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PD协议微型直流可调电源｜宇的DIY#3
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简介
通过PD诱骗从充电头获取电源，通过可调降压电路输出直流电。核心IC成本￥6.5，实现输出功率显示与串口输出。输出电压2.4-18.4V，最大输出电流3A。硬件软件全开源！
简介：通过PD诱骗从充电头获取电源，通过可调降压电路输出直流电。核心IC成本￥6.5，实现输出功率显示与串口输出。输出电压2.4-18.4V，最大输出电流3A。硬件软件全开源！开源协议
：GPL 3.0
创建时间：2026-01-23 12:49:44更新时间：2026-01-23 13:48:38
描述
B站视频讲解链接：https://www.bilibili.com/video/BV1uUzABREKb/
开源文档链接：https://shouchenyu.feishu.cn/wiki/PxnSwaRRRixkaokr8oBcpYotnyb
开源文档链接：https://shouchenyu.feishu.cn/wiki/PxnSwaRRRixkaokr8oBcpYotnyb
一、功能介绍
通过PD诱骗从充电头获取电源，通过可调降压电路输出直流电。核心IC成本￥6.5，实现输出功率显示与串口输出。输出电压2.4-18.4V，最大输出电流3A。硬件软件全开源！
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PD诱骗功能
使用30W以上功率的PD协议充电头可以给该模块提供20V供电。无需庞大的开关电源，支持PD输出的笔记本雷电接口也可以直接给模块供电。同时也支持部分手机厂商的私有协议。
使用CH224A协议芯片而不是老旧的CH224K，更新的型号稳定性更高、减少一个易高温的限流电阻、同时成本更低。
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可调电压输出
当PD协议为20V输入时，模块输出电压可调范围：2.4-18.4V。如果充电头协议不支持20V输出，则该模块也可以运行在5V环境中。在充电头功率足够的情况下，持续输出电流最大支持3A。
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电流电压显示与串口输出功率
模块包括一个LED数码管用于显示当前电流电压。同时预留串口接口，可以实时输出电流、电压、功率信息。支持在上位机绘制功率曲线。电流采样误差±0.05A，电压采样误差±0.04V。
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上位机显示
Qt编写的上位机可以通过串口与模块连接，通过对模块上发的数据进行解析，直观的显示电压/电流/功率信息。还有连接稳定性计算与连接丢失警告。
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低成本，元件立创商城购买
在有串口输出功率功能的PD可调电源模块中，目前该设计成本最低。核心IC总价仅￥6.5元，外围电路与LED数码管可在淘宝购买元件进一步降低价格。
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完善的教学资料，便于学习
完善的软件硬件开源资料，所有软件硬件知识点均为常见的简单知识。
MCU使用国产PY32单片机，编译环境配置简单、HAL库编写代码与STM32类似，极易上手、价格仅￥1。
硬件电路使用成本极低的单通道运放进行采样。该功率采样方案电路简单易于学习，成本仅为开源常用的INA226芯片的零头。配合教学资料，可以简单的将该采样电路模块应用于任何包含单片机的项目中。
二、设计详解
硬件电路
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PD协议芯片
电源输入使用CH224A实现PD协议输入。通过R2的100K电阻选择PD输入电压档位为20V。如果充电头不支持20V档位PD协议，则会自动获取20V以下最高电压档位，详见CH224A芯片手册。
CH224A的PG引脚在电源输入正常时，会拉至低电平，可以在该引脚连接一个LED实现电源输入状态显示。三个CFG引脚可以配置PD电压档位，具体配置方法请查看芯片规格书。正常PD协议只会用到CC引脚，DM和DP引脚可以支持更多私有协议。
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DCDC降压
输出电压调节通过DCDC降压模块实现。R4电位通过调节芯片反馈引脚电压实现输出电压的控制。这个电位器需要使用10KΩ。同时R1和R5电阻可以限制输出电压的最大值和最小值。具体电压计算方法在图中已有描述。电位器在选择时，建议直接选择立创商城中的电位器，在淘宝上选择的电位器可能在两端附近阻值变化剧烈，难以控制。
该模块有详细的开源介绍与教程，详见链接：https://www.bilibili.com/video/BV1YNiuBqEM3/
在外围电路元件选型时需要注意耐压与额定电流。还需要注意该芯片在大电流时发热较严重，需要注意散热设计。
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电流电压采样
输出电压采样使用分压电阻将高电压分压至3.3V以内，直接供给MCU引脚进行ADC采样。具体电压范围计算在图中已写明。
