任务介绍

本项目旨在设计一款小型化的、支持USB-C接口输入的单节标准锂电池充电模块。该模块具有充电状态的LED显示，同时拥有过充过放保护，在充电电流的选择中，模块内置了从100mA到1A共四档电流大小的选择。

模块介绍

本模块核心处理器为MCP73833T-AMI/UN（DigiKey网址：MCP73833T-AMI/UN Microchip Technology | 集成电路（IC） | DigiKey）。该芯片负责执行完整的恒流（CC）/恒压（CV）充电算法，其高达±0.75%的预设电压调节精度可确保电池被精确、安全地充满。与基础充电IC不同，MCP73833T-AMI/UN集成了预充电功能（用于恢复深度亏电的电池）和充电安全定时器，这两项关键特性极大地提升了充电过程的安全性，可有效防止因电池异常而导致的过充风险。模块额外集成了一套独立的硬件保护电路。该电路由一颗S-8261ABJMD-G3JT2G电池保护IC（DigiKey网址：S-8261ABJMD-G3JT2G ABLIC Inc. | 集成电路（IC） | DigiKey）与外部双N沟道MOS管DMN2041LSD-13（DigiKey网址：DMN2041LSD-13 Diodes Incorporated | 分立半导体产品 | DigiKey）组成。该型号提供了非常均衡且可靠的保护阈值，其4.280V的过充电保护点和3.000V的过放电保护点，适合通用的锂电池应用，能有效兼顾安全与电池寿命。这套保护电路独立于充电IC，实时监控电池电压和回路电流，提供硬件过充电、过放电和过电流/短路保护。这种双重安全保障机制确保了电池在任何工作状态下的安全。

原理图与PCB设计

电源部分为了确保MCP73833T-AMI/UN在稳定、纯净的电源环境下工作，在USB-C的VBUS输入端布置了去耦电容，用以滤除输入电源的纹波与瞬态干扰。充电输出端（VBAT）同样配置了旁路电容，维持了恒压充电阶段的环路稳定。

充电电路上，核心参数的配置均通过外部元件实现，充电电流的大小由PROG引脚对地的电阻精确设定，用户可通过改变该电阻来适配不同容量的电池。模块中通过焊盘跳线选择不同阻值的电阻接在PROG与地之间，预设了100mA、200mA、500mA与1A四个档位的充电电流，同时电阻选择了较大的手焊封装，便于用户更换电阻以满足更精细的充电电流控制。

接口方面，电池充电接口采用标准JST-PH的2pin母口，同时依然保留了以通孔焊盘形式连接的各输出信号。

性能指标

管脚定义

JST接口管脚定义

通孔焊盘管脚定义

板上设置与使用方法

模块使用USB-C数据线为模块供电。将单节锂电池的正负极分别接到模块的BAT和GND上，务必确认电池极性，并正确插入JST接口；如需为或其它负载供电，请从通孔焊盘取电，此输出已通过保护电路，可在电池发生异常时自动切断。

模块的充电电流由PCB上的电阻R_PROG决定。默认焊接了四个常用值（100mA、200mA、500mA、1A），可以通过焊盘跳线进行选择。如需修改其他充电电流，请根据公式I(mA)=1000/R_PROG(kΩ)计算所需阻值，并更换电阻。另外模块本身不预设温度监控功能，所以用一个标准的10kΩ电阻连接到THERM与地之间，若需要温度监控功能，依然可以总过将标准电阻更换为热敏电阻实现。

状态指示方面，LED显示方案如下：充电中时D1亮，D2不亮；充电完成时D1不亮，D2亮；关断/待机/无源时D1与D2均不亮；若电源状态正常，D3亮。

eZ-PLM项目

已于eZ-PLM系统中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。

心得体会

本次设计不仅锻炼了我的电路设计和PCB绘制能力，也让我深刻体会到在看似简单的功能模块中，对安全性的考量是何等重要。通过对充电管理IC和独立保护IC的选型与比较，我学习到了如何构建多层次、高可靠性的安全系统。