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使用MCP73113和STM32F446RE体验下一代充电效率

您的设备值得拥有最佳充电体验

Charger 5 click with Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

Charger 5 click

开发板

Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F446RE

用我们可靠的充电解决方案告别低电量焦虑。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Charger 5 Click基于Microchip的MCP73113,这是一款单体锂聚合物/锂离子电池充电器,搭配有同一公司的数字电位器芯片MCP4161。该点击板可以轻松而安全地为使用3.7V锂聚合物/锂离子电池的许多设备充电和快速充电。MCP73113上的恒定充电电流由连接到PROG引脚和VCC之间的电阻设置;与使用传统电阻不同,这个板使用了MCP4161数字电位器IC,它允许通过SPI接口设置恒定充电电流。这样,恒定充电电流可以从100mA到950mA进行设置。MCP73113充电器具有几种不同的电池充电保护和优化方案,以确保充电过程安全和高效。欠压保护会在连接的输入电压低于阈值时关闭充电电路。如果输入电压超

过阈值,过压保护也会将设备置于关闭模式。此外,连接的输入电压应比电池电压高150mV,否则它将保持在断电状态。这样可以防止电池在没有输入电压的情况下放电。因此,输入电压范围应保持在5V至6.5V之间。设备对其输入连接器上的电压尖峰具有抵抗能力,但为了正确运行,输入电压应保持在推荐的电压范围内。连接的电池电压将不断监视。如果它低于充电阈值,并且所有其他输入电压充电条件都得到满足,则充电过程将开始。当电池充电到出厂设置的阈值时,将停止充电,以防止电池过充。用于此点击上的MCP73113充电器IC的充电阈值设置为4.2V。如果锂离子电池的放电电压低于3V,则必须使用约为全充

电电流的10%进行预充电。这意味着在这种情况下,充电电流将是MCP4161数字电位器设置的快速充电电流的10%。Charger 5 Click会检测电池连接器上的短路。如果发生这样的事件,充电器将进入关闭模式。 MCP73113充电器IC还具有热管理功能,它根据芯片温度调节充电电流。如果IC芯片的温度超过150°C,则将关闭设备。板载的SMD跳线选择器选择数字电位器IC和SPI逻辑电平的电压。还有两个板载连接器。一个连接器是螺钉端子,用于连接外部电源(5V至6.5V)。另一个连接器是锂聚合物/锂离子电池2.54mm标头连接器。

Charger 5 click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32F446RE 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 STM32F446RE MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

512

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

131072

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

锂聚合物电池是那些需要可靠且持久电源供应的设备的理想选择,同时又强调了移动性。它与 mikromedia 主板的兼容性确保了在无需额外修改的情况下轻松集成。电池的输出电压为 3.7V,符合许多电子设备的标准要求。此外,容量为 2000mAh,它可以储存大量能量,为长时间提供持续电源。这一特性减少了频繁充电或更换的需求。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的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。

Charger 5 Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
SPI Chip Select
PB12
CS
SPI Clock
PB3
SCK
NC
NC
MISO
SPI Data IN
PB5
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
NC
NC
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 5 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 STM32F446RE 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

软件支持

库描述

这个库包含 Charger 5 Click 驱动程序的 API。

关键函数:

  • charger5_generic_write - 通用写入函数

  • charger5_generic_read - 通用读取函数

  • charger5_increment_wiper - 增加调节器函数

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 main.c
 * \brief Charger 5 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of the Charger 5 Click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes peripherals and pins used for the Charger 5 Click and prepares
 * the Charger 5 Click for properly working.
 *
 * ## Application Task
 * Demonstrates the use of driver functions. It will set charging current to
 * 500 mA, then will increment that value by 10 steps, and after that will
 * decrement it by 5 steps.
 *
 * ## Note
 * Increment/decrement command can only be issued to volatile memory locations.
 *
 * \author Nemanja Medakovic
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "charger5.h"

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

static charger5_t charger5;
static log_t console;

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

void application_init( void )
{
    charger5_cfg_t charger5_cfg;
    log_cfg_t console_cfg;

    //  Click initialization.
    charger5_cfg_setup( &charger5_cfg );
    CHARGER5_MAP_MIKROBUS( charger5_cfg, MIKROBUS_1 );
    charger5_init( &charger5, &charger5_cfg );
    charger5_default_cfg( &charger5 );

    /** 
     * 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( console_cfg );
    log_init( &console, &console_cfg );
    log_printf( &console, "***  Charger 5 initialization done  ***\r\n" );
    log_printf( &console, "***************************************\r\n" );
}

void application_task( void )
{
    charger5_generic_write( &charger5, CHARGER5_REG_WIPER0_VOL,
                            CHARGER5_CURRENT_500MA );
    log_printf( &console, "Output current is set to 500 mA.\r\n" );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );

    charger5_increment_wiper( &charger5, CHARGER5_REG_WIPER0_VOL,
                              CHARGER5_STEPS_10 );
    log_printf( &console, "Output current value is incremented by 10 steps.\r\n" );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );

    charger5_decrement_wiper( &charger5, CHARGER5_REG_WIPER0_VOL,
                              CHARGER5_STEPS_5 );
    log_printf( &console, "Output current value is decremented by 5 steps.\r\n" );
    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

额外支持

资源

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