太阳能给 Arduino/ESP32 供电：TP4056 充 18650，夜里到底能撑多久

太阳能板并不会直接带动你的 Arduino —— 它负责把电池充满，真正供电的是电池。我们这块 6 W 5 V 太阳能板可以直接插进 TP4056 Type-C 充电模块，充满一颗 18650，再由升压模块稳稳送出 5 V。至于夜里撑不撑得住，那是一道算术题 —— 这篇就带你一起算。

给 Arduino 或 ESP32 用太阳能供电，到底需要哪些东西？

从阳光到你的项目之间，一套太阳能供电是四个环节：太阳能板 → 充电模块 → 电芯 → 升压模块。太阳能板的输出随云层忽高忽低，电芯把这份起伏缓冲掉，升压模块再把电芯一路下滑的 4.2–3.0 V 抬成 Uno 或 ESP32 要的稳定 5 V。

6 W 5 V 太阳能板的线尾是一个 USB Type-C 公头，而 Type-C 版 TP4056 上正好是一个 Type-C 母座，所以输入这一端不用转接头、也不用焊 —— 选这一版，别选 micro-USB 版。太阳能板的电池片是硬接到插头的电源脚上的，没有任何协议芯片需要握手。

18650 充电升压一体模块把 Type-C 输入、4056 级别的充电电路、保护电路和一路 2 A 5 V 升压做在同一块 PCB 上 —— 焊两个点就够，不用焊八个。这份材料清单刻意把各环节拆开，方便你逐段测量。

一块 6 W 的太阳能板，实际能往 18650 里灌多少电？

这块 6 W 5 V 太阳能板在烈日下大约能给出 1.2 A —— 6 W ÷ 5 V。TP4056 吃不下这么多：它设计上就是一颗 1 A 充电器，由一颗电阻编程，上限 1000 mA。所以整条链路的天花板就是 1 A，而 6 W 的板子已经把它喂饱了：换成 10 W 或 15 W 太阳能板能给到 2 A、3 A，充电模块照样只拿 1 A，多出来的那部分根本离不开板子。

实际数字还会被热量再压低一截，因为 TP4056 是线性充电器：多余的电压它不转换，而是烧掉。输入 5 V、电芯 3.7 V、电流 1 A 时，(5 − 3.7) × 1 = 1.3 W 全变成封装里的热，而这个封装的额定耗散是 2 W、对环境的热阻是 50 °C/W —— 1.3 × 50 = 比周围空气高 65 °C。芯片会靠削减充电电流把自己的芯片结温压在 125 °C 以内，所以在马来西亚的午后、又关在密闭盒子里，它实际充进去的远低于 1 A。

因此把一颗空电芯充满，在天花板电流下大约要 2200 mAh ÷ 1000 mA ≈ 2.2 小时，再加上后段恒压 —— 充电模块把电压咬在 4.2 V，让电流慢慢衰减到截止。按 NASA POWER 的气候统计，吉隆坡全年平均每天约收到 4.8 kWh/m²，最阴的月份约 4.2；一个”峰值日照小时”等于 1 kWh/m²，所以固定安装的板子按大约 4.5 个峰值日照小时来估 —— 晴天大约能给出 4.5 Ah，而电芯只装得下 2.2 Ah；雨季一个阴天只有四分之一的光照，只存得进 1.3 Ah，连一颗电芯都填不满，而做容量估算时要扛住的恰恰是这种阴天。

12 V 的 CCTV 或警报系统属于另一条路线。一组 12 V 7 Ah 电池装着 84 Wh；6 W 的太阳能板在 4.5 小时的日照里、还没算损耗，最多也就收进约 27 Wh，而稳压到 4.2 V 的 TP4056 根本充不了这种电池组。这类系统需要更大的板子、一块多节的 2S/3S/4S CN3304 充电板，以及回到低压时的一个降压模块。

同样这套算法，有人在工作台上量给你看：

一整夜下来，究竟什么才跑得动？

一颗 18650 电芯标称 3.7 V、2200 mAh —— 也就是 8.1 Wh。升压模块守恒的是能量，不是电流：它拿安培换伏特，路上还要抽一成。MT3608 数据手册标题写着”高达 97 %”，那是小幅升压时的最好情况；把一颗已经掉压的 3.7 V 电芯抬到 5 V，按 90 % 算才踏实。于是剩下 7.3 Wh，7.3 Wh ÷ 5 V ≈ 5 V 轨上的 1450 mAh。2200 mAh 的电芯不等于 2200 mAh 的 5 V 供电，大多数太阳能项目就死在这道缺口上。

