项目名称：基于 INA226 的锂电池电压与电流监测模块设计
任务介绍
本项目目标是设计一款 锂电池电压与电流监测 PCB 模块，实现以下功能：
- 电压监测：支持 0–24 V 输入电压的实时检测。
- 电流监测：支持 0–3 A 电流的实时检测。
- 数据接口：通过 I²C/SPI 接口输出数据，方便与 STM32、ESP32 等主控对接。
- 功率计算：模块内部支持电流 × 电压的实时功率计算。
- 告警功能：当出现过压、过流时，通过 ALERT 引脚输出告警信号。
模块介绍
根据任务要求，本次我选用了 INA226 电流/电压/功率监测芯片 设计了一款监测模块。该模块通过高侧分流电阻采集电流信号，同时内部 ADC 测量总线电压，芯片可自动完成功率计算，并提供告警输出。
模块的主要接口为：
- J2（Screw Terminal）：电源输入端，接 Vin+/Vin–；
- R6（10 mΩ 四端子分流电阻）：串联在电源正极，用于电流采样；
- INA226 芯片：采集电压/电流并计算功率；
- J4（6 Pin 接口）：输出 I²C 信号（SCL、SDA）、供电（3.3 V）、告警输出（ALERT）；
- 地址配置跳线 JP1–JP6：通过焊盘选择 A0/A1，支持总线上挂多块模块；
- D1（LED）：配合电阻 R5，实现告警状态的直观指示。
INA226芯片DigiKey链接：INA226AQDGSRQ1 Texas Instruments | 集成电路（IC） | DigiKey
原理图和PCB模块介绍
原理图
主要功能：
- 通过 INA226 检测 Vin+ 电压与分流电阻压降；
- 上拉电阻（R3、R4）保证 I²C 总线正常工作；
- 地址选择电阻（R1、R2）配合跳线实现灵活寻址；
- LED+R5 实现 ALERT 可视化。
PCB
PCB 布局要点：
- 大电流走线采用加宽铜皮，分流电阻靠近输入端子；
- Kelvin 取样走线直接引到 INA226 芯片 IN+/IN–；
- I²C 信号与告警输出远离大电流路径，避免干扰；
- 模块尺寸约 39 mm × 19.5 mm，可方便集成到电池管理系统或扩展板中。
3D渲染图
模块主要性能指标和管脚定义
主要性能指标
项目 | 参数 |
|---|---|
类型 | 电压/电流监测模块 |
核心芯片 | INA226 (TI) |
电压测量范围 | 0–24 V（支持最高 36 V） |
电流测量范围 | 0–3 A |
分辨率 | 电压 1.25 mV/LSB；电流 0.25 mA/LSB（10 mΩ 分流） |
功率计算 | 内置，2.5 mW/LSB |
通讯接口 | I²C（支持多地址配置） |
告警功能 | 过压/过流/过功率，ALERT 引脚输出 |
模块尺寸 | 约 30 mm × 40 mm |
供电电压 | 3.3 V |
输出电平 | 3.3 V TTL |
管脚定义
管脚属性 | 管脚名 | 说明 |
|---|---|---|
P | Vin+ | 电池正端输入 |
P | Vin– | 电池负端输入 |
P | VCC | 3.3 V 电源输入 |
P | GND | 地 |
I/O | I²C SDA | 数据线 |
I/O | I²C SCL | 时钟线 |
I/O | ALERT | 告警输出 |
配置 | A0/A1 | 地址选择引脚 |
板上设置及标识
- JP1–JP6：地址配置跳线，可选择将 A0/A1 接到 GND/3.3V/SDA/SCL；
- D1 LED：告警指示灯，超过设定阈值时点亮；
- R6（10 mΩ 分流电阻）：大电流路径，采用 4 端子精密电阻，保证高精度。
eZ-PLM上新建物料和项目的截图
使用了eZ-PLM系统上传了自己的工程文件，方便保存记录各个版本，也可随时查阅，系统里查阅不到的物料也支持手动添加。
物料添加展示图
项目详情图
心得体会
在本次设计过程中，我对 INA226 的工作原理（高侧分流测量 + 内部 ΔΣ ADC + 功率计算）有了深入理解。相比传统“ADC + 分流电阻”方案，INA226 省去了 MCU 计算功率的负担，并且内置告警功能，提高了系统的实时性与安全性。
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