中级
30 分钟

使用 LMR36015 和 MK64FN1M0VDC12 个性化您的能源管理

电压控制的极致

Buck 11 Click with Clicker 2 for Kinetis

已发布 6月 25, 2024

点击板

Buck 11 Click

开发板

Clicker 2 for Kinetis

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

MK64FN1M0VDC12

实现稳定且受控的输出电压,以满足电子设备的特定需求。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Buck 11 Click基于德州仪器的LMR36015,这是一款同步降压转换器。这款先进的集成降压转换器需要的外部组件极少,市场上容易获得。它采用峰值电流模式控制架构,确保良好的效率和自动PFM/PWM模式切换。LMR36015降压转换器具有过流、欠压和热保护功能,使Buck 11 Click成为一种强大而可靠的电源解决方案。FB引脚上的反馈电压决定输出电压。输出电压设置为3.3V,使其可用于大多数嵌入式应用,允许它们与应用程序的其余部分从同一电源供电,可能使用较高电压运行。这在各种现场应用中是常见情况,需要相对较高的电压,如伺服、步进

电机、显示器等。当输出过载时,低侧MOSFET将允许电感电流下降。它将保持开启,直到通过电感器的电流低于限制。如果在过载期间FB电压下降过多,设备将进入打嗝模式,在此模式下设备尝试定期重启。LMR36015可以根据负载电流自动在PWM和PFM模式之间切换。在非常轻的负载下,设备在PFM模式下运行。在此模式下,高侧MOSFET以突发模式运行,之后LMR36015等待电感器中的电流下降到限制以下。这样,设备在轻负载消耗线圈内储存的能量时处于空闲状态。这大大提高了轻负载时的效率。在PWM模式下运行时,输出MOSFET

以恒定的PWM频率400kHz驱动,使用脉宽调制控制输出电压。这提供了良好的电压调节和低输出电压波动。由于采用了HotRod™技术,LMR36015在PCB上占用的面积很小。结合所需的外部组件数量少,LMR36015为使用额外的IC留出了足够的空间。该Click板使用MCP3221,这是一款来自Microchip的12位A/D转换器(ADC),使用I2C接口。它允许通过I2C接口监控输出电压。该ADC由+5V mikroBUS™电源轨供电。相同电压用作参考。Click板本身需要将外部电源连接到标有VIN的输入端子。VOUT端子为连接的负载提供稳定的3.3V电压。

Buck 11 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Clicker 2 for Kinetis 是一款紧凑型入门开发板,它将 Click 板™的灵活性带给您喜爱的微控制器,使其成为实现您想法的完美入门套件。它配备了一款板载 32 位 ARM Cortex-M4F 微控制器,NXP 半导体公司的 MK64FN1M0VDC12,两个 mikroBUS™ 插槽用于 Click 板™连接,一个 USB 连接器,LED 指示灯,按钮,一个 JTAG 程序员连接器以及两个 26 针头用于与外部电子设备的接口。其紧凑的设计和清晰、易识别的丝网标记让您能够迅速构建具有独特功能和特性

的小工具。Clicker 2 for Kinetis 开发套件的每个部分 都包含了使同一板块运行最高效的必要组件。除了可以选择 Clicker 2 for Kinetis 的编程方式,使用 USB HID mikroBootloader 或外部 mikroProg 连接器进行 Kinetis 编程外,Clicker 2 板还包括一个干净且调节过的开发套件电源供应模块。它提供了两种供电方式;通过 USB Micro-B 电缆,其中板载电压调节器为板上每个组件提供适当的电压水平,或使用锂聚合物 电池通过板载电池连接器供电。所有 mikroBUS™ 本

身支持的通信方法都在这块板上,包括已经建立良好的 mikroBUS™ 插槽、重置按钮和几个用户可配置的按钮及 LED 指示灯。Clicker 2 for Kinetis 是 Mikroe 生态系统的一个组成部分,允许您在几分钟内创建新的应用程序。它由 Mikroe 软件工具原生支持,得益于大量不同的 Click 板™(超过一千块板),其数量每天都在增长,它涵盖了原型制作的许多方面。

Clicker 2 for Kinetis dimensions image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

1024

硅供应商

NXP

引脚数

121

RAM (字节)

262144

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

NC
NC
AN
NC
NC
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
NC
NC
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
NC
NC
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PD8
SCL
I2C Data
PD9
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Buck 11 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Clicker 2 for PIC32MZ front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Clicker 2 for Kinetis作为您的开发板开始。

