1. 项目缘起与整体设计思路
夏天在车间干活的人都懂,那种闷热不是靠普通落地扇能解决的。市售的便携风扇要么风量软绵绵,要么续航拉胯,标称 40W 的实测连 15W 都不到。我前后拆过五六款所谓“暴力风扇”,发现它们普遍存在两个问题:一是电池放电倍率不够,二是升压方案效率太低,大量能量变成热量白白浪费。所以这次干脆自己画板子做一个,目标很明确——真 40W 输出、支持 PD 快充输入、体积控制在手掌大小。
这个项目用到的核心器件有三个:IP2365负责锂电池充放电管理,CH224K负责 USB PD 协议诱骗取电,ATTiny13A负责按键逻辑和档位控制。整套方案在立创EDA里完成原理图和 PCB 设计,打样回来自己贴片焊接。为什么选这三个芯片而不是别的?下面我会逐个拆解选型逻辑。
先说适合谁看。如果你已经会画简单的双层板、能看懂数据手册里的典型应用电路、手里有一把能焊 0603 封装的烙铁,那这篇内容你可以直接抄作业。如果你刚入门,也没关系,我会把每个关键参数的计算过程写清楚,你照着算一遍就明白了。整个项目从画图到点亮大概花了三个周末,中间踩了不少坑,这些我都会在对应章节里标出来。
提示:本项目涉及锂电池充放电和大电流放电,操作不当有起火风险。如果你没有锂电操作经验,建议先用小容量电池练手,或者找有经验的朋友在旁边看着。
关于工具链的选择,我用的是立创EDA标准版而不是专业版。原因很简单:这个项目只有双层板、元件数量不到 40 个、没有阻抗匹配需求,标准版完全够用,而且标准版的元件库和嘉立创的 SMT 打样对接更顺畅。如果你习惯用 KiCad 也完全可以,原理图逻辑是通用的,只是封装库需要自己核对一遍。我实测下来,立创EDA的“器件商城”直接搜型号就能调出符号和封装,省去了手动建库的时间,这对快速验证很关键。
整体架构分三块:输入端是 Type-C 接口经过 CH224K 诱骗出 20V 电压;中间级是 IP2365 管理两串 18650 电池的充电和系统供电切换;输出端是电池电压经过升压驱动无刷电机。控制部分用 ATTiny13A 读按键、输出 PWM 给 MOS 管调速。这个架构的好处是充电和放电完全解耦,插着 PD 充电器也能全功率输出,不会出现“边充边用功率打折”的情况。
2. 核心芯片选型与关键参数计算
2.1 IP2365 为什么适合这个场景
IP2365 是一颗同步升降压充电管理芯片,支持 2A 到 5A 的充电电流,输入电压范围宽。我选它的核心理由是它自带路径管理——插上充电器时,系统供电直接走适配器,电池只负责充电,不参与放电。这个特性对暴力风扇太重要了,因为电机启动瞬间电流能冲到 8A 以上,如果电池同时充放电,保护板很容易触发过流保护导致停机。
充电电流怎么定?两串 18650 用的大概率是 2500mAh 到 3500mAh 的动