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20 分钟

使用 BQ25638 和 PIC32MZ2048EFM100 为单节锂离子/聚合物电池充电

具有高级功能的安全、高效、快速单节锂离子/聚合物电池充电解决方案

Charger 28 Click with Curiosity PIC32 MZ EF

已发布 5月 07, 2025

点击板

Charger 28 Click

开发板

Curiosity PIC32 MZ EF

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC32MZ2048EFM100

通过 USB Type-C 输入,为单节锂离子和锂聚合物电池提供快速、安全且智能的充电方案

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Charger 28 Click 基于德州仪器(Texas Instruments)推出的 BQ25638,这是一款 5A 开关模式电池充电器,采用 NVDC(窄电压直流)电源路径管理架构,旨在为单节锂离子与锂聚合物电池提供快速、可靠的充电方案。该架构允许系统在电池深度放电或暂时移除的情况下继续运行,非常适合对电源稳定性要求极高的游戏设备和电脑配件等应用。Charger 28 Click 通过 USB Type-C 接口供电,为充电器提供所需输入电压。其内置的输入电流优化器(ICO)可智能检测并利用输入源的最大可用功率,避免过载风险。同时,BQ25638 完全支持 USB OTG(On-the-Go)规范,提供最高 3.2A 的恒定电流输出,适配各种现代便携设备。其电源路径管理系统始终将系统电压保持在略高于电池电压的水平,同时避免低于可编程的最低系统电压。当输入达到电压或电流限制时,系统会自动降低电池充电电流以保护电源。如果系统负载进一步增加,电池将自动补充电

源,防止过载并保持连续供电。除了充电输入,Charger 28 Click 还提供电池连接器,支持最高 4.8V 的兼容电池,连接器中间引脚预留用于外部热敏电阻的温度监测。BQ25638 可独立运行并根据电池电压自动调整充电流程,分为涓流、预充电、恒流(CC)和恒压(CV)四个阶段。在完成充电周期后,当电池电压超过再充电阈值且电流低于设定值时,自动终止充电。其充电终止功能支持多个温度区间(如 COOL、PRECOOL、NORMAL、WARM、PREWARM),确保在不同环境下实现安全且高效的电池管理。电池电压一旦低于重启阈值,系统会自动再次启动充电过程,以维持电池健康状态。为了供电给外部设备,板上靠近电池接口的位置设有 LOAD 接口,可便捷连接至目标系统。此外,板载的 VPMID 接口提供正电压轨输出,特别适用于需要反向升压(如充电宝)和 OTG 功能的应用。Charger 28 Click 通过 I2C 接口与主控 MCU 通信,支持高达 1MHz 的时钟频率,确保

通信快速稳定。除了 I2C 引脚外,还包括 CE 引脚(用于启用/禁用充电)、INT 中断引脚(用于向主控报告状态与故障),以及用于重置充电器的 RESET 按钮。该板还集成可视化指示器,包括 STATUS LED(指示充电状态和故障)和 PGOOD LED(指示输入电源是否正常并高于设定阈值)。这两个状态信息也可通过 STS 和 PG 数字引脚读取。电流与电压检测信号也通过引脚引出至一个 12 位 ADC,以便监控充电电流及输入、电池与系统电压。在安全性方面,BQ25638 提供多项保护机制,包括 NTC 热敏电阻监测、充电安全计时器、过压/过流保护,以及当结温超过可编程阈值时的热调节限流。该 Click 板™ 支持 3.3V 或 5V 逻辑电平操作,可通过 VCC SEL 跳线选择,兼容不同电压等级的 MCU。另附带易用的软件库及示例代码,为用户后续开发提供有力支持。

Charger 28 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Curiosity PIC32 MZ EF 开发板是一个完全集成的 32 位开发平台,特点是高性能的 PIC32MZ EF 系列(PIC32MZ2048EFM),该系列具有 2MB Flash、512KB RAM、集成的浮点单元(FPU)、加密加速器和出色的连接选项。它包括一个集成的程序员和调试器,无需额外硬件。用户可以通过 MIKROE 

mikroBUS™ Click™ 适配器板扩展功能,通过 Microchip PHY 女儿板添加以太网连接功能,使用 Microchip 扩展板添加 WiFi 连接能力,并通过 Microchip 音频女儿板添加音频输入和输出功能。这些板完全集成到 PIC32 强大的软件框架 MPLAB Harmony 中,该框架提供了一个灵活且模块化的接口

来应用开发、一套丰富的互操作软件堆栈(TCP-IP、USB)和易于使用的功能。Curiosity PIC32 MZ EF 开发板提供了扩展能力,使其成为连接性、物联网和通用应用中快速原型设计的绝佳选择。

Curiosity PIC32MZ EF double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

PIC32

MCU 内存 (KB)

2048

硅供应商

Microchip

引脚数

100

RAM (字节)

524288

你完善了我!

