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4 layersCupwarmer hw, the printed circuit board in 3D

Cupwarmer hw

mash/cupwarmer

目標は 15W 級の Qi EPP 受電と、12V・約12W のヒーター。保温と軽い再加熱を狙って開発しています。

Copper layers
4
Thickness
1.18 mm
Parts
54
Nets
32
Pads
145
Tracks, vias
288, 55
Pours
14
Routed
Yes
KiCad
KiCad 10.0 (file 20260206)
Created
17 May 2026
Updated
12 Oct 2026

Overview

Cupwarmer hw is an open-source printed circuit board by mash, from the mash/cupwarmer repository on GitHub. It is a 4-layer board with 54 parts on 32 nets, routed with 288 tracks and 55 vias.

It is built around the STWLC38JRM, ERJP06F2000V and FRM121WFR050TM, with the AO3400, B5819W and PZ254V-11-04P among its other parts. Its parts include 22 capacitors, 14 resistors, 3 diodes, 2 connectors and 1 IC.

Main components

11

README

README.md

cupwarmer

Qi ワイヤレス給電で飲み物を温かく保つ、カップウォーマーの自作プロジェクトです。カップの下に置く小さなデバイスに、Qi 受電回路・ヒーター・温度保護をまとめています。

目標は 15W 級の Qi EPP 受電と、12V・約12W のヒーター。保温と軽い再加熱を狙って開発しています。

筐体と内部部品の積層イメージ

構成

部分v1 の設計
Qi 受電STMicroelectronics STWLC38JRM。外部 MCU を使わず、IC の自律動作を利用
制御 PCB直径50mm、4層、厚さ1.6mm
ヒーター直径約55mm のシリコーン flexible heater。12Ω、100kΩ NTC 内蔵
温度保護heater 内蔵 NTC を STWLC38 の RX_NTC に接続。独立した70°C サーモスタット F1 をヒーターに直列接続
メンテナンスI²C service header から状態確認・NVM 設定
筐体外径60mm の bottom tray。OpenSCAD で設計

カップ側から cup contact pad → flexible heater → insulation → PCB → ferrite → RX coil → bottom tray の順に重ねます。aluminum spreader は比較候補で、初回評価では省く構成です。

基板

直径50mm の Qi 受電・ヒーター制御 PCB

Qi 受電回路

STWLC38JRM を中心とする Qi 受電回路

ヒーター回路

ヒーターの電力経路、NTC、独立サーモスタット

v1 は受電出力が有効な間、ヒーターを連続通電する設計です。PWM による温度調整は実装していません。

画像は設計の概要を示すスクリーンショットです。製作・変更時は KiCad ソース と 機構ソース を参照してください。機構図には比較候補の部材も含まれます。

開発状況

動作・温度保護を評価中の試作です。

確認済み:

  • PCB とヒーターを受領。ヒーターの抵抗、NTC の温度応答、電力線とセンサー線の絶縁を確認。
  • CP2112 とレベル変換基板を使った I²C 通信、STWLC38 の NVM 書き込み・読み戻しを確認。
  • patch 1656 と試作設定 DA04 の保持、および電源再投入後の室温での Qi 起動を確認。

未検証:

  • 実際のカップを使った加熱・保温性能と、EPP 12V での負荷動作。
  • NTC の実際の遮断温度、出力停止、復帰動作。DA04 は温度保護の検証を終えた設定ではありません。
  • 組み上げた状態での異物検出(FOD)、位置ずれ、空焼き時の挙動。

直近の DA04 試験はヒーター電源線を切り離した状態で行っています。12V・約12W は設計目標であり、達成済みの性能ではありません。試験条件と結果は DA04 を含む NVM 設定の記録 にまとめています。

