基于mps芯片的便携可调电源

写在开头：这个项目的完成度不高，在做项目的过程中遇到的问题特别多，大都是缺乏经验导致的，故将此开源项目作为记录。

一、TYPE-C & CH224K芯片使用

TYPE-C：采用16Pin的TYPE-C接口，作为受电端，注意CC要用5.1k接地，否则有些智能电源设备可能会检测不到。

CH224K：芯片各个引脚根据官方手册连接，注意该芯片有两种电压配置方式，分别是电阻配置和电压配置。

当采用电阻配置时，CFG1接电阻，CFG2,CFG3悬空（如下图）。

该项目采用的是电压配置方式，将CFG1,CFG2,CFG3引脚分别接至MCU主控，并用下拉电阻接地。当MCU没有控制信号时，三个引脚都为低电平，诱骗9V。

二、主控部分

单片机引脚分配： 

PA4,PA5：DAC通道

PA2,PA3,PA6,PA7：ADC通道

PB12,PB13,PB14：控制诱骗电压

PB6,PB7：I2C屏幕（屏幕记得要在SCL和SWD接上拉电阻）

PA8：小灯

其余引脚全部由排针引出

晶振采用8MHz，两端接的电容要注意：负载电容为20pF，并不是指接的电容为20pF，两端接的电容叫做“匹配电容”。

复位电路有很多种，分别为高电平上电复位，低电平上电复位，高电平按键复位和低电平按键复位：

高电平上电和低电平上电复位时间分别为(1/9)*R*C，9*R*C

项目采用的是低电平按键复位。

单片机供电采用的是20V降至5V，再用LDO降至3.3V。DC-DC芯片采用mp2315s，原理图按照数据手册画。LDO芯片采用mp8802，原理图按照数据手册画。

注意LDO芯片大多数是固定输出电压的，例如3.3V，2.85V，在参考数据手册和选型时要注意。

三、可控DC-DC部分

将VOUT1通过电阻分压，得到的反馈电压通过ADC进入单片机，读取后得到数据进行显示，再根据按键去调整DAC输出值，DAC输出值进入运放。

根据运放中得到如下关系式：FB1 = VOUT1 - 5*DAC = 0.8V，由于芯片会调节VOUT1使得得到的FB1电压为0.8V，所以调整DAC电压的值就可以控制VOUT1。

DAC的输出范围为0~3.3V，因此VOUT1的电压范围为0.8~17.3V，其中17.3V<20*0.9V，仍在芯片输出电压范围内。

负电压产生原理既是将输入地和芯片地分开，假设输入20V，输出-12V，以芯片地为参考地，相当于输入32V，输出12V，因此要选择输入范围广的芯片。

项目采用了mp2467产生负压，该芯片的输入电压为0~36V，可以满足需求。

将VOUT2通过电阻分压，得到的反馈电压通过运放的通道B进行电平反转，反转后经ADC进入单片机读取数据显示，再根据按键去调整DAC输出值，DAC输出值进入运放。

根据运放A得到如下关系式：FB2 = - 0.6 * VOUT2 - 8*DAC = VOUT2 + 0.8V ( VOUT2 < 0 )，此关系式的参考地为AGND，既普遍意义上的“地”。由于芯片会调节VOUT2使得得到的FB2电压为VOUT2 + 0.8V，所以调整DAC电压的值就可以控制VOUT2。

FB2通道选择是用于调试的，先通过纯电阻反馈的方式确定可以产生负压，再采用DAC数控。

在运放的应用中，需要加入补偿电容（如图中大量33pF）。

四、部分成果展示

能找到的照片只有这几张了（😓），第一版除了负压部分，基本功能都跑通了。为了改进负压又重新改原理图改电路，搬元器件的时候直接把第一版的成品拆了，结果第二版（今天焊好的）也是不尽人意，负压依旧无法正常工作，而且LDO模块发热量异常，输出电压只有0.52V，预计无法在活动截至7月31号之前完成，于是先结题。预计在3个月内会逐步改进，可以稍微期待一下最终成品。

其实参加这次活动，本想着是丰富一下履历的，最近大三在找实习准备秋招，确定大概方向是做硬件。据说硬件想深入的话有电源方向，高速PCB方向等，预计是7月做一个电源项目，8月学习一下高速PCB画一个FPGA开发板，没想到现在就小坠机了。不过在这次活动过程我也学到了很多东西，在6月的时候我就收到深圳一家公司的提前批面试，一面的时候面试官问我单片机最小系统由哪几个部分组成，直接给我这种背八股文的问住了，但是根据经验也勉强说了一些。接着面试官又问复位电路的详细原理，也是直接给我问懵了。现在回想起来觉得，真的要具体做一个项目，这些东西才会入脑。还有就是书本上的电路和实际应用有挺多不一样的，在第一版原理图里，我竟让单电源供电的运放进行反相放大输出负压，也是闹了大笑话。

总的来说，加油吧。

参考资料：

rct6原理图：https://blog.csdn.net/qq_51519091/article/details/131426838
                              https://www.geehy.com/uploads/tool/APM32F103RCT7%E6%95%B0%E6%8D%AE%E6%89%8B%E5%86%8C%20V1.2.pdf

ch224k：https://atta.szlcsc.com/upload/public/pdf/source/20240313/43C2AFDDBDD1F65B60386D2CCAB0811B.pdf

运放：https://www.ti.com/cn/lit/ds/symlink/opa197.pdf?ts=1751179096121&ref_url=https%253A%252F%252Fitem.szlcsc.com%252F150686.html%253FfromZone%253Ds_s__%252522%2525E5%25258F%25258C%2525E8%2525B7%2525AF%2525E8%2525BF%252590%2525E6%252594%2525BE%252522%2526spm%253Dsc.gbn.xh2.zy.t%2526lcsc_vid%253DRVZcVlMFQQdaU11RFVlWAlNTE1EPBVwFRAUKUlADTlcxVlNTRlBZXlRfR1hfUDsOAxUeFF5JWBIBSRccGwIdBEoFGAxBAAgJFQACSQwSGg0%253D

oled：https://atta.szlcsc.com/upload/public/pdf/source/20250317/A41577F99F38DFB69DF86FE75CCAC0F9.pdf

电流采样：https://atta.szlcsc.com/upload/public/pdf/source/20230301/6D62DABF8769A8088870FFE026FF2C6D.pdf

mp2315（buck）：https://www.monolithicpower.cn/cn/mp2315s.html

mp2467：https://www.monolithicpower.cn/cn/documentview/productdocument/index/version/2/document_type/Datasheet/lang/en/sku/MP2467/document_id/263/

总体电路设计参考：https://wiki.lceda.cn/zh-hans/course-projects/mcu32/32-adjustablepower/circuit-theory.html
                                             https://wiki.lceda.cn/zh-hans/course-projects/mcu32/mult-output-ammeter/circuit-principle-analysis.html