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30 分钟

使用LTC3586和STM32L073RZ创建高效电源管理器

电池管理的未来

BATT-MAN Click with Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU

已发布 6月 25, 2024

点击板

BATT-MAN Click

开发板

Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32L073RZ

优化电池性能,延长其使用寿命。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

BATT-MAN Click基于来自Analog Devices的LTC3586,这是一款高效率的电源管理器,具有升压、降压-升压和双降压转换器。它包括一个高效率的电流限制开关PowerPath™管理器,具有自动负载优先级,采用了Bat-Track™自适应输出控制技术,电池充电器和四个同步开关调节器(两个降压器、一个降-升压器和一个升压器)。LTC3586具有一种工作模式,该模式设置PowerPath™管理器永远不会超过1A的输入电流。一旦设备插入mikroBUS™插槽,它将检测到输入引脚(VBUS)上的5V轨道的电压存在。 PowerPath™开关调节器将通过SW引脚将VBUS的电源传递到VOUT。 VOUT用于通过开关调节器驱动外部负载,以及集成电池充电器。如果这些组合的电流吸引力没有超过内部设置的电流阈值,那么VOUT引脚(在包含的原理图上为VSYS)的电压将保持在电池电压水平的0.3V左右 - 这要归功于Bat-Track™技术,将电池充电器的损耗降至最低。如果组合电流吸引力足够大,则可用于充电器的电流将减少以为连接的负载提供更多电流。PowerPath™管理器将始终确保连接的负载优先于电池充电。仅使用多余电力用于设备

的充电器部分。 BATT-MAN Click上提供了几个输出。有一个LDO输出电压,被调节为3.3V。这是一个低电流输出,它可以提供约30mA的电流。此输出始终处于开启状态,仅用于非常轻负载。第二个被调节的3.3V输出是高电流输出,可提供高达1A的电流。更重的负载可以连接到此输出。最后,一个被调节的5V输出可提供高达800mA的电流,也适用于较重的负载。这些电压连接器都通过板上的螺钉端子进行接入,以便轻松连接。电池充电部分具有所有优化充电和延长电池寿命所需的功能,包括具有自动重新充电的恒流/电压电池充电器,由安全定时器自动终止,低电压涓流充电和不良电池检测。电池浮动电压设置为4.2V,非常适合MikroElektronika在线商店提供的LiPo电池。电池充电部分还具有#CHRG引脚,指示电池的充电状态。它可以标识电池的几种状态:充电中、不充电和无响应/损坏的电池。这是一个开漏输出,它被拉到由低电流LDO调节器提供的3.3V上拉。当电池正在充电时,该引脚被拉到低电平,BATT-MAN click上的红色LED指示灯亮起。当电池不充电时,LED熄灭。如果连接的电池损坏,则充电指示

灯会应用6.1Hz的调制信号。 #CHRG引脚路由到mikroBUS™ AN引脚。 #FAULT引脚指示输出电压中的错误。如果集成的降/升压转换器的反馈电压在14ms内无法达到内部参考电压的8%,则会出现故障指示,该引脚将被拉低以指示错误,并且开关调节器将被关闭。 #FAULT引脚是双向的,因此在外部将此引脚拉低也将禁用开关调节器。此引脚路由到mikroBUS™ INT引脚,并通过由低电流LDO调节器提供的3.3V拉到高电平。板上的EN Vout开关(SW1)可以打开设备,即使没有来自mikroBUS™ 5V轨道的电源。在这种情况下,连接的外部LiPo电池是必需的。开关调节器的EN引脚路由到mikroBUS™ RST引脚,允许MCU关闭设备。如果开关处于闭合位置,则它将通过3K3电阻将mikroBUS™的RST线拉到高电平。如果MCU将RST引脚设置为低逻辑电平,则RST引脚将覆盖开关位置,RST引脚的逻辑状态将变为低电平。除了用于连接外部负载的板上螺钉端子之外,click board™还具有标准的2.54mm间距电池连接器,用于连接LiPo电池。

