开源模块化直流稳压电源与电源拓展板 · Open-source modular DC power supply & expansion board
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左：可调电源板 ｜ 右：电源拓展板
Note
电源板已焊接验证，各路输出工作正常。拓展板处于设计阶段，待打样验证。 三个可选电源输入端口中仅可选择一路供电，严禁同时给多个输入端通电。连接负载前请务必确认输出电压和极性。
OpenPowerLab 是一个开源硬件项目，包含两个互补的模块：
- 可调电源板 (Power Supply Board) — 三路可选 DC 输入（单路工作）、多路固定电压输出、两路独立可调输出，支持 USB-C PD 输入。
- 电源拓展板 (Power Expansion Board) — 基于 APM32F030C8T6 微控制器和 INA4181 四通道电流检测放大器，提供 +5 V、+3.3 V、±5 V、ADJ、BUCK 等多路电源输出接口和实时电压电流监测功能。
💬 萌新第一次画电源板，还有许多问题需要完善，请谨慎参考，求各位大佬多多指教，感谢！
设计工具为 立创 EDA 专业版 (EasyEDA Pro)，固件为 C99 + APM32 标准外设库。项目全套设计文件、BOM、固件与文档一并开源，可完整复刻。
| 类别 | 特性 |
|---|---|
| 输入 | 3 路可选 DC 输入（DC 插座、USB-C PD、接线端子），9–20 V 宽电压范围 |
| 固定输出 | +3.3 V / +5 V / −5 V 三路固定电压输出 |
| 可调输出 | 2 路独立可调 DC 输出，电位器调节 |
| 保护 | 输入保险丝、TVS 瞬态抑制、反接保护（AO4407A） |
| USB-C PD | CH224K PD 诱骗芯片，支持 USB-C 电源输入 |
| 监测 | 4 通道电压/电流同步采集，INA4181 高精度电流检测 |
| 显示 | 0.96 寸 OLED 显示屏（SPI 接口，SSD1306） |
| 调试 | SWD 调试接口，支持在线仿真与烧录 |
| 设计工具 | EasyEDA Pro 工程文件，立创EDA 兼容 |
| 参数 | 规格 | 备注 |
|---|---|---|
| 输入电压范围 | 9 – 20 V DC | 三路输入，单路工作 |
| 输入接口 | DC 插座 / USB-C / 5.08 mm 接线端子 | 不可同时供电 |
| +3.3 V 输出 | AMS1117-3.3 线性稳压 | 最大 1 A（标称） |
| +5 V 输出 | XL4015 降压 | 最大 5 A（标称） |
| −5 V 输出 | XL6019 负压产生 | 已验证，工作正常 |
| 可调输出 1 (BUCK) | XL4015 降压可调 | 电位器 WH148 调节 |
| 可调输出 2 (BUCK) | XL4015 降压可调 | 电位器 WH148 调节 |
| 开关频率 | ~180 kHz (XL4015) | |
| 板载保险丝 | 1206L200/6NR (2A) x3 | 多路输入独立保险 |
| PCB 尺寸 | 100 mm × 100 mm | 双层板 |
| 参数 | 规格 | 备注 |
|---|---|---|
| 主控 MCU | APM32F030C8T6 | ARM Cortex-M0，48 MHz，64 KB Flash |
| 电流检测 | INA4181A1IPWR | 4 通道，双向，零漂移 |
| 检测电阻 | 50 mΩ × 4 | 0805 封装 |
| ADC | 12-bit SAR ADC（MCU 内置） | 最高 1 Msps |
| 显示接口 | 0.96" OLED (HS096T01H13) | SPI 接口，128×64 |
| 通信接口 | SWD 调试 / GPIO 扩展 | |
| 输入电压 | +5 V | 由电源板 +5 V 供电 |
| 输出接口 | +5 V、+3.3 V、±5 V、ADJ、BUCK | XH2.54-2P 插座，分区排列 |
| 通道数 | 4 路电压 + 4 路电流 | 可监测 4 路输出 |
| PCB 尺寸 | 100 mm × 100 mm | 双层板 |
Note
上述标称参数基于元器件 datasheet，实际输出能力、纹波、效率等需经实测验证。请参考测试文档。
┌──────────────────────────────────────────┐
│ 可调电源板 (Power Board) │
│ │
DC 9-20V ──┬── DC插座 ─┤ ┌─────────┐ ┌─────────┐ ┌─────────┐ │
│ ├─►│ 输入保护 │─►│ 配电网络 │─►│ 各路稳压 │ │
USB-C PD ──┤ │ └─────────┘ └────┬────┘ └────┬────┘ │
│ │ │ │ │
接线端子 ──┘ │ ┌─────▼──────┐ │ │
│ │ +3.3V LDO │ │ │
│ │ +5V BUCK │ │ │
│ │ -5V BOOST │ │ │
│ │ ADJ1 BUCK │ │ │
│ │ ADJ2 BUCK │ │ │
│ └─────┬──────┘ │ │
