前言
事情是这样的。
普通的电流表功能单一，好一点的还能测量功耗，但并不能避免烧板。
于是我想花较低的成本，自己做一个精度高，功能更全的可编程电流表，最好能带保护功能，避免烧板的情况！
正好，立创开源平台有个类似的外包项目，完成就能得2000元奖金。
那我肯定是拿下了！
本文主要是记录一下电流表的制作过程和电路代码原理。
项目说明
这是一个TYPE-A转TYPE-A的可编程电流表！
①可设置20mA-3A的可编程电流，连续可调，触发周期可调，响应快；
②小幅度波动容忍度可调；
③支持5-35V的快充供电，可以作为快充中间件；
④大电流极速响应，当瞬时电流超过设定值的1.2倍时，会立即断开后级电路；
⑤可以实时提示限流值的情况，实时查看供电电压及电流的情况；
⑥提供源代码，优化改进更容易。这里下文会有详细说明。
先分享一下电流表的设计原理。
设计原理
因本次主要是要实现一个可编程电流表。
- 首先是电流的显示；
- 其二是要可编程的电流保护功能。
这个要求不复杂，但考虑到是做为充电器的中间件，后期可能会有QC，出现比较高的电压，就需要支持宽电压供电，所以这里使用了DC-DC降压电路，供电电压范围可以达到5-20V。
使用了二级稳压，DC-DC先降压到5V，再进一步通过LDO将5V降到3.3V，这样能很好的提高MCU供电电压的稳定，以此获得更平滑的供电，也能提高ADC采样的稳定性。
原理图
PCB
下面讲解比较主要的7部分电路：
1.供电电路
电流表直接由USB供电。
使用DC-DC降压芯“ JW5015A”将输入电压降到5V，再使用LDO SK6014稳压到3.3V，之间使用了一个可恢复保险丝和ESD进行后级保护。
实测这款DC-DC降压芯片，在输入电压为5.12V时，测量5V输出能达到5.08V，几乎没有压降，在整个供电范围内，输出电压也非常的稳定。
误差值可能与FB反馈端精度有关。
2.输出控制及电流采样电路电路
输出控制使用了微硕的PMOS WSD30L20DN。这款PMOS最高支持30V的电压及20A的电流，DFN 3*3封装。
工作原理简单分析：
PMOS是低电平导通，初始上电时，由R3给Q2 G极施加高电平，Q2默认截止。
当需要打开时，由VBUS_CTRL输入高电平，使Q1导通，将Q2 G极电压拉低，Q2打开，给后级供电，实现了整个开关过程。
因Q2的Vgs电压为20V，为了保护MOS管，所以做了分压，防止Vgs电压过高而损坏MOS管。
电流采样使用的是INA180A3，A3的增益100。
我理解的就是放大100倍，起到将小电压放大的作用，方便于我们采样，以提高采样精度。
采样输出端也使用了一个3.3V ESD，防止芯片串入高压损坏MCU。
3.USB电压采样
电压采样尽量使用0.1%精度的电阻，以便提高采样精度。
4.显示电路
LCD ST7735S 1.14寸屏显示电路：
这里使用的是1.14寸的屏，8脚插接屏，分辨率 160*80。
此处对背光加了额外电路，可以使用PWM来控制亮度。
5.按键电路
这里使用了两个按键和一个拨轮编码器。
这个按键是软硅胶按键，手感比较好。
编码器使用的是EC12B的拨轮编码器，仅4元。
把按键单独拿出来说的原因是：按键并联的硬件防抖电容大家不要省！这个防抖能起非常好的作用，别觉得没用就不焊了啊。
6.无源蜂鸣器驱动电路
蜂鸣器要买无源的，因为这里使用PWM驱动发声。
7.主控电路
主控使用的是国民技术的 N32G430C8L7，Flash 64K，SRAM 16K。
软件说明
本章节主要说明——开发环境、ADC采样、毫秒定时器。这三个部分。
1.开发环境
软件使用Keil 5.36开发。
N32G430C8L7 SDK版本使用的是1.1.0。
2.ADC 采样
这里使用了DMA方式进行ADC采样。
减少了MCU的参与，速度快效率高。
这里采样了3个通道，分别是：
- 电压
- 电流
- 内置的温度采样
不过温度并没有使用。
采样使用了16倍过采样，减小了ADC采样的漂移，提高了采样的精度，不好的地方就是延长了采样时间。
上面是DMA采样传输完成后的中断。
每次采样完一组数据后就会进入中断，这样我们就能做一些数据处理。
关于限流保护，也是放在这里进行处理的，这样能够优先进行响应，响应速度快，及时保护后级电路的安全。
3.毫秒定时器
高精度的时间在程序设计中非常的重要！
不要想着滴答定时器，一个是精度不高，二呢就是会消耗MCU的时间，会浪费大量的MCU资源。
本程序中，毫秒定时器几乎参与到了所有模块中，特别的重要。
时间定时器就是一个时间计数功能，使用基础定时器TIM6就能满足要求。
在“定时器更新中断”中，除了做时间计数外，还做了更多功能：
①N32G430串口没有空闲中断，因此自己实现了空闲中断，以便串口的不定长接收功能；
②自动进行蜂鸣器的响铃停止功能，做了一个时间计录标记，当达到指定的时间后自动停止，这样就不需要额外编写检查程序了；
③在进入限流保护后，处理不同声音，不需要再使用Delay延时等待。
开源说明
本项目参加了【立创开源硬件平台】的【星火计划_外包赛道】。
项目成本30元（加面板外壳50元），获得奖金2000元（含税）。
遵照GPL 3.0 开源协议，可以自由复制、修改和传播。
本项目为首次公开，为本人原创项目。
项目未曾在别的比赛中获奖。
参考资料：
[1]作者：YuToo《可编程电流表》***/gnosis/ammeter
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