使用BQ25887和PIC32MZ1024EFH064实现电池单元平衡的和谐性能

设计更安全的电池解决方案

已发布 6月 25, 2024

点击板

Balancer 5 Click

开发板

PIC32MZ clicker

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC32MZ1024EFH064

集成电池平衡功能的便携式电源完美伴侣！

硬件概览

它是如何工作的？

Balancer 5 Click 基于德州仪器的 BQ25887，这是一款完全集成的 2 节锂离子电池充电器，非常适合带有电池平衡的便携式应用。BQ25887 优化了两个电池的充电和平衡。通过 USB 接口输入电压范围可高达 5.5V，电池可充电至 3.3A。当输入电压超过 OVP（过压保护）阈值时，它将关闭充电 MOSFET 以避免芯片过热。除了体积小，外部组件数量少，这款 IC 适用于各种应用。由于锂离子电池在充电时需要非常精确的电流和电压，Balancer 5 Click 是一个完美的解决方案。Balancer 5 Click 配备了高度集成的锂离子电池充电器，支持智能、恒流恒压 (CCCV) 充

电，并具备温度调节功能，适用于充电 2 节锂离子电池。此 Click 通过 I2C 接口进行充电电流控制，确保完美高效的充电。Balancer 5 Click 可以作为许多应用中的电源和分配系统的一部分：手持设备、便携式媒体播放器、便携式音频播放器和其他通用电池供电的电子设备。Click 板左侧是输入 USB 接口，可应用高达 5.5V 的外部电压。右侧两个连接器保留用于锂离子电池，右侧连接器用于第一电池，左侧连接器用于第二电池。当连接到电源时，绿色的 CHARGE LED 将指示电源连接状态，LOW 指示充电进行中，HIGH 指示充电完成或已禁用。当发生任何故障

时，STAT 引脚以 1Hz 的频率闪烁。设置 STAT_DIS 位时可以关闭 STAT 功能。右侧是用于连接负温度系数 (NTC) 电阻的 1x2 公头。连接负温度系数热敏电阻并通过从 REGN 到 TS 到 GND 的分压电阻编程温度窗口。当 TS 引脚超出范围时，充电暂停。推荐使用 103AT-2 热敏电阻。该 Click board™ 只能在 5V 逻辑电压水平下运行。在使用不同逻辑电平的 MCU 之前，必须进行适当的逻辑电压电平转换。然而，该 Click board™ 配备了一个库，包含功能和示例代码，可作为进一步开发的参考。

Balancer 5 Click hardware overview image

功能概述

开发板

PIC32MZ Clicker 是一款紧凑型入门开发板，它将 Click 板™的灵活性带给您喜爱的微控制器，使其成为实现您想法的完美入门套件。它配备了一款板载 32 位带有浮点单元的 Microchip PIC32MZ 微控制器，一个 USB 连接器，LED 指示灯，按钮，一个 mikroProg 连接器，以及一个用于与外部电子设备接口的头部。得益于其紧凑的设计和清晰易识别的丝网标记，它提供了流畅且沉浸式的工作体验，允许在任

何情况下、任何地方都能访问。PIC32MZ Clicker 开发套件的每个部分都包含了使同一板块运行最高效的必要组件。除了可以选择 PIC32MZ Clicker 的编程方式，使用 USB HID mikroBootloader 或通过外部 mikroProg 连接器为 PIC，dsPIC 或 PIC32 编程外，Clicker 板还包括一个干净且调节过的开发套件电源供应模块。USB Micro-B 连接可以提供多达 500mA 的电流，这足以操作所有板载和附加模块。所有

mikroBUS™ 本身支持的通信方法都在这块板上，包括已经建立良好的 mikroBUS™ 插槽、重置按钮以及若干按钮和 LED 指示灯。PIC32MZ Clicker 是 Mikroe 生态系统的一个组成部分，允许您在几分钟内创建新的应用程序。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，它涵盖了原型制作的许多方面。

微控制器概述

MCU卡片 / MCU

建筑

PIC32

MCU 内存 (KB)

1024

硅供应商

Microchip

引脚数

RAM (字节)

