ESP32 电池切换控制

针脚映射和元件布局已完成,模块排母按15.24mm中心距放置并保留USB/天线空间。当前唯一阻塞是4层叠层没有成功保存,我会再做一次针对性修复并读回确认,然后停在布局确认点。
4层叠层已成功修复为Top信号、内层地、内层电源、Bottom信号;模块与逻辑区的局部拥塞也已拉开。正在做布局确认点的最终读回。
布局阶段已经完成并通过基础检查;我将停在走线前确认点,等待你确认模块排距与整体布局后再布线。
已按图片完成针脚映射和PCB布局:
  • PCB:180×140mm、4层。
  • ESP32排母:2×1×9、2.54mm针距、15.24mm排距。
  • USB朝左侧板边,天线朝右并保留无铜区域。
  • GPIO、I²C、移位寄存器和采样选择信号已固定。
  • 继电器、32A端子、模拟采样及控制区已分区布局。
  • 尚未走线。
**待确认:**15.24mm排距依据兼容模块常见封装推定,首板前请用卡尺测量你手中模块两排针的中心距离。确认排距及当前布局后,我再开始15A功率铜皮和控制信号走线。
确认布局并走线
先检查DRC
优化板子尺寸
生成装配预览
U3
U5
U7
C13
Capacitance
470uF
U1
R17
Resistance
100kΩ
C1
Capacitance
100nF
C7
Capacitance
100nF
R19
Resistance
12kΩ
R1
Resistance
100kΩ
R15
Resistance
100kΩ
R21
Resistance
12kΩ
C2
Capacitance
100nF
R14
Resistance
100kΩ
C6
Capacitance
100nF
R20
Resistance
22kΩ
C12
Capacitance
100nF
R13
Resistance
100kΩ
R16
Resistance
100kΩ
R8
Resistance
19.1kΩ
R25
Resistance
4.7kΩ
C16
Capacitance
10uF
R22
Resistance
22kΩ
R18
Resistance
100kΩ
C19
Capacitance
1uF
R24
Resistance
10kΩ
R9
Resistance
19.1kΩ
C18
Capacitance
1uF
C10
Capacitance
100nF
R4
Resistance
100kΩ
C11
Capacitance
100nF
R6
Resistance
100kΩ
C3
Capacitance
100nF
R2
Resistance
100kΩ
R7
Resistance
19.1kΩ
R3
Resistance
100kΩ
R5
Resistance
100kΩ
C4
Capacitance
100nF
C8
Capacitance
100nF
R26
Resistance
4.7kΩ
R11
Resistance
19.1kΩ
R12
Resistance
19.1kΩ
C5
Capacitance
100nF
C9
Capacitance
100nF
R10
Resistance
19.1kΩ
R23
Resistance
10kΩ
F1
J13
J4
K1
J12
D7
J3
K2
U4
U2
J2
K5
J8
J7
J1
J5
J6
K3
K4
K6
J9
J10

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Project Specification
Project Overview
  • 名称:ESP32 六路电池切换器
  • 状态:Super Mini针脚已定版,4层PCB已完成设置与placement;尚未走线
  • 六组外部共负极12V锂电池,经六个常开继电器 one-hot 连接到唯一 BAT_BUS;目标15A连续/最大。
Intended Use
低压直流太阳能储能系统的电池选择、母线监测与能量记录。每个电池正极必须在电池附近配置外置20A保险丝;系统不替代电池BMS。
Required behavior
  • 任一时刻最多闭合一个继电器;break-before-make。
  • 上电、复位、ESP32未安装/未跳线、KILL回路开路时,六个继电器必须全部断开。
  • 测量6路0–20V电池电压及HOB 50-P电流输出/参考;计算功率、Ah、Wh。
  • WiFi控制不得绕过 one-hot、死区、KILL 和故障锁定。
  • 控制电源来自独立外部5V,因此继电器切换死区不会使ESP32掉电。
Architecture

