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30 分钟

使用 MCP3202 和 TM4C1299NCZAD 创建电压平衡解决方案

为两节锂离子电池提供过压保护

Balancer 2 Click with Fusion for Tiva v8

已发布 6月 24, 2024

点击板

Balancer 2 Click

开发板

Fusion for Tiva v8

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

TM4C1299NCZAD

完美的解决方案,适用于电压监测、电动工具、电池平衡、便携设备和仪器设备。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Balancer 2 Click是一款带有两个独立电池电压监测电路、过压供应检测和自动电池平衡功能的Click板。Balancer 2 Click监测每个电池的电压并校正电压差异。结合锂聚合物/锂离子电池充电器,该Click板可以在广泛的应用中使用,从可靠且高效的电池充电电路中获益。Balancer 2 Click旨在平衡串联连接的两个锂聚合物/锂离子电池。它包含了所需的模拟电路,为所描述的设备中每个电池制作了两个独立的模块。每个模块由一个用作功率晶体管的MOSFET组成 - 来自Vishay的Si7858BDP。除了

MOSFET外,该电路还包含一个用于基于通过分流电阻(R7和R17)流动的电流进行自动栅极偏置调节的晶体管。每个输出还通过光耦合器进行光电隔离,以确保Click板的良好可靠性,不受使用的外部电源的影响。为此,使用了来自Everlight的EL357N-G光耦合器。上述两个电路块组合起来形成了电池平衡器。此外,该Click板还具有供电电压保护。如果供电电压超过8.4V,则主P-MOSFET将被关闭,电池将处于安全状态。Balancer 2 Click的第三部分是基于Microchip的MCP3202的电压监测电路,

MCP3202是一款带有SPI串行接口的双通道12位A/D转换器。通过专用的电压分压器,电池电压被带到ADC输入,这些分压器将电压信号水平调整到ADC输入。通过这种方式,可以实现直接的输出电压,因此用户可以根据读取的电压参数独立地切换电池。该Click板可以通过VCC SEL跳线选择使用3.3V或5V逻辑电压级别。通过这种方式,既能够3.3V和5V的MCU都可以正确使用通信线。然而,该Click板配备了一个包含易于使用的函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

Balancer 2 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Fusion for TIVA v8 是一款专为快速开发嵌入式应用的需求而特别设计的开发板。它支持广泛的微控制器,如不同的32位ARM® Cortex®-M基础MCUs,来自Texas Instruments,无论它们的引脚数量如何,并且具有一系列独特功能,例如首次通过WiFi网络实现的嵌入式调试器/程序员。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。得益于创新的制造技术,Fusion for TIVA v8 提供了流畅而沉浸式的工作体验,允许在任何情况下、任何地方、任何

时候都能访问。Fusion for TIVA v8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。一个先进的集成CODEGRIP程序/调试模块提供许多有价值的编程/调试选项,包括对JTAG、SWD和SWO Trace(单线输出)的支持,并与Mikroe软件环境无缝集成。此外,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,包括电池、外部12V电源供应和通过USB Type-C(USB-C)连接器的电源。通信选项如USB-UART、USB HOST/DEVICE、CAN(如果MCU卡支持的话)和以

太网也包括在内。此外,它还拥有广受好评的 mikroBUS™标准,为MCU卡提供了标准化插座(SiBRAIN标准),以及两种显示选项,用于TFT板线产品和基于字符的LCD。Fusion for TIVA v8 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。

Fusion for Tiva v8 horizontal image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

类型

8th Generation

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

1024

硅供应商

Texas Instruments

引脚数

212

RAM (字节)

262144

你完善了我!

配件

锂聚合物电池是对依赖可靠和持久电源供应,同时强调移动性的设备而言的理想解决方案。其与mikromedia板的兼容性确保了在不进行额外修改的情况下轻松集成。具有3.7V的电压输出,该电池满足许多电子设备的标准要求。此外,拥有2000mAh的容量,可以存储大量能量,为长时间提供持续的电源。这个特性最小化了频繁充电或更换电池的需求。总的来说,锂聚合物电池是一种可靠且自主的电源,非常适合需要稳定和持久能源解决方案的设备。您可以在我们的产品中找到更广泛的锂聚合物电池选择。

Balancer 2 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Cell 1
PE3
AN
Supply
PB6
RST
SPI Chip Select
PE7
CS
SPI Clock
PA2
SCK
SPI Data OUT
PA5
MISO
SPI Data IN
PA4
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Cell 2
PD0
PWM
Status
PB4
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

Balancer 2 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Fusion for PIC v8 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Fusion for Tiva v8作为您的开发板开始

Fusion for PIC v8 front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
SiBRAIN for PIC32MZ1024EFK144 front image hardware assembly
GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly
v8 SiBRAIN Access 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 image step 7 hardware assembly
Necto image step 8 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 2 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • balancer2_get_batttery_lvl - 获取实际电池电平的函数

  • balancer2_adc_to_mv - 将ADC值转换为毫伏的函数

  • balancer2_read_adc - 读取ADC值的函数

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 
 * \brief Balancer2 Click example
 * 
 * # Description
 * This application enable the batery charge. 
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Sets reference volatage of device, sets pins for supply and cells to high.
 * 
 * ## Application Task  
 * Every 2 seconds logs readings of battery mV lvl
 * 
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "balancer2.h"

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

static balancer2_t balancer2;
static log_t logger;

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    balancer2_cfg_t cfg;

    /** 
     * 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.

    balancer2_cfg_setup( &cfg );
    BALANCER2_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    balancer2_init( &balancer2, &cfg );

    Delay_ms( 100 );
    log_printf( &logger, "--------------------\r\n" );
    log_printf( &logger, "  Balancer 2 Click  \r\n" );
    log_printf( &logger, "--------------------\r\n" );
    Delay_ms( 100 );
    balancer2_default_cfg ( &balancer2 );
    Delay_ms( 100 );
}

void application_task ( void )
{
    float battery;

    battery = balancer2_get_batttery_lvl( &balancer2, BALANCER2_BATT1 );
    log_printf( &logger, "Battery 1 : %f mV\r\n", battery );

    battery = balancer2_get_batttery_lvl( &balancer2, BALANCER2_BATT2 );
    log_printf( &logger, "Battery 2 : %f mV\r\n", battery );

    battery = balancer2_get_batttery_lvl( &balancer2, BALANCER2_BATT_BOTH );
    log_printf( &logger, "Batteries : %f mV\r\n", battery );

    log_printf( &logger, "__________________________________________\r\n" );

    Delay_ms( 2000 );
}

void main ( void )
{
    application_init( );

    for ( ; ; )
    {
        application_task( );
    }
}


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

额外支持

资源

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