项目简介

本模块是一款基于ETA9697的简易充放电管理模块，也可以作为芯片的方案验证板。通过搭配一键开关机与电池保护电路，实现锂电池充电与可控的5V2A输出。本项目旨在分享本人的一个通用化电源管理方案，便于在进行一些小创意的设计时更加关注具体功能实现。

 

核心功能

电池充放电管理：充电电流可调、充电/充满指示灯、5V2A升压输出

单键开关机：配合一键开关芯片，可实现长按/双击等多种开机方案

高集成度设计，便于把该项目电路直接整合进其他项目中

 

开源协议

CC BY 4.0 （知识共享-署名 4.0）

 

项目硬件结构：

① 电池 → 电池保护芯片→ETA9697线性充电+一键开关机芯片

② 一键开关机芯片→ETA9697使能→ETA9697BOOST升压输出

 

项目一共有三个芯片与其外围电路组成，均可以独立使用。其中：

        ETA9697是一颗集成锂电池线性充电、边冲边放、升压输出、独立NTC温控、输出过载/短路保护的高集成度芯片，此外，该芯片还具有升压输出使能功能，因此可以省去额外的开关电路。

        DW02KA是一颗单节锂离子/锂聚合物电池保护芯片，具有高集成度的特性，外围电路仅需要一颗电阻，内置MOS的设计使得他非常适用于对体积有要求的小型电子产品。

 

项目设计、功能说明：

        项目设计时充分考虑了低成本、易复刻的需求，项目中使用的ETA9697芯片约1.5元（淘宝），板上垫高的16P的Type-C插座虽然有1.9mm垫高与4.3mm两种，但是他们都有多个兼容型号，且其中多个型号在立创商城都有16-15的优惠券，甚至连按键都是有优惠券的，因此本模块整体成本可以做到5元以内（不包括电池）。

 

下面我将通过几个问题来引出我设计时的思路：

1、为什么用了增高Type-C接口？为什么把开关、指示灯设计在Type-C接口下方？

        如果你看过我的其他项目如迷你圣诞树、烛光小夜灯等，你会发现这种小型项目里可以使用PCB作为底座的一个“上表面”，兼顾美观与功能性（比如触摸传感、电气连接），此时只有一个Type-C接口的设计可以简化外壳设计难度，不需要单独设计按键的部分，把充电指示灯藏在Type-C接口下方也可以显得不那么突兀，增加设备的整体性与美观性。参考外壳设计：

       另外便是我在该开源项目中一共有两个“一体化Type-C接口”方案，分别为4.3mm与1.9mm的两种增高Type-C，他们PCB封装是兼容的，不过由于4.3mm增高版的Type-C底部空间更大，可以放置更大的按键（手感更好，按键框架与PCB焊接后也相对更加耐用）与0805的LED，而1.9mm这个增高版的Type-C底部高度比较矮，只能更改为“中龟”按键（也是常用按键，手感也还可以），不过视觉上的一体性也更强了。

       至于为什么不用更矮的比如1.5mm增高版的Type-C，虽然他们底部也可以放置更矮的按键，但手感比较差了，用户使用起来会觉得很不舒服，因此我便只做了4.3与1.9的一高一矮两个方案。

 

2、为什么使用单键开关机控制芯片？

        正如项目简介所说，本项目旨在分享本人的一个通用化电源管理方案，便于在进行一些小创意的设计时更加关注具体功能实现，比如直接拿来做一个创意小夜灯的电源管理电路，因此本项目需要考虑用户在不使用MCU的情况下的控制方案，此时单键开关机控制芯片是一个很好的方案，具有低功耗、零外围等优势，不需要大量分立器件即可实现按键开关机的控制。

        且该类芯片在淘宝上有非常多的种类，比如长按开关、双击开关机、甚至是模拟大疆的“单击后再长按”开关机控制，足够，满足大部分的按键开关控制场景，如下图所示：

       如果您不希望使用该芯片，也可以改成拨动开关控制、MCU控制等等，符合ETA9697芯片ENBST的控制要求即可。

 

