易扩展的迷你数控可调电源 FLPowerPro

视频链接：

【开源】一个很有意思的可扩展迷你数控可调电源

源码链接：

https://gitee.com/yllff/flpower_pro

CNC外壳套件购买链接：

剩余一些外壳套件，包含CNC外壳、金属按钮、液晶屏、玻璃盖板等配件。
https://mall.bilibili.com/neul-next/detailuniversal/detail.html?isMerchant=1&page=detailuniversal_detail&saleType=0&itemsId=13053330&loadingShow=1&noTitleBar=1&msource=merchant_share

文档更新

2025/07/28

• 修改文档一些错误说明。
• 更新CC扩展板原理图中U23、U24 smt铜柱型号。
• 添加核心板4颗固定孔位置上的smt铜柱，微调功率电感位置以更方便组装。
• 修改电池充放电运放原理图错误部分，添加部分电路。

2025/09/01

• 输入接口由XT30更换为带载15A的DC座(Main V1.4)
• 增加一款更加有散热性的底板
• 增加一路风扇电路，后续会设计一款外置风扇底板
• 输入输出增加理想二极管电路，输出范围增加到0.4V-35V（20V输入时最低1.4V输出，5V输入时最低0.4V输出）
• 中框按键帽尺寸改为3.2mm直径，适配某宝上的一些现成的金属按键帽
• 增加全按键版本（2只轻触开关代替滚轮编码器）固件

2025/10/20

• 上传了源码，修复了一些问题

2025/11/5

• 增加2款风扇底板，详情见风扇章节
• 上传了部分不常用难找到的元件购买链接
• 更新部分介绍
  2025/12/1
• 删除了1.2版本的主板，以免打错板。工程文件备份放到qq群里
• 更新PCB按键部分布线，加了铺铜避免按键焊盘掉落。

项目简介

这是一个很有意思的迷你电源，旨在提供一个可升降压数控电源输出的核心部件，其具有2个扩展接口，可以让使用者在这个核心基础上自行设计扩展功能。本项目已经额外设计了一个uA测量扩展板以及带被动均衡的锂电池充电板。
核心部件基于AT32F403A单片机以及sc8701来实现升降压输出，支持5-30V输入，3-36V输出。具有短路保护、过温保护、反接保护等，尺寸约为52x52x15mm(宽x长x高)。

项目功能

本项目分为核心部件以及扩展部件，核心部件集成了主要功能实现升降压输出，并且提供了2个扩展接口，通过扩展接口可实现更多功能。

• 核心功能：

1. 升降压输出，通过DC5525接口接入电源，输出2-36V电压，支持限流，调整10mV/10mA。具备输入防反接保护、输出短路保护，输出防倒灌保护。
2. 输出使用理想二极管防倒灌，支持直接给电池充电。
3. USB通讯，支持上位机校准、查看参数等，支持VOFA+相关格式数据上送，用来监测各路电源状态（typec电压电流、输出电压电流、负载电压电流等）以绘制实时波形。

• 内置扩展接口：

1. 用于实现CC表相关功能，可实现PD\QC协议检测和诱骗（可诱骗出最大功率提供给核心板做为输入电源）、VBUS纹波检测、

• 外置扩展-uA测量板：

1. 使用xt30输出可调电源给负载供电，监测uA级别的电流。三段采样,频率10KHz。

• 外置扩展-均衡充电板：

1. 支持6S电池均衡充电
2. 支持外接散热风扇
3. 电流型电子负载，支持电池放电监测，也可以对输入电源进行带载测试。

项目参数

尺寸： 52x52x14mm(宽x长x高)
交互方式：1.54寸240x240分辨率TFT屏，1个滚轮编码开关，3颗轻触开关
电源输入接口：Type-c口，DC座【5525】接口
电源输出接口：功率计量Type-c口，可调电源输出XT-3.0接口
可调电源输出范围：2-36V，0-8A

项目介绍

1. 硬件

就如上面介绍的，我将核心功能设计到一块板上，集成了MCU相关电路、sc8701升降压电路、输入输出接口电路，因为尺寸要求，阻容换成了0402封装的（这部分可能对复刻方面增加了点难度），LCD屏幕使用了插件式的。如果你只想要一个升降压电源，那么只需要这一块核心板就可以了。核心板上留出了2个接口用于实现扩展功能，接口分为内置扩展和外置扩展。整体框架如下所示：