Clicker 2 for PIC32MZ front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly
Micro B Connector Clicker 2 Access - upright/background hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
Necto image step 5 hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Flip&Click PIC32MZ MCU step hardware assembly
Necto No Display image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Debug Image Necto Step hardware assembly

实时跟踪您的结果

应用程序输出

1. 应用程序输出 - 在调试模式下,“应用程序输出”窗口支持实时数据监控,直接提供执行结果的可视化。请按照提供的教程正确配置环境,以确保数据正确显示。

2. UART 终端 - 使用UART Terminal通过USB to UART converter监视数据传输,实现Click board™与开发系统之间的直接通信。请根据项目需求配置波特率和其他串行设置,以确保正常运行。有关分步设置说明,请参考提供的教程

3. Plot 输出 - Plot功能提供了一种强大的方式来可视化实时传感器数据,使趋势分析、调试和多个数据点的对比变得更加直观。要正确设置,请按照提供的教程,其中包含使用Plot功能显示Click board™读数的分步示例。在代码中使用Plot功能时,请使用以下函数:plot(insert_graph_name, variable_name);。这是一个通用格式,用户需要将“insert_graph_name”替换为实际图表名称,并将“variable_name”替换为要显示的参数。

软件支持

库描述

该库包含Buck 11 Click驱动程序的 API。

关键功能:

  • buck11_read_adc - ADC读取功能

  • buck11_get_vout - 获取VOUT功能

  • buck11_get_averaged_vout - 获取平均VOUT功能

开源

代码示例

完整的应用程序代码和一个现成的项目可以通过NECTO Studio包管理器直接安装到NECTO Studio 应用程序代码也可以在MIKROE的GitHub账户中找到。

/*!
 * \file 
 * \brief Buck11 Click example
 * 
 * # Description
 * This aplication control voltage using Buck 11.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes I2C serial interface and selects the desired VDD voltage value
 * and VOUT value resolution (to get VOUT value in Volts).
 * 
 * ## Application Task  
 * Reads the averaged VOUT voltage calculated to Volts by performing a 30 conversions
 * in one measurement cycle. The measured results will be showed on the uart terminal every 300 milliseconds.
 * 
 * *note:* 
 * The user should measure the VDD voltage value and enter this measured value to the function as VDD value to get
 * more accurate measurement. This VDD voltage is used as reference voltage for the AD conversion.
 * 
 * The input voltage (VIN) range is from 4.2V to 60V.
 * The output current (IOUT) value should not be greater than 1.5A.
 *
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "buck11.h"

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

static buck11_t buck11;
static log_t logger;

// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( void )
{
    uint8_t vout_resol;
    log_cfg_t log_cfg;
    buck11_cfg_t cfg;

    /** 
     * Logger initialization.
     * Default baud rate: 115200
     * Default log level: LOG_LEVEL_DEBUG
     * @note If USB_UART_RX and USB_UART_TX 
     * are defined as HAL_PIN_NC, you will 
     * need to define them manually for log to work. 
     * See @b LOG_MAP_USB_UART macro definition for detailed explanation.
     */
    LOG_MAP_USB_UART( log_cfg );
    log_init( &logger, &log_cfg );
    log_info( &logger, "---- Application Init ----" );

    //  Click initialization.

    buck11_cfg_setup( &cfg );
    BUCK11_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    buck11_init( &buck11, &cfg );

    Delay_ms( 500 );
    
    buck11_set_vdd_value( 4.935 );
    vout_resol = BUCK11_VOUT_VOLTS;
    
    log_printf( &logger, "** Buck 11 is initialized ** \r\n" );
    log_printf( &logger, "************************************* \r\n" );
    Delay_ms( 200 );
}

void application_task ( )
{
    float vout_value;
    uint8_t vout_resol;

    vout_value = buck11_get_averaged_vout( &buck11, vout_resol, 30 );

    log_printf( &logger, "VOUT: %f", vout_value );
    
    if ( vout_resol == BUCK11_VOUT_VOLTS )
    {
        log_printf( &logger, " V \r\n" );
    }
    else
    {
        log_printf( &logger, " mV \r\n" );
    }
    
    log_printf( &logger, "************************************* \r\n" );
    Delay_ms( 300 );
}

void main ( void )
{
    application_init( );

    for ( ; ; )
    {
        application_task( );
    }
}


// ------------------------------------------------------------------------ END

额外支持

资源

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