使用BQ25887和PIC18F57Q43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

Balancer 5 Click with Curiosity Nano with PIC18F57Q43

已发布 6月 25, 2024

点击板

Balancer 5 Click

开发板

Curiosity Nano with PIC18F57Q43

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC18F57Q43

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

PIC18F57Q43 Curiosity Nano 评估套件是一款尖端的硬件平台，旨在评估 PIC18-Q43 系列内的微控制器。其设计的核心是包含了功能强大的 PIC18F57Q43 微控制器（MCU），提供先进的功能和稳健的性能。这个评估套件的关键特点包括一个黄色用户 LED 和一个响应灵敏的机械用户开关，提供无

缝的交互和测试。为一个 32.768kHz 水晶振荡器足迹提供支持，确保精准的定时能力。套件内置的调试器拥有一个绿色电源和状态 LED，使编程和调试变得直观高效。此外，增强其实用性的还有虚拟串行端口（CDC）和一个调试 GPIO 通道（DGI GPIO），提供广泛的连接选项。该套件通过 USB 供电，拥有由

MIC5353 LDO 调节器提供支持的可调目标电压功能，确保在 1.8V 至 5.1V 的输出电压范围内稳定运行，最大输出电流为 500mA，受环境温度和电压限制。

PIC18F57Q43 Curiosity Nano double side image

微控制器概述

MCU卡片 / MCU

建筑

PIC

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

Microchip

引脚数

RAM (字节)

8196

你完善了我！

配件

Curiosity Nano Base for Click boards 是一款多功能硬件扩展平台，专为简化 Curiosity Nano 套件与扩展板之间的集成而设计，特别针对符合 mikroBUS™ 标准的 Click 板和 Xplained Pro 扩展板。这款创新的基板（屏蔽板）提供了无缝的连接和扩展可能性，简化了实验和开发过程。主要特点包括从 Curiosity Nano 套件提供 USB 电源兼容性，以及为增强灵活性而提供的另一种外部电源输入选项。板载锂离子/锂聚合物充电器和管理电路确保电池供电应用的平稳运行，简化了使用和管理。此外，基板内置了一个固定的 3.3V 电源供应单元，专用于目标和 mikroBUS™ 电源轨，以及一个固定的 5.0V 升压转换器，专供 mikroBUS™ 插座的 5V 电源轨，为各种连接设备提供稳定的电力供应。

Curiosity Nano Base for Click boards accessories 1 image

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

PA0

Power Source Selection

PA7

RST

Chip Disable

PD4

SCK

MISO

MOSI

3.3V

Ground

GND

PWM

Interrupt

PA6

INT

I2C Clock

PB2

SCL

I2C Data

PB1

SDA

Power Supply

Ground

GND

“仔细看看！”

Click board™ 原理图

一步一步来

项目组装

Curiosity Nano Base for Click boards front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Curiosity Nano with PIC18F57Q43作为您的开发板开始。

Charger 27 Click front image hardware assembly

PIC18F47Q10 Curiosity Nano front image hardware assembly

Charger 27 Click complete accessories setup image hardware assembly

Curiosity Nano with PICXXX Access MB 1 - upright/background hardware assembly

PIC18F57Q43 Curiosity 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 ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    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