524288

你完善了我！

配件

锂聚合物电池是那些既要求可靠、持久电源，又强调移动性的设备的理想解决方案。其与 mikromedia 板的兼容性确保了无需额外修改即可轻松集成。3.7V 的电压输出符合许多电子设备的标准要求。此外，2000mAh 的容量能够存储大量能量，提供长时间的持续电力。这一特性减少了频繁充电或更换的需要。总的来说，锂聚合物电池是一种可靠且独立的电源，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多种类的锂聚合物电池。

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Power Good Indicator

RE4

Power Source Selection

RE5

RST

Chip Disable

RG9

SCK

MISO

MOSI

3.3V

Ground

GND

PWM

Interrupt

RB5

INT

I2C Clock

RD10

SCL

I2C Data

RD9

SDA

Power Supply

Ground

GND

“仔细看看！”

Click board™ 原理图

一步一步来

项目组装

PIC32MZ clicker front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以PIC32MZ clicker作为您的开发板开始。

GNSS2 Click front image hardware assembly

GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly

Micro B Connector Clicker Access - upright/background hardware assembly

Flip&Click PIC32MZ MCU step hardware assembly

Necto No Display image step 8 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

此库包含 Balancer 5 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

balancer5_charge - 该功能设置充电状态

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 Balancer5 Click example
 * 
 * # Description
 * This example demonstrates basic Balancer 5 Click functionalities.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes Click and Driver, Checks Device ID, starts charging,
 * reads charge status registers and configures ADC.
 * 
 * ## Application Task  
 * Reads ADC values from registers and logs it.
 * 
 * ## Additional function
 * void charger_status_1_handler ( uint8_t cs1_data );
 * void charger_status_2_handler ( uint8_t cs2_data );
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "balancer5.h"

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

static balancer5_t balancer5;
static log_t logger;

static uint8_t temp_data;
static uint16_t temp_uint_data;
static float temp_float_data;

// ------------------------------------------------------- ADDITIONAL FUNCTIONS

void charger_status_1_handler ( uint8_t cs1_data )
{
    uint8_t charge = 0;

    log_printf( &logger, "* CHARGER STATUS 1 :\r\n" );
    if ( ( cs1_data & BALANCER5_CS1_IINDPM_IN_REGULATION ) == BALANCER5_CS1_IINDPM_IN_REGULATION )
    {
        log_printf( &logger, "    - IINDPM_IN_REGULATION" );
    }
    else
    {
        log_printf( &logger, "    - IINDPM_NORMAL" );
    }

    if ( ( cs1_data & BALANCER5_CS1_VINDPM_IN_REGULATION ) == BALANCER5_CS1_VINDPM_IN_REGULATION )
    {
        log_printf( &logger, "    - VINDPM_IN_REGULATION" );
    }
    else
    {
        log_printf( &logger, "    - VINDPM_NORMAL" );
    }

    if ( ( cs1_data & BALANCER5_CS1_IC_IN_THERMAL_REGULATION ) == BALANCER5_CS1_IC_IN_THERMAL_REGULATION )
    {
        log_printf( &logger, "    - IC_IN_THERMAL_REGULATION" );
    }
    else
    {
        log_printf( &logger, "    - IC_NORMAL" );
    }

    if ( ( cs1_data & BALANCER5_CS1_WD_TIMER_EXPIRED ) == BALANCER5_CS1_WD_TIMER_EXPIRED )
    {
        log_printf( &logger, "    - WD_TIMER_EXPIRED" );
    }
    else
    {
        log_printf( &logger, "    - WD_NORMAL" );
    }

