CW32L031的 22.5W智能充电宝 - 嘉立创EDA开源硬件平台

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标准版 Standard

1、简单易用,可快速上手

2、流畅支持300个器件或1000个焊盘以下的设计规模

3、支持简单的电路仿真

4、面向学生、老师、创客

专业版 professional

1、全新的交互和界面

2、流畅支持超过3w器件或10w焊盘的设计规模,支持面板和外壳设计

3、更严谨的设计约束,更规范的流程

4、面向企业、更专业的用户

标准版 CW32L031的 22.5W智能充电宝

简介:本项目以CW32L031F8P6为核心,采用智融移动电源IC——SW6208,设计的完整的移动电源系统 免责声明:项目仅供学习禾开发评估参考,实际开发项目请根据需求合理选型。

开源协议: GPL 3.0

(未经作者授权,禁止转载)

创建时间: 2024-01-30 13:46:20
更新时间: 2024-04-01 16:57:01
描述

1.前言

后疫情时代下,人们户外露营、手机终端等方面的用电需求日益明显,便携式储能设备成为理想的选择。伴随着便携式储能市场的持续增长,便携锂电BMS应用空间也会逐渐扩大。虽然目前便携锂电BMS在研发设计中面临着诸多挑战,但正因为这些挑战,让其成为企业快速抢占市场的重要条件。便携式储能设备需求增大,那么便携锂电BMS市场发展可期可待,轻量化、定制化、安全快充的市场需求也会成为未来的发展方向。
现在,市场上各类需要配备锂电池、且要求快速充电的电子产品越来越多。例如:便携类仪器仪表(配置2~6节锂电池)、便携式产品锂电池能量包、支持快充快放的移动电源充电宝等。
现在外面很多充电宝都是千篇一律的四个电量指示灯和一个唤醒按键,显示的信息不全,电量指示显示得也不准,不符合现在广大劳动人民对美好生活的追求。所以我们设计了一款带屏幕的充电宝。在屏幕上能精确的显示充电宝的电量、充电状态、输出电压、输入电流等信息。这样的设计可以提供更直观、方便的使用体验。并且我们也将开源这款充电宝,让各位电子爱好者能DIY出符合自己个性的充电宝。
此款充电宝是前者IP5389+CW3F0003的续作,降低了制作难度。

2.方案综述

本项目以CW32L031F8P6为核心,配合国产智融的充电管理芯SW6208,设计了一个完整的移动电源系统,具有彩屏显示充放电的电压、电流、功率等状态,具有过温保护、超温自动降额、过流、过压等完善保护措施。支持各种协议的快速充电。支持充电/放电电压5~12V,最大充放电功率22.5W(最终充放电指标由充电设备及用电设备的标准而确定)。支持单节或多并锂电池的快速充放电。
方案优势:方案基于CW32的20 PIN的MCU设计,具有1.65~5V供电系统(详细供电情况请参考CW32L031系列供电说明)、强健抗干扰能力、超低功耗、宽温度(105度)等特性,相比ST或其他国产方案,价格更有优势,性能更稳定。CW32 MCU与SW6208的配合,让方案应用特别灵活多变,特别适合新兴的便携锂电BMS市场的方案需求。
适合行业:移动电源、户外电源控制、新能源、大功率智能电动工具电池包、便携式产品电池包BMS、便携锂电BMS市场(新兴市场)。特别适合用于要求有快速充放电、兼容各种充放电协议的新兴便携锂电BMS方案的应用:Lightning-USB输入充电、TYPE输入充电(PD协议,5~12V,MAX 22.5W),输出USB、TYPE或普通供电输出要求(可配合诱骗芯片)。

3.硬件方案

3.1硬件选型

3.1.1 主控选择

本次方案主要采用了CW32L031F8P6作为主控,其拥有48Mhz主频,三路UART、一路SPI、和一路I2C接口,在IO接口上,可以做到全利用,不浪费。
同时CW32L031系列主控工作的环境温度范围较广,供电电压较宽,可以适应单节电池的供电范围。同时他还支持Sleep和DeepSleep两种低功耗工作模式。作为本次硬件主控是合理的选择。(Tip:TSSOP—20封装方便焊接)
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在设计时,请务必熟读CW32L031系列设计说明,注意Vcore和BOOT脚的阻容接法以及VDDA和VDD供电需求(数据手册请参考V1.6或以上版本)
!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!
 

3.1.2电池管理和协议管理芯片

本次方案选择了SW6208作为主控方案,其内置了库仑计,可以更精准的获取电量,内置协议管理可以输出多种协议,作为单节锂电池管理芯片,SW6208内置了5A高效率的开关充电。同时接口丰富,拥有两个TYPE_A ,一个TYPE_C,一个lightning接口,同时C口支持,双向充放电。
支持I2C接口,通过外围电阻设置,进入I2C模式,不需要对SW6208额外烧录另外的固件。减少因为购买其他版本固件,而导致的制作失败。(Tip:QFN48_6×6 不好焊接,手残党建议开钢网,进行铁板烧)
实物图展示:
安装示意图:
 
更多详细资料请参考说明文档

芯源半导体官网:www.whxy.com

CW32生态社区QQ群(2群):652777214

微信公众号:CW32生态社区

B站视频链接:

版本V4.0优化说明

添加SWD相关丝印,同时解决低电压时,屏幕闪烁的BUG ,优化生产流程。

 

