基于STM32G0的锂电池快充方案

gaosmile · 2020-05-27T09:55:31+00:00

前言 + D8 l) n8 f, _8 |最近在GitHub又发现了一个嵌入式软硬件都开源的项目——基于STM32G0的锂电池快充方案，使用Type C接口的充电头供电，基于STM32G0实现，支持为1s - 4s锂电池组充电，并且支持2s-4s平衡充电功能。) N+ X2 `2 ?; S U# E 7 R0 l7 q0 |2 A目前，这个项目已经作为产品量产上市，在hackaday商城售价60美金。 & O' G! j8 v/ q' K( _& h7 `+ X $ V' M X; D% b2 f. Z P.S. 文末有便携式Type C供电的电烙铁试用申请福利！ 6 B" n+ B/ S3 y基本功能2 w' D W) u y9 E * a% {* g1 Y0 c7 P- H* U ) N& b& o, J3 o* q 主要有以下功能：单节锂电池和 2s-4s 锂电池组平衡充电支持 USB PD 电源，充电高达 60W支持非 USB PD 电源（仅限于 2.5W - 5V，0.5A）随着设备温度升高，自动降低充电功率通过 RGB LED 提供用户反馈开源原理图、BOM 和固件. Y* L* k0 g6 u$ P 用于调试和运行时信息的 UART 命令行接口: e2 D9 [6 v+ P& E& n- ~ : a. j/ X4 o- P! H- O 目前已经经过以下型号的USB PD快充电源的测试：Lenovo Thinkpad 65W ChargerLenovo Thinkpad X1 Carbon USB C PortAnker PowerPort Atom PD 1 30WAukey PA-Y8 27W Turbo ChargerNintendo Switch Power SupplyGeneric 2.5W USB A Wall Wart : [1 n% b! E) d! @& J8 ^( w, D / A& L. P L% q+ a- {) g涉及到的知识点 2 ^( a, ?3 n1 O2 b. l; L - [9 Z* i3 Y. m+ i' K9 t3 D+ q* J8 X1 ` 锂电池平衡充电电路，及其单片机控制逻辑STM32G0官方USB PD快充协议中间件的使用运行FreeRTOS，可通过CLI命令行进行交互使用Makefile或TrueStudio编译STM32G071CBT6的GPIO/ADC/UART/IIC/TIMER/DMA基本外设使用BQ25703ARSNR锂电池充电管理芯片的使用. y a o7 [) `( S& o7 T 2 {8 r* q. ?' U$ m* `+ }% X 硬件电路 : i9 Y& k/ y+ G$ a! W1 l$ B% R' ?4 }% @1 ~9 m; `+ k * h9 s, O) n+ w. h8 N 原理图也很简单，只有3页，整个项目的硬件框图如下： . y+ J7 @$ e; b 主控部分采用的STM32G071，这是ST在2018年底推出的一款Cortex-M0+内核的MCU，IO口利用率超过93%，最大的一个特色就是支持 USB-C Power Delivery ，很多充电宝都是基于这款芯片实现的。 / m5 l1 u6 i$ V, ~4 x9 Q 0 d/ h& T) g, n充电部分的电路，单节锂电池充电方案采用的是TI的锂电池充电管理芯片BQ25703ARSNR。 4 {) b8 ^/ \& L* L" O . J/ `. Y% e4 t% `/ @3 V7 u' T多节锂电池平衡充电采用的是MOS开关调节电路实现，电阻分压的方式来实时监控电池的电压状态，电池电压作为反馈，从而实现平衡充功能。* X& G9 T5 i {% K- q# ? / U4 N" W) l/ f软件实现 + a0 K1 a& B6 _, Q5 R$ ^, ?7 p" K+ A ; C7 B4 B# n% E' B 软件方面，开发环境使用的 TrueStudio，使用 CubeMX 生成基本驱动代码，FreeRTOS 的移植，STM32G0 的 GPIO、ADC、IIC、TIMER、DMA、UART基本外设的使用，STM32G0 USB C 驱动库的使用，异常状况保护逻辑和充电管理逻辑，可以通过串口终端实时监测充电的状态： : C8 E2 Y, C5 v* j9 z1 N8 j1 k # r& }8 m& }* {; j 资料下载 5 J; y6 R! E1 N3 w a# G. Y8 B" h% X/ Z. n u 8 W1 f( K9 t. z- d9 G无论你是否尝试自己动手做一个，其中的锂电池充电电路原理、STM32G0快充库的使用，都是非常值得学习和借鉴的。全套资料包括原理图、PCB、BOM、STL外壳文件等。软件github.com/AlexKlimaj/LiPow-Firmware硬件github.com/AlexKlimaj/LiPow-Hardware . ~0 s6 I4 T; p% m |0 V$ C; O' U 7 v( I I* s8 i9 X. A) a 5 J$ F+ d7 g6 J( K7 T

