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：知乎??發(fā)布時間：2020-07-28 14:46:45??閱讀數(shù):1152

本文來源：知乎 @王超

前言

最近在GitHub又發(fā)現(xiàn)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(jīng)作為產(chǎn)品量產(chǎn)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(jié)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(jīng)經(jīng)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(xié)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(xiàn)的。

鋰電池芯片

充電部分的電路，單節(jié)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(jié)鋰電池充電方案

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

軟件實現(xiàn)

軟件方面，開發(fā)環(huán)境使用的 TrueStudio，使用 CubeMX 生成基本驅動代碼，F(xiàn)reeRTOS 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(jiān)測充電的狀態(tài)：