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为各种电池供电的应用创建可靠的供电解决方案,使用MCP1811A和STM32F031K6

永不停电

Single Cell Click with Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU

已发布 10月 01, 2024

点击板

Single Cell Click

开发板

Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F031K6

适用于由碱性电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池或锂聚合物电池供电的应用,易于使用的电源解决方案。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Single Cell Click 基于 Microchip 的 MCP16251,这是一款紧凑、高效、固定频率、同步升压 DC-DC 转换器。该设备为由单节、两节或三节碱性电池、镍镉电池、镍氢电池、单节锂离子电池或锂聚合物电池供电的应用提供了一种易于使用的电源解决方案。低电压技术允许调节器在启动时无需高浪涌电流或输出电压过冲即可从低电压输入启动。通过集成低电阻 N 沟道升压开关和同步 P 沟道开关,实现了高效率。所有补偿和保护电路均集成在内,以最小化外部组件。MCP16251 与 MCP1811A 设备配对,后者是高电流需求但在睡眠期间需要超低功耗的新型超长寿命 LDO 应用的理想选择。Single Cell Click 上的 MCP16251 在启动后无负载运行时从电池消耗的电流小于 14µA。设备在关断 EN = LOW 时提供输入到输出的真正断开。关断时,它从电

池消耗的电流小于 0.6µA。Single Cell Click 设计为可在宽输入电压范围内运行,最低可达 0.35V,以适应多种输入源。在为设计选择主要电源解决方案时,必须仔细选择电池类型和负载电流需求。MCP16251 的启动电压通常为 0.82V(在 1mA 负载时),但这不作为 UVLO 启动阈值。设备在 0.82V 输入之前会消耗电流以偏置其内部电路。由于电压从零到超过 0.82V(例如能量收集),它不能在高阻抗源下启动或良好运行。启动电压是设备在闭环中开始开关并调节输出的点,这取决于负载和温度。电池有多种尺寸和化学成分,并且可以支持多种放电率。无论化学成分如何,大多数电池都有几个共同点。它们不应被放电至低于其指定的 FEP(功能终点或截止电压)。在此点以下,如果电池负载应用,则没有足够的能量提供电力,因为所有可用容量已被使用。对于

碱性电池,FEP 为 0.9V 或 0.8V。使用低于 FEP 的碱性电池会增加泄漏风险。碱性电池有一个例外:如果严格监控电池电压,则在单节应用中仅可将其放电至 0.5V。对于可充电镍氢电池,FEP 值通常为 1.0V – 1.1V。另一种情况是用一节可充电电池(如镍氢或镍镉电池)为升压电路供电。这些应用需要外部 MCU 监控电池电压或单独的 UVLO 电路以防止深度放电,这会导致电池永久损坏。在多节电池供电的应用中(例如,两节镍氢电池的典型电压为 2.4V),深度放电将导致其中一节电池由于电池电压不平衡而发生反极性充电,从而损坏相应的电池。该 Click board™ 只能在 3.3V 逻辑电压水平下运行。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。

Single Cell Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo 32开发板搭载STM32F031K6 MCU,提供了一种经济且灵活的平台,适用于使用32引脚封装的STM32微控制器进行实验。该开发板具有Arduino™ Nano连接性,便于通过专用扩展板进行功能扩展,并且支持mbed,使其能够无缝集成在线资源。板载集成

ST-LINK/V2-1调试器/编程器,支持通过USB重新枚举,提供三种接口:虚拟串口(Virtual Com port)、大容量存储和调试端口。该开发板的电源供应灵活,可通过USB VBUS或外部电源供电。此外,还配备了三个LED指示灯(LD1用于USB通信,LD2用于电源

指示,LD3为用户可控LED)和一个复位按钮。STM32 Nucleo-32开发板支持多种集成开发环境(IDEs),如IAR™、Keil®和基于GCC的IDE(如AC6 SW4STM32),使其成为开发人员的多功能工具。

Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M0

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

32

RAM (字节)

4096

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-32是扩展您的开发板功能的理想选择,专为STM32 Nucleo-32引脚布局设计。Click Shield for Nucleo-32提供了两个mikroBUS™插座,可以添加来自我们不断增长的Click板™系列中的任何功能。从传感器和WiFi收发器到电机控制和音频放大器,我们应有尽有。Click Shield for Nucleo-32与STM32 Nucleo-32开发板兼容,为用户提供了一种经济且灵活的方式,使用任何STM32微控制器快速创建原型,并尝试各种性能、功耗和功能的组合。STM32 Nucleo-32开发板无需任何独立的探针,因为它集成了ST-LINK/V2-1调试器/编程器,并随附STM32全面的软件HAL库和各种打包的软件示例。这个开发平台为用户提供了一种简便且通用的方式,将STM32 Nucleo-32兼容开发板与他们喜欢的Click板™结合,应用于即将开展的项目中。

Click Shield for Nucleo-32 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。

Single Cell Click accessories image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
Enable
PA4
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
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
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Single Cell Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-144 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-144 front image hardware assembly
Nucleo 144 with STM32L4A6ZG MCU front image hardware assembly
Stepper 22 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Stepper 22 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
STM32 M4 Clicker HA MCU/Select 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

此库包含 Single Cell Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • singlecell_set_power_mode - 设置电源模式功能

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 Single Cell Click example
 * 
 * # Description
 * Demo application is used to shows basic controls Single Cell Click board.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes GPIO and LOG structures,
 * set CS pin as output and start write log.
 * Initialization driver enable's - GPIO, also write log.
 * 
 * ## Application Task  
 * This is a example which demonstrates the use of Single Cell board.
 * This example shows the automatic control of the Single Cell Click,
 * enable and disable power the regulator output on 10 sec. 
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "singlecell.h"

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

static singlecell_t singlecell;
static log_t logger;

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


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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    singlecell_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_printf(&logger, "---- Application Init ----\r\n");

    //  Click initialization.

    singlecell_cfg_setup( &cfg );
    SINGLECELL_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    singlecell_init( &singlecell, &cfg );
    singlecell_default_cfg ( &singlecell );
   
    log_printf(&logger, "-------------------------\r\n");
    log_printf(&logger, "    Single Cell Click    \r\n");
    log_printf(&logger, "-------------------------\r\n");

    Delay_ms ( 100 );
}

void application_task ( void )
{
    log_printf(&logger, "         Enable\r\n");
    singlecell_set_power_mode ( &singlecell, SINGLECELL_ENABLE );
    // 10 seconds delay
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    
    log_printf(&logger, "         Disable\r\n");
    singlecell_set_power_mode ( &singlecell, SINGLECELL_DISABLE );
    // 10 seconds delay
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    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

额外支持

资源

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