PD3（PPS）Sink迷你可调电源

1 特性

• ✅ 支持PD3.0 / PPS快充协议
• ⚡支持2V—20V调压输出，最大输出电流5A
• 📊 理论调压精度5mV
• 🖥️ 电压、电流、功率和能量的高精度计量
• 🛡️ 支持过压、过流、欠压、反接、短路保护
• 🔧 在输入支持PPS协议时，支持直接由快充头输出指定的电压和电流

2 功能描述 \ 器件选型

2.1 快充SINK——STUSB4500(ST)

快充头（SOURCE）在连接到设备（SINK）后，要先和设备握手协商，确定双方都支持的快充参数

一颗专用的快充协议芯片可以被用于与快充头握手协商

📊 关键参数：支持PD3.0和PPS协议；最高20V、5A的SINK能力
📚 Datasheet：STUSB4500 Datasheet
📝 文章链接：PPS（PD3.0）快充SINK模块 — 基于STUSB4500
📝 文章链接：（待更新）STUSB4500 快充SINK芯片 —— 应用 & 源码

2.2 可调降压——TPS56637(TI)

PD协议最低输出5V的电压，STUSB4500支持的PPS快充协议调压步进为50mV，这导致无法直接通过快充头输出较低的电压，或实现电压的精密控制

使用一颗可调压的BUCK芯片可以解决这个问题

📊 关键参数：4.5V—28V输入 | 0.6V—13V输出 | 6A同步降压转换器
📚 Datasheet：TPS56637 Datasheet
📝 文章链接：数控调压BUCK电路 —— 基于TPS56637（TI）

2.3 电源复用开关——LM73100(TI)

迷你数控电源支持双模式切换输出： 直接由快充头输出，或由BUCK调压后输出

使用两个理想二极管芯片可以实现这种功能，因为每个理想二极管的开关可独立由MCU控制，实现电源路径的二选一，或终止任何电源路径输出

📊 关键参数：
📚 Datasheet：LM73100 Datasheet
📝 文章链接：（待更新）LM73100（TI）理想二极管芯片 解析 & 应用

2.4 接口保护——TPS25974(TI)

数控电源在供电的过程中外部设备很有可能出现短路、过流、欠压等情况

电子保险丝芯片在面对上门的异常情况时，可以立刻切断电源，并在恢复正常后重新导通

📊 关键参数：2.7V—23V输入 | 7A最大过流保护 | 9.8mΩ
📚 Datasheet：TPS25974 Datasheet
📝 文章链接：（待更新）TPS25974（TI）电子保险丝芯片 解析 & 应用

2.5 功率计——INA233(TI)

功率计芯片用在供电回路的末端，监测用电设备的电流、电压、功率和能量

1. 这些信息后可以在显示屏上显示，为使用者提供直观的信息
2. 使用者可以自由设置各种保护阈值，在超出阈值后断开供电回路，以保护用电设备
3. 在MCU使用DAC对BUCK调压时，功率计可以给予实际电压反馈，以

📊 关键参数：36V | 16位 | I2C | 电流 & 电压 & 功率 & 能量计量
📚 Datasheet：INA233 Datasheet
📝 文章链接：（待更新）INA233（TI）功率计芯片 解析 & 应用 & 源码

2.6 人机交互

2.6.1 显示屏——P169H002(ST7789 + CST816)

显示屏用于为使用者提供关键信息，并根据需要修改一些关键参数

P169H002购于淘宝，包含2.5D玻璃面板，并集成了显示芯片ST7789和触控芯片CST816

📊 关键参数：1.69寸 | 240 * 280 | 电容触摸屏 | SPI
📚 Datasheet：见后续文章
📝 文章链接：（待更新）LCD屏 解析 & 应用 & 源码
📝 文章链接：（待更新）迷你数控电源 —— LVGL 应用

2.6.2 旋转编码器——EC11

📚 Datasheet：EC11 Datasheet
📝 文章链接：（待更新）EC11 旋转编码器 解析 & 应用 & 源码

2.6.3 RGB LED——WS2812

📚 Datasheet：WS2812 Datasheet
📝 文章链接：（待更新）WS2812 解析 & 应用 & 源码

2.7 MCU——STM32G431CBU6(ST)

本项目的 MCU 应具备以下外设或功能：
⚡ DAC，通过对 BUCK 芯片 FB 引脚的电流注入，实现对其输出电压的调整；
📡 SPI，和 LCD 显示屏通讯，实现图形界面；
📡 SPI，仅使用 MOSI 模拟 WS2812 协议，实现与其通讯；
📡 IIC，和 LCD 触摸屏通讯，实现触控；
📡 IIC，和 INA233 通讯，读取计量信息；
📡 IIC，和 STUSB4500 通讯，配置输入电压；
⏱️ TIM ，支持编码器模式，用于实现 EC11 旋转编码器的旋钮调节；
🧰 满足 GPIO 接口要求；
🧠最低 24kb 的 RAM ，主要是考虑运行 FreeRTOS 和 LVGL 的基础要求；
💾 最低 128kb 的 Flash ，主要是考虑运行 FreeRTOS 和 LVGL 的基础要求；
⚙️ Cortex M3 / M33 / **M4**内核;
💰 **QFN**封装，面积小且可以手工焊接；
💰易于购买，价格适中；

作为一款电机驱动MCU，其弊端是只有128kb的Flash和32kb的RAM，这将对软件开发提出要求，图形界面的显示丰富程度也会降低很多。

📊 关键参数：Cortex-M4 | 128kb Flash | 32kb RAM
📚 Datasheet：STM32G431CBU6 Datasheet
📝 文章链接：（待更新）迷你数控电源 —— FreeRTOS 应用
📝 文章链接：（待更新）迷你数控电源 —— LVGL 应用

3 外壳三维模型

三维模型是用CATIA画的，附件提供了CATIA和STP两种格式，CATIA包含装配文件和PCB的三维模型；STP格式只包括用于3D打印的几个零件。

4 实物图

5 功能测试

5.1 TPS56637调压测试

上图中将BUCK的 MODE 引脚接地，从而使BUCK进入 ECO模式，在轻载下获得更高的效率
DAC电压为3.197V时，BUCK输出电压1.941V
DAC电压为0V时，BUCK输出电压为13.97V

6 软件

还没写完，但是硬件都验证没问题了。
可以下载附件的工程，里面有配置好的CUBE和移植了一半的FreeRTOS