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使用 BQ25188 和 STM32G071RB 实现智能单节电池充电

面向便携式应用的智能、安全且灵活的单节电池充电解决方案

Charger 29 Click with Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

已发布 8月 14, 2025

点击板

Charger 29 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G071RB

单节电池充电,具备动态电源路径管理、超低静态电流以及全面的安全保护功能

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Charger 29 Click 基于德州仪器(Texas Instruments)的 BQ25188,这是一款高度集成的线性电池充电器,凭借其超低静态电流(quiescent current)运行特性,可显著延长电池使用寿命。该板专为低功耗、空间受限的单节电池充电和电源路径管理应用而设计。它支持 5mA 至 1A 范围内可配置的快速充电电流,适用于多种电池化学体系,包括锂离子(Li-ion)、锂聚合物(Li-Polymer)和磷酸铁锂(LiFePO4)。借助55mΩ 导通电阻的电池 FET 和先进的电源路径控制功能,该板可承载高达 3A 的系统负载,在输入电源与电池之间实现无缝切换。Charger 29 Click 可通过 VEXT 接口支持 3V 至 18V 的宽输入电压范围,从而允许“电池对电池”的充电场景,同时也支持来自 mikroBUS™ 电源轨的 5V 输入。输入电源

源的选择可通过板载 VIN SEL 跳线轻松管理。该充电器在 SYS 接口上提供一个可调稳压输出,电压范围为4.4V 至 5.5V,并支持电池电压跟踪功能。BQ25188 还集成了通过 TS 引脚进行的智能电池温度监测,支持可配置的 NTC 阈值,并完全符合 JEITA 标准,从 而确保在穿戴式和便携设备中的充电过程安全可靠。此外,板上还配备了全面的保护机制,包括输入过压保护、电池短路和过流保护、热调节与关断保护,以及电池热故障检测。其电池调节电压支持在 3.6V 至 4.65V 范围内以 10mV 步进、0.5% 精度进行精细调整。Charger 29 Click 是一款高度可适配、可靠的电源管理解决方案,非常适用于智能穿戴设备、TWS 耳机及充电盒、AR/VR 眼镜、零售自动化系统及楼宇自动化等应用。该 Click 板™ 采用了 MIKROE 新推出

的“Click Snap”创新结构设计。与标准 Click 板不同,这一设计允许通过折断 PCB 的方式将主要传感器/IC/模块区域独立分离,带来了更加灵活的应用实现方式。Snap 部分支持直接通过 1-8 标记引脚访问信 号,可实现自主运行,同时包含专用的固定螺孔位置,便于用户在期望位置安装固定。本 Click 板™ 通过最高 400kHz 的 I2C 接口与主控 MCU 通信,确保快速数据交互。除了通信引脚外,还配备了一个中断(INT)引脚,用于信号故障中断通知,以及一个 MR 按钮,可用于用户重置系统或向 MCU 发送中断信号。此 Click 板™ 可通过 VIO SEL 跳线选择 3.3V 或 5V 逻辑电平,从而兼容不同电平的 MCU 使用。此外,还配套提供了包含易于调用函数的库和示例代码,可作为进一步开发的参考。

Charger 29 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32G071RB MCU 提供了一种经济高效且灵活的平台,供开发者探索新想法并原型设计他们的项目。该板利用 STM32 微控制器的多功能性,使用户能够为他们的项目选择最佳的性能与功耗平衡。它配备了 LQFP64 封装的 STM32 微控制器,并包含了如用户 LED(同时作为 ARDUINO® 信号)、用户和复位按钮,以及 32.768kHz 晶体振荡器用于精确的计时操作等基本组件。Nucleo-64 板设计考虑到扩展性和灵活性,它特有的 ARDUINO® Uno

V3 扩展连接器和 ST morpho 扩展引脚头,提供了对 STM32 I/O 的完全访问,以实现全面的项目整合。电源供应选项灵活,支持 ST-LINK USB VBUS 或外部电源,确保在各种开发环境中的适应性。该板还配备了一个具有 USB 重枚举功能的板载 ST-LINK 调试器/编程器,简化了编程和调试过程。此外,该板设计旨在简化高级开发,它的外部 SMPS 为 Vcore 逻辑供电提供高效支持,支持 USB 设备全速或 USB SNK/UFP 全速,并内置加密功能,提升了项目的功效

和安全性。通过外部 SMPS 实验的专用连接器、 用于 ST-LINK 的 USB 连接器以及 MIPI® 调试连接器,提供了更多的硬件接口和实验可能性。开发者将通过 STM32Cube MCU Package 提供的全面免费软件库和示例得到广泛支持。这些,加上与多种集成开发环境(IDE)的兼容性,包括 IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM 和 STM32CubeIDE,确保了流畅且高效的开发体验,使用户能够充分利用 Nucleo-64 板在他们的项目中的能力。

Nucleo 64 with STM32G071RB MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M0

