描述
<h2>1、项目功能介绍</h2>
<p>本项目设计了一款以<strong>ESP32-S3</strong> MCU为控制器、采用<strong>PL5501</strong> Buck-Boost拓扑进行电压变换的数控电源,具有电压和电流双环输出控制。主要面向12V/15V/20V PD诱骗 或 12-24V DC电源供电的情况,<strong>具备1-32V恒压和1-5A恒流的宽输出范围</strong>,具备软件过压欠压、短路(超功率)保护;软启动、输入过压硬件保护。</p>
<p>首先感谢嘉立创、沁恒以及其他赞助商的支持!</p>
<p>先前项目与上一届立创电赛开源过几款数字可调电源,但设计和使用过程中发现还是有很多可以完善提升的地方,在发布前本项目已历时6个月、累计迭代8个版本,尽可能弥补缺陷。本次也是用上了Vibe Coding,很大程度上弥补了本人软件能力的短板,自以为控制和交互方面相较于先前项目有不小提升。</p>
<p><span style="color:#FF0000;background-color:#FFFF00;font-weight:bold;">
需要注意,本项目为追求紧凑性大量使用0402阻容以及密集管脚元件,焊接难度较大,复刻请确保具备相应能力。
</span></p>
<table>
<tr>
<th>更新日志:</th>
<th>序号</th>
<th>Control版本</th>
<th>Power版本</th>
<th>更新时间</th>
<th>更新说明</th>
</tr>
<tr>
<td>1.</td>
<td>1.4</td>
<td>1.5</td>
<td></td>
<td>项目首次开源</td>
</tr>
</table>
<p><img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/56a7e5a8dc5a46da96b56ee5dd1bc1e9.png" alt="成品展示_1.png"></p>
<p align="center">
Fig. 1. 可调电源成品展示
</p>
<h2>2、项目属性</h2>
<p>项目首次公开;项目为原创;项目未曾经在其他比赛中获奖;项目未在学校参加过答辩。</p>
<h2>3、开源协议</h2>
<p>GPL3.0</p>
<h2>4、硬件部分</h2>
<h3>4.1 基本特征</h3>
<ul>
<li>设备尺寸:L53 x W39 x H21.8 mm(不含香蕉母座)</li>
<li>输入电压VIN:12V - 24V(物理/软件欠压保护,物理过压保护)</li>
<li>输出电压VOUT:1V - 32V(低于1V无法控制)</li>
<li>输出电流IOUT:0 - 5A(软件)</li>
<li>控制精度:0.1V / 0.1A</li>
<li>显示精度: 0.01V / 0.01A / 0.1W</li>
<li>保护特性:欠压保护、短路(超功率)保护</li>
<li>交互方式:按键/多向开关、触摸屏、串口、局域网Web</li>
</ul>
<hr>
<h3>4.2 机械结构</h3>
<h4>4.2.1 外形与接口外设</h4>
<ul>
<li>接口:
I. USB:ESP32-S3内置USB,slave,虚拟串口。
II. PD:PD诱骗输入接口,默认诱骗20V。
III. DC:DC6.5-2.5输入接口
IV. 香蕉座:电源输出</li>
<li>外设:
I. 触摸屏:2寸240x320电容触摸屏
II. Boot按键:启动时按下进入烧录模式;其余时间作为KEY1按键控制输出开关
III. KEY2按键:交互按键
IV. EN按键:复位按键,按下ESP32-S3硬重启,需借助工具按下
V. 多向开关:具有左按、右按和直接按下,用于选择与调整数值</li>
</ul>
<p><img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/4f635e3a8cdc4ddab99b49d39c9bb4d1.png" alt="可调电源外形及外设.png"></p>
<p align="center">
Fig. 1. 可调电源外形及接口外设 (a) 顶面视图1. (b) 顶面视图2. (c) 底面视图.
