池） +
-- **2011年E题**:​ 智能小车（移动电源） +
-- **历年**: 所有移动类、便携类题目+
  
-#### 应用技术要点总结 +VIN / GND / VOUT / ISET / EN / 通信接口
-1. **电流匹配**:​ 充电电流=电池容量/充电时间，建议0.5-1C +
-2. **热管理**:​ 大电流充放电时注意散热，监测温度 +
-3. **电量计算**:​ SOC=(Vbat-3.0)/(4.2-3.0)×100%，或使用库仑计 +
-4. **平衡充电**:​ 多节串联需平衡充电板 +
-5. **升压设计**:​ 3.7V升5V选择高效升压芯片（>​90%） +
-6. **低压警报**:​ 设置3.3V低压警报，保护电池 +
-7. **软启动**:​ 上电瞬间用软启动减小冲击 +
-8. **防反接**:​ 使用MOS管或二极管防止电池反接+
  
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 +## 5. 板上设置和信号指示
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 +* 手动电位器（调试兜底）
 +* 电流限幅选择
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 +## 6. 电气与布局注意事项
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 +* 线性方案必须散热
 +* 电流检测电阻靠近运放
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 +## 7. 使用说明（电赛实战）
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 +* 线性方案调试最友好
 +* 不追求效率，追求稳定
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 +## 8. 典型应用场景
 +
 +* 数控电源
 +* 可调激励
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 +## 9. 电赛关联赛题
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 +* 电源设计类
 +* 综合系统类
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 +## 10. 典型元器件
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 +* MCP4725 / MCP4728
 +* OPA197
 +* 功率 MOS / BJT