1.1 PCB板介绍：

• Main_Vx.x: 电源的核心板，实现了升降压输出。只想要升降压数控输出功能只需复刻这块板。
• Extend_CC_Vx.x: 内置的CC扩展板，实现PD/QC协议检测、CC表、VBUS纹波检测功能，与核心板组合做为FLPowerPro整机。
• Extend_uAMeter_Vx.x: 外置的uA测量扩展板，实现uA测量功能。
• Extend_batCharge_Vx.x: 外置的电池充电板，支持被动均衡，放电检测（电流型电子负载）。

1.2 扩展原理：

我在核心板上设计了2个扩展接口，其实就是将部分MCU的IO口引出，2个接口定义如下：

其中H1为内置扩展接口，U64为外置扩展接口（不要在意位号，立创EDA有些端子就是这样用U?标识，我也懒得改）。我设计了一块CC扩展板接到H1上，其io的作用可以看Extend_CC板原理图。H1上的io功能基本固定，而U64上的io不同，因为扩展板功能的不同，需要到的io引脚功能也会不同，比如有些需要gpio，有些需要uart，有些需要adc引脚等等，所以做为外置扩展上的io，会根据扩展板而重新复用，以此来实现不同功能。每次进入不同app时会进行重新初始化，在app退出时设置为默认模式。U64上各io引脚功能如下所示，可以看到我选择的io引脚涵盖很多外设如GPIO、UART、ADC、TIM(PWM)、I2C、CAN这些。

下图分别标注了uA测量扩展板和充电扩展板对应io的复用功能：

下面是3块扩展板的3d图：

1.3 升降压电路原理：

这部分可以查看我之前开源的迷你数控电源，这个项目也是对之前的电源进行了重构和改进。

1.4 人机交互：

相较于波轮开关，常用的滚轮编码开关（SIQ-02FVS3）在使用和UI控件控制方面会更加的优雅，但相对的价格也会超出很多（波轮大概1元，滚轮编码大概6元），后来我找到一个折中的元器件，18脉冲增量型拨轮编码器，价格在3.5元具有滚轮编码不带按键功能，配合另外3颗轻触开关可以提升交互体验。

显示方面依旧是1.54寸的240x240LCD屏（插件型），调整了轻触开关位置更加适合操作。

1.5 输出防倒灌：

输出端设计了双MOS管用来做防倒灌，同时也可以在检测到短路电流后迅速断开输出。mos管通过mcu的io引脚控制通断，缺点是mos管存在启动电压门限导致输出最低在2V左右，还有在使能后即电源输出时不支持防倒灌，目前解决方案是通过软件检测输出电流的方向，如果检测到电流倒流即断开mos管。
Main V1.4版使用了理想二极管驱动芯片实现放倒灌功能，可以让输出范围达到0.5-36V。驱动芯片为MX16171，高侧驱动为外部N沟道MOSFET提供电荷泵栅极驱动，并配备快速响应比较器，当电流反向流动时可关断FET。我在输入也串了理想二极管，防止意外发生电流灌入输入电源导致其损坏。

并且想要实现低于1V的导通输出，其src引脚需要提高独立电源。

1.6 散热以及风扇接口：

V1.4版本的核心板增加了一路风扇驱动电路和测温电路，用来扩展底板风扇功能以及过温保护，NTC电阻紧贴液晶背面的外壳部分，当检测到外壳温度超过设定值时关闭输出。

风扇接口只留出了2个焊点，适合5V驱动的风扇。推荐使用3004涡轮风扇或者3507涡轮风扇，都是侧吹。

带风扇散热可以让电源长时间运行，不严谨测试输出功率在70W以上时运行半小时以上，带风扇底板的外壳温度维持在50℃左右，而普通版本的电源外壳在几分钟内就上升到70多℃。目前有2个版本的风扇底板，其中3004版本是群友“💋撕夜”设计（感谢开源，外壳文件上传到附件），适配超薄3004涡轮小风扇，颜值高底板整体厚底5mm。风扇某宝价格在17元左右。这个版本底板目前正在QQ群里进行团购。
3507版本是我按照嘉立创cnc特价规则设计的，特价22元+5元运费。适配的3507风扇在某宝有款2元的，比较实惠但厚度有8mm。
风扇链接：限时特价3507微型风扇

