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30 分钟

使用MP2672A和ATmega32创建一个高效的电池电压平衡器

自动电池单元不平衡校正

Balancer 4 Click with EasyAVR v7

已发布 6月 24, 2024

点击板

Balancer 4 Click

开发板

EasyAVR v7

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega32

保持电池之间的电荷平衡。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Balancer 4 Click 基于 MP2672A,这是一款高度集成且灵活的开关模式电池充电器,适用于 Monolithic Power Systems (MPS) 的两节串联锂离子电池。MP2672A 具有电池平衡功能,可以监控每节电池的电压并在电压差超过不匹配阈值时进行均衡。它支持高达 2A 的可编程充电电流,适用于两节串联电池,并具备电池温度监控、可编程充电安全计时器保护、符合 JEITA 标准的电池 NTC 监控、电池过压保护 (OVP)、热调节和热关断等保护功能。MP2672A 具有窄电压直流 (NVDC) 电源结构。它会自动检测电池电压,并分三个阶段进行充电:预充电、恒定电流充电和电压充电。当电池深度放电时,MP2672A 将系统输

出调节到最低电压水平,从而立即为系统供电,同时通过集成 FET 为电池充电。它还提供灵活的新充电周期启动,兼容独立模式和通过板载开关 HOST SEL 选择的主机控制模式。多样且强大的保护功能包括热调节回路,当结温超过热回路阈值时减少充电电流,以及符合 JEITA 标准的电池温度保护。其他安全功能包括输入过压保护 (OVP)、电池 OVP、热关断、电池温度监控和可配置的备用计时器,以防止长时间充电导致电池损坏。Balancer 4 Click 使用标准 I2C 双线接口与 MCU 通信,以读取数据和配置设置,支持高达 100kHz 的标准模式操作。它还配备了两个 LED 指示灯,红色和绿色,分别标有 

CHARGE 和 POWER,能够直观地显示 MP2672A 是否有良好的电源供应以及电池充电过程的活动状态。此外,还提供 NTC 功能用于温度合格充电,MP2672A 通过测量板载 NTC 接头引脚上的电压来连续监控电池温度。此 Click board™ 可在 3.3V 和 5V 逻辑电压水平下运行,通过 VCC SEL 跳线选择。它允许 3.3V 和 5V 的 MCU 正确使用通信线路。此外,可以通过标有 VIN SEL 的跳线选择 MP2672A 的电源供应,从外部电源端子提供 4V 到 5.75V 范围内的电压,或从 mikroBUS™ 电源轨提供 5V 电压。此外,Click board™ 配备了一个包含易于使用的函数库和示例代码的库,可以作为进一步开发的参考。

Balancer 4 Click hardware overview image

功能概述

开发板

EasyAVR v7 是第七代AVR开发板,专为快速开发嵌入式应用的需求而设计。它支持广泛的16位AVR微控制器,来自Microchip,并具有一系列独特功能,如强大的板载mikroProg程序员和通过USB的在线电路调试器。开发板布局合理,设计周到,使得最终用户可以在一个地方找到所有必要的元素,如开关、按钮、指示灯、连接器等。EasyAVR v7 通过每个端口的四种不同连接器,比以往更高效地连接附件板、传感器和自定义电子产品。EasyAVR v7 开发板的每个部分

都包含了使同一板块运行最高效的必要组件。一个集成的mikroProg,一个快速的USB 2.0程序员,带有mikroICD硬件在线电路调试器,提供许多有价值的编 程/调试选项和与Mikroe软件环境的无缝集成。除此之外,它还包括一个干净且调节过的开发板电源供应模块。它可以使用广泛的外部电源,包括外部12V电源供应,7-12V交流或9-15V直流通过DC连接器/螺丝端子,以及通过USB Type-B(USB-B)连接器的电源。通信选项如USB-UART和RS-232也包括在内,与

广受好评的mikroBUS™标准、三种显示选项(7段、图形和基于字符的LCD)和几种不同的DIP插座一起,覆盖了广泛的16位AVR MCU。EasyAVR v7 是Mikroe快速开发生态系统的一个组成部分。它由Mikroe软件工具原生支持,得益于大量不同的Click板™(超过一千块板),其数量每天都在增长,它涵盖了原型制作和开发的许多方面。

EasyAVR v7 horizontal image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

AVR

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

Microchip

引脚数

40

RAM (字节)

2048

你完善了我!

