2025 Make Blocks阶段1-锂电池充放电管理
该项目使用了TP4056和ao3401,实现了锂电池充放电管理和自动供电切换电路的设计,它的主要功能为:充电电流可调且具备充电状态指示LED的锂电池充放电管理以及USB和电池供电自动切换。
标签
嵌入式系统
Make Blocks
电池充放电模块
zxfeng02
更新2025-09-29
9
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任务介绍

本次Make Blocks第五期,我选择的是任务9,在之前设计的的基础上,进一步集成锂电池充放电管理模块和供电自动切换模块,实现板卡的锂电池供电以及充电管理。

模块介绍

根据任务要求,本次我依然采用前面两期使用到的esp32-pico-v3-02芯片作为主控,并添加了TP4056锂电池充放电管理芯片,以及基于AO3401 MOSFET的供电自动切换模块

本次用到的芯片在DigiKey官网的链接如下:

AO3401:AO3401 Alpha & Omega Semiconductor Inc. | 分立半导体产品 | DigiKey

原理图和PCB模块介绍

该电路通过TP4056充电管理芯片对锂电池进行恒流恒压充电,并由XL6201升压芯片将USB或电池电压转换为3.3V后为负载供电,实现完整的电源管理和自动供电功能。

这个自动供电切换电路的原理是通过二极管(U8、U9)和MOSFET(AO3401、U10)组成的逻辑控制结构,实现USB电源与电池供电之间的自动切换,确保负载持续获得稳定供电。该电路利用二极管的单向导通特性和MOSFET的开关特性,结合电容储能和电阻分压,实现了在USB电源断开时自动切换到电池供电的功能,具有简单可靠、低损耗的优点。


模块主要性能指标和管脚定义

主要性能指标

TP4056

类型

单节锂离子电池恒流/恒压线性充电器

芯片型号

TP4056

供电电压

-0.3V to 6.5V

最大可充电电流

1000mA

最大功耗

1500mW

工作环境温度

-40°C to +85°C

AO3401

类型

MOSFET P 通道

功能

逻辑电平栅极,2.5V 驱动

漏源极电压(Vdss)

30V

电流 - 连续漏极(Id)(25°C 时)

4A(Ta)

功率 - 最大值

1.4W

工作温度

-55°C ~ 150°C(TJ)

封装

SOT-23-3

管脚定义

管脚编号

管脚功能

1

电池温度检测

2

可编程恒流充电电流设置端

3

地端

4

电源端

5

电池端

6

电池充电完成指示端

7

电池充电指示端

8

芯片使能输入端

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

非常感谢硬禾提供的这次学习机会。在本次Make Blocks第五期任务的实施过程中,我系统学习了电源管理电路的基本原理,掌握了充电、自动供电切换等关键模块的设计方法,并完成了对应的PCB绘制,为后续的硬件调试奠定了扎实基础。



软硬件
电路图
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ProPrj_smart_drinker_power_2025-09-26.kicad_pcb
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