【2025电源模块创意大赛】口红型便携可调电源的产品设计说明

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

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下表清晰地展示了系统的电源转换路径与数据采集架构：

项目关键特性

1. ​​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。

2. ​​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。

3. ​​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

• ​​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。

• ​​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。

• ​​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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

1. ​​计算依据​​：公式变换为 Rbot​=Rtop/(Vout/0.608 -1)，假设Rtop固定为64.47KΩ​​

   • 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），

   • 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

2. 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

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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。

请问这个电源输出的纹波电压是多大呀？电压输出的步进精度能做到多少？

纹波不大清楚，PCB还没收到，也没焊接。低压可调部分的输出步进按公式Vout= (Rtop/Rbot+1)x0.608。不是线性的，按公式计算，1v起步时大约1.5mv每步，阻值增大后步进也增加，3.6v左右大概在100mv。

我用脚本写了下理论输出电压和步进电压的计算输出，具体表格如下