配件

Li-Polymer Battery 是为需要可靠且持久电源的设备提供的理想解决方案,同时强调移动性。它与 mikromedia 板的兼容性确保了无需额外修改即可轻松集成。该电池的输出电压为 3.7V,符合许多电子设备的标准要求。此外,电池容量为 2000mAh,能够储存大量能量,提供持续的电力以延长使用时间。这一特性减少了频繁充电或更换的需要。总的来说,Li-Polymer Battery 是可靠且自主的电源,非常适合需要稳定和持久能量解决方案的设备。您可以在我们的产品中找到更多选择的 Li-Polymer 电池。

Balancer 4 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
NC
NC
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PC0
SCL
I2C Data
PC1
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Balancer 4 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

EasyAVR v7 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以EasyAVR v7作为您的开发板开始。

EasyAVR v7 front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
MCU DIP 40 hardware assembly
GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly
EasyAVR v7 Access DIP MB 1 - upright/background hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
NECTO Compiler Selection Step Image hardware assembly
NECTO Output Selection Step Image hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Necto DIP image step 7 hardware assembly
EasyPIC PRO v7a Display Selection Necto Step hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Necto PreFlash Image hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

该库包含 Balancer 4 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • balancer4_write_register - 此函数通过使用 I2C 串行接口将所需的数据字节写入选定的寄存器。

  • balancer4_write_and_verify_register - 此函数将所需的数据字节写入选定的寄存器,并通过读取来验证其是否正确写入。

  • balancer4_read_register - 此函数通过使用 I2C 串行接口从选定的寄存器读取数据字节。

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * @file main.c
 * @brief Balancer4 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of Balancer 4 click board by configuring
 * the click board for charging and then reading the status and fault registers.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and configures the click board for charging.
 *
 * ## Application Task
 * Reads and displays the status and fault registers on the USB UART every 500ms approximately.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "balancer4.h"

static balancer4_t balancer4;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    balancer4_cfg_t balancer4_cfg;  /**< Click config object. */

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, " Application Init " );

    // Click initialization.
    balancer4_cfg_setup( &balancer4_cfg );
    BALANCER4_MAP_MIKROBUS( balancer4_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == balancer4_init( &balancer4, &balancer4_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( BALANCER4_ERROR == balancer4_default_cfg ( &balancer4 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    uint8_t status, fault;
    if ( BALANCER4_OK == balancer4_read_register ( &balancer4, BALANCER4_REG_STATUS, &status ) )
    {
        log_printf ( &logger, "\r\n - STATUS - \r\n", status );
        log_printf ( &logger, " Battery status: " );
        if ( status & BALANCER4_STATUS_BATTERY_MISSING )
        {
            log_printf ( &logger, "missing\r\n" );
        }
        else
        {
            log_printf ( &logger, "present\r\n" );
            log_printf ( &logger, " Charging status: " );
            switch ( status & BALANCER4_STATUS_CHG_STAT_MASK )
            {
                case BALANCER4_STATUS_NOT_CHARGING:
                {
                    log_printf ( &logger, "not charging\r\n" );
                    break;
                }
                case BALANCER4_STATUS_PRE_CHARGE:
                {
                    log_printf ( &logger, "pre-charge\r\n" );
                    break;
                }
                case BALANCER4_STATUS_CONSTANT_CHARGE:
                {
                    log_printf ( &logger, "constant current or constant voltage charge\r\n" );
                    break;
                }
                case BALANCER4_STATUS_CHARGING_COMPLETE:
                {
                    log_printf ( &logger, "charging complete\r\n" );
                    break;
                }
            }
        }
    }
    if ( BALANCER4_OK == balancer4_read_register ( &balancer4, BALANCER4_REG_FAULT, &fault ) )
    {
        if ( fault )
        {
            log_printf ( &logger, "\r\n - FAULT - \r\n" );
            if ( fault & BALANCER4_FAULT_WD )
            {
                log_printf ( &logger, " The watchdog timer has expired\r\n" );
            }
            if ( fault & BALANCER4_FAULT_INPUT )
            {
                log_printf ( &logger, " Input OVP has occured\r\n" );
            }
            if ( fault & BALANCER4_FAULT_THERMAL_SD )
            {
                log_printf ( &logger, " Thermal shutdown\r\n" );
            }
            if ( fault & BALANCER4_FAULT_TIMER )
            {
                log_printf ( &logger, " The safety timer has expired\r\n" );
            }
            if ( fault & BALANCER4_FAULT_BAT )
            {
                log_printf ( &logger, " Battery OVP has occured\r\n" );
            }
            switch ( fault & BALANCER4_FAULT_NTC_MASK )
            {
                case BALANCER4_FAULT_NTC_COLD:
                {
                    log_printf ( &logger, " An NTC cold fault has occured\r\n" );
                    break;
                }
                case BALANCER4_FAULT_NTC_COOL:
                {
                    log_printf ( &logger, " An NTC cool fault has occured\r\n" );
                    break;
                }
                case BALANCER4_FAULT_NTC_WARM:
                {
                    log_printf ( &logger, " An NTC warm fault has occured\r\n" );
                    break;
                }
                case BALANCER4_FAULT_NTC_HOT:
                {
                    log_printf ( &logger, " An NTC hot fault has occured\r\n" );
                    break;
                }
            }
        }
    }
    Delay_ms ( 500 );
}

int main ( void ) 
{
    /* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
    #ifdef PREINIT_SUPPORTED
    preinit();
    #endif
    
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}

// ------------------------------------------------------------------------ END

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