3002 21700 5V3A树莓派专用电源模块
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。电池电路支持边冲边放，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端，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；
- 5V2A USB-A口支持给iphone充电，支持给安卓充电；
- 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；
- 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），也可只用一节电池；
- 尺寸：85*56mm；高度38.6mm：从底部亚克力到板上铜柱；
- 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. 产品特点
- 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。
串口线用于数据传输，连接如下图所示：
4. 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。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。
电池极性和安装说明：
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！
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；且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。
5. 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。
6. 双输出的应用
本产品的一个大特点是支持双输出：
一路为5V2A，常开输出；可以同时接3个外部设备，也可以边冲边放，即一进两出；不管同时接2路还是3路，均共享5V2A。
一路为5V4A大功率输出，具备顶针接口和2个USB-A接口；因此，若使用顶针版，此路输出口可同时接3个设备，共享5V4A。
此应用最多可以同时接6个设备；若边冲边放，可同时接5个设备，可支持树莓派、4G模块、舵机、雷达模组等用同一个电源模块同时工作，解决供电问题。
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：
四、串口交互（Ubuntu系统）
此操作基于Ubuntu系统版本为：ubuntu-24.10-preinstalled-desktop-arm64+raspi.img.xz
Ubuntu系统下载地址：
https://ubuntu.com/download/raspberry-pi
4.1 设置配置
修改Ubuntu系统的配置：
sudo nano /boot/firmware/cmdline.txt
删除红框中的文字，然后保存退出：
console=tty1
sudo nano /boot/firmware/config.txt
添加红框中的文字，然后保存退出：
enable_uart=1
修改完毕后重启系统。
4.2 查看电源实时参数
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Ubuntu系统下，交互串口为ttyS0（注意，S为大写）。
4.2.1 使用minicom软件
打开Ubuntu系统终端，运行minicom：
sudo minicom -D /dev/ttyS0
即可看到交互信息：
4.2.2 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：
sudo cutecom
五、产品图片
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