【活动获奖作品】1.8寸彩屏可调电源 (MPQ4214GU)

本项目已获得官方评选一等奖 MPS芯源广场 - 嘉立创EDA开源硬件平台

 

一、项目介绍

本项目设计了一款以MPQ4214升降压IC为核心，搭配STM32F103RCT6主控单片机的数控电源，旨在为用户提供了一个高效、便捷、功能丰富的电源解决方案，适用于多种电子设备的供电和测试场景，尤其在便携性和易用性方面具有显著优势。
5.3-30V电压输入，5.3-30V电压输出；2.6A, 3.2A, 3.8A, 4.5A, 5.0A, 5.6A, 6.2A, 6.8A八挡限流。

二、硬件介绍

1.功率电路：MPQ4214，BUCK-BOOST升降压芯片，支持5-30V电压输入，5.3-30V电压输出（内置欠压保护功能，当输入电压大于5.6V时正常启动工作）；
2.诱骗电路：CH224Q，支持PD 28V（向下兼容）、AVS、PPS等协议诱骗，暂未启用；
3.电压监测：INA226，输入输出环节配备两颗，用于实时动态监测电压电流数据；
4.温度监测：TMP112，两颗TMP112芯片监测开关MOSFET温度，一旦温度超出预设限制，软件将立即强制关断MPQ4214，确保设备安全稳定运行；
5.滚轮控制：美上美SIQ-02FVS3滚轮进行控制操作，通过旋转、按下、长按等动作实现对MPQ4214电源的多种控制功能；
6.显示屏幕：1.8寸彩屏，具备抗锯齿UI设计，直观显示电源工作状态和参数信息。

图1  顶板

图2  底板

 

三、软件介绍

1.操作介绍：长按编码器进入设置模式，此时会有光标指示当前设置状态，短按编码器即进入相应的设置。目前有电压设置、电流设置、后台信息、开关设置四个选项可进入；
2.电压电流设置：当长按选择相应的电压或电流设置时，短按编码器进入，此时转动编码器可调节输出电压或电流。再次短按可调节设置精度，例如首次进入电压设置时时转动编码器将±10V增减设定值，再次短按后将±1V增减设定值，以此类推（有较完善UI设计，实际操作较为直观）；
3.Config：短按编码器进入Config后，将显示与各设备的I2C通信情况，以及MPQ4214开关频率、软启动时间、参考电压、输出限流等信息；
4.开关设置：短按编码器开启输出，同时UI显示ON字样。再次短按关闭输出，UI显示OFF字样。

图3  屏幕与功能框图说明（注：该屏幕拍摄效果与实际存在误差）

图4  UI参考图片（注：该屏幕显示效果与理想情况存在差异）

四、MPQ4214库的介绍与使用

1.文件介绍：MPQ4214.zip文件中包含,mpq4214.c、mpq4214.h文件，代码依赖stm32cubmx生成代码所开发。由于封装了下层代码MPQ4214_ReadReg();和MPQ4214_WriteReg();这两个IIC读取和写入函数，理论上本库具有高移植性，变更此处代码即可适用于不同平台；

2.使用介绍：将文件复制到您的项目后，您可在头文件#include "mpq4214.h"，然后就可以调用其中函数；

2.函数介绍：

                                                                                                                                                                          图5  keil中库函数截图

请在阅读该部分前阅读Datasheet文件，确保您对MPQ4214有初步认识，后文如有不甚清楚处敬请指出。

• MPQ4214_Init(); 为初始化函数，该函数将MPQ4214 EN引脚拉高启动芯片，同时修改了开关频率、设置了保护模式；
• MPQ4214_OutputCtrl(); 输出开关函数，同时操作ENPWR和GO_BIT以启动或关断芯片；
• MPQ4214_SetVoltage(); 设定输出电压函数，该函数输出目标电压，通过IIC调整参考电压以调整输出电压；
• MPQ4214_SetReferenceVoltage(); 直接设定参考电压函数，该函数通过IIC直接调整参考电压；
• MPQ4214_SetCurrent(); 设定输出限流函数，限流可选2.6f、3.2f、3.8f、4.5f、5.0f、5.6f、6.2f、6.8f；
• MPQ4214_ReadStatus(); 读取MPQ4214中断与状态信息，以下是对返回结果处理的示例函数；
  
                                                                                                                                                                    图6  处理返回结果的示例函数
• MPQ4214_SetSoftStart(); 设置缓启动时间函数；
• MPQ4214_EnableFastDischarge(); 启动快速掉电模式，即在关闭输出或调低输出电压后通过输出端到地短路快速降低输出电压；

五、工程进度与展望

• 2025/07/11：完成V1.0硬件设计，发现CH224Q BUG；
• 2025/07/20：完成V1.0软件设计，目前V1.0版本已初步实现数控功能，支持输入输出情况实时显示和5.3 - 30V输出；
• 2025/08/01：完成V1.1硬件设计，修复了无法与CH224Q通信的BUG；
• 2025/08/01：上传V1.0hex文件，上传MPQ4214库，并编写使用方法；
• 2025/08/31：V2.0硬件设计中，并更新进度；