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MAX77976评估套件(MAX77976 Evaluation Kit)是美信半导体(Maxim Integrated)的最新硬件产品,旨在展示单节锂离子电池管理与智能USB-C供电的组合能力。电路板本身分为两套集成电路,主要集中于MAX77976电池充电功能,它补充了MAX77958USB-C供电控制器,有效地展示了Maxim开发环境的效率。

I除了硬件,Maxim还为Windows电脑系统提供专用的图形用户界面,可以免费下载。该软件允许快速直观地访问电路板及其各自的寄存器和中断,这使得该环境对任何不熟悉硬件的开发人员都非常有吸引力。

在本文中,我们将重点关注软件以探索评估套件的特性,其中包括MAX77958USB-C供电控制器和MAX77976电池充电器的各个功能。

The MAX77976 Evaluation Kit featuring MAX77958 USB-C Power Delivery Module

工具

  • MAX77976评估套件 (212-2568)
  • 单节锂离子电池 (880-1551)
  • T3DSO1104数字存储示波器 (177-1267)
  • USB-C插墙式适配器
  • Micro-USB数据线

MAX77958主要特性

MAX77958是一款独立的USB Type-C和供电控制器,具有全面的端口监控和连接配置功能。该设备符合一系列新旧USB协议,使其能够灵活地用作主机和外围设备。

该设备完全支持上行(UFP)和下行端口(DFP),在连接时提供双向电力传输和电流容量检测。额外的中断和状态寄存器支持从独立MCU进行外部监控,但当连接到充电控制器等匹配硬件时,该设备也可以作为独立的I2C主机。

Maxim在MAX77958中集成了一系列令人印象深刻的USB电源和数据组合功能,使其能够灵活地用作许多USB-C应用的出色接口。

MAX77976主要特性

MAX77976的核心是一款针对单节锂离子电池优化的高效开关模式电池充电器。它具有3.8V至19V的输入电压范围和高达5.5A的快速充电电流。这允许该设备使用差分感应、智能电源选择和高效降压转换器根据电池电压和大小来自动调整其充电特性。

MAX77976还可使用外部硬件,仅需通过在I2C接口访问的中断和状态寄存器之间进行选择即可。额外的配置寄存器允许用户设置电压和电流限制,同时控制任何高级操作参数,包括时钟频率和低功耗模式。

该设备还可以设置为反向升压转换器,允许它使用单个锂电池为任何输出电压高达12V的外部设备供电。Maxim凭借此功能真正简化了锂电系统的设计,从而消除了对复杂多节电池系统的需求。

测试和观察

乍一看,我们可以清楚地看到MAX77976评估套件在板上直观地组织成其定义功能,为示波器分配了充足的空间和测试点。Maxim硬件设置为在USB-C控制器和电池充电器之间无缝供电,这两个设备一起作为具有高度灵活性的强大电源解决方案。

A First Look - Connecting USB cables to the board

将USB连接线连接到电路板

为了评估套件的性能,我们首先需要通过将电池和USB电缆连接到电路板来建立我们的测试装置。我们可以将USB-C端口插入插墙式适配器,同时将USB-micro连接到我们的计算机,确保开关处于右侧位置。然后我们可以使用Maxim提供的GUI来测试任何参数,并使用示波器测量结果。

Connect to board to view the MAX77958 USB-C controller interrupts

连接到开发板以查看MAX77958USB-C控制器中断(MAX77958 USB-C controller interrupts)

通过打开Maxim GUI并单击窗口顶部设备菜单中的连接,我们可以轻松连接到套件。成功连接后首先要注意的是中断选项卡,该选项卡显示在USB-C端口上触发的事件标志列表。这些事件按类型分类,包括连接状态和供电的变化,由每个中断旁边的圆形指示器表示。

Viewing the MAX77958 USB-C controller status tab

查看MAX77958USB-C控制器状态选项卡(MAX77958 USB-C controller status tab)

状态选项卡有助于用户理解这些事件之间的相互关系,并提供有关任何更改的更多详细信息。USB-C端口由USB-C插墙式适配器供电,因此,我们可以观察到端口在接收器模式下运行,输入电压在4.5和5.5之间。我们还可以看到连接器的方向、它的数据作用和检测到的3000mA电流容量,这些都是准确报告的。

Viewing the MAX77976 charger interrupts and status flags

查看MAX77976充电器中断和状态标志

可以预见,电池充电器的中断选项卡在外观上与USB-C选项卡非常相似,我们可以清楚地观察到设备的中断和事件标志。电池中断亮起,状态指示灯为零,因为我们尚未将其连接到电路板。当我们将BATTP和BATTN连接点连接到电池端子时,这些标志将被清除。

Evaluation board connected to the battery

连接到电池的评估板

然后连接电池便会更新状态标志。

Viewing the MAX77976 charger details tab

查看MAX77976充电器详细信息选项卡

现在连接电池后,我们可以使用确定状态为OK的详细信息选项卡检查新的状态代码。我们还可以观察到来自USB-C端口的供电电压是否有效,可以开始为电池充电。但是,请注意充电器在充电器详细信息寄存器中列为关闭,我们可以使用配置寄存器(configuration registers)进行更改。

Turning on the battery charger

打开电池充电器

Evaluation kit with oscilloscope probes attached

连接示波器探头

Measure the MAX77958 USB-C and MAX77976 charger oscilloscope traces

测量MAX77958 USB-C和MAX77976充电器示波器走线

我们可以在第一个配置选项卡中找到智能电源选择器,如此便可激活和修改电池充电器的操作。该设备作为降压转换器运行,同时通过USB为电池充电,可以使用提供的下拉菜单与充电器一起激活。然后我们可以测量充电器将5V USB输入转换为适当的充电电压输出。

请注意,我们还可以将设备配置为反向升压转换器,以使用电池为USB端口供电。

Viewing the MAX77976 third configuration tab

查看MAX77976第三个配置选项卡

如果需要,我们可以使用第三个配置选项卡来设置降压充电器和反向升压转换器的电流限制,同时使用单选按钮更改转换器的开关频率。

Viewing the MAX77976 fourth configuration tab

查看MAX77976第四个配置选项卡

最后的配置选项卡允许我们在激活时设置反向升压转换器的目标电压。为此,我们需要使用第一个配置选项卡中的下拉菜单在OTG模式下启用它。然后我们可以使用滑块选择所需的电压,并使用示波器测量输出。

Viewing the MAX77976 reverse boost output and battery input oscilloscope traces

查看MAX77976反向升压输出和电池输入示波器迹线

最后,我们可以观察到电池充电器在反向升压模式下运行,它将我们的单节锂电池积累的电能转换成一系列可用电压。我们现在可以使用这种操作模式直接为USB-C端口作为上游主机供电,甚至可以使用单个锂电池运行12V工业或汽车应用!

结论

MAX77976评估套件是一个令人印象深刻的平台,展示了单节锂离子电池管理与智能USB Type-C供电的组合能力。它提供双向数据和电源的能力有效地展示了Maxim硬件系列的性能和灵活性,而直观的工作流程和软件GUI显着简化了设计过程。MAX77976器件尤其展示了其广泛应用的潜力,我很想看到它在物联网、可再生能源和汽车技术领域的未来用例。

A keen maker and electronic engineer with a passion for the environment, renewables, alternative transport and anything off-grid. Man with a van and founder of the Kickstart Kamper sustainable campervan project. Grassroots Education Sustainability Ambassador. Compulsive tea-drinker. BrightSpark 2017. BEng.
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