</p>
<h4>4.2.2 可调电源组成</h4>
<p>可调电源由以下零件组成:</p>
<p align="center">
Tab. 1. 零件表
</p>
<table>
<tr>
<th>序号</th>
<th>零件</th>
<th>数量</th>
<th>获取方式</th>
<th>备注</th>
</tr>
<tr>
<td>1.</td>
<td>Control板</td>
<td>1</td>
<td>嘉立创PCB打样并焊接</td>
<td>--</td>
</tr>
<tr>
<td>2.</td>
<td>Power板</td>
<td>1</td>
<td>嘉立创PCB打样并焊接</td>
<td>--</td>
</tr>
<tr>
<td>3.</td>
<td>2寸240x320触摸屏</td>
<td>1</td>
<td>--</td>
<td>中景园 ST7789驱动 CST816D触摸</td>
</tr>
<tr>
<td>4.</td>
<td>上壳</td>
<td>1</td>
<td>3D打印</td>
<td>--</td>
</tr>
<tr>
<td>5.</td>
<td>下壳</td>
<td>1</td>
<td>3D打印</td>
<td>--</td>
</tr>
<tr>
<td>6.</td>
<td>CNC散热板</td>
<td>1</td>
<td>👉<a href="https://www.jlc-cnc.com/ac/ACUHiDI0/CP5SzoAs" target="_blank">嘉立创CNC免费打样</a></td>
<td>工时附加费4元</td>
</tr>
<tr>
<td>7.</td>
<td>香蕉母座</td>
<td>2</td>
<td>--</td>
<td>螺纹部分M4,过长需裁短避免短路</td>
</tr>
<tr>
<td>8.</td>
<td>彩色垫片</td>
<td>2</td>
<td>--</td>
<td>异色,用于分别输出正负极</td>
</tr>
<tr>
<td>9.</td>
<td>M2土八热嵌螺母</td>
<td>4</td>
<td>--</td>
<td>规格M2x2x3</td>
</tr>
<tr>
<td>10.</td>
<td>M2x8平头内六角螺丝</td>
<td>4</td>
<td>--</td>
<td>--</td>
</tr>
<tr>
<td>11.</td>
<td>M2x8+3铜柱</td>
<td>4</td>
<td>--</td>
<td>--</td>
</tr>
<tr>
<td>12.</td>
<td>7x7x3铝散热片</td>
<td>1</td>
<td>--</td>
<td>带背胶,用于DC-DC电感散热</td>
</tr>
</table>
<p><img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/28961388b77545d490fb2ca6f605211e.png" alt="可调电源组成.png"></p>
<p align="center">
Fig. 2. 可调电源组成
</p>
<h4>4.2.3 装配顺序</h4>
<p>可调电源的装配需要按照以下步骤:</p>
<ul>
<li>Step0. 准备工作:在上壳中预先嵌入M2土八热嵌螺母、将触摸屏放入上壳中、为CNC散热板涂抹散热凝胶/硅脂;</li>
<li>Step1. Control板安装:使用M2x8+3铜柱将Control板固定在上壳;</li>
<li>Step2. 上壳安装:将先前固定好上壳整体放入下壳中(置入需要按下多向开关);</li>
<li>Step3. Power板安装:将Power板置入下壳中,注意2mm连接器的位置与PCB朝向;</li>
<li>Step4. CNC散热板安装:置入CNC散热板并锁入M2x6螺丝;</li>
<li>Step5. 香蕉母座安装:区分好正负极,加入对应颜色垫片后将香蕉母座旋入PCB焊接端子。</li>
</ul>
<p><strong>由于设计较为紧凑,安装的时候可能会比较紧。上下壳打印较薄,可以稍微用力使其略微形变方便安装,但不要过于用力容易损坏薄壳。</strong></p>
<p><img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/99efefe1e46a49288633363d841d9012.png" alt="装配顺序.png"></p>
<p align="center">
Fig. 3. 安装顺序 (a) Control板固定于上壳. (b) 上壳整体置入下壳. (c) 安装Power板. (d) 安装CNC散热板. (e) 安装香蕉母座.
