中级
30 分钟

使用TPS65131和PIC18F4458解锁平衡电源

从负到正

Boost-INV 2 Click with EasyPIC v8

已发布 6月 24, 2024

点击板

Boost-INV 2 Click

开发板

EasyPIC v8

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

PIC18F4458

拥抱能量的对称性,使用我们的双极性电压转换解决方案。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Boost-INV 2 Click基于德州仪器的TPS65131,这是一款正负输出DC/DC转换器。两个D/A转换器连接到TPS65131的正和负电压反馈回路。正和负回路被馈入内部误差放大器,它们将反馈电压与内部参考值进行比较。它们改变输出开关部分的占空比来补偿差异(误差),从而影响输出电压。将D/A转换器并入反馈回路允许在回路中引入编程的“误差”,从而控制输出电压。TPS65131 IC使用固定频率的PWM信号来切换输出阶段。无论是反相还是升压转换器,内部电流限制约为1950mA。在连续导通模式下运行时,输出电压干净,没有显著的波纹和噪音。在未上电状态下,两个反相和升压转换器级别完全断开连接,不会使电流流经转换器。这样可以防止电池放电,使设备能够使用电池电源,并为各种应用提供分流电源。在反馈回路中使用了两个MCP4291标记的D/A转换器,这是由Microchip提供的带有SPI接口的12位D/A转换器。其中一个DAC连接到MCP6H02运放,配置为反相单位增益放大

器。它反转了DAC信号的极性。反相转换器的反馈电压可以从0V(Vref)变化到-15V。因此,DAC信号通常范围从0到+VREF,需要进行反转。对于升压转换器,没有必要反转DAC,因此其电压上升到+VREF。这些DAC有两个独立的CS引脚(芯片选择),因此两者都可以独立编程。这些芯片选择引脚被路由到mikroBUS™的RST和CS引脚,并标记为负电压控制DAC的CSN和正电压控制DAC的CSP。Boost-INV 2 click上还使用了两个辅助IC。一个IC是ADM8829,一款开关电容电压反转器,为反相运放提供负供电电压。另一个IC是MCP1501,一款高精度缓冲电压参考,DAC所需(4.096 V)。TPS65131转换器IC可以在省电模式下运行。这对于低电流非常有用,因为只要输出电压保持在内部设置的阈值以上,设备就会自动关闭电源。当电压低于此阈值时,转换器会启动产生几个切换脉冲,以恢复负载上的标称电压值,然后再次关闭电源。根据连接的负载,从电感中耗尽电荷将需要更多或更少

的时间。与正常模式不同,正常模式在连续导通模式(CCM)下运行,省电模式允许转换器在CCM和DCM(间断导通)模式之间切换。Click板™的PWM引脚被路由到TPS65131 IC的PSP和PSN引脚上,此引脚上的高逻辑电平将IC置于省电模式。在Click板™上,mikroBUS™的PWM引脚标记为PSM。当TPS65131 IC的ENP和ENN引脚处于低逻辑电平时,设备完全断电,断开了上述负载,并防止电流通过电路的被动元件。这些引脚被路由到mikroBUS™的AN引脚,并标记为EN,允许主MCU控制Click板™的操作。默认情况下,输入电压来自mikroBUS™的+5V电源轨。板载VIN SEL跳线允许在mikroBUS™的+5V或连接到螺钉端子输入的外部电源之间进行选择,标记为VEXT。剩下的两个螺钉端子是负和正电压输出,标记为V-和V+。所有三个螺钉端子共享一个公共GND。

Boost-INV 2 Click hardware overview image

功能概述

开发板

EasyPIC v8 是一款专为快速开发嵌入式应用的需求而特别设计的开发板。它支持许多高引脚计数的8位PIC微控制器,来自Microchip,无论它们的引脚数量如何,并且具有一系列独特功能,例如首次集成的调试器/程序员。开发板布局合理,设计周到,使得最终用户可以在一个地方找到所有必要的元素,如开关、按钮、指示灯、连接器等。得益于创新的制造技术,EasyPIC v8 提供了流畅而沉浸式的工作体验,允许在任何情况下、任何地方、任何时候都能访问。

EasyPIC v8 开发板的每个部分都包含了使同一板块运行最高效的必要组件。除了先进的集成CODEGRIP程 序/调试模块,该模块提供许多有价值的编程/调试选项和与Mikroe软件环境的无缝集成外,该板还包括一个干净且调节过的开发板电源供应模块。它可以使用广泛的外部电源,包括电池、外部12V电源供应和通过USB Type-C(USB-C)连接器的电源。通信选项如USB-UART、USB DEVICE和CAN也包括在内,包括 广受好评的mikroBUS™标准、两种显示选项(图形和