└────────────────────┼──────────────┼───────┘
│ │
电源/信号连接│ │ 电压/电流采样
│ │
┌────────────────────▼──────────────▼───────┐
│ 电源拓展板 (Expansion Board) │
│ │
│ ┌─────────────┐ ┌──────────────┐ │
│ │ APM32F030 │◄──►│ INA4181 │ │
│ │ MCU │ │ 4ch 电流检测 │ │
│ └──────┬──────┘ └──────┬───────┘ │
│ │ │ │
│ ┌──────▼──────┐ ┌──────▼───────┐ │
│ │ OLED 显示 │ │ 电压分压网络 │ │
│ │ (SPI) │ │ │ │
│ └─────────────┘ └──────────────┘ │
│ │
│ 输出接口: +5V / +3.3V / ±5V / ADJ / BUCK │
└────────────────────────────────────────────┘
OpenPowerLab/
├── README.md # 项目说明（本文件，中文）
├── README.en.md # English README
├── CHANGELOG.md # 变更日志
├── CONTRIBUTING.md # 贡献指南
├── LICENSE # GNU General Public License v3.0（全项目统一授权）
├── .gitignore # Git 忽略规则
├── .github/ # Issue / PR 模板
│ ├── ISSUE_TEMPLATE/
│ └── PULL_REQUEST_TEMPLATE.md
├── hardware/
│ ├── power-board/ # 可调电源板
│ │ ├── README.md # 电源板详细说明
│ │ ├── BOM.csv # 物料清单
│ │ ├── source/
│ │ │ └── POWER.epro2 # EasyEDA Pro 工程源文件
│ │ └── gerber/
│ │ └── power_expand.zip # Gerber 制板文件
│ └── monitoring-board/ # 电源拓展板
│ ├── README.md # 拓展板详细说明
│ └── BOM.csv # 物料清单
├── firmware/ # 固件源码（电源拓展板）
│ ├── README.md # 固件说明
│ ├── Src/ # 源代码
│ └── Inc/ # 头文件
├── docs/ # 文档
│ ├── README.md # 文档索引
│ ├── hardware.md # 硬件详细文档
│ ├── safety.md # 安全使用指南
│ └── testing.md # 测试与验证计划
└── images/ # 图片资源
├── power-supply-board.png # 电源板渲染图
├── power-board-assembled.jpg # 电源板焊接实物图
└── monitoring-expansion-board.png # 拓展板渲染图
说明：电源拓展板的 EasyEDA 源工程与 Gerber 尚未上传；Keil MDK 工程尚未提交。详见 已知问题与限制。
git clone https://github.com/rosaliehhh666-del/OpenPowerLab.git
cd OpenPowerLab- 下载并安装 立创EDA 专业版 (EasyEDA Pro)
- 打开
hardware/power-board/source/POWER.epro2查看电源板工程 - 审查原理图和 PCB 布局
- 确认 Gerber 文件版本与设计一致
- 使用
hardware/power-board/gerber/power_expand.zip提交 PCB 厂商 - 按照 BOM 清单采购元器件
Important
首次上电务必使用限流电源，从最低输入电压开始测试。
- 通过 SWD 接口连接调试器
- 使用 Keil MDK 或 OpenOCD 烧录固件
- 参考 固件说明
焊接实物图 — 已验证工作正常 ✅
核心芯片：
| 芯片 | 功能 | 数量 |
|---|---|---|
| XL4015E1 | 5A 降压型 DC-DC 转换器 | 2 |
| XL6019E1 | 升压型 DC-DC 转换器（-5V 负压） | 1 |
| AMS1117-3.3 | 3.3 V 线性稳压器 | 1 |
| CH224K | USB-C PD 诱骗控制器 | 1 |
| AO4407A | P-MOSFET（输入反接保护） | 3 |
| SS56 | 肖特基二极管（5A/60V） | 4 |
| SMBJ33A | TVS 瞬态抑制二极管 | 1 |
输入接口：
- DC 插座 (DC-005IB-2.1-09)：2.1 mm 中心正极
- USB-C (Type-C 16P)：PD 诱骗，支持 9V/12V/15V/20V
- 5.08 mm 接线端子：大电流输入
输出接口：
- +3.3 V / +5 V / −5 V：5.08 mm 接线端子
