#第七届立创电赛#USB电流表 - 立创电子设计大赛

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LM3886

赛事

版本协议

GPL 3.0

描述

<h1>简介</h1> <hr>一个基于N32G430C8L7制作的USB电压电流表，可以便捷的看出充电器输出的电压电流和功率三个参数。 <h1>工程说明</h1> <hr>此工程用于本次立创电赛，支持快充，实测5-20V可正常工作！受限于USB输出端口的载流能力，输出电流不适合长时间超过2.5A！ <h3 style="line-height:1.8;"> </h3> <h3 style="line-height:1.8;">硬件部分</h3> <hr><h2>主控</h2> N32G430C8L7 微控制器产品采用高性能 32 位 ARM Cortex™-M4F 内核，最高工作主频128MHz，支持浮点运算和DSP指令，集成高达64KB嵌入式加密Flash，16KB SRAM，集成丰富的高性能模拟器件，内置1个12bit 4.7Msps ADC，3个高速比较器，集成多路U(S)ART、I2C、SPI、CAN等数字通信接口。 N32G430C8L7 微控制器产品可稳定工作于-40°C 至+105°C的温度范围，供电电压2.4V至3.6V，提供多种功耗模式供用。 本次案例使用到了I2C通信接口和 ADC模数转换器，对时钟精度要求不高，使用内部的时钟已经满足设计需求，所以无需外接时钟电路。为提高电源稳定性和降低主控与电源的相互干扰，需要在芯片的每个电源的引脚都外接一个0.1uF的退耦电容。 <img src="//image.lceda.cn/pullimage/AqXtG0vxSiHZhP5dLMRGmorsfhKw0zGiPk2UXnfj.png" alt="AqXtG0vxSiHZhP5dLMRGmorsfhKw0zGiPk2UXnfj.png"> <img src="//image.lceda.cn/pullimage/YMLCi0aULEzw0vTz0pB9wErijDCBgVAPKTzdL57Q.png" alt="YMLCi0aULEzw0vTz0pB9wErijDCBgVAPKTzdL57Q.png"> <h2>复位电路、BOOT电路</h2> 为了适配公版外壳，本次设计的PCB空间有限，复位电路和BOOT电路未的按键使用焊点代替。 <img src="//image.lceda.cn/pullimage/zTrIbqAB2flPXfsZdlyEkwWwBAo9YxQ7O2fFQxjg.png" alt="zTrIbqAB2flPXfsZdlyEkwWwBAo9YxQ7O2fFQxjg.png"> <h2>烧录接口</h2> 本次案例使用ST-Link烧录器，对应的接口使用2.54间距的排针引出作为烧录使用。 <img src="//image.lceda.cn/pullimage/RRiSVKrYlRdKbDuLC4k4OpXdaFgwaAMjsVfN3Oe0.png" alt="RRiSVKrYlRdKbDuLC4k4OpXdaFgwaAMjsVfN3Oe0.png"> <h2>电源电路</h2> 本次案例使用UA78M33 LDO芯片作为电压转换芯片，输入最高支持25V，输出3.3V。需要注意的是LDO输入和输出必须接上10uF和0.01uF的滤波电容。为防止因后级短路损坏充电器，本次设计在供电输入端加入了一个500MA的自恢复保险。 <img src="//image.lceda.cn/pullimage/gjhnsrttthODqdvrALCOGhSEAOtpa8mQpkqjWv9E.png" alt="gjhnsrttthODqdvrALCOGhSEAOtpa8mQpkqjWv9E.png"> <h3>电流采样</h3> 本次设计采用低边采样的方式（GND回路串电阻）采集电流，由INA199B1DCKR电流感应放大器放大后再送到MCU的ADC中处理。其中INA199B1DCKR电流感应放大器可在独立于电源电压的–0.3V至 26V共模电压下感应分流电阻器上的电压降，该器件采用零漂移架构，偏移较低，因此在进行电流感测时能够将分流电阻器两端的最大压降保持在最低10mV的满量程。采样电阻选用了一颗1206封装的高精度贴片合金电阻（0.01Ω/1W），降低损耗同时保证了采样精度。 <img src="//image.lceda.cn/pullimage/Cns6hbNfq03qId6OzqLlT3xbnu5JCqYZmFqg2pep.png" alt="Cns6hbNfq03qId6OzqLlT3xbnu5JCqYZmFqg2pep.png"> <h2>电压采样</h2> 电压采样电路采用简单经济的分压采样，由两颗高阻值电阻串联构成，这样做可以检测较高的输入电压，而高阻值是为了降低电流计本身的功耗，但由于高阻值也容易受到外部干扰，所以设计PCB时采样电路信号线应该尽可能短。 <img src="//image.lceda.cn/pullimage/E7XIFiM8q6mNiMCcEGw1oWqeUWl5kxbS2EYexhZ9.png" alt="E7XIFiM8q6mNiMCcEGw1oWqeUWl5kxbS2EYexhZ9.png"> <h2>显示部分</h2> 显示部分的是使用的是一块IIC通信的0.91寸白色OLED屏幕模块。 <img src="//image.lceda.cn/pullimage/m91fuipTZE8s0LB1rWS1qJC0uWY31JJRkGvmH3WQ.png" alt="m91fuipTZE8s0LB1rWS1qJC0uWY31JJRkGvmH3WQ.png"> <h1>实物图片</h1> <img src="//image.lceda.cn/pullimage/JLegk7XA6ZRbqNN3DzNdHgA4kQJpkm0PU7TCItTQ.png" alt="JLegk7XA6ZRbqNN3DzNdHgA4kQJpkm0PU7TCItTQ.png" width="633" height="222"> <img src="//image.lceda.cn/pullimage/KVrL9PfaWY4P7ftPaW28xnEiTEdG4MArSwXDU4hJ.png" alt="KVrL9PfaWY4P7ftPaW28xnEiTEdG4MArSwXDU4hJ.png" width="634" height="208"> <img src="//image.lceda.cn/pullimage/xHDjbM5Y42YF1IS7Jp62iVcomGJB00vbzjrOqnK2.png" alt="xHDjbM5Y42YF1IS7Jp62iVcomGJB00vbzjrOqnK2.png" width="635" height="265"> <img src="//image.lceda.cn/pullimage/MRA6LEMjf4tqcCFlKh7jfBKSZaXX8HTzM4szST8h.png" alt="MRA6LEMjf4tqcCFlKh7jfBKSZaXX8HTzM4szST8h.png" width="632" height="306"> <img src="//image.lceda.cn/pullimage/KEzhjlLXPo0xTDlnq0Vj7VfZgUNSIzKXCVx1g8Dx.png" alt="KEzhjlLXPo0xTDlnq0Vj7VfZgUNSIzKXCVx1g8Dx.png"> <h3 style="line-height:1.8;">软件部分</h3> <hr> 本次设计使用的编译器为Keil uVision5 <img src="//image.lceda.cn/pullimage/MgyWlisxaW7XvSKRMjoQ4IKDJXfJAc9w8oLMkG1n.png" alt="MgyWlisxaW7XvSKRMjoQ4IKDJXfJAc9w8oLMkG1n.png"> 调试工具为ST-Link V2 <img src="//image.lceda.cn/pullimage/UqE3xSaJNjB9QFeGyzSLmVBSj0Bg601QMczojBKm.png" alt="UqE3xSaJNjB9QFeGyzSLmVBSj0Bg601QMczojBKm.png"> <h3 style="line-height:1.8;">演示视频</h3> <hr>

文档

Sheet_1

PCB_#第七届立创电赛#USB电流表

BOM

ID	Name	Designator	Footprint	Quantity
1	10uF	C1,C3,C5	C0805	3
2	0.1uF	C2,C4	C0805	2
3	100nF	C6,C7,C8,C9,C10,C11	C0603	6
4	USB-CONN-AM90	CN1	USB-A-TH_AM90	1
5	SMD0805B050TF	F1	F0805	1
6	HDR-F-2.54_1x4	H2,H3	HDR-F-2.54_1X4	2
7	短路焊盘	J1,J2	R0603	2
8	0.01Ω	R3	R1206	1
9	0R	R4	R0805	1
10	90.9K	R5	R0603	1
11	10kΩ	R6,R7,R8	R0603	3
12	N32G430C8L7	U2	LQFP-48_L7.0-W7.0-P0.50-LS9.0-BL	1
13	INA199B1DCKR	U3	SC-70-6_L2.2-W1.3-P0.65-LS2.1-BL	1
14	UA78M33CDCYR	U5	SOT-223_L6.5-W3.5-P2.30-LS7.0-BR	1
15	U-A-24DS-W-1	USB1	USB-A-SMD_U-A-24DS-W-1.	1