绝妙！不用外部电路检测芯片工作电压！

来源:微信官方账号【鱼鹰谈单片机】

作者：鱼鹰Osprey

ID ：emOsprey

本注：

1、如何进行 ADC 校准，ADC 校准基本原理

2.如何直接通过？内部参考电压获得芯片的工作电压

3.常见的应用场合

在某些应用中，通常需要获得芯片的工作电压，以确保芯片的正常工作，如必要的低压保护， ADC 采集时校准等。

一般来说，我们使用分压电阻来获得芯片工作时的电压，例如 STM32 可工作在 2.0~3.6 V（你没看错，2.0 V 也可以工作，鱼鹰不小心用了一段时间 5 V 电压，芯片也可以工作，没有烧坏，也是奇迹，但不建议这样做)。但是需要额外的电路。

另外，如果能得到芯片的工作电压(或 ADC 在 ADC 校准也有奇效。因为如果你的参考电压发生了变化，你可以通过它 ADC 计算得到值必然有问题。

测量电压值=（ADC值*参考电压值3.3）/ADC最大值4096

即上式的 参考电压 3.3v 如果改变，您计算的测量电压与实际电压不一致。因为在这个公式中，您假设参考电压稳定性不变 3.3v ，但事实上，如果电压因某种原因上升或下降，则计算测量电压值有问题。

所以，为了精确测量电压，就有了校准。

由于参考电压也在变化，所以我们直接收集参考电压作为公式的参数输入，以确保测量电压的稳定性。

但是如何测量参考电压呢？还是使用分压方法吗？我们使用校准是为了使分压方法测量的电压更准确？这不是鸡和鸡的死循环吗？

如何跳出这个循环？关键在于是否有电压，它不会随着外部电压的变化而变化，至少不应该在芯片(2).0 ~ 3.6 V）正常工作时有变化，超出电压范围与我无关。

在这方面，我们可以想到一个常用的设备，LDO (低压差线性稳压器) 5 V 转 3.3 V，只要输入电压在芯片规定的范围内，它总能稳定输出 3.3 V。

在 STM32 内部内置稳定的内部参考电压，即 VREFINT，一般电压 1.2 V，然而，由于芯片的差异，这也是不确定的。因此，为了更好地确定电压值，芯片将在出厂时进行校准（再次校准），即实际收集的电压 ADC 将值保存在地址中。

如何理解这个校准？本参考电压内部连接 ADC 外设中的通道， ADC 外设使用高精度稳压源稳定供电 3.0 V，此时参考电压也会输出一个电压，可能在 1.2V， 然后通过 ADC 采集此电压 ADC 将此次的电压值保存在地址中。

这里有一个具体的例子(参考文章):

该芯片中的参考电压输出是 1.216 V，可以说是相当准确的，但另一个相同的芯片不一定是这个电压(但基本上是 1.2 V 左右，不会太差)，这就是所谓的差异，也是校准的原因。

那么获得这样稳定的参考电压有什么用呢？它的特点是什么？

您可以理解这个参考电压，只要芯片工作 2.0 ~ 3.6 V，它总能输出 1.216 V(当然，上面的芯片不一定是电压)。

这样，我们就让 VDDA（ADC 外设的基准电压)= VDD(芯片工作电压)。当工作电压下降时，VDDA 电压也在下降，也就是说， 4095 代表下降前 3.3 V，下降后代表的电压值必须更小(或者代表 VDDA 值，即总是代表的基准电压)。

(图片来源:茶话 MCU）

但是不管 VDDA（VDD） 怎么变化，Vrefint 电压值总是稳定的 1.216 V（但是这个 ADC 值在变化)。这也是我们反推外部电压的基础。

因此，我们可以得到以下公式如果芯片能正常工作，也就是说 2.0 ~ 3.6 V）：

VDDA:4095=VREFINT:Adc_vrefint

因为 VDDA 等于 VDD，因此也可以认为是芯片的工作电压。在这个公式中，Adc_vrefint 的 ADC 我们可以通过值 ADC 的特殊通道（VREFINT 收集通道)，但是 VREFINT 我们在前面通过某个地址 ADC 计算出值，即 1.216 V，那么只有 VDDA 计算它是一件容易的事起来很容易。

因此，通过收集 VREFINT 通道的 ADC 值，你可以得到我们需要的 VDDA 值，也就是我们的芯片工作电压！

这是芯片电压内幕(原理)，无需外部电路检测！

一切都应该顺利，这个笔记也有一个完美的结局，但不幸的是，鱼鹰已经找到了手册，到处都在网上，从来没有找到 STM32F1xx 该系列芯片校准值的保存地址，据网上报道，该芯片没有校准值，这很尴尬（其他系列是否有校准值取决于相应的数据手册，若有道友知道 STM32F1xx地址，可留言通知)。

但是如果你对电压精度要求不是很高的话，你可以直接认为参考电压就是 1.200 V，用它来计算芯片的工作电压也不是什么大问题。如果你想要更高的精度，你也可以找到每个芯片的实际参考电压并手动校准。当然，工作量更大（专门编写校准程序，并将校准值写入内部） FLASH 中）。

应用

那么这个功能通常用于什么场合呢？

通过实时检测芯片的工作电压，我们可以知道芯片是否正常工作，从而消除芯片电源不稳定引起的一些问题。同时，我们可以使用上述电压值 ADC 校准中，这样不管芯片工作电压怎么变化（前提是芯片工作电压和 ADC 基准电压是一样的)，你测量的电压值必须准确(即使电压源纹波较大)。

这个功能特别适用于电池供电产品，因为电池电压在使用过程中肯定会发生变化，这也意味着你可能 ADC 基准电压发生变化(当然也可以使用额外的稳压源，会增加成本)。

当工作电压低到一定程度时，我们希望做一些保护工作或保存一些参数。我们该怎么办？三种方法：

1.通过上述方法，定时采集参考电压的 ADC 值，从而得到工作电压，当电压低于一定水平时，再采取一些措施。

2、使用 ADC模拟看门狗功能，将该通道的值添加到看门狗中，这样，只要电压降低到您想要的值，您就可以触发看门狗，比方法更及时，这也是一个参考文章介绍的应用程序，强烈建议您看老板写的。

3.芯片内部具有低压保护功能。当电压低到一定水平时，可以触发中断，但只有少数固定电平与上述方法不同，可以设置任何电平。

在发货的产品中，我们当时可能没有考虑那么多，也没有预留检测工作电压的电路。使用此方法，只需更新软件即可获得工作电压，非常实用。

鱼鹰也用过这种方法高精度稳压源经过测试，发现计算的电压值精度相当高，当鱼鹰改变电压大小时，计算的电压也在实时变化，可以说是一个实用的，不再害怕硬件工程师说你收集的 ADC 值(软件)有问题。

简单总结就是收集 ADC 外设中的VREFINT通道值可以通过上述公式简单计算得到芯片的当前值 ADC 参考电压，也可视为芯片工作电压。代码和普通代码 ADC 收集没有太大区别，但收集通道从外部通道变为内部通道，因此，鱼鹰不再提供具体的参考例子（遗憾的是，它忘记了截图，否则它会更有说服力）。