配件

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 28 Click accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Power-Good Indicator
RPB4
AN
Charger Enable
RA9
RST
ID COMM
RPD4
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Charger Status Indicator
RPE8
PWM
Interrupt
RF13
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
RPA14
SCL
I2C Data
RPA15
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Charger 28 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Curiosity PIC32MZ EF front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Curiosity PIC32 MZ EF作为您的开发板开始。

Curiosity PIC32MZ EF front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly
Board mapper by product7 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
Curiosity PIC32 MZ EF 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

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

Charger 28 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 28 Click 板来监控充电系统的多项参数,例如输入电压(VBUS)、电池电压(VBAT)、系统电压(VSYS)、充电电流(IBAT)以及芯片温度(TDIE)。此外,还会读取并解析充电状态和故障寄存器,以在运行过程中提供详细的状态与错误反馈信息。

关键功能:

  • charger28_cfg_setup - 配置对象初始化函数。

  • charger28_init - 初始化函数。

  • charger28_default_cfg - Click 板默认配置函数。

  • charger28_get_vbus - 读取并计算总线电压(单位:毫伏)。

  • charger28_get_ibus - 读取并计算输入电流(单位:毫安)。

  • charger28_get_vbat - 读取并计算电池电压(单位:毫伏)。

应用初始化
初始化驱动程序,执行 Charger 28 Click 的默认配置,包括禁用充电、重置寄存器、禁用 TS 引脚、配置 ADC,并重新启用充电功能。

应用任务
定期获取并记录充电参数,如输入电压、电池电压、系统电压、充电电流和温度。同时读取状态与故障寄存器,判断当前的充电状态,并记录相关信息以供调试或监测使用。

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 28 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of the Charger 28 Click board by monitoring various parameters
 * of the charging system, such as input voltage (VBUS), battery voltage (VBAT), system voltage (VSYS),
 * charging current (IBAT), and chip temperature (TDIE). Additionally, it reads and interprets the
 * charger status and fault registers to provide detailed status and error feedback during operation.
 *
 * The demo application is composed of two sections:
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and performs the default configuration of the Charger 28 Click by disabling
 * charging, resetting registers, disabling the TS pin, configuring the ADC, and re-enabling charging.
 *
 * ## Application Task
 * Periodically retrieves and logs charging parameters such as input voltage, battery voltage,
 * system voltage, charging current, and temperature. The application also reads the status and 
 * fault registers to determine the current charging state and logs the information for debugging 
 * or monitoring purposes.
 *
 * @note
 * The application is designed to continuously monitor the charging system, providing real-time 
 * feedback on its operation. The detailed charge status parsing includes states such as "Not Charging", 
 * "Trickle Charge", "Fast Charge", and "Charge Done", among others, to help track the charging process.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "charger28.h"

static charger28_t charger28;
static log_t logger;

/**
 * @brief Charger 28 parse charge status function.
 * @details This function parses the given charge status value and logs the corresponding charge state.
 * @param[in] status : Charge status byte.
 * The status byte contains the charge status information as per the device Charger status 1 register.
 * @return None.
 * @note This function logs the charge status details using the logger object.
 */
static void charger28_parse_charge_status ( uint8_t status );

