
基于SW6306的3S1P 21700多协议快充移动电源
简介
利用71*27上下分体铝壳安装3节三星50G组成的移动电源,使用智融SW6306实现大功率充放电与几乎全协议的识别,同时还支持大功率LED照明以及可选的自带线
简介:利用71*27上下分体铝壳安装3节三星50G组成的移动电源,使用智融SW6306实现大功率充放电与几乎全协议的识别,同时还支持大功率LED照明以及可选的自带线开源协议
:CC BY-NC-SA 4.0
描述
支持SVOOC 高压SCP(40W) UFCS(105W)等协议
含有程序代码,见附件,一些程序上的注意事项见其中的readme.md文件
参数:
- 尺寸:长*宽*高 = 105*71*28mm(不计自带线)
- 重量:366.3 g
- 显示:0.25寸188数码管,带百分比与快充指示
- 接口:USB-C*2 USB*A
- 输入功率:60Wmax 20Vmax 3Amax
- 输出功率:90Wmax 20Vmax 5Amax
- LED功率:1~18W
- 输入支持协议:PD3.0 / FCP / SCP / AFC / DCP / VOOC / UFCS等
- 输出支持协议:PD3.0 / QC2.0~QC5 / FCP / SCP / AFC / PE / DCP / SVOOC / UFCS等
测试:
仪器:
- 示波器:SIGLENT/鼎阳 SDS1102X-C
- 万用表:ZOYI/众仪 ZT219
- USB表:WITRN/维简 U3
协议测试:
C1口(自带线):
C1口PDO:
C2口(使用EMARKER线):
C2口PDO:
C口UFCS(两口相同):
A口快充协议:
A口UFCS:
充放电能量与外壳温升测试:
充电:
- 60W充电:55.68Wh 35.5°C -> 44°C(NTC高温保护) -> 45.5°C(充满)
- 30W充电:55.95Wh 32.2°C -> 39.2°C(充满)
- 18W充电:55.95Wh 温升0°C(无法测出)
放电:
- 80W放电:43.75Wh 32.8°C -> 55.8°C(最高温)
- 60W放电:44.99Wh 31.6°C -> 51.7°C(最高温)
- 20W放电:47.38Wh 32.6°C -> 34.2°C(最高温)
效率:
- 60W:44.99/55.68 = 80.8% 开方得单次充放电效率89.9%
- 20/18W:47.38/55.95 = 84.7% 开方得单次充放电效率92.0%
输出纹波测试:
空载 40mV:
20W 45mV:
60W 90mV:
80W 118mV:
静态电流测试:
单片机进入stop模式后:61uA
单片机运行,数码管亮:8.7mA
三个可选项:
该设计中,单片机主控,LED照明,自带线是三个可选电路
关于它们在取舍时需要如何修改原理图和选择PCB,请参考原理图最后一页(单片机部分)
选件:
电池:3节21700电池,按照原理图第3页(保护板部分)的方式进行点焊连接成3串电池
我选用的是3节拆机三星50G,成本适中,购买链接:拆机 三星INR21700-50E锂电池 3.6V适用强光手电 电动车21700电芯-淘宝网 (taobao.com)
选用其他的电池例如三星50S、50E、力神LA均可,并按照电池的充放电能力修改电池的配置电阻或sw6306.h文件中的功率限制
外壳:71*27上下分体铝外壳,颜色选择你喜欢的,长度选择100mm,尺寸图见附件。购买链接:
铝合金外壳铝型材壳体仪表壳电池盒金属外壳控制器铝壳铝盒 71*27-淘宝网 (taobao.com)
铝合金盒子铝型材外壳分体铝壳定制电池盒壳体电路板壳开孔 71*27-淘宝网 (taobao.com)
电感:RM扁铜线电感如图,电感量选择4.7uH
购买链接:大电流扁铜线电感 100A RMPQ 滤波储能直插磁芯绕线 功率电感线圈-淘宝网 (taobao.com)
LED升压电感选择6.8uH 0650(5mm高度),选择0630可能有饱和风险
自带线:建议使用质量较好,线皮内带金属丝屏蔽网的类型,相对TPE皮线,编织线将会更耐用
线直径不超过3.5mm,套热缩管后不超过4mm,才能塞入面板上的孔;你也可以修改PCB文件,加大孔直径以适配你的线
我使用的是科学捡漏的50cm双C口短线,但目前已停售
电容:MLCC选择25V以上耐压,由于直流偏压效应,耐压越低的MLCC需要的容量越高,如25V需要22UF容量;50V只需要10UF
固态电容高度建议在8mm以下
SW6306芯片:其有两款:SW6306与SW6306V,后者烧码支持VOOC协议,但如果选择使用单片机控制则无需区分
SW6306相比其他100W集成移动电源芯片相比有便宜(7元/片),驱动能力强的优势,而且支持的协议最多,遥遥领先!!