</p>
<hr>
<h3>4.3 硬件设计思路</h3>
<h4>4.3.1 电源拓扑、主要IC选型思路</h4>
<p>在上一版本的电源中,采用了Buck-Boost的拓扑结构,基于MPQ4263实现了升降压输出,本项目延续该拓扑的选择。但选择像MPQ4263这样内置下管的Buck-Boost控制器,虽然能够大大减小DC-DC部分的footprint,但实际设计和使用中对于散热的要求很高,因此本次使用MOSFET外置的方案。
先前的项目均采用电阻网络实现,对于无DAC的MCU还需要PWM搭配低通滤波器控制。因此本次使用PL5501作为DC-DC控制器,可以直接使用PWM控制输出电压,所需的元件更少。
MCU保持使用乐鑫系列,但ESP32-C3 IO数量不足,并且性能较弱担心不能胜任lvgl+Web的任务,因此选择引脚更丰富、性能更强的ESP32-S3。配置也选择直接拉满,选择ESP32-S3R8+外挂NOR FLASH的方案,拥有8M的PSRAM性能更好,而外挂NOR FLASH可以根据固件大小进一步压缩。
输入与输出范围预期为:输入12-24V、输出0-32V,因此需要根据范围选择合适耐压的芯片。主拓扑已确定使用PL5501并且能够满足以上范围的要求,此处不再赘述。对于输入部分,主要有两个辅助电源需要考虑输入范围,沿用先前的MP2359作为Buck辅助电源控制器,输入可达30V(注意,MPS原厂输入最大为24V,有点极限,此处使用副厂方案);对于输出部分,主要有半桥控制器需要满足输出耐压,最终选用RT9610C作为控制器。半桥控制器选型比较复杂,后续进行详细说明。对于采样部分,使用经典的INA226,输入可达36V完全满足本项目的要求。<strong>另外,所有电容都要满足耐压要求(输入侧推荐选用35V耐压,输出侧推荐50V耐压),MLCC不建议淘宝购买,之前买到过耐压虚标导致走了很多弯路。</strong></p>
<h4>4.3.2 电源框架设计</h4>
<p>电源系统框架如图所示:</p>
<p><img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/ade19bc2352b4b9c96d9e42afc4374ad.png" alt="系统架构.png"></p>
<p align="center">
Fig. 4. 系统框架
</p>
<h3>4.5 主要IC</h3>
<p align="center">
Tab. 2. 系统主要IC
</p>
<table>
<tr>
<th>序号</th>
<th>IC型号</th>
<th>功能</th>
<th>备注</th>
</tr>
<tr>
<td>1.</td>
<td>ESP32-S3</td>
<td>MCU,系统主控制器</td>
<td>使用R8型号,外挂8M NOR Flash</td>
</tr>
<tr>
<td>2.</td>
<td>PL5501</td>
<td>Buck-Boost拓扑DC-DC控制器</td>
<td>--</td>
</tr>
<tr>
<td>3.</td>
<td>INA226</td>
<td>电压电流采样</td>
<td>I2C ADDR:输入端,0x40;输出端,0x41</td>
</tr>
<tr>
<td>4.</td>
<td>RT9610C</td>
<td>半桥栅极驱动器,电源输出开关</td>
<td>--</td>
</tr>
<tr>
<td>5.</td>
<td>CH224Q</td>
<td>PD诱骗</td>
<td>I2C ADDR:0x22 & 0x23</td>
</tr>
<tr>
<td>6.</td>
<td>MP2359</td>
<td>DC-DC辅助电源</td>
<td>--</td>
</tr>
<tr>
<td>7.</td>
<td>ST7789</td>
<td>显示驱动</td>
<td><strong>一定要用SPI Mode3!!!</strong></td>
</tr>
<tr>
<td>8.</td>
<td>CST816D</td>
<td>显示触摸</td>
<td>I2C ADDR:0x15</td>
</tr>
<tr>
<td>9.</td>
<td>ME6217</td>
<td>3V3 LDO</td>
<td>--</td>
</tr>
<tr>
<td>10.</td>
<td>74LVC1G32</td>
<td>与门,3V3电平转换为5V,使信号兼容RT9610C输入</td>
<td>--</td>
</tr>
</table>
<h3>4.4 MCU IO配置</h3>
<p align="center">
Tab. 3. MCU IO配置
</p>
<table>
<tr>
<th>IO</th>
<th>作用IC/设备</th>
<th>方向</th>
<th>功能</th>
<th>备注</th>
</tr>
<tr>
<td>IO19</td>
<td>USB</td>
<td>双向</td>
<td>USB_DN</td>
<td>--</td>
</tr>
<tr>
<td>IO20</td>
<td>USB</td>
<td>双向</td>
<td>USB_DP</td>
<td>--</td>
</tr>
<tr>
<td>IO21</td>
<td>RT9610C</td>
<td>输出</td>
<td>输出开关</td>
<td>--</td>
</tr>
<tr>