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    charger28_cfg_t charger28_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.
    charger28_cfg_setup( &charger28_cfg );
    CHARGER28_MAP_MIKROBUS( charger28_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == charger28_init( &charger28, &charger28_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( CHARGER28_ERROR == charger28_default_cfg ( &charger28 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    float ibus = 0, vbat = 0, vsys = 0, adcin = 0, tdie = 0;
    uint8_t status_0 = 0, status_1 = 0, fault = 0;
    uint16_t vbus = 0, vpmid = 0;
    int16_t ibat = 0;

    if ( CHARGER28_OK == charger28_get_vbus ( &charger28, &vbus ) )
    {
        log_printf ( &logger, "\r\n VBUS: %u mV\r\n", vbus );
    }

    if ( CHARGER28_OK == charger28_get_ibus ( &charger28, &ibus ) )
    {
        log_printf ( &logger, " IBUS: %.1f mA\r\n", ibus );
    }

    if ( CHARGER28_OK == charger28_get_vbat ( &charger28, &vbat ) )
    {
        log_printf ( &logger, " VBAT: %.2f mV\r\n", vbat );
    }

    if ( CHARGER28_OK == charger28_get_ibat ( &charger28, &ibat ) )
    {
        log_printf ( &logger, " IBAT: %d mA\r\n", ibat );
    }

    if ( CHARGER28_OK == charger28_get_vsys ( &charger28, &vsys ) )
    {
        log_printf ( &logger, " VSYS: %.2f mV\r\n", vsys );
    }

    if ( CHARGER28_OK == charger28_get_vpmid ( &charger28, &vpmid ) )
    {
        log_printf ( &logger, " VPMID: %u mV\r\n", vpmid );
    }

    if ( CHARGER28_OK == charger28_get_adcin ( &charger28, &adcin ) )
    {
        log_printf ( &logger, " ADCIN: %.2f mV\r\n", adcin );
    }

    if ( CHARGER28_OK == charger28_get_tdie ( &charger28, &tdie ) )
    {
        log_printf ( &logger, " TDIE: %.1f degC\r\n", tdie );
    }

    if ( CHARGER28_OK == charger28_read_reg_byte ( &charger28, CHARGER28_REG_CHARGER_STATUS_0, &status_0 ) )
    {
        log_printf ( &logger, " Status 0: 0x%.2X\r\n", ( uint16_t ) status_0 );
    }
    
    if ( CHARGER28_OK == charger28_read_reg_byte ( &charger28, CHARGER28_REG_CHARGER_STATUS_1, &status_1 ) )
    {
        log_printf ( &logger, " Status 1: 0x%.2X\r\n", ( uint16_t ) status_1 );
        charger28_parse_charge_status ( status_1 );
    }

    if ( CHARGER28_OK == charger28_read_reg_byte ( &charger28, CHARGER28_REG_FAULT_STATUS, &fault ) )
    {
        log_printf ( &logger, " Fault: 0x%.2X\r\n", ( uint16_t ) fault );
    }

    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;
}

static void charger28_parse_charge_status ( uint8_t status )
{
    log_printf ( &logger, " Charge Status: " );
    switch ( CHARGER28_CHARGER_STATUS_1_CHG_STAT_MASK & status )
    {
        case CHARGER28_CHARGER_STATUS_1_CHG_STAT_NOT_CHARGING:
        {
            log_printf ( &logger, "Not Charging\r\n" );
            break;
        }
        case CHARGER28_CHARGER_STATUS_1_CHG_STAT_TRICKLE_CHARGE:
        {
            log_printf ( &logger, "Trickle Charge (VBAT < VBAT_SHORTZ)\r\n" );
            break;
        }
        case CHARGER28_CHARGER_STATUS_1_CHG_STAT_PRE_CHARGE:
        {
            log_printf ( &logger, "Pre-charge (VBAT_SHORTZ < VBAT < VBAT_LOWV)\r\n" );
            break;
        }
        case CHARGER28_CHARGER_STATUS_1_CHG_STAT_FAST_CHARGE:
        {
            log_printf ( &logger, "Fast Charge (CC mode)\r\n" );
            break;
        }
        case CHARGER28_CHARGER_STATUS_1_CHG_STAT_TAPER_CHARGE:
        {
            log_printf ( &logger, "Taper Charge (CV mode)\r\n" );
            break;
        }
        case CHARGER28_CHARGER_STATUS_1_CHG_STAT_TO_TIMER_ACT_CH:
        {
            log_printf ( &logger, "Top-off Timer Active Charging\r\n" );
            break;
        }
        case CHARGER28_CHARGER_STATUS_1_CHG_STAT_CHARGE_DONE:
        {
            log_printf ( &logger, "Charge Termination Done\r\n" );
            break;
        }
        default:
        {
            log_printf ( &logger, "Unknown\r\n" );
            break;
        }
    }
}

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

额外支持

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