电流采样使用运放放大信号。在输出-引脚有一个100mΩ采样电阻，通过将这个电阻两端电压放大实现电流采样。运放放大倍数计算也在图中注明。注意运放在选型时需要选择轨到轨的芯片，如果选择非轨到轨芯片，采样范围会被限制，需要自行重新计算放大倍数，同时采样精度也会被限制。可以自行修改运放放大倍数，提高小电流时的采样精度。
采样电阻必须连接在低端，连接高端由于运放耐压无法达到20V，运放会直接烧毁。在实际使用时，由于电阻的阻值存在误差，所以会导致采样有一定误差，可以在代码中进行补偿。
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20V指示灯
在输入PD协议电压为20V档时，该20V指示灯会点亮，用于确保当前输入电压达到20V。
该部分电路设计使用了一个18V的稳压二极管和三极管形成放大电路，从而点亮LED。当输入电压为20V时，稳压二极管反向导通给三极管提供电流，三极管放大电流点亮LED。R12和R16两个电阻阻值通过实测得到，该阻值搭配LED能够正常点亮，且亮度合适。
注意在设计该电路时，需要将LED放在三极管的集电极，如果放在发射极会导致LED正向导通电压不够，无法点亮LED。
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LDO供电与MCU
芯片的3.3V供电使用GM7333TB这颗LDO降压实现。这颗LDO输入电压范围较大，在输入5V-40V电压范围内均可正常工作。当PD输入失败时，+20V网络电压为5V，此时仍能够给MCU供电，增大模块可使用输入电压范围。
软件设计
软件开发环境为PY32F002B芯片，使用hal库编写，在使用时需要注意部分hal库函数名与STM32不一致。芯片没有DMA，只能在外设中断内手动获取数据。
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ADC采样
实际电压计算时，不直接使用3.3V固定值计算，通过芯片内部1.2V参考电压计算当前芯片的VDD电压，从而更精确计算当前的ADC输入电压。
ADC采样时间配置为最长档位，尽可能增加采样精度。如果仍有误差可能为电路中的采样电阻阻值误差，可在代码中通过宏定义简单的进行补偿。
电压电流计算时，由于电路中电阻阻值有一定误差，导致采样数据略有偏差，可以在代码中增加补偿系数。该系数需要自行实测误差后，进行调整。
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串口输出
串口配置波特率为115200。当前代码可输出电压、电流、功率信息，可以自行修改发送数据的格式，实现在Vofa中显示功率曲线。当前串口发送频率为100ms，频率不应过高，否则可能导致发送数组溢出，数据被截断。串口发送数组为一个缓冲区队列，当上一个字节发送完成后，进入串口中断，自动发送下一个字节，无需在调用printf函数时等待串口发送时序。
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数码管显示
PC上位机
上位机部分开源内容请查看开源文档：
开源文档链接：https://shouchenyu.feishu.cn/wiki/PxnSwaRRRixkaokr8oBcpYotnyb
三、使用方法
模块使用PD协议充电头供电（Type-C口的充电头），建议使用功率超过30W的充电头，如果低于30W，可能影响最高输出电压。模块最高输出电流为3A，同样受到充电头功率限制。理论电压输出范围：2.4-18.4V；电流范围：0-3A。（注意大电流输出时模块温度）
20V指示灯能够显示当前PD输入电压。如果连接电源后，数码管能够点亮但20V指示灯不点亮，代表当前输入电压不足20V，模块输出最高电压受限。除了PD协议，也支持部分手机厂商的私有协议，模块将自动选择20V及以下的最高电压档位，详见CH224A规格书。
显示数码管会轮流显示电压电流信息，每4秒切换一次。当LED点亮时显示电流，熄灭时显示电压。如果输出电流低于0.01A，系统将判断当前没有输出，数码管将固定在电压显示。
串口接口可以连接电脑，模块将实时输出电压、电流、功率信息。串口仅支持模块上发数据，故仅保留GND和TX引脚。下图为串信息示例，当前代码配置为100ms上报一次数据，也可以修改代码实现Vofa格式输出。串口电平为3.3V，波特率：115200。
钮子开关可以控制输出通断，当开关拨到OFF档，将切断输出接口的+极。此时数码管仍可以正常显示输出电压，当钮子开关拨到ON档将直接输出当前显示的电压。
输出接口分为接线端子和排针两个接口。两个接口均为左边负极，右边正极。
PD Power Monitor上位机在使用时，直接选择对应的串口号连接模块即可，软件会自动显示数据与连接状态，软件页面介绍见下图。串口连接电脑后，点击“Search”按钮搜索串口，选择对应的串口后，点击“Connect”按钮连接，此时串口状态为绿色Open，如果模块通信正常，页面的数据会更新，并且“连接稳定性显示”会开始更新数据包时间抖动数据，如果信号质量差会显示为黄色，连接断开会显示红色。“Copy”按钮可以将Message窗口中的所有内容复制到系统剪切板。
四、硬件/软件工程下载
硬件工程、软件代码、上位机软件下载请查看开源文档：
开源文档链接：https://shouchenyu.feishu.cn/wiki/PxnSwaRRRixkaokr8oBcpYotnyb
开源协议：
设计图
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