设计图
原理图
1 /
PCB
1 /
未生成预览图,请在编辑器重新保存一次
ID Name Designator Footprint Quantity Contributor
1 330pF/16V C1,C2,C3 C0603 3 CL10C331JB8NNNC
2 10uF C4,C7,C17,C20 C0603 4 CL10A106MA8NRNC
3 NC C5 C0603 1 C_0603_US LCEDA_Lib
4 0.1u/16v C6,C12 C0603 2 C_0603_US LCEDA_Lib
5 22uF/25v C8,C9,C13,C14,C16 C0805 5 CL21A226MAQNNNE
6 22uF/10V C10,C11 C0603 2 CL10A226MP8NUNE
7 100uF C15 CAP-TH_BD8.0-P3.50-D0.6-FD 1 ERS1HM101F12OT
8 22uF/10V C18 C0603 1 0603X226M100NT LCSC
9 1nF/50V C19 C0603 1 CL10B102KB8NNNC
10 2.2uH L1 IND-SMD_L11.5-W10.0_SMMS1040 1 YSPI1050-2R2M LCSC
11 LED-0805_R LED1 LED0805_RED 1 LED-0805_R LCEDA_Lib
12 AP30H50Q Q1,Q2,Q3,Q4 DFN-8_L3.2-W3.1-P0.65-LS3.4-BL 4 AP30H50Q LCSC
13 2k R1,R11 R0603 2 R_0603_EU LCEDA_Lib
14 0R R2,R5,R6,R9 R0603 4 R_0603_EU LCEDA_Lib
15 NC R3 R0603 1 R_0603_EU LCEDA_Lib
16 5mΩ R4 RES-SMD_L6.4-W3.2-1 1 HOJLR2512-3W-5MR-1% LCSC
17 NTCThermistor R7 R0805 1 CMFB102J3200HANT
18 20K R8 R0603 1 R_0603_EU LCEDA_Lib
19 10K R10 R0603 1 R_0603_EU LCEDA_Lib
20 电池焊盘+ U1 电池焊盘 1 电池焊盘 叫我阿伟
21 SW6208 U2 QFN-48_L6.0-W6.0-P0.40-BL-EP3.8 1 SW6208 LCSC
22 测试焊点 U9 测试焊点 1 测试焊点 atzy
23 USB-PG 10PIN 040 USB1 USB-SMD-LIGHTNING_USB-PG 1 USB-PG 10PIN 040 LCSC
24 USB_A1 USB2 TYPE_A-充电宝 1 905-761A2022S10204 LCSC
25 USB_A2 USB3 TYPE_A-充电宝 1 905-761A2022S10204 LCSC
26 KH-TYPE-C-16P USB4 USB-C-SMD_KH-TYPE-C-16P 1 KH-TYPE-C-16P LCSC
27 0.1u C21,C23,C26,C27,C29,C30,C32 C0603 7 C_0603_US LCEDA_Lib
28 1uF C22,C33 C0603 2 C1608X6S1E105K080AB_C3863504 lcsc
29 22uF C24,C34 C0603 2 CL10A226MO7JZNC lcsc
30 2.7pF C25 C0603 1 06035A2R7CAT2A LCSC
31 1u C28 C0603 1 C_0603_US LCEDA_Lib
32 4.7u C31 C0603 1 C_0603_US LCEDA_Lib
33 B5817W D1 SOD-123_L2.8-W1.8-LS3.7-RD 1 B5817W LCSC
34 AFC01-S08FCA-00 FPC1 FPC-SMD_P0.50-8P_FGS-XJ-H2.0 1 AFC01-S08FCA-00 LCSC
35 LED-0603_R LED2 LED0603_RED 1 LED-0603_R LCEDA_01
36 ET8205B Q5,Q6,Q7,Q8 SOT-23-6_L2.9-W1.6-P0.95-LS2.8-BR 4 ET8205B LCSC
37 S8550_C2848179 Q9 SOT-23-3_L2.9-W1.4-P1.90-LS2.6-BR 1 S8550_C2848179 LCSC
38 10kΩ R12,R21 R0603 2 RMC060310K1%N LCSC
39 100Ω R14 R0603 1 TR0603B100RP0525Z LCSC
40 1k R15,R33 R0603 2 R_0603_EU LCEDA_Lib
41 0 R19 R0603 1 R_0603_EU LCEDA_Lib
42 3.3kΩ R22,R23 R0603 2 SFR03EZPF3301 lcsc
43 R24,R25 R0603 2 RC0603JR-130RL lcsc
44 10Ω R31 R0603 1 0603WAF2000T5E
45 TS-1101VS-C-A-A SW1 KEY-SMD_TS-1101VS-C-A-A 1 TS-1101VS-C-A-A LCSC
46 NO U3 ANT2051(2.4G陶瓷天线) 1 ANT2051(2.4G陶瓷天线) xpyA
47 KT6368A U4 SOP-8_L4.9-W3.8-P1.27-LS6.0-BL 1 KT6368A 13471635540
48 DW01A_C2927799 U5 SOT-23-6_L2.9-W1.6-P0.95-LS2.8-BL 1 DW01A_C2927799 LCSC
49 ME6214C33M5G U6,U10 SOT-23-5_L3.0-W1.7-P0.95-LS2.8-BL 2 ME6214C33M5G LCSC
50 电池焊盘 U7 电池焊盘 1 电池焊盘 叫我阿伟
51 CW32L031F8P6 U8 TSSOP-20_L6.5-W4.4-P0.65-LS6.4-BL 1 CW32L031F8P6 lcsc
52 MICRO 6.4JB USB5 MICRO-USB-SMD_C2681558 1 MICRO 6.4JB LCSC
53 24MHz X1 OSC-SMD_L7.0-W4.1-LS7.6 1 M49SAT24000121060 LCSC

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