リポジトリの内容

場所内容
docs/design-notes.md設計判断と評価方針
hardware/kicad/回路図・PCB・部品ライブラリ
hardware/bom/部品表と実装発注用 BOM
hardware/fab/Gerber・部品配置などの製造出力
hardware/mechanical/OpenSCAD モデル・STL・機構設計ノート
hardware/firmware/stwlc38/ST 参照ファームウェア・設定と取得元
hardware/test/試験記録・設定候補・I²C ツール・オフラインテスト
wiki/部品・規格・参考資料の調査ノート

詳しい機構構成は 機構設計ノート、NVM 書き込みの手順と制約は STWLC38 programming を参照してください。

Parts

54
QtyValueFootprintReferences
510uFCapacitor_SMD:C_0603_1608MetricC2, C9, C20, C21, C23
4100nFCapacitor_SMD:C_0603_1608MetricC4, C22, C24, C25
410kResistor_SMD:R_0603_1608MetricR5, R6, R12, R13
3100RResistor_SMD:R_0603_1608MetricR11, R15, R16
3100nFCapacitor_SMD:C_1206_3216MetricC1, C16, C17
3FiducialFiducial:Fiducial_1mm_Mask3mmFID1, FID2, FID3
210nFCapacitor_SMD:C_0603_1608MetricC18, C19
210nF/50VCapacitor_SMD:C_0603_1608MetricC11, C13
222nF/50VCapacitor_SMD:C_0603_1608MetricC12, C14
247nFCapacitor_SMD:C_0603_1608MetricC5, C6
2MountingHole_M2_Plastic_D2.4mmcupwarmer:MountingHole_M2_Plastic_D2.4mmH1, H2
2RCL 200RResistor_SMD:R_0805_2012MetricR4, R14
10R/0.05RResistor_SMD:R_1206_3216MetricR3
110k Div BotResistor_SMD:R_0603_1608MetricR2
112k Div TopResistor_SMD:R_0603_1608MetricR1
11uFCapacitor_SMD:C_0603_1608MetricC8
13kResistor_SMD:R_0603_1608MetricR10
14-pin heater lead pcb sidecupwarmer:SolderWire-HeaterHarness_1x04_P5.0mm_D1.4mmJ2
14.7uFCapacitor_SMD:C_0603_1608MetricC7
151kResistor_SMD:R_0603_1608MetricR7
18uHcupwarmer:SolderWire-Wuerth760308_1x02_P5.0mm_D1.2mmL1
1AO3400 SOT-23Package_TO_SOT_SMD:SOT-23Q1
1B5819WDiode_SMD:D_SOD-123D3
1I2C ServiceConnector_PinHeader_2.54mm:PinHeader_1x04_P2.54mm_VerticalJ1
1LED GreenLED_SMD:LED_0603_1608MetricD2
1LED RedLED_SMD:LED_0603_1608MetricD1
1SMBJ15Acupwarmer:D_SMB_Pin1KZ3
1SMBJ18Acupwarmer:D_SMB_Pin1KZ4
1SMF13A Z1Diode_SMD:D_SOD-123FZ1
1SMF13A Z2Diode_SMD:D_SOD-123FZ2
1STWLC38JRMcupwarmer:STWLC38JRM_WLCSP40U1
1TP_I_HEATER_MONConnector_PinHeader_2.54mm:PinHeader_1x01_P2.54mm_VerticalTP1

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Questions

What parts does the Cupwarmer hw use?

54 parts, built around the STWLC38JRM, ERJP06F2000V, FRM121WFR050TM and AO3400. The full list of its parts is on this page, with links to each part's symbol and footprint where PCBKit's library has them.

Where can I download the Cupwarmer hw KiCad files?

From the mash/cupwarmer repository on GitHub, at the commit this page was made from: the board is hardware/kicad/cupwarmer-hw/cupwarmer-hw.kicad_pcb and its schematic hardware/kicad/cupwarmer-hw/cupwarmer-hw.kicad_sch. PCBKit opens the board in the browser, with nothing to install.

Can I use the Cupwarmer hw design in my own project?

Its repository states no licence, so its author keeps all rights: ask mash before reusing the design.