2. 结构

为了提升电源性能和散热能力，外壳使用了CNC工艺，设计整体结构将发热器件（电感、MOS管、SC8701等）紧贴外壳。面板换成钢化玻璃提高耐用性，当然复刻的时候节省成本还是可以使用亚克力面板。
如上面介绍的lcd屏使用了插件型，以此和核心板脱离开来。可以尝试将lcd屏和面板贴合让电源更加精致。核心板上的固定孔位焊接了贴片螺母用于垫高，使得底板工艺更加简单，可以使用嘉立创的1元打样活动。整体结构如下：

各处散热设计：

3. 软件

GUI交互和软件分层设计可以查看迷你数控电源，这里介绍下扩展功能部分的代码。
上面提到扩展接口里的io引脚需要根据扩展板来复用功能，我们可以在board层添加一些配置函数，在进入app应用时来调用。

void config_reset(void)
{
...
}

void config_uA(void)
{
...
}

void config_bat(void)
{
...
}

void board_extend_config(uint8_t ex_mode)
{
    board.extend_mode = ex_mode;
    switch(ex_mode) {
    case kBoardExMode_uAMeter:
        config_uA();
        board_meter_mode(kBoardExMeter_A);
        board_adc_config(kBoardADCMode_uA_meter);
        break;
    case kBoardExMode_batCharge:
        config_bat();
        break;
    default:
        config_reset();
        board_adc_config(kBoardADCMode_normal);
        break;
    }
}

如果你想扩展些其他应用，可以参考目前的app应用代码，写好对应的函数然后加入到ui_homepage.c中的app_data[]即可。

static app_icons_data_t app_data[] =
{
    {"CC表",         &ui_img_cc3_png,        lv_cc_open, lv_cc_close, cc_group_select, },
    {"PD检测",    &ui_img_cc3_png,    lv_pd_open, lv_pd_close, pd_group_select, },
    {"QC检测",    &ui_img_cc3_png,    lv_prot_open, lv_prot_close, prot_group_select, },
    {"电源",       &ui_img_power_png,  lv_dp_open, lv_dp_close, dp_group_select, },
    {"uA测量",    &ui_img_uameter_png,    lv_ua_open, lv_ua_close, ua_group_select, },
    {"充放电",    &ui_img_charge_png,    lv_bat_open, lv_bat_close, bat_group_select, },
    {"设置",   &ui_img_setting_png,        lv_setting_open, lv_setting_close,  setting_group_select,},
    {"关于",   &ui_img_about_png,        lv_about_open, lv_about_close,  about_group_select, },
};

组装流程

配件清单（不包含外置扩展部分）如下：

由于电源较迷你所以组装的时候要细心。在准备所有配件后可以按照以下步骤进行组装：

功能使用

这部分介绍复刻完硬件后的烧录固件、校准步骤以及各个功能的使用。

1.烧录固件

当硬件复刻好后需要先烧录固件，这里推荐使用usb来烧录（附件有其他烧录方式）。
首先安装雅特力的USB DFU驱动，在附件中找到“Artery_DFU_DriverInstall.exe”双击并运行即可。

按住电源启动键，在插入usb连接到PC端，设备管理器会弹出“AT32 Bootloader DFU”设备，表示连接成功。

打开“ArteryISPProgrammer.exe”，接口类型选择USB DFU，工具会自动识别到插入的设备。

继续点击下一步，直到下图，选择bl.bin和fl_power_pro_iap.bin固件(注意地址范围选择，bl起始0x08000000，iap起始0x08005000)，点击下一步，对弹出的提示选择确认，等待固件烧录成功即可。

2.更新固件

第一次烧入固件后，如果后续要更新固件可以使用更方便的操作方式。按住返回键再插入usb连接到PC端，电脑会弹出名为“AT32 IAP”的U盘，将要更新的xx_iap.bin固件文件拖入U盘即可更新固件。