- ADJ1 / ADJ2：5.08 mm 接线端子 + WH148 电位器
- 测试点：VIN_RAW、VIN_BUS 等关键节点
配置选项：
- CFG1 电阻配置：6K8→9V、24K→12V、56K→15V、空→20V（CH224K PD 电压选择）
详细信息请参考 电源板 README 和 BOM 清单。
核心芯片：
| 芯片 | 功能 | 数量 |
|---|---|---|
| APM32F030C8T6 | ARM Cortex-M0 微控制器，48MHz，64KB Flash | 1 |
| INA4181A1IPWR | 四通道双向电流检测放大器，零漂移 | 1 |
| HS096T01H13 | 0.96 寸 OLED 显示屏（128×64，SPI） | 1 |
| BLM21PG221SN1D | 铁氧体磁珠（电源滤波） | 1 |
主要接口（XH2.54-2P，分区排列）：
- +5 V 区：8 路 +5 V 输出（电源板 +5 V 输入 → 多路扩展输出）
- +3.3 V 区：8 路 +3.3 V 输出
- ±5 V 区：8 路（+5 V / −5 V 各 4 路）
- ADJ 区：可调电压输入输出
- BUCK 区：6 路 BUCK 输出接口
- XH2.54-3P x6：扩展信号接口
- 5.08 mm 接线端子 x5：大电流输入/输出
- SWD 接口：PB12/SWDIO、PB13/SWCLK、PB14/PB15/GPIO
检测通道：
- 4 路电流检测：50 mΩ 采样电阻，INA4181 增益 20V/V，满量程约 ±3.3 A
- 4 路电压检测：68 kΩ / 10 kΩ 分压网络，最大可测约 25.7 V
详细信息请参考 电源拓展板 README 和 BOM 清单。
| 板卡 | 元器件数量 | BOM 文件 |
|---|---|---|
| 可调电源板 | 52 种 | hardware/power-board/BOM.csv |
| 电源拓展板 | 16 种 | hardware/monitoring-board/BOM.csv |
元器件主要采购自 LCSC（立创商城），BOM 中包含 LCSC 料号，可直接导入立创 BOM 配单。
- 拓展板设计文件：EasyEDA 源工程和 Gerber 文件尚未上传
- 固件工程文件：Keil MDK 工程（
firmware/MDK-ARM/）尚未提交，当前仅有源码 - 固件：拓展板固件为骨架版本，校准和告警功能待完善
- 引脚复用：拓展板 PA5 / PA6 / PA7 同时用作 ADC 电流采样输入与 SPI1（OLED）引脚，二者存在复用冲突，需在最终版硬件中确认取舍（见 拓展板引脚分配）
- 电气参数：输出电流极限、纹波、效率、温升等参数均为标称值，未经过实际测试
- 保护功能：过流、过压、短路、反接等保护功能未经过完整验证
- 电源板原理图与 PCB 设计
- 电源板 BOM 清单
- XL6019 负压电路验证
- 电源板焊接与基本功能验证
- 电源板完整性能测试（负载/纹波/效率/温升）
- 拓展板设计文件开源
- 拓展板打样验证
- 发布 v1.0 正式版硬件
- 基础固件框架（GPIO、UART、ADC、SPI）
- INA4181 驱动程序
- OLED 显示驱动（SPI）
- 电压电流采集与校准
- 数据串口输出
- 过压/过流告警功能
- 项目 README 和基础文档
- BOM 清单
- 中英文双语文档
- 原理图 PDF
- 连接器引脚定义图
- 装配指南
- 测试报告
欢迎提交 Issue 和 Pull Request！本项目采用 GPL-3.0，衍生设计同样需要开源。
- 硬件 Bug 反馈：请说明板卡版本、输入电压、负载情况、相关引脚测量值和使用的仪器
- 硬件修改建议：请先开 Issue 讨论，附上原理图/PCB 修改说明和测试数据
- 固件贡献：请遵循代码规范，附上功能说明和测试结果
- 文档改进：欢迎修正错误、补充说明、参与中英互译
详细规范请参考 CONTRIBUTING.md。文档索引见 docs/README.md。
本项目全部内容（硬件设计文件、固件源码、文档与图片）统一采用
GNU General Public License v3.0 授权，SPDX 标识符：GPL-3.0-only。
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it under the terms of the GNU General Public License as published by
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- 可自由使用：商用、修改、分发、私用均允许
- 必须开源：分发修改后的设计或固件时，须以 GPL-3.0 公开对应完整源文件
- 保留声明：须保留版权声明与许可证文本，并标明修改内容
- 无担保：作者不对任何损坏或人身伤害承担责任
Note
GPL-3.0 是为软件设计的许可证，其条文基于「源代码 / 目标代码」概念。本项目按你的要求将硬件设计文件一并纳入 GPL-3.0 授权；若你的使用场景对硬件许可有严格法务要求，可另行参考 OSI 认证的开源硬件许可证 CERN-OHL-S-2.0。
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