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gaosmile 发布时间：2020-5-27 17:55

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前言

最近在GitHub又发现了一个嵌入式软硬件都开源的项目——基于STM32G0的锂电池快充方案，使用Type C接口的充电头供电，基于STM32G0实现，支持为1s - 4s锂电池组充电，并且支持2s-4s平衡充电功能。

目前，这个项目已经作为产品量产上市，在hackaday商城售价60美金。

P.S. 文末有便携式Type C供电的电烙铁试用申请福利！

基本功能
* a% {* g1 Y0 c7 P- H* U

主要有以下功能：

单节锂电池和 2s-4s 锂电池组平衡充电
支持 USB PD 电源，充电高达 60W
支持非 USB PD 电源（仅限于 2.5W - 5V，0.5A）
随着设备温度升高，自动降低充电功率
通过 RGB LED 提供用户反馈
开源原理图、BOM 和固件
. Y* L* k0 g6 u$ P
用于调试和运行时信息的 UART 命令行接口: e2 D9 [6 v+ P& E& n- ~

目前已经经过以下型号的USB PD快充电源的测试：

Lenovo Thinkpad 65W Charger
Lenovo Thinkpad X1 Carbon USB C Port
Anker PowerPort Atom PD 1 30W
Aukey PA-Y8 27W Turbo Charger
Nintendo Switch Power Supply
Generic 2.5W USB A Wall Wart
: [1 n% b! E) d! @& J8 ^( w, D

涉及到的知识点

- [9 Z* i3 Y. m+ i' K

锂电池平衡充电电路，及其单片机控制逻辑
STM32G0官方USB PD快充协议中间件的使用
运行FreeRTOS，可通过CLI命令行进行交互
使用Makefile或TrueStudio编译
STM32G071CBT6的GPIO/ADC/UART/IIC/TIMER/DMA基本外设使用
BQ25703ARSNR锂电池充电管理芯片的使用. y a o7 [) `( S& o7 T

硬件电路
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原理图也很简单，只有3页，整个项目的硬件框图如下：

主控部分采用的STM32G071，这是ST在2018年底推出的一款Cortex-M0+内核的MCU，IO口利用率超过93%，最大的一个特色就是支持 USB-C Power Delivery ，很多充电宝都是基于这款芯片实现的。

充电部分的电路，单节锂电池充电方案采用的是TI的锂电池充电管理芯片BQ25703ARSNR。

多节锂电池平衡充电采用的是MOS开关调节电路实现，电阻分压的方式来实时监控电池的电压状态，电池电压作为反馈，从而实现平衡充功能。

软件实现
$ ^, ?7 p" K+ A

软件方面，开发环境使用的 TrueStudio，使用 CubeMX 生成基本驱动代码，FreeRTOS 的移植，STM32G0 的 GPIO、ADC、IIC、TIMER、DMA、UART基本外设的使用，STM32G0 USB C 驱动库的使用，异常状况保护逻辑和充电管理逻辑，可以通过串口终端实时监测充电的状态：