BATT-MAN Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64搭载STM32L073RZ MCU提供了一个经济实惠且灵活的平台,供开发人员探索新的想法并原型化其设计。该板利用了STM32微控制器的多功能性,使用户能够为其项目选择性能和功耗之间的最佳平衡。它采用LQFP64封装的STM32微控制器,并包括一些必要的组件,例如用户LED,可以同时作为ARDUINO®信号使用,以及用户和复位按钮,以及用于精准定时操作的32.768kHz晶体振荡器。设计时考虑了扩展性和灵活性,Nucleo-64板具有ARDUINO® 

Uno V3扩展连接器和ST morpho扩展引脚标头,为全面项目集成提供了对STM32 I/O的完全访问权限。电源选项具有适应性,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。该板还配备了一个内置的ST-LINK调试器/编程器,具有USB重新枚举功能,简化了编程和调试过程。此外,该板还设计了外部SMPS,以实现有效的Vcore逻辑供电,支持USB设备全速或USB SNK/UFP全速,以及内置的加密功能,增强了项目的功耗效率和安全性。通过专用

连接器提供了额外的连接性,用于外部SMPS实验、ST-LINK的USB连接器和MIPI®调试连接器,扩展了硬件接口和实验的可能性。开发人员将通过STM32Cube MCU软件包中全面的免费软件库和示例得到广泛的支持。这与与各种集成开发环境(IDE)的兼容性相结合,包括IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM和STM32CubeIDE,确保了平稳高效的开发体验,使用户能够充分发挥Nucleo-64板在其项目中的功能。

Nucleo 64 with STM32L073RZ MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M0

MCU 内存 (KB)

192

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

20480

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

锂聚合物电池是对于需要可靠且持久的电源供应,同时强调移动性的设备的理想选择。其与mikromedia板的兼容性确保了在不需要额外修改的情况下轻松集成。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,它具有2000mAh的容量,可以存储大量能量,为长时间提供持续的电源。这个特点减少了频繁充电或更换的需求。总的来说,锂聚合物电池是可靠且自主的电源,非常适合需要稳定而持久的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选择。

BATT-MAN Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Charging indicator
PC0
AN
Chip Enable
PC12
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
NC
NC
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
Fault indicator
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

BATT-MAN 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 STM32L073RZ 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
Nucleo-64 with STM32XXX MCU Access MB 1 Mini B Conn - upright/background 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

这个库包含BATT-MAN Click驱动程序的API。

关键函数:

  • battman_set_enable - 控制板的操作。

  • battman_get_charging_indicator - 显示充电状态。

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 BATT-MAN Click example
 * 
 * # Description
 * BATT-MAN click is a very versatile battery operated power manager. When powered via mikroBUS,
 * it will charge the connected Li-Ion/Li-Po 3.7V battery, while providing the output voltage 
 * on all its outputs at the same time.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes the click driver and logger utility and enables the click board.
 * 
 * ## Application Task  
 * Checks the charging indicator status, and in relation to its state 
 * it displays an appropriate message on USB UART.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "battman.h"

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

static battman_t battman;
static log_t logger;
static uint8_t chg_flag;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    battman_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.

    battman_cfg_setup( &cfg );
    BATTMAN_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    battman_init( &battman, &cfg );
    
    battman_set_enable( &battman, 1 );
    log_printf( &logger, "BATT-MAN click enabled.\r\n" );
    chg_flag = 0;
}

void application_task ( void )
{
    if ( !battman_get_charging_indicator ( &battman ) )
    {
        if ( chg_flag == 1 )
        {
            log_printf( &logger, "Charging enabled.\r\n" );
        }
        chg_flag = 0;
    }
    else
    {
        if ( chg_flag == 0 )
        {
            log_printf( &logger, "Charging disabled.\r\n" );
        }
        chg_flag = 1;
    }
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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


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

额外支持

资源

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