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基于BQ24725A的锂电池充电管理

江上清風 发布于2023-08-01 16:20:12 CC BY 分类:模拟/电源 侵权投诉
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简介:

采用BQ24725A芯片实现对1-4节锂电池充电管理。电源输入使用Type-c接口,支持PD协议,多档位输入和输出的电压电流可供调节。项目使用STM32G031G8U6作为主控,IIC控制充电IC的各项参数,并且各项参数包括输入输出的电压、电流和功率通过板载LCD显示

应用场景:

1、锂电池充电管理2、电子设计大赛3、嵌入式电源电路学习4、教学演示

1.产品简介

采用BQ24725A芯片实现对1-4节锂电池充电管理。电源输入使用Type-c接口,支持PD协议,多档位输入和输出的电压电流可供调节。项目使用STM32G031G8U6作为主控,IIC控制充电IC的各项参数,并且各项参数包括输入输出的电压、电流和功率通过板载LCD显示。


2.应用场景

1、锂电池充电管理

2、电子设计大赛

3、嵌入式电源电路学习

4、教学演示


3.产品概述

这是一款方便好用的支持PD协议的锂电池充电管理模块。使用Type-C接口经CH224K诱骗得到,+5、+9、+12和+20V输入直流电压。使用JW5026这款宽电压输入固定输出+3V为MCU和CH340N供电。板子的核心是BQ24725芯片,通过MCU使用I2C控制,可以方便的调节输入电流、输出电压和输出电流。此外为了方便控制以及安全起见,将输入电压、输出电压、电池NTC经过高精度电阻分压送至MCU的ADC进行采样得到实时的各个电压参数。输出电流测量则通过BQ24725的IOUT管脚经高精度电阻分压后ADC采样获取。模块支持对1-4节的18650电池组充电,充电接口是弯针MR30公座,上电后有电源指示灯,各种参数通过板载LCD实时显示。人机交互的方式是按键,左右两侧按键负责调节PD输入直流电压档位的增减,中间按键则是MCU的BOOT以及软复位开关。此外,单片机采用了STM32G031G8U6,成本低,外设丰富。使用串口下载代码方式,无需额外USB-TTL,方便代码二次开发,可以同时充当一片入门级的开发板。模块的代码架构使用的是基于rt-thread的nano操作系统,运行高效稳定。目前实现了输入输出电压电流的设置与监测,模块温度、电池NTC检测和电池节数自动判断这些主要功能。


4.产品参数

1.输入电压:5V、9V、12V、15V和20V(USB-Typec接PD充电器);

2.输入电流:0-3A,精度为±3%;

3.输出电压:0-19.2V,精度为±0.5%;

4.输出电流:0-3A,精度为±3%,短时峰值可达4A以上,请在散热良好条件下使用;

5.开关频率:615KHz、750KHz和885KHz;

6.充电芯片:BQ24715芯片;

7.控制方式:板载按键;

8.尺寸:28.3mmx52.2mm,4层PCB设计;

产品正反面分布图如下两张3D图分别所示:

基于BQ24725A的锂电池充电管理硬件项目图1


基于BQ24725A的锂电池充电管理硬件项目图2


5.使用说明

1.使用模块前需要检查输入和输出是否短路,检查无误后才可以进行下一步操作。

2.将电池正确按照背面丝印与MR30接口可靠连接,不要反接。

3.根据电池节数,以及充电头功率设置PD电压档位以及输出电压和电流,

4.完成上述操作后,开始自动充电,充电完成后会自动断电。


6.备注

1.本模块是需要下载固件驱动的,详细文件请在附件中查看固件和“固件使用说明”。

2.所有芯片采用通用型芯片,成本较低,预估小批量(20PCS)平均单价在30元-40元左右(所有物料,含PCB,具体价格以市场为准)。

3.若需本模块正常使用,还需要在背面焊接散热片,大小为不大于15mmx15mm正方形,不在BOM中,需要自行准备。需要额外注意的是,充电输出电流大于3A必须增加外部主动散热。此外充电的锂电池需自备。固件、使用教程以及SMT中没有的器件请在附件查看。

4.上电前请仔细检查PD,+3等供电是否对地短路,并且不要反接。上电后检查输出电压是否正常,充电电流如果大于3A,请外接良好主动散热。锂电池请使用带有保护板的正规产品,充电时旁边必须有人,不得在潮湿、暴晒和高温环境下使用,发现异常立刻断电。使用时请务必注意人身安全,安全事故后果自负!!

5.在原理图中有一个元器件需要注意:R22。R22在原理图中标注为NC,无需焊接。

6.在附件中放了“丝印元器件位置图”方便大家自己焊接。



7.测试结果和测试视频

将模块输入端接入PD充电器,输出端与电池之间串联合宙cc电流表。电池是3C的,模块设置充电电流2A,充电电压12.6V,PD设置20V。可以看出输出充电电压12.10V,输出充电电流1.978V,充电功率23.93W,与设置值相比误差较小。此外与板载LCD上的ADC采样数据相比,误差也较小。此时模块温度为56°,散热良好。

基于BQ24725A的锂电池充电管理硬件项目图3


将模块输入端与PD充电器之间串联成品多功能检测仪,输出端与电池之间串联合宙cc电流表。电池是3C的,模块设置充电电流2A,充电电压12.6V。视频演示中首先将PD输入为15V,模块正常工作,两个成品仪表与板载LCD参数之间的误差较小。接着PD输入降低到9V,停止输出。再将PD输出上升到15V和20V,依然能正常工作,虽然输入电压在改变,输出电压和电流依然能够维持在设定值附近且误差较小,符合设计要求。



BQ24725 锂电池充电管理 PD STM32G031
最近更新时间 2024-05-14 17:35:52
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