<td>IO15</td>
<td>PL5501</td>
<td>输出</td>
<td>IADJ,生成PWM波,通过占空比控制输出电流</td>
<td>--</td>
</tr>
<tr>
<td>IO4</td>
<td>CH224Q/INA226</td>
<td>输出</td>
<td>I2C_SCL</td>
<td>--</td>
</tr>
<tr>
<td>IO5</td>
<td>CH224Q/INA226</td>
<td>双向</td>
<td>I2C_SDA</td>
<td>--</td>
</tr>
<tr>
<td>IO6</td>
<td>CST816D</td>
<td>输入</td>
<td>TP_INT,触摸中断</td>
<td>--</td>
</tr>
<tr>
<td>IO16</td>
<td>ST7789</td>
<td>输出</td>
<td>MOSI</td>
<td>--</td>
</tr>
<tr>
<td>IO17</td>
<td>ST7789</td>
<td>输出</td>
<td>SCLK</td>
<td>--</td>
</tr>
<tr>
<td>IO18</td>
<td>ST7789</td>
<td>输出</td>
<td>D/C</td>
<td>--</td>
</tr>
<tr>
<td>IO45</td>
<td>ST7789/CST816D</td>
<td>输出</td>
<td>RST</td>
<td>复位两者共用</td>
</tr>
<tr>
<td>IO38</td>
<td>显示背光</td>
<td>输出</td>
<td>背光控制</td>
<td>--</td>
</tr>
<tr>
<td>IO13</td>
<td>多向开关</td>
<td>输入</td>
<td>KEYA,左拨、触发电平拉低</td>
<td>--</td>
</tr>
<tr>
<td>IO11</td>
<td>多向开关</td>
<td>输入</td>
<td>KEYB,左拨、触发电平拉低</td>
<td>--</td>
</tr>
<tr>
<td>IO12</td>
<td>多向开关</td>
<td>输入</td>
<td>KEY1,按下、触发电平拉低</td>
<td>--</td>
</tr>
<tr>
<td>IO40</td>
<td>KEY2</td>
<td>输入</td>
<td>轻触开关、触发电平拉低</td>
<td>--</td>
</tr>
<tr>
<td>IO0</td>
<td>BOOT</td>
<td>输入</td>
<td>BOOT、KEY3</td>
<td>--</td>
</tr>
<tr>
<td>IO40</td>
<td>BUZZ</td>
<td>输出</td>
<td>4kHz无源蜂鸣器</td>
<td>--</td>
</tr>
</table>
<h3>4.5 详细方案介绍</h3>
<h4>4.5.1 半桥输出控制</h4>
<p>为了实现输出的完全切断,由简单的低端MOSFET开关方案改为半桥输出开关方案。本项目要求半桥控制器Phase耐压>32V、供电满足5V或6.6V,封装为QFN、DFN此类小封装,并且需要相对经济。同时满足以上电压条件的型号不多,经过选择,RT9610满足以上需求。
<strong>更重要的是,上管开通依赖自举电容,但一般半桥控制器通常输出占空比不常为1,留有自举电容充电时间。但是本项目中上管需要长时间开通,自举电容不能长时间维持栅极开通,因此需要引入外部电源辅助上管栅极驱动供电。</strong> 这里选择隔离电源作为外部辅助电源方案,将Phase作为隔离电源输出负端,使输出正端始终能够浮于输出电压之上,保持高于输出电压5V的电平,这样能够长时间维持上管开通。但大多隔离电源体积较大,为了保持项目的紧凑性,此处使用金升阳B0505MT作为隔离电源,体积小并且能够直接使用5V辅助电源进行供电 (淘宝买会比较便宜)。
此外,RT9610信号输入的高电平阈值为4.2V,不能够直接用IO进行控制,因此使用或门进行单向电平转换,将3.3V控制信号转换为5V电平。</p>
<p><img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/fbca98e32bfb4a2c92b512bfc64405e1.png" alt="输出控制.png"></p>
<p align="center">
Fig. 4. 半桥输出控制原理图
</p>
<h4>4.5.2 供电防倒灌</h4>
<p>Control板使用PMOS做防倒灌。当USB输入时VBUS=5V,栅极高电平,PMOS被切断,通过PMOS体二极管和D2到VCCOUT为后端供电,防止USB输入倒灌入Power;当USB无输入时VBUS=0,使用Power板对Control板进行供电,此时栅极低电平,PMOS导通,Power板5V电源通过PMOS到VCCOUT为后端供电。</p>
<p><img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/ace8325ae31a442b87c8b6451a7682fe.png" alt="供电防倒灌.png"></p>
<p align="center">
Fig. 4. 供电防倒灌
</p>
<hr>
<h2>5、软件部分</h2>