马来西亚一年到头夜长都接近 12 小时，所以把这 1450 mAh 均摊在一夜里就是 120 mA 连续电流 —— 而且天亮时刚好见底。见底是硬停：模块上的 DW01 保护芯片会在过放阈值切断电芯，等电芯歇一会儿电压回弹后又再次跳闸，看起来就像板子坏了。请按”一夜只花半颗电芯”来设计。

5 V 轨上的负载	典型电流	12 小时一夜	占一颗电芯的比例（5 V 下 1450 mAh）
Arduino Uno，正常跑 sketch	约 45 mA	540 mAh	37 %
ESP32 DevKit，连着 Wi-Fi 待机	约 100 mA	1200 mAh	83 %
ESP32 DevKit，每 10 分钟醒 10 s	约 11.5 mA	138 mAh	10 %
裸 ESP32 模组深度睡眠	10 µA	0.12 mAh	约 0 %

间歇工作那一行是平均值，不是某个工作状态：(10 s × 100 mA + 590 s × 10 mA) ÷ 600 s = 11.5 mA。而那 10 mA 的底噪是整块开发板，不是芯片。乐鑫标称深度睡眠 10 µA、Wi-Fi 接收时 95–100 mA，但 DevKit 上还挂着一颗光是静态电流典型值就有 5 mA 的稳压器、一颗电源指示灯和一颗 USB 转串口芯片 —— 这些你的 sketch 一个也关不掉。自己的板子请自己量：用万用表串在回路里，或者用 INA3221 监测模块。

这条链路怎么接，哪些地方必须焊？

TP4056 的四个焊盘正是这个项目最容易翻车的地方：电芯接 B+/B−，其余所有东西一律从 OUT+/OUT− 走，因为保护 MOSFET 就夹在这两对之间。我们的 TP4056 充电教程把焊盘纪律和指示灯状态讲得很完整。

从	到	为什么
太阳能板的 USB-C 公头	TP4056C 的 Type-C 母座	插上就好；不用转接头，不用焊
电池盒红线	TP4056 的 B+	电芯正极，在保护电路里侧
电池盒黑线	TP4056 的 B−	电芯负极，在保护电路里侧
TP4056 OUT+ / OUT−	MT3608 VIN+ / VIN−	受保护的输出去喂升压模块
MT3608 VOUT+	Uno 的 5V 引脚，或 ESP32 的 5V/VIN	把稳定的 5 V 送进开发板
MT3608 VOUT−	开发板 GND	整条链路共用的回流路径

这八个接点全是导线焊在裸露的过孔上；手法细节见焊接教程。把四根公对公杜邦线各剪成两截：其中两截两端都焊死，负责把 OUT+/OUT− 引到 VIN+/VIN−；另外两截接在 VOUT 上，留下的公头可以插进 Uno 的母排，或者插进面包板的电源轨，旁边就是插着公排针的 ESP32 DevKit。

MT3608 上那颗蓝色方块是多圈可调电位器，所以要转好多圈输出才开始动：一边用万用表盯着 VOUT 一边转，停在 5.0–5.2 V，然后再接负载。保持出厂设定的话，它的输出可能远高于 5 V，而 Arduino 的 5V 引脚背后没有稳压器替你兜底。开发板要么吃升压模块的电，要么吃 USB 的电，绝不能同时接：Uno 的 5V 引脚本身就是 USB 口那条电源轨，同时接的话，升压模块会往你笔电的 USB 口里灌电流。

怎么让 ESP32 在两次任务之间睡过去？

ESP32 的深度睡眠不是”暂停”：它会把 CPU 和射频整个断电，醒来时从 setup() 重新开始跑 sketch —— 这也是下面那个计数器要住在 RTC 内存里、而不是普通变量里的原因。

// ESP32 的太阳能友好间歇工作：醒来、干活、断电。
// 深度睡眠正是让一块 6 W 太阳能板够用的关键 - 整夜
// 让板子处于关闭状态，而不是整夜挂在 Wi-Fi 上空转。

const int WORK_SECONDS  = 10;   // 每个周期醒着的秒数
const int SLEEP_MINUTES = 10;   // 两次唤醒之间睡的分钟数

// 普通变量会被深度睡眠清空；RTC 内存则能挺过去。
RTC_DATA_ATTR unsigned int wakeCount = 0;

void doTheWork() {
  // 你真正要做的事写在这里：读传感器、上传数据、闪个 LED。
  // 尽量短 - 多醒一秒，就是多花掉一秒的电池。
  for (int s = 0; s < WORK_SECONDS; s++) {
    Serial.print("working... ");
    Serial.println(s + 1);
    delay(1000);
  }
}

void setup() {
  Serial.begin(115200);
  delay(200);                   // 等 USB 串口稳定下来
  wakeCount++;
  Serial.print("Wake #");
  Serial.println(wakeCount);

  doTheWork();

