本文作者：立創(chuàng)開(kāi)源硬件平臺(tái) OSHWHub 用戶@YuToo，禁止商用，未經(jīng)許可禁止轉(zhuǎn)載，點(diǎn)擊查看原文章

1.項(xiàng)目說(shuō)明

這是一個(gè)TYPE-A轉(zhuǎn)TYPE-A的可編程電流表！

  

①可設(shè)置20mA-3A的可編程電流，連續(xù)可調(diào)，觸發(fā)周期可調(diào)，響應(yīng)快；

②小幅度波動(dòng)容忍度可調(diào)；

③支持5-35V的快充供電，可以作為快充中間件；

④大電流極速響應(yīng)，當(dāng)瞬時(shí)電流超過(guò)設(shè)定值的1.2倍時(shí)，會(huì)立即斷開(kāi)后級(jí)電路；

⑤可以實(shí)時(shí)提示限流值的情況，實(shí)時(shí)查看供電電壓及電流的情況；

⑥提供源代碼，優(yōu)化改進(jìn)更容易。這里下文會(huì)有詳細(xì)說(shuō)明。

先分享一下電流表的設(shè)計(jì)原理。





因本次主要是要實(shí)現(xiàn)一個(gè)可編程電流表。

首先是電流的顯示；

其二是要可編程的電流保護(hù)功能。

這個(gè)要求不復(fù)雜，但考慮到是做為充電器的中間件，后期可能會(huì)有QC，出現(xiàn)比較高的電壓，就需要支持寬電壓供電，所以這里使用了DC-DC降壓電路，供電電壓范圍可以達(dá)到5-20V。

使用了二級(jí)穩(wěn)壓，DC-DC先降壓到5V，再進(jìn)一步通過(guò)LDO將5V降到3.3V，這樣能很好的提高M(jìn)CU供電電壓的穩(wěn)定，以此獲得更平滑的供電，也能提高ADC采樣的穩(wěn)定性。


下面講解比較主要的7部分電路：



01.供電電路

  

電流表直接由USB供電。


使用DC-DC降壓芯“ JW5015A”將輸入電壓降到5V，再使用LDO SK6014穩(wěn)壓到3.3V，之間使用了一個(gè)可恢復(fù)保險(xiǎn)絲和ESD進(jìn)行后級(jí)保護(hù)。

實(shí)測(cè)這款DC-DC降壓芯片，在輸入電壓為5.12V時(shí)，測(cè)量5V輸出能達(dá)到5.08V，幾乎沒(méi)有壓降，在整個(gè)供電范圍內(nèi)，輸出電壓也非常的穩(wěn)定。

誤差值可能與FB反饋端精度有關(guān)。



02.輸出控制及電流采樣電路電路

  

輸出控制使用了微碩的PMOS WSD30L20DN。這款PMOS最高支持30V的電壓及20A的電流，DFN 3*3封裝。

工作原理簡(jiǎn)單分析：

PMOS是低電平導(dǎo)通，初始上電時(shí)，由R3給Q2 G極施加高電平，Q2默認(rèn)截止。

當(dāng)需要打開(kāi)時(shí)，由VBUS_CTRL輸入高電平，使Q1導(dǎo)通，將Q2 G極電壓拉低，Q2打開(kāi)，給后級(jí)供電，實(shí)現(xiàn)了整個(gè)開(kāi)關(guān)過(guò)程。

因Q2的Vgs電壓為20V，為了保護(hù)MOS管，所以做了分壓，防止Vgs電壓過(guò)高而損壞MOS管。

電流采樣使用的是INA180A3，。

我理解的就是放大100倍，起到將小電壓放大的作用，方便于我們采樣，以提高采樣精度。

采樣輸出端也使用了一個(gè)3.3V ESD，防止芯片串入高壓損壞MCU。



03.USB電壓采樣

  

04.顯示電路

LCD ST7735S 1.14寸屏顯示電路：

  

這里使用的是1.14寸的屏，8腳插接屏，分辨率 160*80。

此處對(duì)背光加了額外電路，可以使用PWM來(lái)控制亮度。



05.按鍵電路

這里使用了兩個(gè)按鍵和一個(gè)撥輪編碼器。

這個(gè)按鍵是軟硅膠按鍵，手感比較好。

編碼器使用的是EC12B的撥輪編碼器，僅4元。

把按鍵單獨(dú)拿出來(lái)說(shuō)的原因是：按鍵并聯(lián)的硬件防抖電容大家不要??！這個(gè)防抖能起非常好的作用，別覺(jué)得沒(méi)用就不焊了啊。



06.無(wú)源蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路

蜂鳴器要買無(wú)源的，因?yàn)檫@里使用PWM驅(qū)動(dòng)發(fā)聲。



07.主控電路

  

主控使用的是國(guó)民技術(shù)的 N32G430C8L7，F(xiàn)lash 64K，SRAM 16K。

  

圖片立創(chuàng)商城可以買到，國(guó)產(chǎn)芯片中也算是價(jià)廉物美了。

3.軟件說(shuō)明

本章節(jié)主要說(shuō)明——開(kāi)發(fā)環(huán)境、ADC采樣、毫秒定時(shí)器。這三個(gè)部分。

01.開(kāi)發(fā)環(huán)境


軟件使用Keil 5.36開(kāi)發(fā)。

N32G430C8L7 SDK版本使用的是1.1.0。



02.ADC 采樣

這里使用了DMA方式進(jìn)行ADC采樣。

減少了MCU的參與，速度快效率高。

  

  

  

這里采樣了3個(gè)通道，分別是：

• 電壓
• 電流
• 內(nèi)置的溫度采樣

不過(guò)溫度并沒(méi)有使用。

采樣使用了16倍過(guò)采樣，減小了ADC采樣的漂移，提高了采樣的精度，不好的地方就是延長(zhǎng)了采樣時(shí)間。

  

上面是DMA采樣傳輸完成后的中斷。

每次采樣完一組數(shù)據(jù)后就會(huì)進(jìn)入中斷，這樣我們就能做一些數(shù)據(jù)處理。

關(guān)于限流保護(hù)，也是放在這里進(jìn)行處理的，這樣能夠優(yōu)先進(jìn)行響應(yīng)，響應(yīng)速度快，及時(shí)保護(hù)后級(jí)電路的安全。



03.毫秒定時(shí)器
高精度的時(shí)間在程序設(shè)計(jì)中非常的重要！

不要想著滴答定時(shí)器，一個(gè)是精度不高，二呢就是會(huì)消耗MCU的時(shí)間，會(huì)浪費(fèi)大量的MCU資源。

本程序中，毫秒定時(shí)器幾乎參與到了所有模塊中，特別的重要。


時(shí)間定時(shí)器就是一個(gè)時(shí)間計(jì)數(shù)功能，使用基礎(chǔ)定時(shí)器TIM6就能滿足要求。

  

在“定時(shí)器更新中斷”中，除了做時(shí)間計(jì)數(shù)外，還做了更多功能：

①N32G430串口沒(méi)有空閑中斷，因此自己實(shí)現(xiàn)了空閑中斷，以便串口的不定長(zhǎng)接收功能；

②自動(dòng)進(jìn)行蜂鳴器的響鈴?fù)Ｖ构δ?，做了一個(gè)時(shí)間計(jì)錄標(biāo)記，當(dāng)達(dá)到指定的時(shí)間后自動(dòng)停止，這樣就不需要額外編寫檢查程序了；

③在進(jìn)入限流保護(hù)后，處理不同聲音，不需要再使用Delay延時(shí)等待。

  

更多詳情及附件，可從原工程查看。

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