大家好，作为电子爱好者，我们经常需要自己搭建电路，测试电路的性能和参数，在实验设备里面，电源是最重要的设备之一，一台好的电源可以给我们的测试带来极大的便利和安全，但是很多爱好者是没有一台正规的实验电源的，只能使用一些廉价的开关电源，或者适配器给电路供电，这样操作存在一定的风险性，可能由于疏忽造成了电源短路，或者负载电流过大，导致电源承受不了这么大的功率，造成电源损坏甚至人身安全问题，这个项目的内容就是给大家提供一个廉价的简单的电源保护方案，保证大家在使用电源测试时的安全。
项目简介：
本项目是一个基于STM32的过压过流保护模块，用户可以通过按键进行屏幕交互，设置过压过流值，当过流或者过压触发后，屏幕会指示相应故障，切断输出，用户排除故障后，可通过按键复位故障，再次接通负载 。
视频内容截图：
模块指标：
过流响应时间：小于600uS
过压响应时间：小于1.3mS
输入电压范围：9V~60V
通过电流范围：0A~10A
项目设计
步骤1
系统框架搭建及核心器件的选型
核心器件的选型
整个项目其实我们一开始就考虑过要不要使用纯硬件保护方案，然后STM32只做数据采样显示以及过压过流参考值控制，后面仔细考虑了下，虽然反应很迅速，但是我们希望加入数显，用户可以通过按键修改过压过流值，同时为了减小体积，最终还是选择使用单片机处理的方案，32系列型号比较多，为了充分的利用芯片资源，节省成本，我们采用STM32F031F6这个型号，TSSOP20封装，Cortex-M0内核，48M主频，外设及性能足够项目使用了。
为了方便采样电流和电压，我选用了TI公司的INA226，该器件可以监视分流压降和总线电源电压，可编程校准值，转换时间和取平均值功能与内部乘法器相结合，可实现电流值和功率值的直接读取。
OLED屏使用中景园的0.73寸屏幕，分辨率128*88，驱动芯片SH1107，这款屏幕有个很不好的地方就是工作电压过高，7V以上才能工作，我初步设计决定这个模块最好5V也能工作，很明显这个屏幕是不符合需求的，但是负责硬件的朋友非要用这个屏幕，我也就没干预太多，最终还是选用的0.73寸的，需要额外增加SX1308这颗升压芯片，大家可以自行更换常见的中景园的0.96寸或者0.91寸的OLED这两尺寸的，驱动芯片SSD1306，需要自行更换驱动库，注意要更换成硬件IIC驱动，稍微有点费时。其它芯片没有太多注意的，用的常用的型号。
电源芯片：XL7005（BUCK降压），LP2983（LDO降压），SX1308（BOOST升压）；
MOS驱动芯片：UCC27517；
MOS型号：BSC093N15N85/CSD19534。
步骤2
硬件系统及GUI用户界面设计
简要讲解下电源部分，输入电压通过XL7005进行降压后输出5V电压，然后再通过LP2983降压到3.3V给单片机和INA226供电，另一路通过SX1308进行升压到12V给MOS驱动芯片和屏幕供电。注：原理图源文件请下载附件查看
GUI设计：
为了节省屏幕刷新时间，每次只显示一个数字，显示为覆盖式，即不更改之前显示的内容，只把目标区域的内容进行替换，减少清屏和重复内容显示所占用的时间，如下面设计图，只有“299”，“299”，“NORMAL”这些字样位置会进行数据替换，单位“V”，“A”，及背景，不需要显示更新。
设计的界面图如上图：
顶部内容为“电路城的LOGO”+Protection Modual字样；
第一栏显示电压；
第二栏显示电流；
第三栏显示状态。
步骤3
程序设计
按照预期的功能，我们需要使用单片机完成电压电流的数据采样，屏幕显示内容更新，数据处理这三个功能，其中屏幕显示是一个比较占用处理器时间的过程，中景园官方例程提供的还是软件IIC的驱动代码，为了提高显示内容单次更新速度，就必须将官方的代码进行更改，换成硬件IIC驱动，换成硬件IIC后，时钟开到1MHz（实测IIC跑到1.2M以上屏幕驱动就吃不消了），显示一个8*16像素的数字需要11ms左右，这个时间过长，导致其它进程循环周期过长，查看官方的驱动代码后，发现显示内容数据生成的算法过于低效，算法跟中景园他们家0.96寸的型号不一样，我参考0.96寸的算法进行了更改，将显示一个8*16像素的数字提升到了1ms左右的刷新速度，这个速度还算可以，如果各位对这方面感兴趣，也可以配合DMA+中断，再换成SPI接口的硬件连接方式测试一下速度能不能更大幅度提高；电压电流数据采样部分采用的INA226这颗芯片，带触发输出，但是只能限制一种触发输出，为了稳定起见，在初始化INA226的时候，设置为过流触发，设置过流阈值，直接外部中断触发STM32并进行保护动作，电压保护就采用寄存器轮询方式进行监控，所以屏幕刷新速度直接影响电压保护动作速度，快则几百uS，慢则1ms多，除了这两个需要重点处理，其他部分就是常规的代码编写和优化了。程序流程图与部分程序截图可在附件提供的资料中查看。
代码都做了大量的批注，有些地方大家不太理解的对照程序流程图辅助理解就好，大家可以根据自己的需求在工程里面删改一些内容，自定义一些功能，有什么建议和问题可以在评论区讨论。
注：步骤4即将更新~
附件下载