<p>本项目软件基于ESP-IDF实现,也是用上了RTOS。由于该部分主要用AI完成,实现细节不太确定,因此实现部分内容相对简要介绍,重点介绍框架与思路。</p>
<h3>5.1 交互逻辑</h3>
<p>本项目主要采用<strong>4套</strong>交互系统:</p>
<ul>
<li>I. 按键、多向开关交互</li>
<li>II. 串口交互</li>
<li>III. 触摸屏交互</li>
<li>IV. 局域网Web交互</li>
</ul>
<h4>5.1.1 按键、多向开关交互</h4>
<p>本项目中,共有2个按键和1个多向开关(以下全称为按键)。为了减少操作的复杂程度,每个按键至多有单击和长按两种输入逻辑。按键只用来基本的交互、保证最低的使用功能,如输出开关、目标电压和电流限制的数值操作(实际开发中发现按键数量有点冗余)。其中按键用来控制开关,多向开关用来选中对象和数值操作。
先前的项目中,我会更喜欢使用编码器作为数值操作的外设,有着更好的操作体验,但由于本项目设计过于紧凑,没有找到合适的编码器,因此使用多向开关予以替代,牺牲交互手感换取体积。但实际上在使用中会更喜欢后续章节触摸屏,按键有点摆设的味道。
逻辑如下表所示:</p>
<p align="center">
Tab. 2. 按键、多向开关交互逻辑表
</p>
<table>
<tr>
<th>按键</th>
<th>单击功能</th>
<th>长按功能</th>
<th>备注</th>
</tr>
<tr>
<td>KEY1 (BOOT)</td>
<td>电源输出关</td>
<td>电源输出开(系统错误时清除错误)</td>
<td>在复位上电时复用BOOT功能</td>
</tr>
<tr>
<td>KEY2</td>
<td>--</td>
<td>--</td>
<td>冗余设计,还没想好能用来做什么</td>
</tr>
<tr>
<td>多向开关-左</td>
<td>数值-0.1</td>
<td>数值连续减小</td>
<td>--</td>
</tr>
<tr>
<td>多向开关-右</td>
<td>数值+0.1</td>
<td>数值连续增大</td>
<td>--</td>
</tr>
<tr>
<td>多向开关-按下</td>
<td>循环切换选中对象</td>
<td>--</td>
<td>无选择→目标电压→目标电流→无选中</td>
</tr>
</table>
<p>电源的开启需要较为谨慎,而关闭要迅速以应对意外情况,因此输出控制以长按控制开、单击控制关;多向开关长按担心发力有偏向,进而在按下的同时也拨向另外两侧,因此只保留单击功能。</p>
<h4>5.1.2 串口交互</h4>
<p>和先前的项目相同,串口采用json的格式打包,统一上下位机信息封包和解包的标准。串口预留了最丰富的交互选项,但由于需要打一长串json格式的指令,实际使用起来并不方便,更多是用于在其他外设尚未实现功能前,作为调试的接口。
串口交互逻辑如下表所示:</p>
<p align="center">
Tab. 3. 串口状态回传逻辑表
</p>
<table>
<tr>
<th>关键字</th>
<th>功能</th>
<th>变量类型</th>
<th>备注</th>
</tr>
<tr>
<td>"t"</td>
<td>消息类型</td>
<td>字符型</td>
<td>"st"status,状态帧</td>
</tr>
<tr>
<td>"seq"</td>
<td>快照序号</td>
<td>整数数值型</td>
<td>--</td>
</tr>
<tr>
<td>"vin"</td>
<td>输入电压</td>
<td>数值型</td>
<td>--</td>
</tr>
<tr>
<td>"vout"</td>
<td>输出电压</td>
<td>数值型</td>
<td>--</td>
</tr>
<tr>
<td>"iout"</td>
<td>输出电流</td>
<td>数值型</td>
<td>--</td>
</tr>
<tr>
<td>"pout"</td>
<td>输出功率</td>
<td>数值型</td>
<td>--</td>
</tr>
<tr>
<td>"temp"</td>
<td>ESP32-S3片内温度</td>
<td>数值型</td>
<td>不可用时为-100</td>
</tr>
<tr>
<td>"state"</td>
<td>系统状态</td>
<td>字符型</td>
<td>"OFF"无输出;"CV"恒压输出;"CC"恒流输出;"FLT"系统错误</td>
</tr>
<tr>
<td>"in"</td>
<td>输入状态</td>
<td>字符型</td>
<td>--</td>
</tr>
<tr>
<td>"fault"</td>
<td>故障位掩码</td>
<td>u32</td>
<td>0位无故障;1位输入过压;2位输出过压;3位输出过流;4位过功率;5位短路;6位过温;7位反馈丢失;8位输入欠压</td>
</tr>
<tr>
<td>"out"</td>
<td>输出状态</td>
<td>布尔型</td>
<td>--</td>
</tr>
<tr>
<td>"cc"</td>
<td>是否在恒流模式下</td>
<td>布尔型</td>
<td>--</td>
</tr>
<tr>
<td>"vset"</td>
<td>修改目标电压</td>
<td>数值型</td>
<td>--</td>
</tr>
<tr>
<td>"iset"</td>
