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      鋰電池充電慢?手把手教你制作鋰電池快充充電器

      來源:知乎?作者:諾信電子??發布時間:2020-07-28 14:51:05??閱讀數:

      本文來源:知乎 @王超

      前言

      最近在GitHub又發現了一個嵌入式軟硬件都開源的項目——基于STM32G0的鋰電池快充充電器,使用Type C接口的充電頭供電,支持為1s - 4s鋰電池組充電,并且支持2s-4s平衡充電功能。

      基于STM32G0的鋰電池快充充電器

      目前,這個項目已經作為產品量產上市,在hackaday商城售價60美金。

      基于STM32G0的鋰電池快充充電器售賣

      基本功能

      主要有以下功能:

      1.單節鋰電池和 2s-4s 鋰電池組平衡充電

      2.支持 USB PD 電源,充電高達 60W

      3.支持非 USB PD 電源(僅限于 2.5W - 5V,0.5A)

      4.隨著設備溫度升高,自動降低充電功率

      5.通過 RGB LED 提供用戶反饋

      6.開源原理圖、BOM 和固件

      7.用于調試和運行時信息的 UART 命令行接口

      鋰電池快充充電器主要功能

      目前已經經過以下型號的USB PD快充電源的測試:

      1.Lenovo Thinkpad 65W Charger

      2.Lenovo Thinkpad X1 Carbon USB C Port

      3.Anker PowerPort Atom PD 1 30W

      4.Aukey PA-Y8 27W Turbo Charger

      5.Nintendo Switch Power Supply

      6.Generic 2.5W USB A Wall Wart

      USB PD快充電源測試

      涉及到的知識點

      1.鋰電池平衡充電電路,及其單片機控制邏輯

      2.STM32G0官方USB PD快充協議中間件的使用

      3.運行FreeRTOS,可通過CLI命令行進行交互

      4.使用Makefile或TrueStudio編譯

      5.STM32G071CBT6的GPIO/ADC/UART/IIC/TIMER/DMA基本外設使用

      6.BQ25703ARSNR鋰電池充電管理芯片的使用

      鋰電池知識點

      硬件電路

      原理圖也很簡單,只有3頁,整個項目的硬件框圖如下:

      硬件電路原理圖

      主控部分采用的STM32G071,這是ST在2018年底推出的一款Cortex-M0+內核的MCU,IO口利用率超過93%,最大的一個特色就是支持 USB-C Power Delivery ,很多充電寶都是基于這款芯片實現的。

      鋰電池芯片

      充電部分的電路,單節鋰電池充電方案采用的是TI的鋰電池充電管理芯片BQ25703ARSNR。

      單節鋰電池充電方案

      多節鋰電池平衡充電采用的是MOS開關調節電路實現,電阻分壓的方式來實時監控電池的電壓狀態,電池電壓作為反饋,從而實現平衡充功能。

      軟件實現

      軟件方面,開發環境使用的 TrueStudio,使用 CubeMX 生成基本驅動代碼,FreeRTOS 的移植,STM32G0 的 GPIO、ADC、IIC、TIMER、DMA、UART基本 外設的使用,STM32G0 USB C 驅動庫的使用,異常狀況保護邏輯和充電管理邏輯,可以通過串口終端實時監測充電的狀態:

      資料下載

      無論你是否嘗試自己動手做一個,其中的鋰電池充電電路原理、STM32G0快充庫的使用,都是非常值得學習和借鑒的。全套資料包括原理圖、PCB、BOM、STL外殼文件等。

      軟件

      github.com/AlexKlimaj/LiPow-Firmware

      硬件

      github.com/AlexKlimaj/LiPow-Hardware

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