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1.項目說明

這是一個TYPE-A轉TYPE-A的可編程電流表！

  

①可設置20mA-3A的可編程電流，連續可調，觸發周期可調，響應快；

②小幅度波動容忍度可調；

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，當瞬時電流超過設定值的1.2倍時，會立即斷開后級電路；

⑤可以實時提示限流值的情況，實時查看供電電壓及電流的情況；

⑥提供源代碼，優化改進更容易。這里下文會有詳細說明。

先分享一下電流表的設計原理。





因本次主要是要實現一個可編程電流表。

首先是電流的顯示；

其二是要可編程的電流保護功能。

這個要求不復雜，但考慮到是做為充電器的中間件，后期可能會有QC，出現比較高的電壓，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到5-20V。

使用了二級穩壓，DC-DC先降壓到5V，再進一步通過LDO將5V降到3.3V，這樣能很好的提高MCU供電電壓的穩定，以此獲得更平滑的供電，也能提高ADC采樣的穩定性。


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穩壓到3.3V，之間使用了一個可恢復保險絲和ESD進行后級保護。

實測這款DC-DC降壓芯片，在輸入電壓為5.12V時，測量5V輸出能達到5.08V，幾乎沒有壓降，在整個供電范圍內，輸出電壓也非常的穩定。

誤差值可能與FB反饋端精度有關。



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。

工作原理簡單分析：

PMOS是低電平導通，初始上電時，由R3給Q2 G極施加高電平，Q2默認截止。

當需要打開時，由VBUS_CTRL輸入高電平，使Q1導通，將Q2 G極電壓拉低，Q2打開，給后級供電，實現了整個開關過程。

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

此處對背光加了額外電路，可以使用PWM來控制亮度。



05.按鍵電路

這里使用了兩個按鍵和一個撥輪編碼器。

這個按鍵是軟硅膠按鍵，手感比較好。

編碼器使用的是EC12B的撥輪編碼器，僅4元。

把按鍵單獨拿出來說的原因是：按鍵并聯的硬件防抖電容大家不要省！這個防抖能起非常好的作用，別覺得沒用就不焊了啊。



06.無源蜂鳴器驅動電路

蜂鳴器要買無源的，因為這里使用PWM驅動發聲。



07.主控電路

  

主控使用的是國民技術的 N32G430C8L7，Flash 64K，SRAM 16K。

  

圖片立創商城可以買到，國產芯片中也算是價廉物美了。

3.軟件說明

本章節主要說明——開發環境、ADC采樣、毫秒定時器。這三個部分。

01.開發環境


軟件使用Keil 5.36開發。

N32G430C8L7 SDK版本使用的是1.1.0。



02.ADC 采樣

這里使用了DMA方式進行ADC采樣。

減少了MCU的參與，速度快效率高。

  

  

  

這里采樣了3個通道，分別是：

• 電壓
• 電流
• 內置的溫度采樣

不過溫度并沒有使用。

采樣使用了16倍過采樣，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了采樣時間。

  

上面是DMA采樣傳輸完成后的中斷。

每次采樣完一組數據后就會進入中斷，這樣我們就能做一些數據處理。

關于限流保護，也是放在這里進行處理的，這樣能夠優先進行響應，響應速度快，及時保護后級電路的安全。



03.毫秒定時器
高精度的時間在程序設計中非常的重要！

不要想著滴答定時器，一個是精度不高，二呢就是會消耗MCU的時間，會浪費大量的MCU資源。

本程序中，毫秒定時器幾乎參與到了所有模塊中，特別的重要。


時間定時器就是一個時間計數功能，使用基礎定時器TIM6就能滿足要求。

  

在“定時器更新中斷”中，除了做時間計數外，還做了更多功能：

①N32G430串口沒有空閑中斷，因此自己實現了空閑中斷，以便串口的不定長接收功能；

②自動進行蜂鳴器的響鈴停止功能，做了一個時間計錄標記，當達到指定的時間后自動停止，這樣就不需要額外編寫檢查程序了；

③在進入限流保護后，處理不同聲音，不需要再使用Delay延時等待。

  

更多詳情及附件，可從原工程查看。

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