3、重点★为什么NTC上并联了一颗电阻？

       你观察的很仔细，本项目的两个电路图提供了两种NTC温控电路的设计，在更老的“4.3mm增高”版本中，使用了常规的单电阻分压方案，比如我使用的是5.1K分压电阻，在使用B=3435的NTC电阻时，过热≈49°C，过冷≈3.1°C，这样看起来是一个比较保守的温控设计，但此时并没有什么问题。

       而如果你希望将过热保护温度调高，比如设置为90℃附近，通过计算，我们可以把分压电阻更改为1.5k，如果使用B=3435的NTC过热保护触发在91–96°C，而此时如果使用B=3950的NTC，则过热保护触发在81–85°C。是不是看起来也没有什么问题？

       我们再计算一下，分压电阻为1.5k的情况下，B=3950时过冷保护约32–37°C，B=3435时过冷保护约33–39°C，是不是很不合理？夏天的室内温度也能算作“过冷”了吗？这就是直接修改NTC电阻分压比例的坏处：当过热保护温度变高的同时，过冷保护温度也变高了。

       那我基于过冷保护门限为10℃重新计算一下，大部分情况下的室内温度不会低于10℃吧？我认为这个温度我认为比较合适了。通过计算可以得出B=3435 时分压电阻≈3.77k、B=3950时分压电阻≈4.13k，那再基于这个分压电阻进行计算，B=3435过热触发≈59°C、B=3950过热触发≈52°C，这和刚刚得出的结论相同：我们降低过冷保护门限时，被迫降低了过热保护温度。那有什么办法使得芯片的温度保护门限变得更宽吗？在保持较高的高温保护门限的同时也设置一个较低的低温保护门限？

       有的兄弟，有的。

       此时只需要在NTC电阻上也并联一颗电阻，就可以修改温度保护门限范围了：把在10°C时 NTC 的等效阻值降到芯片冷阈需要的值，这样在10°C触发；同时并联会在高温端把等效阻值也压低，从而不会把高温触发降到非常低的值。按低温保护门限0.83，算得需要的Rsh，B=3435时Rsh≈12.16k，B=3950时Rsh≈11.50k，折中后取接近的标准E24值12k，此时B=3435过冷触发≈10.0°C，过热触发≈87.3°C， B=3950时过冷触发≈11.5°C，过热触发≈77.7°C，这时候无论过冷或过热保护温度就都很合理了。因此我在更新的“1.9mm增高”版本中使用了这种在NTC电阻上额外并联12k的Rsh的方案，同时保留“4.3mm增高”版本中的传统方案供对比。

最终计算值：（电路图中有标注

NTC B值 = 3435 :
低温触发温度: 9.52 °C ；低温恢复温度: 17.09 °C
高温触发温度: 87.25 °C ；高温恢复温度: 83.87 °C

NTC B值 = 3950 :
低温触发温度: 11.45 °C ；低温恢复温度: 18.09 °C
高温触发温度: 77.69 °C ；高温恢复温度: 74.91 °C

 

4、芯片不是内置过温保护吗，为什么还需要那么费劲设置外部NTC电阻？

       查询数据手册可知芯片有 Over Temperature Protection (OTP) 功能，当芯片结温上升到150°C时，会自动关闭充电/升压等功能进入保护，当温度下降到约130°C时，芯片自动恢复正常工作。但是需要注意的是，芯片内部OTP保护主要是针对芯片自身的，而设备因为布局原因，电池会距离芯片比较远（一般也不建议紧挨着，毕竟线性充电比较容易发热），因此电池可以设置单独的NTC电阻进行温度传感，可以通过飞线连接，本项目中使用了板载NTC主要是作为功能演示。

 

5、为什么电路图右边是空白的？

       因为本项目旨在分享本人的一个通用化电源管理方案，便于在进行一些小创意的设计时更加关注具体功能实现，因此只需要复制该电路图就可以在右边设计自己的创意了。

 

复刻注意事项：

1、焊接时应当先焊接按键开关、LED等，再焊接Type-C接口，建议在仅焊接Type-C的16P引脚后先进行功能测试，确认CC引脚连接正常（电源有5V输出）后再焊接4个外壳的腿

2、若电池具有保护板（比如一些软包锂电池），则可以不焊接该模块的DW02K芯片，直接使用0Ω电阻短接DW02K封装中的2与4或5号引脚

3、若电池保护板具有NTC，可以修改接口和电路使用电池的NTC进行温控保护。

 

其他

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