  // esp_sleep_enable_timer_wakeup() 的单位是微秒，所以睡 10 分钟
  // 要写成 10 * 60 * 1000000。请用 64 位来算：普通 int 运算在
  // 睡眠时间超过大约 35 分钟时就会溢出。
  uint64_t sleepMicros = (uint64_t)SLEEP_MINUTES * 60ULL * 1000000ULL;
  esp_sleep_enable_timer_wakeup(sleepMicros);

  Serial.print("Sleeping for minutes: ");
  Serial.println(SLEEP_MINUTES);
  Serial.flush();               // 等串口打印完，再让 UART 断电
  esp_deep_sleep_start();       // 这一行之后的代码永远不会执行
}

void loop() {
  // 永远到不了这里。从深度睡眠醒来等同于重启：芯片会从
  // setup() 重新开始 - 这正是 wakeCount 要住在 RTC 内存里的原因。
}

它编译出来是 276,128 字节，约占 DevKit 应用分区的 21 %。Arduino Uno 没有对等的省电空间 —— 它的 ATmega328P 是能睡，但板上的电源指示灯和 USB 转串口芯片照喝不误 —— 所以做太阳能供电，让 ESP32 间歇工作，比让 Uno 挨饿划算得多。我们ESP32 供电指南里那块双 18650 扩展板是个整洁的室内方案，但它走 micro-USB 充电，所以这块太阳能板的 Type-C 公头喂不了它。

太阳能板防水吗 —— 其他部件呢？

这块 6 W 单晶太阳能板是整条链路上唯一能待在户外的部件。它的电池片压在一层硬质层压面板之下，封进一体成型的边框里，正面没有任何开口，随板还附一个户外 CCTV 那种可调角度支架。请把它当作”耐雨”而不是”可浸水”：安装时倾斜一点，让雨水顺着流走、顺便把灰尘冲掉，出线口朝下。

插头之后的东西一概不防水。USB-C 接口、充电模块、升压模块、电芯和开发板都需要一个防护盒，线从底部进入，并且在入口前留一个滴水弯，让水沿着线滴走，而不是顺着线爬进去。这个盒子要放在阴凉处，别贴在太阳能板背面：锂电芯关在密闭黑盒子里、又在烈日下暴晒，是这整个项目里唯一真正危险的环节 —— 高温下给 18650 充电会让它迅速劣化，极端情况下正是电芯排气的成因。

真实客户身上常见的错误

“solar panel for my cctv… is not enough” —— 多数情况是容量没算对，不是板子坏了。买之前先做那道算术：电池组的瓦时（电压 × 安时）对上太阳能板一天的收成（瓦数 × 峰值日照小时）。

“This solar panel is waterproof from rain and water?” —— 太阳能板本身可以；它后面的充电模块、电芯和开发板不行。

“ini solar panel bila charge ada battery 18650 di belakang tak” —— 没有；太阳能板就是电池片、边框和一条线，背面什么都没有。18650、电池盒和充电模块都是分开的零件。

以为项目一直开着，充电也能”充满”。TP4056 判定充电结束的条件是电流跌到设定值的十分之一，而它分不清这是电芯的电流还是你板子的电流，所以一个稳定的 100 mA 负载会让它永远停在阈值之上：充电指示灯一直不熄，电芯长期浮在 4.2 V，寿命就这么耗掉。请把平均负载压在充电电流的十分之一以下 —— 间歇工作的板子做得到，一直开着的做不到。

常见问题

太阳能板能不能不配电池，直接带动 Arduino？

不可靠。一片云飘过去，一秒之内太阳能板的输出就能腰斩，5 V 轨在指令执行到一半时塌下来，板子就复位了。电芯就是消掉这种起伏的缓冲。

我还需要另外买一个太阳能充电控制器吗？

在这个功率级别，TP4056 就是那个充电控制器：先恒流，再在 4.2 V 恒压，最后截止。它不是 MPPT 控制器 —— 太阳能板给什么电压它就收什么 —— 会损失一点收成，但在 6 W 上看不出来。

能不能用 4 槽 18650 电池盒来多存点电？

配 TP4056 不行。4 槽电池盒是把电芯串联的，整组电压接近 14.8 V，而稳压到 4.2 V 的单节充电器既充不了它，也承受不住。要用更多电芯，请改用为串联电池组设计的 CN3304 充电板。

一直开着的 ESP32，需要多大的太阳能板？

从不睡的 ESP32 大约吃 100 mA，12 小时一夜就要花掉一颗 18650 在 5 V 轨上那 1450 mAh 中的约 1200 mAh —— 勉强过夜、几乎不剩，再遇上一个阴天就直接黑掉。先做间歇工作，再加第二颗电芯；换更大的太阳能板，恰恰是那 1 A 天花板完全无视的一步。

最后更新：2026年8月。有问题？WhatsApp 联系我们。