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使用 MAX77751 和 STM32F410RB 实现单节锂离子/聚合物电池的快速 USB-C 充电

面向便携式电源需求的智能 USB-C 电池充电解决方案

Charger 24 Click with Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

已发布 6月 26, 2025

点击板

Charger 24 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32F410RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F410RB

支持高达 3.15A 的 USB-C 锂电池充电,具备智能电源路径管理,适用于便携式设备

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Charger 24 Click 基于 Analog Devices 的 MAX77751,这是专为便携式应用中的单节锂离子或锂聚合物电池设计的 USB-C 自主充电 IC。该充电器通过其集成的配置通道(CC)检测引脚与 USB Type-C 电源源进行电源协商,能够在无需软件干预的情况下自动识别电源类型并设置输入电流限制。MAX77751 内部集成同步开关模式 DC-DC 转换器,支持降压与升压模式,确保高效的电源转换。在充电模式下,器件作为降压转换器工作,可接受 4.3V 至 13.7V 的输入电压,并为电池提供高达 3.15A 的充电电流,无需外部 MOSFET。充电电流可通过外接电阻在 500mA 至 3.15A 之间设置;Charger 24 Click 板上默认的 24.9kΩ 电阻可提供 3.15A 的快速充电电

流。Charger 24 Click 是多种电池供电应用的理想解决方案,包括移动 POS 终端、无线耳机、便携式医疗设备、GPS 追踪器、可穿戴设备底座、移动电源和便携式路由器等。MAX77751 还具备自适应输入电流限制(AICL)功能,在使用功率较弱或不稳定的电源适配器时可动态降低输入电流,以避免欠压问题。除了 USB-C 兼容性,该 IC 还通过 D+ 和 D- 引脚支持 BC1.2 检测功能,可在插入 USB 插头时自动识别传统 USB 和专有充电源。Charger 24 Click 还具备反向升压功能,在 DSB 引脚拉低时,可向外部设备输出最高 5.1V / 1.5A 电压,从电池为外设供电。为系统监控提供便利,该板配有两个状态指示灯:红色 LED 连接至 STA 引脚,用于指示充电状态;绿色 LED 连接至 

IOK 引脚,用于显示输入电压是否有效。通过将 DIS 引脚设为高电平,可随时禁用充电功能。虽然 MAX77751 不具备电池过放保护,但其 SYS 输出通过集成的 Smart Power Selector™ 支持系统供电管理。该功能优先从外部电源为系统供电,并将多余电能输送至电池,即使在电池缺失或电量过低的情况下,也可实现系统正常启动;当板载电流不足时,还能智能地从电池补充供电。本 Click board™ 支持 3.3V 和 5V 逻辑电压,用户可通过 VCC SEL 跳线选择,从而确保兼容 3.3V 或 5V 的 MCU 通信接口。此外,本板还配备便于开发的软件库和示例代码,供用户参考与二次开发使用。

Charger 24 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32F410RB 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 STM32C031C6 MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

32768

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 Battery 是款可靠的电源解决方案,专为便携式和自主运行设备提供稳定且持久的能源支持。该电池额定电压为 3.7V,容量高达 6000mAh,可为需要高机动性的应用提供长时间运行保障,且不影响性能表现。电池配备标准连接器,可与 mikromedia 开发板完美兼容,便于集成至开发项目或终端系统中。其紧凑尺寸(67 x 99 x 8.1mm)使其非常适用于空间受限的设计,同时具备高能量密度。该电池专为稳定运行而设计,在多个使用周期中依然能保持平稳的性能曲线,适用于原型开发与商用产品。为确保电池在运输过程中完好无损,产品采用专属定制防护包装发货。无论是为手持设备、可穿戴产品还是移动嵌入式系统供电,该锂聚合物电池都能为您的下一项创新提供高效、可靠的能源保障。

Charger 24 Click accessories 1 image

这是一款两端均为USB Type C公头的USB 3.1线缆。该线缆附带一个USB Type C母头到USB Type A公头的适配器,使其也兼容USB 2.0和USB 3.0主机接口。线缆长度为1.5米,并兼容任何USB Type C开发工具。

Charger 24 Click accessories 2 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Valid Input Voltage
PC0
AN
Reverse-Boost Control
PC12
RST
ID COMM
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Battery Charge Control
PC8
PWM
Charge Status
PC14
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Charger 24 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 STM32F410RB 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

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 24 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
本示例演示了 Charger 24 Click 板的使用方法。应用程序初始化设备,启用电池充电功能,并持续监测充电状态与 USB 电源状态。它可显示当前电池是否正在充电、是否已充满电、是否未检测到输入电源,以及 USB 电源是否有效。

关键功能:

  • charger24_cfg_setup - 配置 Click 板初始结构体。

  • charger24_init - 初始化 Click 板所需的所有引脚和外设。

  • charger24_enable_charging - 启用或禁用电池充电功能。

  • charger24_get_iok_pin - 读取电源有效性指示引脚状态。

  • charger24_get_status - 获取当前的充电状态。

应用初始化
初始化日志记录器与 Charger 24 Click 驱动程序,启用充电功能,同时关闭升压模式。

应用任务
周期性读取并记录充电状态与 USB 电源状态信息。

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 24 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of the Charger 24 Click board. The application 
 * initializes the device, enables battery charging, and continuously monitors the 
 * charging and USB power status. It displays whether the battery is currently 
 * charging, fully charged, or if no input is detected, as well as whether the USB 
 * power is valid.
 *
 * The demo application is composed of two sections:
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the logger and the Charger 24 Click driver and enables charging while disabling boost mode.
 *
 * ## Application Task
 * Periodically reads and logs the charging and USB power status.
 *
 * @note
 * Ensure a valid USB input source and battery are connected to observe status transitions.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */


#include "board.h"
#include "log.h"
#include "charger24.h"

static charger24_t charger24;   /**< Charger 24 Click driver object. */
static log_t logger;    /**< Logger object. */

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    charger24_cfg_t charger24_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.
    charger24_cfg_setup( &charger24_cfg );
    CHARGER24_MAP_MIKROBUS( charger24_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( DIGITAL_OUT_UNSUPPORTED_PIN == charger24_init( &charger24, &charger24_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }

    charger24_disable_boost ( &charger24 );
    charger24_enable_charging ( &charger24 );
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    uint8_t status = charger24_get_status ( &charger24 );
    
    log_printf( &logger, "\r\n Charging status: " );
    switch ( status )
    {
        case CHARGER24_STATE_NO_INPUT:
        {
            log_printf( &logger, "No input or fault\r\n" );
            break;
        }
        case CHARGER24_STATE_CHARGING:
        {
            log_printf( &logger, "Trickle, precharge, fast charge\r\n" );
            break;
        }
        case CHARGER24_STATE_CHARGE_DONE:
        {
            log_printf( &logger, "Top-off and done\r\n" );
            break;
        }
        default:
        {
            log_printf( &logger, "Unknown\r\n" );
            break;
        }
    }

    log_printf( &logger, " USB status: " );
    if ( charger24_get_iok_pin( &charger24 ) )
    {
        log_printf( &logger, "No power\r\n" );
    }
    else
    {
        log_printf( &logger, "Power good\r\n" );
    }
}

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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