任务介绍

本次任务的核心目标是开发一款尺寸严格限制在30mm × 20mm以内的紧凑的USB-C锂电池充电模块。采用USB Type-C接口作为输入，支持5V输入电压。充电电流可通过外接电阻进行调节，范围从100mA至1A，以适应不同容量和类型的锂电池需求。模块使用TP4056或类似的锂电池充电管理芯片，提供过充、过放、过流和短路保护。设计需要包括LED指示灯，一般表示正在充电或者充电完成等状态。采用SMD封装，便于焊接和集成。所有主要元器件均可在DigiKey官网上找到，确保设计的可实现性和可靠性。

模块介绍

设计思路

本锂电池充电模块采用USB Type-C接口作为输入端口，专为单节锂离子电池设计，集成了高性能充电管理和电池保护功能。

功能介绍

Type-C输入接口；

PH2.0电池接口；

最大支持1A充电电流；

LED状态指示。

硬件介绍

模块核心充电控制芯片选用TPB4056A20-ES1R，该芯片支持线性恒流恒压充电模式，最大充电电流可设定为1A，能够高效安全地为单节锂电池充电，同时保证电池寿命和稳定性。通过调整外部电阻，用户可以在100mA至1A范围内灵活设定充电电流，以满足不同容量电池的需求。充电模块配备了双LED指示灯，其中绿色LED用于显示充电状态，当电池正在充电时点亮，红色LED用于电源指示，用于显示输入供电状态，确保用户能够随时确认模块是否正常供电。为了保障电池和模块的安全，系统内置了完整的过充、过放、过流及短路保护方案。过充保护电压设定为4.3V，过放保护电压为2.4V，充电截止电压为4.2V，能够有效防止锂电池因异常电压导致的安全风险。在PCB设计方面，模块尺寸严格控制在30mm×20mm范围内，采用标准SMD封装器件，方便手工焊接和自动化贴片工艺。关键元器件TPB4056A20-ES1R可在DigiKey官网上稳定采购。

设计框图

原理图和PCB介绍

原理图

PCB

焊接后的实物图如下：

测试相关说明

本次设计的模块是一个USB-C锂电池充电模块，我们主要的测试工具就是需要一个5V1A的充电器以及一个2000mAh的左右的电池，由于我们使用的是1A充电电流，一般的安全电流是0.5C左右。

测试用电池单节锂电池2200mAh：

仅连接数据适配器的时候的板子状态，这个时候只有LED2的红灯两个，指示电源接入状态：

连接电池进行充电活动的板子状态，LED1的绿灯指示充电进行中：

心得体会

本次我们选择了一个基于TPB4056的USB-C锂电池充电模块的设计，选择的芯片是比较容易焊接的芯片，毕竟手动焊接能力是有限的。本次设计的模块不需要软件的驱动，可以通过LED的状态进行充电活动的状态指示。后续我们要继续秉承着模块设计的思想完成后续任务，再接再厉。