    if ( ( cs1_data & BALANCER5_CS1_TRICKLE_CHARGE ) == BALANCER5_CS1_TRICKLE_CHARGE )
    {
        charge++;
        log_printf( &logger, "    - TRICKLE_CHARGE" );
    }
    if ( ( cs1_data & BALANCER5_CS1_PRE_CHARGE ) == BALANCER5_CS1_PRE_CHARGE )
    {
        charge++;
        log_printf( &logger, "    - PRE_CHARGE" );
    }
    if ( ( cs1_data & BALANCER5_CS1_FAST_CHARGE ) == BALANCER5_CS1_FAST_CHARGE )
    {
        charge++;
        log_printf( &logger, "    - FAST_CHARGE" );
    }
    if ( ( cs1_data & BALANCER5_CS1_TAPER_CHARGE ) == BALANCER5_CS1_TAPER_CHARGE )
    {
        charge++;
        log_printf( &logger, "    - TAPER_CHARGE" );
    }
    if ( ( cs1_data & BALANCER5_CS1_TOP_OFF_TIMER_CHARGE ) == BALANCER5_CS1_TOP_OFF_TIMER_CHARGE )
    {
        charge++;
        log_printf( &logger, "    - TOP_OFF_TIMER_CHARG" );
    }
    if ( ( cs1_data & BALANCER5_CS1_CHARGE_TERMINATION ) == BALANCER5_CS1_CHARGE_TERMINATION )
    {
        charge++;
        log_printf( &logger, "    - CHARGE_TERMINATION" );
    }
    if ( charge == 0 )
    {
        log_printf( &logger, "    - NOT_CHARGING" );
    }
}

void charger_status_2_handler ( uint8_t cs2_data )
{
    uint8_t power_in = 0;

    log_printf( &logger, "\r\n* CHARGER STATUS 2 :\r\n" );

    if ( ( cs2_data & BALANCER5_CS2_MAX_INPUT ) == BALANCER5_CS2_MAX_INPUT )
    {
        log_printf( &logger, "    - MAX_INPUT" );
    }
    else if ( ( cs2_data & BALANCER5_CS2_ICO_OPTIMIZATION_IN_PROGRESS ) == BALANCER5_CS2_ICO_OPTIMIZATION_IN_PROGRESS )
    {
        log_printf( &logger, "    - ICO_OPTIMIZATION_IN_PROGRESS" );
    }
    else
    {
        log_printf( &logger, "    - ICO_DISABLED" );
    }

    if ( ( cs2_data & BALANCER5_CS2_POWER_GOOD ) == BALANCER5_CS2_POWER_GOOD )
    {
        log_printf( &logger, "    - POWER_GOOD" );
    }
    else
    {
        log_printf( &logger, "    - POWER_NOT_GOOD" );
    }

    if ( ( cs2_data & BALANCER5_CS2_NON_STANDARD_ADAPTER ) == BALANCER5_CS2_NON_STANDARD_ADAPTER )
    {
        power_in++;
        log_printf( &logger, "    - NON_STANDARD_ADAPTER" );
    }
    if ( ( cs2_data & BALANCER5_CS2_UNKNOWN_ADAPTER ) == BALANCER5_CS2_UNKNOWN_ADAPTER )
    {
        power_in++;
        log_printf( &logger, "    - UNKNOWN_ADAPTER" );
    }
    if ( ( cs2_data & BALANCER5_CS2_POORSRC ) == BALANCER5_CS2_POORSRC )
    {
        power_in++;
        log_printf( &logger, "    - POORSRC" );
    }
    if ( ( cs2_data & BALANCER5_CS2_ADAPTER ) == BALANCER5_CS2_ADAPTER )
    {
        power_in++;
        log_printf( &logger, "    - ADAPTER" );
    }
    if ( ( cs2_data & BALANCER5_CS2_USB_CDP ) == BALANCER5_CS2_USB_CDP )
    {
        power_in++;
        log_printf( &logger, "    - CS2_USB_CDP" );
    }
    if ( ( cs2_data & BALANCER5_CS2_USB_HOST_SDP ) == BALANCER5_CS2_USB_HOST_SDP )
    {
        power_in++;
        log_printf( &logger, "    - USB_HOST_SDP" );
    }
    if ( power_in == 0 )
    {
        log_printf( &logger, "    - NO_INPUT" );
    }
}

// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    balancer5_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.

    balancer5_cfg_setup( &cfg );
    BALANCER5_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    balancer5_init( &balancer5, &cfg );

    //  Device ID sanity check

    temp_data = balancer5_check_id( &balancer5 );

    if ( temp_data == BALANCER5_ERROR_ID )
    {
        log_info( &logger, "ID ERROR!!!" );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, "***** ID OK *****" );

    //  Switch charger on

    balancer5_charge( &balancer5, BALANCER5_CHARGE_ON );

