任务介绍
设计一款支持 USB-C 输入的单节锂电池充电模块，用于便携传感器、手持设备或小型仪器的锂电池充电。
基本要求：
- 支持单节锂离子/锂聚合物电池充电
- 采用 CC/CV 充电方式
- 充电电流可通过外部电阻设置
- 提供充电中/充满状态指示
- 预留电池接口，并清晰标注 BAT+、BAT-
- 输入端加入 USB-C 接口和基础 ESD 防护
- 充电芯片周围预留散热铜皮
- 预留电池电压测试点
- PCB 上需注意充电电流路径，避免细线承载大电流
方案介绍
使用了 TI 的 BQ21040DBVT 0.8A 单节锂离子和锂聚合物电池充电器 IC ；支持单节锂电池充电、CC/CV充电方式，同时提供外部电阻设置充电电流的功能和LED等充电状态显示的管脚，满足任务要求；下图为该芯片规格书简介：
BQ21040DBVT芯片DigiKey链接：https://www.digikey.cn/zh/products/detail/texas-instruments/BQ21040DBVT/6036276
方案框图：
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│ USB-C │────→│ ESD保护 │────→│ BQ21040 │────→│ SW1 │────→│ 单节 │
│ 5V输入 │ │ + 滤波 │ │ 充电管理IC │ │开关 │ │ 锂电池 │
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│
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↓ ↓
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│充电电流 │ │状态指示 │
│680Ω设置│ │绿/红LED │
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模块介绍
根据任务要求设计了一款TYPE-C单节锂电池充电板，充电电流可通过修改R1阻值更改；板上TYPE-C母座为电源输入，绿色LED灯指示电池充电状态；轻触按钮控制电池充电接通，接通红色LED灯会亮起；
预留两个焊接通孔并做BAT-,BAT+丝印指示，可以连接电池正负极进行充电；
- J1：TYPE-C母座 充电输入；
- LED1：绿色LED灯 充电状态指示 充电时亮起，结束熄灭；
- SW1：轻触按键 控制芯片OUT脚输出与BAT+通断；
- LED2：红色LED灯 按键SW1接通指示；
原理图和PCB模块介绍
原理图
原理图介绍：
最左侧为TYPE-C卧贴作为充电输入5V，中间部分为BQ21040DBVT 0.8A 单节锂离子和锂聚合物电池充电器 IC，LED1为充电状态指示；右侧是控制电池接入的开关SW1，和红色指示灯LED2，TP1和TP2为预留的电池焊接点；
PCB
PCB TOP面
PCB BOT面
PCB 3D浏览图
PCB板下方为TYPE-C母座，上方为BAT+,BAT-的测试通孔，轻触按键在通孔下方；
PCB板大小为12mm*25mm，尽可能地缩小了PCB板面积，充电芯片底下都铺了铜皮散热，充电路径上都铺铜来保证了过流，同时为了散热在BOT面也铺了输入输出部分的铜皮；测试电池电压可直接通过焊接点测试，其实也是将测试点当作接口；
TYPE-C处选用了ESD441DPYR来作VBUS的ESD管做一个静电防护；
模块主要性能指标和管脚定义
主要性能指标
类型 | TYPE-C单节锂电池充电板 |
核心芯片 | BQ21040DBVT |
输入电压VIN | 3.5-28V |
IIN | 0.8A |
ISET | 根据RISET定义，10.8KΩ(50mA)至675Ω(800mA) |
管脚定义
无
板上设置及标识
标记 | 名称 | 默认状态 | 描述 |
LED1 | GREEN | 灭 | 处于充电过程中会亮灯，充电结束后会熄灭； |
LED2 | RED | 灭 | 轻触按键连接指示，上电后按键按下，充电芯片VOUT与BAT+连接后亮灯； |
R1 | 680R电阻 | / | 设置充电电流ISET=540 AΩ/RISET |
心得体会
感谢硬禾科技的这次比赛，重新捡起一些电子小玩意；不过项目2的名额好像这次有些少，刚注意到这个比赛就没有名额了，希望下次能有更多项目2的名额打板焊接调试一下。
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