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

36864

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-64 配备了两个专有的 mikroBUS™ 插座,使得所有的 Click board™ 设备都可以轻松地与 STM32 Nucleo-64 开发板连接。这样,Mikroe 允许其用户从不断增长的 Click boards™ 范围中添加任何功能,如 WiFi、GSM、GPS、蓝牙、ZigBee、环境传感器、LED、语音识别、电机控制、运动传感器等。您可以使用超过 1537 个 Click boards™,这些 Click boards™ 可以堆叠和集成。STM32 Nucleo-64 开发板基于 64 引脚封装的微控制器,采用 32 位 MCU,配备 ARM Cortex M4 处理器,运行速度为 84MHz,具有 512Kb Flash 和 96KB SRAM,分为两个区域,顶部区域代表 ST-Link/V2 调试器和编程器,而底部区域是一个实际的开发板。通过 USB 连接方便地控制和供电这些板子,以便直接对 Nucleo-64 开发板进行编程和高效调试,其中还需要额外的 USB 线连接到板子上的 USB 迷你接口。大多数 STM32 微控制器引脚都连接到了板子左右边缘的 IO 引脚上,然后连接到两个现有的 mikroBUS™ 插座上。该 Click Shield 还有几个开关,用于选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平和 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换器,使用任何 Click board™,无论 Click board™ 是否在 3.3V 或 5V 逻辑电压电平下运行。一旦将 STM32 Nucleo-64 开发板与我们的 Click Shield for Nucleo-64 连接,您就可以访问数百个工作于 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的 Click boards™。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image

Li-Polymer电池是需要可靠且持久电源供应的设备的理想解决方案,同时强调了便携性。其与mikromedia板的兼容性确保了易于集成,无需额外修改。电池的电压输出为3.7V,符合许多电子设备的标准要求。此外,凭借2000mAh的容量,该电池可以储存大量能量,提供长时间的持续电力,减少了频繁充电或更换的需求。总体而言,Li-Polymer电池是一种可靠且自主的电源,非常适合需要稳定且持久能源解决方案的设备。

Charger 29 Click accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
ID COMM
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Interrupt
PC14
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PB8
SCL
I2C Data
PB9
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Charger 29 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 64 with STM32G071RB MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32F401RE MCU front image hardware assembly
LTE IoT 5 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
LTE IoT 5 Click complete accessories setup image hardware assembly
Board mapper by product8 hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Clicker 4 for STM32F4 HA MCU Step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

软件支持

库描述

Charger 29 Click 演示应用程序使用 NECTO Studio开发,确保与 mikroSDK 的开源库和工具兼容。该演示设计为即插即用,可与所有具有 mikroBUS™ 插座的 开发板、入门板和 mikromedia 板完全兼容,用于快速实现和测试。

示例描述
本示例演示如何使用 Charger 29 Click 板。应用程序初始化设备并定期检查充电状态。充电状态通过 UART 终端显示,反映电池当前是否处于恒流(CC)充电模式、恒压(CV)模式、已充满电或未在充电中。

关键功能:

  • charger29_cfg_setup - 初始化 Click 配置结构为默认初始值。

  • charger29_init - 初始化使用此 Click 板所需的所有引脚和外设。

  • charger29_default_cfg - 执行 Charger 29 Click 板的默认配置。

  • charger29_enable_charging - 通过清除禁充位以启用充电功能。

  • charger29_set_charging_current - 根据指定毫安值设置充电电流。

  • charger29_read_status - 读取 Charger 29 Click 板的状态寄存器和标志寄存器。

应用初始化
初始化日志器和 Charger 29 Click 驱动程序,并应用默认配置。

应用任务
每秒读取并记录一次充电状态信息。

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 Charger 29 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of the Charger 29 Click board.
 * The application initializes the device and periodically checks the charging status.
 * The status is displayed over the UART terminal and reflects whether the battery is 
 * charging in constant current (CC) mode, constant voltage (CV) mode, fully charged,
 * or not charging.
 *
 * The demo application is composed of two sections:
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the logger and the Charger 29 Click driver and applies default configuration.
 *
 * ## Application Task
 * Periodically reads and logs the charging status once per second.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "charger29.h"

static charger29_t charger29;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    charger29_cfg_t charger29_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.
    charger29_cfg_setup( &charger29_cfg );
    CHARGER29_MAP_MIKROBUS( charger29_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == charger29_init( &charger29, &charger29_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( CHARGER29_ERROR == charger29_default_cfg ( &charger29 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    static uint8_t chg_stat = 255;
    charger29_status_t status;
    if ( CHARGER29_OK == charger29_read_status ( &charger29, &status ) )
    {
        if ( chg_stat != ( status.stat0 & CHARGER29_STAT0_CHG_STAT_MASK ) )
        {
            chg_stat = ( status.stat0 & CHARGER29_STAT0_CHG_STAT_MASK );
            switch ( chg_stat )
            {
                case CHARGER29_STAT0_CHG_STAT_NOT_CHARGING:
                {
                    log_printf ( &logger, " Not Charging while charging is enabled\r\n\n" );
                    break;
                }
                case CHARGER29_STAT0_CHG_STAT_CC_CHARGING:
                {
                    log_printf ( &logger, " Constant Current Charging\r\n\n" );
                    break;
                }
                case CHARGER29_STAT0_CHG_STAT_CV_CHARGING:
                {
                    log_printf ( &logger, " Constant Voltage Charging\r\n\n" );
                    break;
                }
                case CHARGER29_STAT0_CHG_STAT_CHARGE_DONE:
                {
                    log_printf ( &logger, " Charge Done or charging is disabled\r\n\n" );
                    break;
                }
                default:
                {
                    log_printf ( &logger, " Unknown Charging Status\r\n\n" );
                    break;
                }
            }
        }
    }
    Delay_ms ( 1000 );
}

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

额外支持

资源

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