3.校准

烧入固件后重新上电可通过指示灯是否为呼吸模式来验证烧入成功，同时屏幕应能正常显示。先测试滚轮编码器以及按键功能，没问题后通过usb连接到pc，打开上位机导入参数，一般这时重启后各功能都应正常，只是采样和输出精度会有误差，我们需要进行相关校准。

3.1 采样校准

我们先对采样部分进行校准，目前关于采样这块使用多段映射方式，即每个采样值会保存多个[实际值, ad值]，上位机选择要校准的测量项，再点击校准map，界面会刷新当前的采样值，填入实际测到的真值后锁定当前行，再继续校准后面段直到校准所有段。

3.1 输出校准

采样部分准确了后我们再校准输出部分，电压电流输出目前仍是线性方式，与采样校准类型类似，P值做为输出占空比（1000最大），I值为对应占空比输出的实际值。

4.功能使用

4.1 cc表功能

因为内部的fusb302的cc引脚并没有接到typec上，所以默认不参与协议协商，充电器和受电设备相当于直连。如下图所示：

这种方式可以用来监测手机充电电流曲线等等。我们可以通过usb接上PC端，用VOFA+软件来查看实时的电流功率等。

或者我们直接使用电源表直接进行协议，此时受电设备就是一个普通负载。我们接上充电器后按下“返回键”开启电源表，选择进入QC协议app，可以对充电器进行qc协议检测和诱骗。或者同时按下确认键和返回键，开启pd协议，进入PD协议app，选择对应的协议等级。

CC表app里可以切换界面选择查看当前电压电流波形，也可以查看Vbus的纹波。

4.2 升降压输出

我们可以选择typec口或者XT30口接入电源，注意不要同时接入！ 当选择typec口接入时，如果设置里选择了“自动PD开启”那么在进入电源app时会自动诱骗出最高功率的pd协议电压（比如20V5A）。可以点击快捷设置选项选择对应的电压电流输出项，或者编辑电压电流设定值，设定好后点击电源启动键即可输出。

输出使用了双MOS管做防倒灌，所以可以直接接电池进行充电。

4.3 uA测量

外接uA测量扩展板，选择进入uA测量app，目前自动档还没写仅支持手动挡位，选择好挡位后开启数控电源输出（输出电压目前只能在数控电源app里设置）开始测量。这个扩展板有个缺陷，开启电源会有分流情况，即存在偏置电压而且会随着输入电压变化而变，我目前测试用的都是5V输出，校准也是按照5V输出校准的。并且目前也没有写好对应的上位机。

4.4 充放电

前面说到在电源app界面可以直接给电池充电，而在充放电app里增加了均衡功能，支持6S电池均衡充。接上电池扩展板后，先接好xt60线，再接上均衡线，打开均衡功能即可自动均衡。在该界面我们也可以接上usb到PC，使用VOFA+软件监测电池的充电过程。

我们还可以切换界面到放电界面，设置好放电电流开启电池放电，同样可以使用VOFA+软件监测电池的放电过程。

注意事项

• PCB板厚度都选1.0mm，4层板板层选择JLC04101H-3313。
• 电感如果没有贴紧外壳内侧可以用0.5mm厚的导热硅胶来填充。
• 外置扩展板功能有些缺陷，后期改进。
• 开启了“自动PD开启”选项后，在进入电源app界面时会主动诱骗出最高功率的电压等级（比如20V5A），此时另一个typec口也会有20V，注意此时接了一些设备会导致过压损坏。

复刻问题

• 先不着急打板，有丢丢小问题，运放芯片画反了要反着贴片（已修改）
• 先插入cc口typec电源，再插入pc端typec会重启？
  正常的，电源方案为pc端优先供电，后插入会进行电源切换导致瞬间失电重启。
• 按下电源启动键，屏幕on指示亮起但是没有输出？
  首先确定下是否进行了校准或者导入参数步骤，再排查下实际输出是否有，如果没有则排查sc8701部分的电路，如果有则排查电流采样部分电路。

后续发现的一些问题会更新在gitee上。

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