<td>修改目标电流</td>
<td>数值型</td>
<td>--</td>
</tr>
<tr>
<td>"vadj"</td>
<td>PL5501限压设置占空比</td>
<td>数值型</td>
<td>--</td>
</tr>
<tr>
<td>"iadj"</td>
<td>PL5501限流设置占空比</td>
<td>数值型</td>
<td>--</td>
</tr>
</table>
<p align="center">
Tab. 4. 串口控制逻辑表
</p>
<table>
<tr>
<th>关键字</th>
<th>功能</th>
<th>变量类型</th>
<th>备注</th>
</tr>
<tr>
<td>"vset"</td>
<td>修改目标电压</td>
<td>数值型</td>
<td>--</td>
</tr>
<tr>
<td>"iset"</td>
<td>修改目标电流</td>
<td>数值型</td>
<td>--</td>
</tr>
<tr>
<td>"out"</td>
<td>修改输出状态</td>
<td>布尔型</td>
<td>--</td>
</tr>
<tr>
<td>"fault_clr"</td>
<td>清除锁存故障</td>
<td>布尔型</td>
<td>--</td>
</tr>
<tr>
<td>"get"</td>
<td>读取信息</td>
<td>字符型</td>
<td>"status"状态;"ff"前馈标定值;"pid"系数;"prot"欠压短路保护阈值</td>
</tr>
<tr>
<td>"pid_v_kp"</td>
<td>设置pid</td>
<td>数值型、字符型</td>
<td>值为数字为绝对型;为"+1"为增量型;电流与其他参数以此类推</td>
</tr>
<tr>
<td>"pid_reset"</td>
<td>重放当前系数</td>
<td>布尔型</td>
<td>--</td>
</tr>
<tr>
<td>"test"</td>
<td>调试模式开关</td>
<td>布尔型</td>
<td>状态回传提速到 5ms</td>
</tr>
<tr>
<td>"uvp_v"</td>
<td>欠压阈值</td>
<td>数值型</td>
<td>默认为11.5V</td>
</tr>
<tr>
<td>"short_w"</td>
<td>短路功率阈值</td>
<td>数值型</td>
<td>默认为60W</td>
</tr>
</table>
<h4>5.1.3 触摸屏交互</h4>
<p>触摸屏交互在实际使用中是最常用、最接近我们习惯的交互方式。</p>
<p align="center">
Tab. 5. 系统状态
</p>
<table>
<tr>
<th>状态</th>
<th>含义</th>
<th>备注</th>
</tr>
<tr>
<td>"OFF"</td>
<td>无输出</td>
<td>--</td>
</tr>
<tr>
<td>"SS"</td>
<td>软启动</td>
<td>--</td>
</tr>
<tr>
<td>"CV"</td>
<td>恒压输出</td>
<td>--</td>
</tr>
<tr>
<td>"CC"</td>
<td>恒流输出</td>
<td>--</td>
</tr>
<tr>
<td>"FLT"</td>
<td>系统错误</td>
<td>分为输入欠压和短路保护,长按输出清除状态</td>
</tr>
</table>
<p>屏幕UI如下图所示:</p>
<p><img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/b34dc8804e9544d48f236d18530a029c.png" alt="LVGL_UI.png"></p>
<p align="center">
Fig. 4. 屏幕UI
</p>
<h4>5.1.4 局域网Web交互</h4>
<p>局域网Web控制台UI如下图所示:</p>
<p><img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/58e0b370ac6d4ff0a4f3d383e0177128.png" alt="Web_UI.png"></p>
<p align="center">
Fig. 6. 局域网Web控制台UI
</p>
<p>Fig. 5展示了电源WiFi连接的配置。通过触摸屏设置可以进入WiFi配置,其中显示重置WiFi连接开关、连接状态、当前网络SSID、电源的IP地址以及信号强度,如Fig. 5a所示;开启开关后,可以重置WiFi,ESP32-S3开启AP模式,连接后能够配置,如Fig. 5b;ESP32-S3开启AP模式后会有名为<strong>CPowerBox_Setup</strong>的无密码网络,连接后进入WiFi配置界面,输入要连接的网络(与密码)保存并重启后即可使用,如Fig. 5c。</p>
<p><img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/79b57ffd58434777ba3675165d78ccb1.png" alt="WiFi配置.png"></p>
<p align="center">
Fig. 5. WiFi配置 (a) WiFi配置界面. (b) 重置WiFi连接. (c)WiFi配置Web.
