
极客巢充电宝开源工程(重新开源版本)
简介
硬件开源22瓦充电宝,充电主控采用SW6208,MCU采用ESP32,彩屏设计,可以显示充电宝的各项详细信息,还可以各种整活儿,比如显示天气?显示Chrome恐龙?更多玩法可以慢慢发掘噢。
简介:硬件开源22瓦充电宝,充电主控采用SW6208,MCU采用ESP32,彩屏设计,可以显示充电宝的各项详细信息,还可以各种整活儿,比如显示天气?显示Chrome恐龙?更多玩法可以慢慢发掘噢。开源协议
:CERN Open Hardware License
(未经作者授权,禁止转载)描述
2024/05/23更新:
重新开源上架给大家做着玩,精力有限,无法提供过多复刻支持,敬请理解。
此PCB原版不是用立创EDA画的,因此打板时可能不能白嫖噢。
重新开源版本不再需要专用芯片,原理图改为NC,PCB不变,不需要焊接此芯片也能使用(仅支持新固件)。
本开源项目相关视频:
2023-1-7 发布第一期 硬件改造及原理
https://www.bilibili.com/video/BV1Yg411x7DW
2023-1-7 更新第二期 开发定制主题教学 相关文件与工具请在附件中下载。
https://www.bilibili.com/video/BV1re4y137Un
2023-1-12 更新第三期 交作业啦 Bad Apple充电宝! 本期固件即将放出下载。
https://www.bilibili.com/video/BV1i14y1u7Vj
2023-2-2 开始保姆级教程连载-第一集 开发环境部署
https://www.bilibili.com/video/BV1tY4y1d7KD
2023-2-3 保姆级教程连载-第二集 开发环境使用
https://www.bilibili.com/video/BV11G4y1K7Ax
2023-2-5 保姆级教程连载-第三集 播放Bad Apple保姆级教程
https://www.bilibili.com/video/BV1j84y1G7Uk
2023-2-10 保姆级教程连载-第四集 硬件打样篇
https://www.bilibili.com/video/BV1CT411R7BN
2023-3-21 收官!用嘉立创彩色丝印来二次元一下吧!
https://www.bilibili.com/video/BV1uo4y1B7Sd
为什么要设计这么个充电宝?
其实很久之前就想做这么个充电宝了,市面上的充电宝,要么虚标容量,要么功能比较简单,经常是只有四个LED来显示剩余电量,或者高级点的用数码管显示下电量百分比。能显示电压、电流等信息的充电宝动辄几百上千。为什么不能自己做一个这样的充电宝,让它有更多的功能和可玩性呢?于是与小伙伴一拍即合开始了这个项目。
这个充电宝是怎么设计的?
充电宝包括几个主要部分:电池(当然了,要不为啥叫充电宝?),控制板,外壳,屏架。
先说外壳吧,关于外壳,简直就是一部血泪史。我们想了很多设计方案,甚至已经做出来3D打印的原型,但是想要效果好一些,就需要开模,开模就有费用、工艺、精度、成本等等问题,在这块我们浪费了蛮久的时间。到现在也没能搞定我们自己设计的外壳的生产问题。后来我们想,能不能用现成的壳做一下试试呢?于是团队里的小伙伴就在市场上开始探索,最后找到了这款,见到之后,我们也是一拍即合,就用它吧。
为啥不用它原来的控制板呢?对此,团队里的大神对它做了一番深入的分析(其实是图文并茂的,为了避免有打压别人抬高自己的嫌疑,这里我就不放图了),总结起来,它有几个问题:1. 输出电容选择有问题,造成输出波纹较大,对被充电设备自然不大好。2.芯片方案比较老,而且电池保护方案出于成本考虑,使用了内阻比较大的方案,对于电池损耗也比较大。3.这个板子为了防止显得器件太少,比较空旷,用了很多1K的电阻做装饰,这个就有点智商税的感觉了。
最终我们选择重构这个控制板,用SW6208作为主控(支持I2C控制未来可以延展无线充电方案)。
SW6208支持的协议还是比较丰富的:
1. TYPE-A输出口:支持5V3A,9V2A,12V1.5A多挡位电压输出能力,支持QC3.0、QC2.0、VOOC、AFC、FCP、SCP、PE1.1、PE2.0等众多快充握手协议,最大输出能力22.5W。
2. TYPE-C双向输入输出口:支持5V3A,9V2A,12V1.5A多挡位电压输入输出能力,支持PPS5.0-5.9V=3A、PPS5.0-11V=2A,支持QC4+、QC3.0、QC2.0、PD3.0、AFC、FCP、SCP、PE1.1、PE2.0等众多快充握手协议,最大输出能力22.5W。
在外围电路设计上:
1. 采用1040一体成型大电流的BOOST功率电感。使充放电功率更加稳定,温度不会太高。
2. 采用高容量贴片电解电容做续流作用,配合BOOST功率电感和SW6208主控芯片完成高效率的电源转换电路。
3. 采用1206封装高精度电流采样电阻,配合主控芯片计算出高精度的电流和电量
4. 采用2颗8205大电流作为接口开关,低内阻效率高。
5. 采用2颗0805大封装的10UF的贴片电容,输出纹波更稳定。
MCU,我们选择了可玩性比较高的ESP32芯片,为了整体显得更加紧凑美观,我们没有选择模块,而是直接选取了ESP32-D0WD-V3,外置32Mbit Flash。天线选用了2.4G的小体积陶瓷贴片天线,连接蓝牙与WIFI信号强劲又稳定(用了它,我在家里搜到了很多以前在手机上都没见过的WIFI名字)。
电源部分,采用PW5410B电荷桨芯片,用于MCU睡眠后的备用电源,当充电宝关闭升压,进入睡眠时启用此电源电路。采用MP2359DJ高效率低功耗的开关电源电路做为MCU正常运行时用电电源,此电源电路会在充电宝正常使用的时候开启且取电电路会被库仑计电量显示计算确保库仑计电量显示得最佳状态。
其他电路:
1. 采用4颗低双N沟道的低内阻8205MOS管配合DW01芯片组成的电池保护电路,为电池起到过充、过放、过流、防反接保护作用,电池使用寿命更长久及安全。
2. DS1302时钟芯片+32.768Khz晶振组成实时时钟电路,配合WIFI对时功能,可以让充电宝的时钟更准确(好蛋疼..)。
3. 8PIN 0.5MM间距翻盖下接FPC接插件插座,方便用户玩家简单快捷DIY装配使用换屏等操作。
关于电池,市面上好多充电宝普遍都虚标容量什么的。我们也是谈了很多家,最后选用了国内排行前五的大厂产品。
软件部分,ESP32通过I2C对于充电主控进行控制和状态读取。因为ESP32的可玩性,除了主屏的电流电压电量等显示之外,我们移植了天气钟(有点蛋疼,但是要感谢云梦泽创意空间大佬贡献的资源),移植了谷歌浏览器的恐龙(就是性能还需要优化),当然以后还会有其他玩法。目前支持WIFI配网和OTA,当然也可以通过烧录口下载程序了。
关于这个方案,先扯这么多了。
设计图

BOM


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