中级
30 分钟

使用 LM317 和 ATmega328P 体验电压稳定性。

经典电压调节器。

VREG 2 Click with Arduino UNO Rev3

已发布 6月 26, 2024

点击板

VREG 2 Click

开发板

Arduino UNO Rev3

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

ATmega328P

高效、可靠,准备好将您的设备提升到新水平!

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

VREG 2 Click 基于德州仪器(Texas Instruments)广为使用的可调节电压调节器LM317的出色性能。此 Click board™ 上的电路由两个电压调节器组成,其中一个是线性电压调节器,另一个是开关降压转换器(也称为buck转换器)。这种拓扑结构结合了两者的优点:线性调节器提供低电压纹波和噪声,而开关调节器提供最佳工作条件,避免线性调节器输入和输出电压之间的巨大电压差。与降压转换器不同,线性调节器输入和输出电压之间的显著差异会导致显著的耗散损失。该 Click board™ 还使用了德州仪器的 LM2596,这是一款在150 kHz下工作的3A降压电压调节器。它属于Simple Switcher™产品线,支持连续和非连续模式。此降压 DC-DC 转换器可以处理从4.5V到40V的电压,但

电路在9V到35V的电压范围内可靠工作。该IC的布局相对简单,只需几个外部引脚。反馈回路调节DC-DC转换器的输出电压。通常,有一个电压分压器,其中心引脚连接到LM2596的FB引脚,但在此 Click board™ 上,有一个带2.7V齐纳二极管的PNP BJT在其发射极,用于在其输出上提供比目标电压高约3V的电压。这为线性调节器提供了理想的电压裕度,允许更高的效率和更少的功率损耗。输入电压由LM2596提供,如前所述,该电压比目标调节电压高约3V,为LM317 IC提供了最佳裕度。ADJ引脚用于设置该IC的输出电压。它由德州仪器的双运算放大器LM358 IC的第一个运算放大器输出驱动。MCU的PWM信号控制该运算放大器的非反相输入,因此 mikroBUS™ 的PWM引脚连接到

该非反相输入。通过应用额外的RC滤波器,PWM信号被转换为恒定线性电压,范围高达3.3V,因为该输入被另一个齐纳二极管限制。该运算放大器的反相引脚连接到输出电压分压器,其中心抽头在3.3V,对于最大输出电压为15V。这允许主机MCU测量输出电压。因此,此引脚连接到 mikroBUS™ 的AN引脚。短路保护部分由LM358 IC的第二个运算放大器设计,作为比较器。当电流开始流经0.5Ω电阻,在输出短路的情况下,它会导致运算放大器输出电压上升。标有OCP的红色LED指示灯将亮起,表示短路情况。这也会导致降压调节器的FB电压上升,有效地阻止其运行并切断输出电源。

VREG 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

28

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

Voltage Sensing
PC0
AN
NC
NC
RST
NC
NC
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
NC
NC
3.3V
Ground
GND
GND
PWM Control
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

VREG 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
Arduino UNO Rev3 Access MB 1 - 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
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

该库包含用于VREG 2 Click驱动程序的API。

关键功能:

  • vreg2_set_duty_cycle - 此功能以百分比设置PWM占空比

  • vreg2_pwm_start - 此功能启动PWM模块输出

  • vreg2_pwm_stop - 此功能停止PWM模块输出

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 main.c
 * @brief VREG 2 Click example
 * 
 * # Description
 * This example demonstrates the use of the VREG 2 Click board by changing
 * the voltage output every 5 seconds.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and performs the click default configuration.
 *
 * ## Application Task
 * Controls the voltage output by changing the PWM duty cycle every 5 seconds.
 * The duty cycle ranges from 10% to 50%. Each step will be logged on
 * the USB UART where you can track the program flow.
 * 
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "vreg2.h"

static vreg2_t vreg2;
static log_t logger;

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    vreg2_cfg_t vreg2_cfg;  /**< Click config object. */

    /** 
     * 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.
    vreg2_cfg_setup( &vreg2_cfg );
    VREG2_MAP_MIKROBUS( vreg2_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( PWM_ERROR == vreg2_init( &vreg2, &vreg2_cfg ) )
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( VREG2_ERROR == vreg2_default_cfg ( &vreg2 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void )
{
    static int8_t duty_pct = 10;
    static int8_t duty_step = 10;
    if ( VREG2_OK == vreg2_set_duty_cycle ( &vreg2, ( float ) duty_pct / 100 ) )
    {
        log_printf( &logger, "\r\n Duty: %u%%\r\n", ( uint16_t ) duty_pct );
    }
    duty_pct += duty_step;
    if ( ( duty_pct > 50 ) || ( duty_pct < 10 ) ) 
    {
        duty_step = -duty_step;
        duty_pct += ( duty_step * 2 );
    }
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
}

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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