</p>
<hr>
<h2>6、BOM清单</h2>
<p>机械部分见4.2.2 可调电源组成
电子部分见页尾自动生成BOM表</p>
<hr>
<h2>7、大赛LOGO验证</h2>
<p>大赛LOGO如下图所示:</p>
<p><img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/88daa5a49a234962872b16247feb2ec8.png" alt="大赛Logo验证.png"></p>
<p align="center">
Fig. 5. 大赛LOGO验证 (a) Control板LOGO. (b) Power板LOGO.
</p>
<hr>
<h2>8、演示您的项目并录制成视频上传</h2>
<p>演示视频见附件。</p>
<hr>
<h2>9、输出测试</h2>
<h3>9.1 纹波测试</h3>
<p>输入使用IT6302电源,电压为20V;示波器使用MSO5072,使用200M探头并采用交流耦合模式,测量电源输出的Vpp。
Fig. 6展示了电源在Buck模式下的输出,如Fig. 6a.b.c,纹波约50-60mV;如Fig. 6e所示,无输出纹波约为20mV;如Fig. 6f所示,输入纹波约为30mV。
测试中发现,在重载条件下输出质量优于轻载情况,如5Ω负载条件下优于22Ω负载的表现。</p>
<p><img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/115be5c45193404a9f6fe8aa264b41b6.png" alt="输出纹波测试_buck模式.png"></p>
<p align="center">
Fig. 6. Buck模式输出带载纹波测量(5Ω) (a) 3.3V输出纹波. (b) 5V输出纹波. (c) 9V输出纹波. (d) 12V输出纹波. (e) 无输出纹波. (f) 20V输入纹波.
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<p>由于IT6302输出电流最大3A,不足以支持Boost模式输出的功率需求。因此,在Boost模式使用12V开关电源作为输入,但是这一输入纹波较大,输出性能表现不佳。Fig. 7展示了电源在Boost模式下的输出,如Fig. 7a.b为15V、20V输出纹波,纹波较大;Fig. 7c,无输出纹波约为80mV;如Fig. 7f所示,输入纹波超过200mV。
由于没有合适的大功率负载,Boost模式输出在更高电压下的表现没有进行测试;另外该结果仅供参考,输入条件不佳、负载使用并联5W水泥电阻也并不合适,后续有合适条件会进行替换。</p>
<p><img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/2382d46aebcc452494df6a261323a6f1.png" alt="输出纹波测试_boost模式.png"></p>
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Fig. 7. Boost模式输出带载纹波测量(10Ω) (a) 15V输出纹波. (b) 20V输出纹波. (c) 无输出纹波. (d) 12V输入纹波.
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<h3>9.2 输出控制测试</h3>
<p>下图展示了电源输出控制测试,分别测试恒压模式和恒流模式输出,为了更好展示输出结果,使用Web控制台结果进行展示。</p>
<p><img src="https://image.lceda.cn/oshwhub/pullImage/aa177773678e4098bb1e64893f855fe8.png" alt="输出控制测试.png"></p>
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Fig. 8. 输出控制测试 (a) 恒压输出控制. (b) 恒流输出控制.
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