任务介绍：设计一个支持USB-C接口的单节锂电池充电模块

1. 具备充电状态指示LED
2. 充电电流可调（100mA-1A）
3. 包含过充过放保护
4. PCB尺寸建议控制在30mm×20mm范围内
5. 主要器件：需在DigiKey官网上有货且正常售卖

模块介绍

电路核心包含两大关键模块，分别是 TP4056 充电管理模块与以 “5SB1 50N0A0-0087” 器件为核心的 USB 接口相关模块，二者协同可实现基于 USB 供电的锂离子电池安全充电功能。其中，TP4056 充电管理模块作为核心控制单元，能对单节锂离子电池执行恒流、恒压两阶段充电，搭配 LED1、LED2 指示灯实时反馈充电状态（如充电时一灯常亮、充满后另一灯点亮），同时通过外围电阻设定充电电流、电容进行电源滤波，还具备电池温度监测、充电完成自动断电等保护机制，有效避免过充、过热等安全风险；而 USB 接口相关模块则承担 “能源入口” 与潜在 “数据交互” 角色，不仅可通过 USB 接口从外部设备获取 + 5V 供电，为整个充电系统提供能源基础，其外围的 R1、R2 等电阻还能实现信号上拉、电流限制，保障 USB 接口与外部设备连接时的电气稳定性，若电路涉及数据传输需求，该模块也可辅助实现基础数据交互。

TP4056

https://www.digikey.cn/short/r88d8z70

原理图和模块介绍

TP4056管脚定义

1. TEMP（管脚 1）： 温度检测引脚。该引脚连接到 NTC（负温度系数）热敏电阻，用于监测电池的温度。当电池温度超出设定范围时，充电过程可能会被暂停或调整 ，以确保电池安全。
2. PROG（管脚 2）： 充电电流设置引脚。通过连接一个外部电阻到地，可设置充电电流的大小。充电电流与连接到该引脚的电阻值成反比，计算公式一般为 IBAT​=RPROG​1.28V​，其中 IBAT​ 是充电电流，RPROG​ 是连接到 PROG 引脚的电阻 。
3. GND（管脚 3）： 接地引脚，为芯片提供电气参考地。
4. VCC（管脚 4）： 电源输入引脚，接外部输入电源（通常为 5V ，如通过 USB 接口供电），为芯片和充电电路提供工作电压。
5. BAT（管脚 5）： 连接到锂离子电池的正极，用于对电池进行充电。
6. STDBY（管脚 6）： 充电状态指示引脚。当充电结束时，该引脚输出低电平；在充电过程中，该引脚输出高电平。可通过连接一个 LED 指示灯来直观显示充电是否完成 。
7. CHRG（管脚 7）： 充电进行状态指示引脚。在充电过程中，该引脚输出低电平；当充电完成时，该引脚输出高电平。常连接一个 LED 指示灯，用于指示充电正在进行 。
8. CE（管脚 8）： 使能引脚。当该引脚接高电平时，芯片正常工作，开始充电；当接低电平时，芯片进入低功耗待机模式，停止充电 。
9. EP（管脚 9，底部焊盘）： 芯片的裸露焊盘，通常需要焊接到 PCB 的接地层，以帮助散热并提高电气性能。

物料截图

项目截图

心得体会

在完成 TP4056 电路板绘制的过程中，我从理论知识的学习者转变为实践操作的执行者，这段经历不仅让我熟练掌握了电路板设计的基本流程，更让我深刻体会到 “理论指导实践，实践反哺认知” 的重要意义。​

最初着手画板时，我凭借对 TP4056 管脚定义的了解，直接按照 “电源 - 芯片 - 电池” 的简单逻辑规划布局，却忽略了实际电路中的信号干扰与散热需求。比如将 VCC 电源接口与 BAT 电池接口距离过近，导致布线时出现交叉，还可能因电源波动影响电池充电稳定性。意识到问题后，我重新梳理电路逻辑，将电源输入、芯片、电池接口按 “线性流向” 依次布局，同时为 TEMP 管脚预留出足够空间连接 NTC 热敏电阻，避免后续因布局拥挤无法安装元件，这让我明白电路板布局绝非 “随意摆放”，而是要兼顾信号路径、元件尺寸与实际装配需求。​

布线环节的挑战更让我印象深刻。由于 TP4056 的 PROG 管脚需通过外接电阻设定充电电流，该电阻的布线若过长或过细，可能导致电流检测误差，影响充电精度。起初我使用了 0.2mm 线宽，仿真测试时发现充电电流波动较大，查阅资料后才知道，大电流路径需采用更宽的导线降低阻抗。于是我将 PROG 管脚到电阻的布线宽度调整为 0.5mm，同时缩短布线长度，最终解决了电流波动问题。此外，在处理 EP 管脚（底部焊盘）时，我最初仅设计了一小块接地区域，后来意识到焊盘不仅是接地端，更是散热关键，便将焊盘面积扩大至芯片尺寸的 1.5 倍，并通过过孔与 PCB 底层接地平面相连，有效提升了芯片的散热性能，这也让我对 “热管理” 的理解从理论层面落到了实际设计中。​

在绘制状态指示电路时，STDBY 和 CHRG 管脚分别连接 LED 指示灯，我曾因未考虑限流电阻而导致 LED 烧毁风险。回顾 TP4056 的 datasheet 才发现，芯片输出引脚的最大电流有限，必须在 LED 回路中串联限流电阻。于是我在每个 LED 与管脚之间添加了 1kΩ 限流电阻，既保证了 LED 正常发光，又避免了芯片过载。这个小插曲让我警醒，画板过程中必须时刻结合元件参数，不能仅凭经验主观设计，每一个细节都可能影响电路的安全性与稳定性。​

完成画板并进行仿真验证时，我发现充电结束后 STDBY 指示灯未按预期亮起，排查后发现是 STDBY 管脚到 LED 的布线存在虚焊风险 —— 我在布线拐角处采用了直角设计，可能导致蚀刻时导线断裂。随后我将直角拐角改为 45° 角，同时优化焊盘尺寸，确保焊接可靠性。这次排查让我明白，电路板设计中的 “小细节” 往往决定了最终产品的成败，哪怕是一个布线拐角、一个焊盘大小，都需要严谨对待。​

此次 TP4056 电路板绘制经历，让我跳出了 “只懂理论” 的局限，真正理解了电路设计中 “布局合理、布线规范、细节严谨” 的核心要求。未来再进行类似设计时，我会先做好整体规划，结合元件特性与实际需求综合考量，同时养成 “查阅 datasheet 、仿真测试、反复优化” 的习惯，在实践中不断提升自己的电路设计能力。​