项目概述
本项目设计并实现了一款基于ESP32-C6主控的口红型便携可调电源系统。该设备核心功能是提供多路稳定、可调的直流电压输出,并能通过彩色LCD屏实时监控各路输出的电压和电流数据,适用于嵌入式开发、电路板调试和电子实验等场景。
系统架构与工作流程
下表清晰地展示了系统的电源转换路径与数据采集架构:
| 功能模块 | 核心芯片/部件 | 主要功能与参数 |
|---|---|---|
| PD诱骗与主供电 | CH213 | 从USB-C接口的VBUS诱骗出12V电压,作为系统主供电,并提供两路12V输出 |
| 一级电压转换 | MPM3632CGQV-Z | 将12V主供电高效降压至5V,为系统提供二级供电及两路5V输出 |
| 二级电压转换 | LDO | 将5V电压转换为3.3V,为监测芯片(INA3221)和数字电位器供电。 |
| 可调电压输出 | MPM38222GR-Z | 接受5V输入,通过数字电位器调节反馈(FB),生成两路1V至3.6V可调的低压电源。 |
| 数据采集 | INA3221 × 2 | 高精度测量2路12V、2路5V、2路可调输出,共计6个通道的实时电压和电流值 |
| 主控与显示 | ESP32-C6 + 1.47寸LCD | 核心控制器,负责处理数据、驱动显示界面,并通过数字电位器控制输出电压。 |
项目关键特性
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高度集成与便携性(目前处于方案设计阶段, PCB打样中,暂时不考虑体积和外形设计, 最终版本再优化成长条形):采用“口红电源”的紧凑设计理念,将所有功能集成于小巧机身内,便于携带和使用。
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智能可调与实时监测:通过ESP32-C6精确控制两路电压输出,并利用INA3221实现对所有输出通道电压和电流的高精度监测与数据记录。
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高效电源管理:采用MPM3632CGQV-Z等高效电源芯片,确保电压转换效率并减少发热。
潜在应用场景
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嵌入式开发:为单片机、传感器模块等提供多种电压供电并实时监测功耗。
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电路板调试与维修:替代笨重的台式电源,快速提供所需电压,方便排查电路问题。
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电子教学与实验:作为便携实验平台,帮助学生理解电源管理和电路特性。
主要电路模块构成如下:
1、PD诱骗部分,使用常见的ch213诱骗方案,由于最终电压可设置为9V或者12V(CFG3引脚引出由ESP32控制最终PD电压),R6采用0805封装的电阻,避免封装过小功率不足。
2、输入端电子保险丝,考虑到软件设计短路保护太麻烦,直接使用一个电子保险丝在PD诱骗电压后。
3、2个INA3221实现一个6路电压和电流的数据采样功能,配置成不同的I2C地址方便esp32管理。
4、12V转5V电路,使用MPM3632CGQV-Z来实现,集成了MOS,外围电路非常简单。
5、2路5V输出使用理想二极管+电子保险丝,这里考虑的是,万一某一路短路,可以通过电子保险丝快速切断输出,保证板子上的INA3221可以正常工作。
6、2路可调的低压输出通道,这里使用了2个100K欧的数字电位器来实现两路低压电压的调整。
这种配置将数字电位器放在下端作为可调电阻。我们需要先为一个固定值的上端电阻(Rtop),并计算出数字电位器(Rbot)的阻值变化范围。
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计算依据:公式变换为 Rbot=Rtop/(Vout/0.608 -1),假设Rtop固定为64.47KΩ
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为输出 1.0V: Rbot=Rtop/(1.0/0.608 -1)。设此时数字电位器阻值设置为(100kΩ),
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为输出 3.6V: Rbot=Rtop/(3.6/0.608 -1), 此时数字电位器阻值应设置为13.1KΩ
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方案评估:此配置利用数字电位器阻值减小时输出电压升高的特性,理论上可以实现1V到3.6V的调节。
该方案仍需实际测试才知道实际结果怎样,等PCB收到后再焊接测试。
板子的PCB预览图如下
软件方面,已经使用INA3221测试模块实现了基本的电压电流数据读取,稳步开发中。









