FoPower 桌面多功能电源项目简介

FoPower 是一台把多口 USB 快充站和连续可调直流电源合并到同一台设备里的桌面电源，整机型号 FoPower，固件工程代号 MDPS（Multifunction Desktop Power Supply），两者指同一台设备。常见的桌面方案要么是只做多口快充、输出档位由协议芯片固定、不可调节的充电站，要么是依赖外接 PD 充电器、输出能力与稳定性受制于上游适配器的 Type-C 诱骗电源；两类方案各覆盖一半需求，且多数项目只开放硬件或只开放固件。本项目把两者合入同一台设备，并且硬件、结构件和固件全部开放。

整机由 AC 220V 直接供电，内置 300W 的 24V AC-DC 电源模块，所有输出共用这一条 24V 母线。前面板共五个输出：两个 Type-C、两个 Type-A，以及一对香蕉头可调输出。四口快充与可调输出同时满载会超出母线能力，实际可用功率以设备协商结果为准；两片协议芯片各自驱动一个 Type-C 和一个 Type-A，同一片芯片下的两个口存在功率分配关系，并不等于四个完全独立的通道。

快充部分采用两片智融 SW3538，支持 PD、PPS、QC、AFC、FCP 等主流协议。Type-C 提供 5V、9V、12V、20V 档，PD 固定档为 20V/5A（100W），PPS 及部分私有协议下电流可达 7A，单口最高 140W（20V/7A），需要设备与线材同时支持；Type-A 提供 5V、9V、12V 档，上限受协议限制。由于 SW3538 是降压拓扑，24V 母线决定了快充口最高到 20V，因此本机不提供 28V 及以上的 PD3.1 EPR 档位。

可调直流输出采用 MP4248 升降压，电压在 1 至 28V 之间连续可调、不是分档，最大 5A，限流值可设，步进值可以按个人需求在源码里修改。实际输出电压、电流和功率由板载 INA226 独立测量，屏幕上 SET 列显示设定值、ACT 列显示实测值，两列并排对照便于判断负载是否接近限流点；设定值和输出使能写入 NVS，掉电后保留。输出用香蕉头而非固定插头，方便按负载接口自行配线，接入未知负载前建议先把限流设到 0.5A，确认极性与接线无误后再放开。

交互有三种方式，读取同一份数据、修改同一套参数：1.47 英寸 IPS 触摸屏、带按键的 EC11 编码器，以及 ESP32-S3 内置的网页控制台。屏幕分三页：第一页是时钟、日期、天气和 WiFi 状态，点击 WiFi 图标即可扫描并连接无线网络；第二页显示四个快充通道的实时电压、电流和功率；第三页是可调输出，SET 与 ACT 两列对照，右下角 I/O 按钮控制输出使能。调数值需要先选中 SET 列的电压或电流，再用加减按钮或编码器调节，编码器是旋转移动焦点、按下锁定后旋转连续调值。联网后设备会做 NTP 对时、每小时更新一次天气，浏览器输入设备 IP 即可打开网页控制台，无需安装 App；网页里能查看四口快充数据、设定电压与限流、切换风扇自动或手动模式。

散热用板载 LM75A 通过 I²C 采集壳体内温度，主控按温升曲线以 25kHz PWM 驱动后面板四线风扇，并读取 FG 信号反馈实际转速。低于 40℃ 停转，40 至 55℃ 之间从 20% 线性升到 100%，55℃ 以上全速，阈值和曲线都能在源码里改。若在输出 PWM 的情况下 FG 连续三秒没有脉冲，判定为风扇堵转或失效并在屏幕上提示，避免以为在散热、其实风扇已经停了。冷风由壳体底部和侧面进入，经 AC-DC 模块与功率板后由后面板抽出。

硬件由三块电路板组成：装在前面板的控制板集成 ESP32-S3 主控、触摸屏与 EC11 编码器；装在机身内部的功率板承载 AC-DC 母线、两片 SW3538、MP4248、INA226、LM75A 与风扇驱动；第三块是显示屏托板，不带任何线路，只开显示屏槽位，让显示屏、控制板与前面板三者对位固定。控制板与功率板之间用两条排线互连：一条走 5V、3.3V、GND 和 I²C，另一条 2.54mm 2P 线单独走风扇的 PWM 与 FG。两条 I²C 总线分开挂载触摸、快充芯片、可调电源、计量和温度器件，避免地址冲突。这两处连接不是定式，改 PCB 时可以把风扇线并进主排线，也可以换成板对板连接器做成插拔式。外壳为嘉立创 FA 设计的铝合金壳体，整机 90 × 59 × 150 mm，立式放置，前面板朝用户、后面板出风。

固件基于 ESP-IDF v6.0.2 与 LVGL 9.4.0，全部用 C 语言实现，源码完全开放。运行架构是 LVGL 主循环约 10ms 刷新一次界面，快充、可调电源、计量、温度和风扇各跑独立任务，I²C 读写不阻塞界面，某个器件异常只影响对应数据；联网后启动 SNTP 对时、天气抓取和内置 HTTP 服务。只想用成品的，可以从仓库 Releases 下载预编译的合并固件，用 Flash Download Tool 从 0x0 地址烧录，不需要安装开发环境；想改界面、加通道、改温控曲线或对接智能家居平台，可以直接改对应源文件，编译建议在 VS Code 里装好 ESP-IDF 扩展后完成。详细的装配与烧录步骤在项目演示视频里有完整展示。

做这个项目的目的不只是交付一套可复刻的硬件，也希望提供一批在整机上长期验证过的软硬件驱动样例：SPI 屏、I²C 器件、GPIO 中断编码器、PWM 调速与 FG 测速、NVS 存储、WiFi 与 SNTP、HTTP 客户端与内置网页服务等。硬件侧可以参考器件外围电路、总线拓扑、上拉与去耦、大电流路径与散热过孔，软件侧可以参考驱动分层、异常兜底和多任务隔离，直接改用到自己的设计里。典型场景包括桌面给笔记本、显示器、手机和平板同时供电，替丢失的圆头适配器给小电器供电，以及实验调试时用限流功能降低误接损坏的风险。

硬件与结构件采用 CC BY-SA 4.0 许可，固件采用 GPL-3.0 许可，第三方组件遵循各自协议。