基于字符的LCD)和几种不同的DIP插座。这些插座覆盖了从最小的只有八个至四十个引脚的8位PIC MCU的广泛范围。EasyPIC v8 是Mikroe快速开发生态系统的一个组成部分。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,它涵盖了原型制作和开发的许多方面。

EasyPIC v8 horizontal image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

PIC18F4458

建筑

PIC

MCU 内存 (KB)

24

硅供应商

Microchip

引脚数

40

RAM (字节)

2048

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Chip Enable
RA2
AN
Chip Select (Negative)
RE1
RST
Chip Select (Positive)
RE0
CS
SPI Clock
RC3
SCK
NC
NC
MISO
SPI Data IN
RC5
MOSI
NC
NC
3.3V
Ground
GND
GND
Power Save Mode
RC0
PWM
NC
NC
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Boost-INV 2 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

EasyPIC v8 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以EasyPIC v8作为您的开发板开始。

EasyPIC v8 front image hardware assembly
GNSS2 Click front image hardware assembly
MCU DIP 40 hardware assembly
GNSS2 Click complete accessories setup image hardware assembly
EasyPIC v8 Access DIPMB 1 - upright/background hardware assembly
Necto image step 2 hardware assembly
Necto image step 3 hardware assembly
Necto image step 4 hardware assembly
NECTO Compiler Selection Step Image hardware assembly
NECTO Output Selection Step Image hardware assembly
Necto image step 6 hardware assembly
Necto DIP image step 7 hardware assembly
Necto image step 8 hardware assembly
Necto image step 9 hardware assembly
Necto image step 10 hardware assembly
Necto PreFlash Image 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

此库包含 Boost-INV 2 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • boostinv2_set_positive_voltage - 设置正输出电压的函数

  • boostinv2_set_negative_voltage - 设置负输出电压的函数

  • boostinv2_generic_transfer - 通用传输函数

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 boostinv2 Click example
 * 
 * # Description
 * First increse positiv voltage by 2V every 3 seconda, then 
 * decrese negative value for -2v every 3 seconds.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes Driver init and enable chip
 * 
 * ## Application Task  
 * Changes the positive and negative output voltage. 
 * Positive output voltage goes from 5V to 15V. 
 * Negative output voltage goes from -5V to -15V
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "boostinv2.h"

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

static boostinv2_t boostinv2;
static log_t logger;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    boostinv2_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.

    boostinv2_cfg_setup( &cfg );
    BOOSTONV2_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    boostinv2_init( &boostinv2, &cfg );
    
    boostinv2_enable( &boostinv2 );   
}

void application_task ( void )
{
     // Positive output voltage 
     log_printf( &logger, "VOUT = 6V\r\n");
     boostinv2_set_positive_voltage( &boostinv2, BOOSTINV2_POS_VOUT_6V );
     Delay_ms( 3000 );
     log_printf( &logger, "VOUT = 8V\r\n");
     boostinv2_set_positive_voltage( &boostinv2, BOOSTINV2_POS_VOUT_8V );
     Delay_ms( 3000 );
     log_printf( &logger, "VOUT = 12V\r\n");
     boostinv2_set_positive_voltage( &boostinv2, BOOSTINV2_POS_VOUT_12V );
     Delay_ms( 3000 );
     log_printf( &logger, "VOUT = 14V\r\n");
     boostinv2_set_positive_voltage( &boostinv2, BOOSTINV2_POS_VOUT_14V );
     Delay_ms( 3000 );
     log_printf( &logger, "VOUT = 12V\r\n");
     boostinv2_set_positive_voltage( &boostinv2, BOOSTINV2_POS_VOUT_12V );
     Delay_ms( 3000 );
     log_printf( &logger, "VOUT = 8V\r\n");
     boostinv2_set_positive_voltage( &boostinv2, BOOSTINV2_POS_VOUT_8V );
     Delay_ms( 3000 );
     
     // Negative output voltage 
     
     log_printf( &logger, "VOUT = -5V\r\n");
     boostinv2_set_negative_voltage( &boostinv2, BOOSTINV2_NEG_VOUT_5V );
     Delay_ms( 3000 );
     log_printf( &logger, "VOUT = -7V\r\n");
     boostinv2_set_negative_voltage( &boostinv2, BOOSTINV2_NEG_VOUT_7V );
     Delay_ms( 3000 );
     log_printf( &logger, "VOUT = -13V\r\n");
     boostinv2_set_negative_voltage( &boostinv2, BOOSTINV2_NEG_VOUT_13V );
     Delay_ms( 3000 );
     log_printf( &logger, "VOUT = -7V\r\n");
     boostinv2_set_negative_voltage( &boostinv2, BOOSTINV2_NEG_VOUT_7V );
     Delay_ms( 3000 );
}

void main ( void )
{
    application_init( );

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


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

额外支持

资源

喜欢这个项目吗?

'购买此套件' 按钮会直接带您进入购物车,您可以在购物车中轻松添加或移除产品。