单片机:选用了一年前购买来吃灰的合宙AIR001,鉴于合宙业务转向,芯片购买难度上升,也可选择兼容的普冉 PY32F002AF15P
BM3451:选择后缀为TJDC-T28A版本,带被动均衡功能;不推荐常见的TNDC后缀版本,其低压关断低压太高,会影响放电容量
3570LED:规格选择10W,购买链接:进口芯片20W六芯白光贴片3570后装汽车前大灯改装大功率LED灯珠9V-淘宝网 (taobao.com)
导热垫:购买2mm厚度硅胶导热垫,再自行裁切
购买链接:导热软硅胶片 CPU散热垫片 LED电源散热垫片 PCB电路板 导热绝缘-淘宝网 (taobao.com)
制作:
- 确定你需要哪些功能,哪些元器件不焊,具体见原理图最后一页
- 克隆工程,按需要修改文件
- 按原理图与BOM,参考选件一节购买元器件
- 在编辑器中打开PCB,选择需要的板子,拼板或分开打样
- 获得PCB:
- 焊接主板部分,注意灯珠极性,数码管需要弯折90度焊接:
- 电池两头缠3圈高温胶带,防止与外壳短路;切割导热垫如图(用于托住电池),两面外壳都需要:
- 保护板卡入铝壳槽中,按照电压从低到高的顺序与电池焊接:
- 摆放好热敏电阻,使其在合上盖子时处在两颗电池的中间
- 主板与保护板电池接口焊接足够线径的导线与合适的插头(方便拆装,图中为T插头)
- 组装下半部分:主板卡入槽中,LED板用螺丝固定在后面,并用20AWG或更粗的线连接主板与LED板,电感下方用两层2mm导热垫将热量导到外壳:
- 使用万用表测试保护板是否有电压输出,主板电池端与接口端是否短路
- 连接主板与保护板,看数码管是否亮起
- (自带线)取合适的长度(15~30cm)剪线,套入10mm长直径6mm的热缩管中,但不要热缩;把线穿入自带线面板预留的孔中,C口一端在外
- (自带线)剪开线尾,找到VBUS GND CC1 DP DM 五根线,按PCB丝印焊接到板上,焊接后将热缩管套到线尾并热缩,确保面板孔内套热缩管再套自带线
- (自带线)如果有屏蔽网,建议一半焊接到主板C口外壳焊盘,一半焊接在面板孔位边上以增加机械强度
- (单片机)准备DAPLINK,电脑安装KEIL与DAPLINK驱动程序,按照软件文件夹中的readme.md将DAPLINK与主板排针连接,打开.uvproj文件,编译下载
- (单片机)若显示无法连接请检查连接线,使用短的连接线或干脆握住连接线,防止外界信号干扰SWD
- (单片机)下载完后按RST按键,打开串口助手观察输出(波特率115200)
- 测试充电与放电功率与协议是否正常,测试数码管电量显示,快充显示是否正常
- 测试LED照明功能是否正常
- 总装配,连接主板与保护板的插头插座可以塞入保护板的挖槽中,合上铝壳时保护板上的2*3pin插座对准主板上的插头
- 拧上螺丝
注意事项:
- 锂电池易燃易爆,小心操作,及时断开电路,不要过温过充过放
- 含有大量0402元器件与QFN芯片,需要一定的焊接能力
- PD协议在没有EMARKER线 / 5A线的情况下无法实现超过5A / 60W的输出
- 自带线一定要套管,否则很不耐用
- 示意图有些是旧版本的存在缺陷,但发行版中已经修复,故制作出来的成品可能与图示有一定出入
- 背板是一些参数信息,你可以按照喜好修改,比如添加认证标志以方便上火车等
- 多看看原理图、PCB的注释和readme.md文件
仓库地址:
https://github.com/TKWTL/3S1P-21700-Power-Bank
设计图

BOM


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