    //  Send configuration info to logger

    temp_data = balancer5_read_data( &balancer5, BALANCER5_REG_CHARGER_STATUS_1 );
    charger_status_1_handler( temp_data );

    temp_data = balancer5_read_data( &balancer5, BALANCER5_REG_CHARGER_STATUS_2 );
    charger_status_2_handler( temp_data );

    //  Set default configuration

    balancer5_default_cfg ( &balancer5 );
   
}

void application_task ( void )
{
    temp_data = balancer5_read_data( &balancer5, BALANCER5_REG_IBUS_ADC1 );
    temp_uint_data = temp_data;
    temp_uint_data <<= 8;
    temp_data = balancer5_read_data( &balancer5, BALANCER5_REG_IBUS_ADC0 );
    temp_uint_data |= temp_data;
    log_printf( &logger, "- IBUS: %umA\r\n", temp_uint_data );

    temp_data = balancer5_read_data( &balancer5, BALANCER5_REG_ICHG_ADC1 ); 
    temp_uint_data = temp_data;
    temp_uint_data <<= 8;
    temp_data = balancer5_read_data( &balancer5, BALANCER5_REG_ICHG_ADC0 );
    temp_uint_data |= temp_data;
    log_printf( &logger, "- ICHG: %umA\r\n", temp_uint_data );

    temp_data = balancer5_read_data( &balancer5, BALANCER5_REG_VBAT_ADC1 );
    temp_uint_data = temp_data;
    temp_uint_data <<= 8;
    temp_data = balancer5_read_data( &balancer5, BALANCER5_REG_VBAT_ADC0 );
    temp_uint_data |= temp_data;
    log_printf( &logger, "- VBAT: %umV\r\n", temp_uint_data );

    temp_data = balancer5_read_data( &balancer5, BALANCER5_REG_VBUS_ADC1 );
    temp_uint_data = temp_data;
    temp_uint_data <<= 8;
    temp_data = balancer5_read_data( &balancer5, BALANCER5_REG_VBUS_ADC0 );
    temp_uint_data |= temp_data;
    log_printf( &logger, "- VBUS: %umV\r\n", temp_uint_data );

    temp_data = balancer5_read_data( &balancer5, BALANCER5_REG_VCELLTOP_ADC1 );
    temp_uint_data = temp_data;
    temp_uint_data <<= 8;
    temp_data = balancer5_read_data( &balancer5, BALANCER5_REG_VCELLTOP_ADC0 );
    temp_uint_data |= temp_data;
    log_printf( &logger, "- VCELLTOP: %umV\r\n", temp_uint_data );

    temp_data = balancer5_read_data( &balancer5, BALANCER5_REG_VCELLBOT_ADC1 );
    temp_uint_data = temp_data;
    temp_uint_data <<= 8;
    temp_data = balancer5_read_data( &balancer5, BALANCER5_REG_VCELLBOT_ADC0 );
    temp_uint_data |= temp_data;
    log_printf( &logger, "- VCELLBOT: %umV\r\n", temp_uint_data );

    temp_data = balancer5_read_data( &balancer5, BALANCER5_REG_TS_ADC1 );
    temp_uint_data = temp_data;
    temp_uint_data <<= 8;
    temp_data = balancer5_read_data( &balancer5, BALANCER5_REG_TS_ADC0 );
    temp_uint_data |= temp_data;
    temp_float_data = temp_uint_data;
    temp_float_data *= 0.098;
    log_printf( &logger, "- TS: %.2f%%\r\n", temp_float_data );

    temp_data = balancer5_read_data( &balancer5, BALANCER5_REG_TDIE_ADC1 );
    temp_uint_data = temp_data;
    temp_uint_data <<= 8;
    temp_data = balancer5_read_data( &balancer5, BALANCER5_REG_TDIE_ADC0 );
    temp_uint_data |= temp_data;
    temp_float_data = temp_uint_data;
    temp_float_data *= 0.5;
    log_printf( &logger, "- TDIE: %.2f degC\r\n", temp_float_data );
    log_printf( &logger, "____________________\r\n" );
    
    Delay_ms( 5000 );
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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


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