Diagram


6x BAT 9-20V external node_20A fuses 6x NO relays HOB 50-P BAT_BUS external regulated node_5V >=1A J8 node_5V INPUT F1 1.1A PPTC D7 Schottky reverse protection 5V control rail ESP32-S3 Super Mini B+/5V TLV75533 3.3V ADS1115 / 4051 / 595 logic ULN2803 external regulated node_12V >=1A NC master KILL J13
ESP32 external-module policy
  • 方向基准:用户图正面视图,USB-C在左,板载天线在右;外部资料冲突时以此图为准。
  • 模块外形23.50×18.00mm;J9/J10各1x9、2.54mm,每排首末针中心跨度20.32mm。公开社区封装与同类Super Mini资料支持15.24mm(0.6in)排中心距;因克隆版本存在差异,首板装配前必须用实物卡尺复核。
  • 上排左到右:5V、GND、3V3、GPIO13、GPIO12、GPIO11、GPIO10、GPIO9、GPIO8;下排:TX、RX、GPIO1、GPIO2、GPIO3、GPIO4、GPIO5、GPIO6、GPIO7。
  • 固定映射:GPIO1/2=I2C SDA/SCL;GPIO4/5/6/7=SR SER/CLK/LATCH/OE_N;GPIO8/9/10/11=MUX S0/S1/S2/EN_N。GPIO3、GPIO12、GPIO13、TX、RX保持NC。J11/J14已删除。
  • 模块5V/GND直连板上受保护5V/GND。模块3V3仅可低电流测试/输出,载板网表保持NC,绝不与TLV75533的3V3硬短接。
PCB physical setup / placement checkpoint
  • Board: 180×140mm rectangle, 3mm corners, 4 copper layers: Top signal/high-current, Inner1 GND plane, Inner2 power plane, Bottom signal.
  • All components are Top-side. Six battery terminals form an accessible bottom-edge row with K1-K6 arranged by channel; J7/HOB are at the BAT_BUS end. J8/J12/J13 are on the opposite edge.
  • J9/J10 are horizontal rows at y=52.62mm and 37.38mm, nominal row-center distance 15.24mm. The placement engine clamps their x center to 67.70mm to keep the complete socket footprints inside the board, leaving about 10.55mm to the right edge for the outward antenna-clearance extension.
  • A 23.5×18mm module envelope and right-side antenna keepout marker are present. The antenna is right-facing; no components may enter the module/antenna zone. The right board-edge margin provides the requested conservative ~10mm forward clearance.
  • BAT1_POS…BAT6_POS, SELECTED_BAT and BAT_BUS are tagged 15A power nets. Final implementation must use wide pours/busbar or soldered copper reinforcement; do not rely on ordinary inner-layer traces.
Power
  • J8 是外部稳定5V 输入:pin 1为+5V,pin 2为公共GND,建议电源额定至少1A。
  • 入口依次经过F1(0805L110WR,1.1A保持PPTC)和D7(SS54串联肖特基反接保护),形成 5V
  • 5V 直接供ESP32 B+/5V、HOB 50-P和TLV75533 VIN/EN;C13、C16及C18作为输入/轨道去耦。
  • TLV75533产生 3V3,供ADS1115、CD74HC4051、CD74HC595及逻辑去耦。
  • 已彻底取消电池到控制电源的D1–D6 OR-ing、CTRL_RAW和板载LMR50410 buck支路。
  • J12 必须输入外部稳定12V DC(建议至少1A);J13 接额定足够的常闭保持式KILL开关。5V、12V和电池负极必须连接公共GND。
Control and sensing
  • 74HC595 QA–QF → ULN2803通道1–6 → K1–K6线圈;ULN COM接KILL后的12V钳位回路。
  • OE 10k上拉(默认禁止输出),SRCLR 10k下拉(默认清零);六路ULN输入各100k下拉。
  • 六路电池100k/19.1k分压:20V约3.207V,经4051送ADS1115 AIN0。
  • HOB UOUT与UREF各用12k/22k缩放:5V最大约3.235V,进入ADS1115 AIN1/AIN2。
  • ADS1115 I2C有单组4.7k上拉;ADDR接GND;ALERT未用NC。
Manufacturing / scope
  • 继电器触点、HOB一次侧和Phoenix 1868076端子满足15A路径方向;最终线宽、热设计和连接器装配仍需PCB阶段验证。
  • 本轮明确不做PCB布局。
Success criteria
  • ERC无未解释错误。
  • 上电默认全断;外部12V/KILL为线圈通电必要条件。
  • 独立5V控制电源在break-before-make期间持续为ESP32和逻辑供电。
  • 固件GPIO宏默认未映射且不使能输出,用户按实物跳线后再配置。
  • Project Overview

  • Intended Use

  • Required behavior

  • Architecture

  • ESP32 external-module policy

  • PCB physical setup / placement checkpoint

  • Power

  • Control and sensing

  • Manufacturing / scope

  • Success criteria

ESP32 六路电池切换器

ESP32 六路电池切换器 thumbnail
6组共负极12V锂电池的15A自动切换控制器,单一BAT_BUS连接太阳能控制器并记录母线电压、电流、功率、Ah与Wh;采用硬件默认断开和break-before-make互锁。

Properties

Properties describe core aspects of the project.

Pricing & Availability

Distributor

Qty 1

Arrow

$39.15–$51.71

Digi-Key

$4.89

HQonline

$0.69–$2.33

LCSC

$26.55–$28.34

Mouser

$34.12

TME

$2.75

Verical

$42.40–$59.53

Controls