3002 21700 5V3A树莓派专用电源模块：修订间差异

2024年11月15日 (五) 21:23的版本

关键词

树莓派4B、Raspberry Pi、21700动力电池、5V2A、5V3A、5V4A、交互串口、串口命令、边充边放、实时电压检测

一、简介

21700电源模块专为树莓派设计，可通过顶针或者USB口对树莓派进行供电。板上分为两个区域，左侧为典型的充电宝设计，充电和放电同口，也就是接入外部电源即可对电池进行充电，接入用电设备即可对外供电，充电可达2.8A，放电可达5V2A。右侧区域为电池升压电路，具备一个电源总开关，可通过镀金顶针为树莓派供电，另外还具备两路USB-A口对其它外设供电，同时还可以通过串口查看电池信息。电池电路具备充电的过充保护，过热保护和放电的过热保护、过流保护、欠压保护、短路保护。实测顶针版接树莓派4B播放1080P视频的续航测试可达10小时。

二、硬件资源

1. 硬件特征：

适用于Raspberry Pi系列主板，5V2A和5V4A两路相互独立的双输出接口；

5V2A为典型的充电宝电路，提供三种类型的接插件（USB-C，USB-A，micro USB)，并支持同进同出，即输入5V进入充电模式，接入用电设备变成放电模式；
5V4A稳定输出，UPS不间断电源，且有双USB大电流接口，共享4A电流，也可以用顶针供电；

一路输出开关和一路输出控制按键，可用于控制两路USB-A口；

支持给iphone充电(5V2A USB-A口)，支持给安卓充电；
支持边充边放；

板载4盏电量指示灯；
一个电量指示按键，用于查看电量指示；

一个电源指示灯；
顶针版用串口顶针；USB版本，板载串口插针，均用于串口交互；
2节21700电池并联，容量10000mAH（MAX）；

尺寸：85*56*38.6mm（从底部亚克力到板上铜柱高度）；
PCB板沉金工艺，无铅生产；PCB板通过UL和ROHS认证，防火等级94V-0。

2. 产品功能：

MCU用于电源管理，并支持串口输出，用于提示电池电压和输出电压；

两路MOSFET用于输出控制，支持低电压关闭输出，支持手动或串口命令关闭/打开输出；

充电头(输入)检测功能。

3. 串口输出特征：

自动上报电池电压和输出端电压，上位机系统可据此估算系统续航时间并提前做好数据保护。上报间隔可通过命令设置，默认间隔为2秒；

自动点亮电量指示LED，方便观察，可通过命令设置点亮间隔，默认为1分钟；

可设置电池低电压保护阈值，默认为3V关闭输出；

可查询系统上电总时长；

可通过命令关闭/打开两路输出；

可设置按键用于控制其中一路输出或者两路输出。

注意：不支持电流采样。

背面：

串口线用于数据传输，连接如下图所示：

3.电池说明

本产品使用两节21700动力锂电池并联提供电源，可提供长时间续航，可靠放电能力达10A以上，确保5V2A加5V4A足功率双输出。采用开关模式充电，所以即便充电电流达到2.8A，芯片和电池也不会出现过热保护情况。

装配电池时请注意下列事项：

1. 由于21700的电池容量比较大，为了缩短充电时间，大电流充电阶段电流高达2.5A，建议采用5V2.5A以上的适配器充电。如果适配器达不到2.5A的输出能力，可能会导致充电时充电头保护(充不进)甚至损坏；

2. 21700电池能量巨大，请千万看清楚方向再放入电池座。一旦插反很可能会冒烟起火甚至爆炸，为了大家安全着想，请仔细核对，非必要请勿插拔！

电池极性说明：

电池安装说明：

注意：插拔电池的时候请一定注意正负极方向，核对线路板上丝印。对于因电池接反导致的任何风险我们概不承担，请小心使用。因电池接反导致的器件损坏不在保修范围内。因用户自备的电源适配器充电，导致电池炸了或器件损坏，概不保修，请用优质正品电源，或从我司采购。

本产品支持大功率双输出，一路为5V2A，常开输出；一路为大功率输出，可提供5V4A以上输出能力，输出由开关控制。可支持树莓派、4G模块、舵机、雷达模组等同时工作。

2.7 电量指示与输出控制

可通过电量检测按键查看剩余电量：

可通过输出控制按键控制USB1或者USB2输出：

当设置为该按键控制USB1输出时（默认设置），上电后USB1输出默认打开，长按该按键1秒左右关闭USB1输出，1号USB-A口附近的LED关闭，释放后再按1秒左右即可打开USB1输出，同时LED亮起。

当设置为该按键控制USB2输出时（可以使用串口命令或者软件修改，后面会详细讲解），上电后USB2输出默认打开，长按该按键1秒左右关闭USB2输出，2号USB-A口附近的LED关闭，释放后再按1秒左右即可打开USB2输出，同时LED亮起。

三、串口交互（树莓派OS）

此操作基于树莓派OS版本为：2024-10-22-raspios-bookworm-armhf.img.xz

树莓派OS下载地址：

https://www.raspberrypi.com/software/operating-systems/#raspberry-pi-os-64-bit

3.1 配置树莓派OS

左上角树莓派标志—Preferences—Raspberry Pi Configuration—Interfaces

将Serial Port打开，Serial Console关闭，如图所示：

这样就完成了串口配置。

3.2 查看电源实时参数

使用串口命令进行交互，串口软件可以使用minicom或者CuteCom，安装命令如下：

sudo apt install minicom

sudo apt install cutecom

在树莓派OS下，交互串口为ttyS0（注意，S为大写）。

3.2.1 使用minicom软件

打开树莓派终端，运行minicom：

sudo minicom -D /dev/ttyS0

即可看到交互信息：

DCINPUT：直流输入电压

OUTPUT1：输出电压1

OUTPUT2：输出电压2

BATTERY：电池电压

3.2.2 使用CuteCom软件

运行CuteCom软件，打开ttyS0串口，在输出窗口中查看交互信息：

3.3 运行电源系统控制命令

运行CuteCom软件，打开ttyS0串口，在输入（Input）窗口中输入命令，在输出窗口中查看相应的返回信息。

如ATE表示查询系统总运行时长：

AV3.1E表示电池电压低于3.0V时关闭电源输出：

常用控制命令列表：

串口参数：3.3V TTL电平；波特率:115200；数据位：8；校验位：无；停止位：1
命令	命令功能	说明
AL<设置值>E	设置电量指示灯显示间隔	单位：min，初始值为1，支持小数点后1位，如AL5.2E，表示5.2*60=312秒（不建议设置过短，电量指示灯会持续点亮4s，过短的间隔会导致常亮）
AV<设置值>E	设置电源输出关闭阈值	单位：V，初始值为3.0V，确保稳定，支持小数点后1位，建议设置范围2.8-3.5V，如AV3.0E表示电池电压低于3.0V时关闭电源输出
ATE	查询系统总运行时长	内容格式：天:时:分:秒
AU<设置值>E	设置串口电压数据接收间隔	单位:s，初始值为2，不支持小数。如AU3E，表示串口每隔3秒发送一次电压数据
AB1E	设置按键开关控制USB1电源输出
AB2E	设置按键开关控制USB2电源输出
AO1FE	串口控制关闭USB1电源输出
AO2FE	串口控制关闭USB2电源输出
AO1OE	串口控制打开USB1电源输出
AO2OE	串口控制打开USB2电源输出
补充：命令生效返回“SET OK”信息，命令错误返回“Error Command”信息