中级
30 分钟

使用 LTC3115-2 和 ATmega328 解决所有电压挑战。

升压或降压,任您选择!

Buck-Boost 2 Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 25, 2024

点击板

Buck-Boost 2 Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328

用我们的前卫Buck-Boost组合彻底改变您的能源管理。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Buck-Boost 2 Click基于Analog Devices的LTC3115-2,这是一款40V、2A同步降压-升压DC/DC转换器。该IC依靠先进的四MOSFET开关拓扑结构,因此它可以在输入电压低于和高于由反馈网络设定的输出电压(5V)时维持稳定的调节。专有的切换算法确保了操作模式之间的透明、连续过渡。LTC3115-2具有前向和反向电流限制部分。输出上可用的最大电流取决于操作模式:如果输出电压高于输入电压,则设备以升压模式工作,最大电流约为0.6A。如果输出电压超过输入电压,则设备以降压模式工作,可用的最大电流约为1.4A。此外,最大输出电流受到切换模式的影响,切换模式可由MODE引脚选择,该引脚被路由到mikroBUS™的PWM引脚上。有两种可用模式:固定频率PWM模式和脉冲模式。在PWM模式下工作时,LTC3115-2 IC使用由板载电阻确定的固定频率 - 在Buck-Boost 2 click的情况下,固定为

750kHz。当PWM/SYNC引脚被拉到高逻辑电平时,设置了PWM模式。此模式允许输出上的最大电流,并且产生的开关噪声和输出电压纹波最少。此模式为连接的设备提供电源,而它们处于主动模式。脉冲模式用于使用轻负载时的维持效率。当将PWM/SYNC引脚拉到低逻辑电平时,设备将工作在脉冲模式下。在脉冲模式下,使用可变频率切换算法,从而实现低静态电流,这允许降低功耗 - 例如,当外部电压输入来自电池时。此模式下,误差放大器被关闭,并且输出电流不应大于允许值,否则输出电压将失去调节。此模式非常适合为各种设备提供电源,而它们处于待机模式。当使用PWM/SYNC引脚的同步功能时,设备将工作在固定频率PWM模式下,但内部PLL部分的外部时钟源调节其频率。当必须满足特殊电源噪声要求时,这可能会很有用。由于内部PLL只能增加内部时钟频率,因此外部时钟信号的频率应高于由板载电阻

设定的频率(750kHz),并考虑足够的误差裕度。LTC3115-2 IC的RUN引脚被路由到mikroBUS™的RST引脚,并用于激活内部逻辑和开关电路。将此引脚设置为高逻辑电平(大于1.21V)将同时启用LTC3115-2 IC的逻辑和开关部分。可以通过使用电压分压器并将其中点路由到mikroBUS™的AN引脚来测量和监视Buck-Boost 2的输出电压。通过应用下面的公式计算,可以确定输出电压的精确值。可以监视输出电压,在电压下降或失去调节时采取适当的措施。该板支持3.3V和5V MCU的操作。有一个标记为VCC SEL的表面贴装跳线,用于设置逻辑电压(例如,用于RUN引脚)和LTC3115-2 IC的输入电压。另一个标记为VIN SEL的SMD跳线选择了由VCC SEL选择的电压和连接到输入端子的外部源。输出负载应连接到输出端子。两个螺丝端子允许轻松安全地连接输入和输出线路。

Buck-Boost 2 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Arduino UNO 是围绕 ATmega328P 芯片构建的多功能微控制器板。它为各种项目提供了广泛的连接选项,具有 14 个数字输入/输出引脚,其中六个支持 PWM 输出,以及六个模拟输入。其核心组件包括一个 16MHz 的陶瓷谐振器、一个 USB 连接器、一个电

源插孔、一个 ICSP 头和一个复位按钮,提供了为板 子供电和编程所需的一切。UNO 可以通过 USB 连接到计算机,也可以通过 AC-to-DC 适配器或电池供电。作为第一个 USB Arduino 板,它成为 Arduino 平台的基准,"Uno" 符号化其作为系列首款产品的地

位。这个名称选择,意为意大利语中的 "一",是为了 纪念 Arduino Software(IDE)1.0 的推出。最初与 Arduino Software(IDE)版本1.0 同时推出,Uno 自此成为后续 Arduino 发布的基础模型,体现了该平台的演进。

Arduino UNO Rev3 double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

AVR

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

Microchip

引脚数

32

RAM (字节)

2048

你完善了我!

配件

Click Shield for Arduino UNO 具有两个专有的 mikroBUS™ 插座,使所有 Click board™ 设备能够轻松与 Arduino UNO 板进行接口连接。Arduino UNO 是一款基于 ATmega328P 的微控制器开发板,为用户提供了一种经济实惠且灵活的方式来测试新概念并构建基于 ATmega328P 微控制器的原型系统,结合了性能、功耗和功能的多种配置选择。Arduino UNO 具有 14 个数字输入/输出引脚(其中 6 个可用作 PWM 输出)、6 个模拟输入、16 MHz 陶瓷谐振器(CSTCE16M0V53-R0)、USB 接口、电源插座、ICSP 头和复位按钮。大多数 ATmega328P 微控制器的引脚都连接到开发板左右两侧的 IO 引脚,然后再连接到两个 mikroBUS™ 插座。这款 Click Shield 还配备了多个开关,可执行各种功能,例如选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平,以及选择 mikroBUS™ 插座本身的逻辑电压电平。此外,用户还可以通过现有的双向电平转换电压转换器使用任何 Click board™,无论 Click board™ 运行在 3.3V 还是 5V 逻辑电压电平。一旦将 Arduino UNO 板与 Click Shield for Arduino UNO 连接,用户即可访问数百种 Click board™,并兼容 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的设备。

Click Shield for Arduino UNO accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Analog Output
PC0
AN
Chip Enable
PD2
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
PWM Signal/Burst Mode
PD6
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

Buck-Boost 2 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Arduino UNO Rev3作为您的开发板开始。

Click Shield for Arduino UNO front image hardware assembly
Arduino UNO Rev3 front image hardware assembly
Charger 27 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Charger 27 Click complete accessories setup image hardware assembly
Board mapper by product8 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
Arduino UNO 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

这个库包含了Buck-Boost 2 Click驱动程序的API。

关键函数:

  • buckboost2_set_mode - 设置工作模式的函数。

  • buckboost2_power_off - 关闭芯片的函数。

  • buckboost2_power_on - 开启芯片的函数。

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 Buck Boost 2 Click example
 * 
 * # Description
 * This application enables use of DC-DC step-down/step-up regulator (buck/boost).
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes Driver init and turn ON chip and settings mode with improvement current.
 * 
 * ## Application Task  
 * The Click has a constant output voltage of 5V, no additional settings are required.
 * 
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "buckboost2.h"

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

static buckboost2_t buckboost2;
static log_t logger;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    buckboost2_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.

    buckboost2_cfg_setup( &cfg );
    BUCKBOOST2_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    buckboost2_init( &buckboost2, &cfg );

    buckboost2_power_on( &buckboost2 );
    buckboost2_set_mode( &buckboost2, BUCKBOOST2_WITH_IMPROVEMENT );
}

void application_task ( void )
{
    //  Task implementation.

}

int main ( void ) 
{
    /* Do not remove this line or clock might not be set correctly. */
    #ifdef PREINIT_SUPPORTED
    preinit();
    #endif
    
    application_init( );
    
    for ( ; ; ) 
    {
        application_task( );
    }

    return 0;
}


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

额外支持

资源

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