从零开始动手DIY一台桌面宠物狗(直播帖手动滑稽.jpg)——【电路设计】

一、前言

本帖根据负载较为详细的描述电源芯片的选型和设计，中间有一些计算分析过程，不感兴趣的可以直接看总结选用最终方案，有兴趣的可以看看我的分析过程，很多经验是我大学在实验室中长期烧坏实验室芯片得出的结论。
这个diy项目的主要负载如下：
单片机和led的电流很小，主要是多级

负载	电压
sg90舵机	5V
mcu	3.3V
led	5V
oled显示屏	3.3V

二、功耗电流计算

2.1 计算舵机总功耗

假设你用的是 MG90S（金属齿轮舵机）或 SG90（塑料齿轮舵机）：

空载电流：100mA ~ 200mA
满载电流：600mA ~ 800mA（峰值可能 1A）
⚡ 4 个舵机同时运行时，大致功耗：

轻负载（空载转动）：4 × 200mA = 0.8A
中等负载：4 × 500mA = 2A
满载（卡住时）：4 × 1A = 4A

2.2 计算OLED的功耗

用 STM32F103 驱动 OLED，通常用的是 0.96 寸 I2C（128x64 SSD1306）：

平均电流：10mA~30mA
最大电流（满屏亮）：40mA 左右
最小电流（黑屏）：几 mA

这个电流大小几乎可以忽略不记不需要单独的供电芯片

2.3 MCU的电流驱动能力

2.3.1 STM32F103 GPIO 输出电流

参数 数值
单个 GPIO 最大输出电流 25mA
单个 GPIO 推荐工作电流 <8mA（长期）
所有 GPIO 总输出电流 120mA（VDD 引脚供电能力）
📌 注意：

虽然 单个 GPIO 最多能输出 25mA，但如果多个 GPIO 一起工作，总电流不能超过 120mA。
驱动 LED（几 mA）没问题，驱动舵机（几百 mA）不行！
I2C、SPI、UART 这些接口，信号电流一般在 1~3mA 级别，不会超标。

2.3.2 STM32F103 电源（VCC）供电能力

STM32F103 有 两个主要供电引脚：

VDD（主供电 3.3V）
VDDA（模拟供电 3.3V，通常与 VDD 相连）
如果你的 STM32 通过 USB（CH340、CP2102）供电：

USB 供电最大 500mA（但是 STM32 本身+外围电路就占了几十 mA）
3.3V LDO（AMS1117-3.3V）最大输出 800mA，但高于 300mA 会发热。
如果 3.3V 直接给 OLED 供电（10~30mA），是没问题的。

所以如果 STM32 直接给多个舵机供电，绝对不行！舵机绝对不能接 STM32 的 3.3V 供电，需要 独立 DC-DC 5V 降压供电。

三、 DC-DC降压电源设计

从chatgpt的搜索驱动4个电机+1个OLED屏幕的方案来看，chatgpt最推荐两块3.7V的锂电池串联
最稳定， 锂电池串联和充放电模块的方案我们都实验下，看看能不能带动。
至于为什么不使用7805或者2596这些便宜的稳压芯片，主要还是因为电流太小容易烧毁。

方案	推荐度	原因
普通 5V 充放电一体模块（1A）	❌ 不推荐	电流太小，不稳定
高功率 5V 充放电模块（2A 版）	⚠ 可用但不稳定	仅适合 1~2 个小舵机
XL6009 升压 5V（3A 版）	✅ 推荐	适合多个舵机，稳定供电
两节 3.7V 串联 + DC-DC 降压（XL4015 5A）	🚀 最推荐	供电最稳定，支持多个舵机

3.1 电源供电

常用的玩具类diy的电影通常使用18650锂电池或者7.2V锂电池，或者3.7V锂电池，由于机器狗的结构体积有限，7.2V 2s锂电池和18650电池都无法直接塞下，单独使用一块3.7V锂电池的电压，不足以支撑4个sg90舵机正常运转。使用两块3.7V的锂电池串联起来，下图这种三线锂电池是带bms保护的可以
防止过温过压的危险，黄线是温控线，红正黑负

串联方法：

1. 找到两块电池的正负极：

• 正极（+）
• 负极（-）

2. 连接方式：

• 第一块电池的正极（+） 连接到 第二块电池的负极（-）。

[ 电池1 ]  (+) ——> (-)  [ 电池2 ]

注意事项：

1. 电池一致性：

• 两块电池的容量（mAh）、品牌、型号、内阻要相近，否则可能导致不均衡放电或充电问题。

2. 充放电保护：

• 最好 使用带有保护板（BMS），防止过充、过放、短路等问题。

3. 充电方式：

• 如果有保护板：可以直接用 8.4V锂电池充电器 充电。
• 如果没有保护板：需要单独对每节电池进行 平衡充电，否则会导致电池寿命缩短甚至损坏。

3.2 稳压芯片

我们需要5V和3.3V两种电压，我们的电池是3.7V(4.2V)的，使用充放电一体模块可以升压到5V得到5V 2A的输出，供给舵机，我们还需要一路3.3V供给MCU，这一路为了避免电压波动导致的MCU复位，我们使用单独的一路去供电，不并入其他负载，典型的3.3V稳压芯片可以使用ASM1117-3.3V,因为是线性稳压电路也很简单，输入和输出并联几个电容就行了，至于大小和数量没那么讲究，实际测试不并联也能用
注意：AMS1117这种芯片的引脚和7805和2940这种中间地两端输入输出的不大一样，不要接错了

四、总结-硬件材料

1. 准备一块3.7V锂电池
2. 准备一个充放电一体模块，要2A大电流那种
3. 准备一个ASM1117芯片和几个电容