✨《MPS 无线开关功率计（基于 MPQ5857 + ESP32C3）》开源项目介绍文档

作者：北京交通大学 李辰垚（RC老兵） 吴张扬（RM：BNGU战队）

在此也感谢BNGU战队对本项目提供的支持

1. 项目简介

本项目是一款基于 MPQ5857 与 ESP32-C3 模块开发的 智能无线开关 + 功率计小型设备。

它整合了安全的高侧/低侧 MOS 开关设计、可编程电源保护、实时遥测和无线控制，适合作为

• 电池供电系统保护
• 可控无线 DC 开关
• 无线电源管理设备
• 远程电源监控节点

核心特性：

• 🔌 智能开关控制：通过 ESP32 WiFi 网页实时开/关 MOS
• 📡 无线通讯：通过手机网页 UI 实时查看电压、电流、保护状态
• 🛡️ 安全供电管理：由 MPQ5857 集成芯片提供的 OVP/UVP/OCP/SCP/反接保护
• 📈 电压、电流实时监测：VSNS / ISNS
• 🌙 软启动功能（解决冲击电流）
• 🔥 故障 FAULT 引脚

2. 板子外观与功能简介

板子

【PCB Layout】（这里是旧版本的,样子有一点小更新）

【实物图】

3. 核心架构说明

3.1 系统总体框架

该板由三部分组成：

● MPQ5857 功率路径管理（核心保护 + 开关控制）

根据 MPQ5857 数据手册：

• 输入支持 4.5–42V
• 反接保护（-42V）
• 稳压输出低压差（20mV）
• 过流/短路/过压/欠压保护
• 内置 boost 给 MOS 管栅极提供高驱动能力
• FAULT# 引脚提供保护输出

它驱动板上的 Q9 / Q10 两个功率 MOS（PSMN1R4-40YLDX）实现高边和负载侧控制。

【MPQ5857 电源路径】

3.2 电源供能架构

板载完整的三级供电架构（见原理图页）：

● 第一级：输入端（XT60 / Type-C）

• 通过 XT60PW-M 输入大电流
• Type-C 作为烧录口以及调试时为esp32辅助供电及串口打印信息
• TVS二极管做浪涌保护

● 第二级：Buck 降压（MP2459）

将外部输入降到 5V，供给下一阶段

• 输入范围宽
• 效率高

● 第三级：LDO 稳压（MP20051）

将 5V 降压成 3.3V，为 ESP32C3 和逻辑电路供电。

4. 控制架构（ESP32-C3）

● 功能

• 基于 ESP-IDF 运行 WiFi AP
• 提供浏览器访问监控页面
• 显示实时电压、电流、FAULT 状态
• 控制 MOS 开关
• 管理按键输入（短按开机/急停）

【整体系统框图】

5. MPQ5857 的保护能力演示（测试）

✔ 5.1 过流保护（OCP）测试

• 设置 OCP 档位：150 mV和 50mV（电阻两端电压）

原本PCB选取选型为2mΩ锰铜合金电阻（如下图），但是暂时没找到这么大功率的负载，所以换做下图中的小一些的10mΩ电阻采样测试功能。

• 测试使用的负载为10个10Ω的大功率黄金铝壳电阻并联（总负载为1Ω）

• 这里使用的是钳位模式，当负载电流超过阈值之后经过短暂的时间再次检测还是过流时，MPQ5857 自动关断通路(不建议大家使用钳位模式，因为当触发保护次数过多或较为频繁时会使mos管发热严重)
• 实测关断延迟 均小于100 µs

（1）实际使用电池为24V（6S），挡位处于150mV时，因选取采样电阻为10mR，所以过流检测为15A。因负载为1欧姆，所以当电压上升至15V左右时，电流为15A左右，MPQ5857检测到过流自动关断

（2）实际使用电池为24V（6S），挡位处于50mV时，因选取采样电阻为10mR，所以过流检测为5A。因负载为1欧姆，所以当电压上升至5V左右时，电流为5A左右，MPQ5857检测到过流自动关断

✔ 5.2 过压保护（OVP）测试（设置20V过压）

• 提高输入电压至门限
• MPQ5857 检测进入过压将立即关断通路
• 保护动作正常触发

✔ 5.3 软启动测试（使用直流电源12V档）

• 开启 MOS 时电流上升平滑
• 避免冲击电流
• 电压上升曲线可见明显软启动特性

✔ 5.4 无线开关延迟测试（WiFi UI 操作控制开关，未进行精确测试）

• ESP32 控制开关 → MOS 响应

6. Web 用户界面（UI）展示

你的设备提供网页控制界面，功能包括：

• 开/关控制
• 实时电压、电流刷新
• 故障显示

【手机版：网页界面截图】

 

 

【电脑版：网页界面截图】功能相同

7. 软件架构说明（简略）

ESP-IDF 逻辑图：

+-------------------------+
|       WiFi AP           |
+-------------------------+
            |
            v
+-------------------------+
|      Web Server         |
|  (REST + Websocket)     |
+-------------------------+
            |
            v
+-------------------------+
|   MPQ5857 Driver (I2C)  |
+-------------------------+
            |
            v
+-------------------------+
|   MOS 控制（既有芯片内部保护控制也有esp32通过EN引脚控制） & FAULT 保护 |
+-------------------------+
            |
            v
+-------------------------+
|   按键（短按开机/关机）  |
+-------------------------+
 

8. 项目开放的信息

• 完整原理图（SCH）
• PCB
• BOM
• 测试说明
• 使用说明

以上四条均已在本开源网页展示或可直接进行下载

• ESP-IDF 程序源码（这里使用的是esp-idf6.0版本）

https://github.com/DD-9527/MPQ5857-PowerGuard-ESP32C3

9. 目前存在的小问题以及未来可能扩展功能

• 实时电压和实时电流的读取依赖ESP32的ADC，但是ESP32的ADC懂得都懂，比较漂。所以小电流情况下可能不太准，但是电流略大一些时准确性还是可以的。
• 虽然可能电流没办法非常精确，但是足够大家进行简单的硬件调试，是一个很不错的工具
• 同时本项目非常适合RC、RM的同学或者其他同学在做一些机器人或硬件项目或测试时用作无线开关和保护设备（比如遇到轮腿“袭击人类”事件或小陀螺疯狂旋转事件，就可以远程及时断电）
• 后面有简单的演示视频，因为有文件大小限制可能会比较糊，对于网页的具体介绍，大家也可以看上面的截图
• 未完待续

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