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使用 LMR36015 和 STM32L073RZ 个性化您的能源管理

电压控制的极致

Buck 11 Click with Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU

已发布 6月 25, 2024

点击板

Buck 11 Click

开发板

Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32L073RZ

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

Nucleo-64搭载STM32L073RZ MCU提供了一个经济实惠且灵活的平台,供开发人员探索新的想法并原型化其设计。该板利用了STM32微控制器的多功能性,使用户能够为其项目选择性能和功耗之间的最佳平衡。它采用LQFP64封装的STM32微控制器,并包括一些必要的组件,例如用户LED,可以同时作为ARDUINO®信号使用,以及用户和复位按钮,以及用于精准定时操作的32.768kHz晶体振荡器。设计时考虑了扩展性和灵活性,Nucleo-64板具有ARDUINO® 

Uno V3扩展连接器和ST morpho扩展引脚标头,为全面项目集成提供了对STM32 I/O的完全访问权限。电源选项具有适应性,支持ST-LINK USB VBUS或外部电源,确保在各种开发环境中的适应性。该板还配备了一个内置的ST-LINK调试器/编程器,具有USB重新枚举功能,简化了编程和调试过程。此外,该板还设计了外部SMPS,以实现有效的Vcore逻辑供电,支持USB设备全速或USB SNK/UFP全速,以及内置的加密功能,增强了项目的功耗效率和安全性。通过专用

连接器提供了额外的连接性,用于外部SMPS实验、ST-LINK的USB连接器和MIPI®调试连接器,扩展了硬件接口和实验的可能性。开发人员将通过STM32Cube MCU软件包中全面的免费软件库和示例得到广泛的支持。这与与各种集成开发环境(IDE)的兼容性相结合,包括IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM和STM32CubeIDE,确保了平稳高效的开发体验,使用户能够充分发挥Nucleo-64板在其项目中的功能。

Nucleo 64 with STM32L073RZ MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M0

MCU 内存 (KB)

192

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

20480

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-64 配备了两个专有的 mikroBUS™ 插座,使得所有的 Click board™ 设备都可以轻松地与 STM32 Nucleo-64 开发板连接。这样,Mikroe 允许其用户从不断增长的 Click boards™ 范围中添加任何功能,如 WiFi、GSM、GPS、蓝牙、ZigBee、环境传感器、LED、语音识别、电机控制、运动传感器等。您可以使用超过 1537 个 Click boards™,这些 Click boards™ 可以堆叠和集成。STM32 Nucleo-64 开发板基于 64 引脚封装的微控制器,采用 32 位 MCU,配备 ARM Cortex M4 处理器,运行速度为 84MHz,具有 512Kb Flash 和 96KB SRAM,分为两个区域,顶部区域代表 ST-Link/V2 调试器和编程器,而底部区域是一个实际的开发板。通过 USB 连接方便地控制和供电这些板子,以便直接对 Nucleo-64 开发板进行编程和高效调试,其中还需要额外的 USB 线连接到板子上的 USB 迷你接口。大多数 STM32 微控制器引脚都连接到了板子左右边缘的 IO 引脚上,然后连接到两个现有的 mikroBUS™ 插座上。该 Click Shield 还有几个开关,用于选择 mikroBUS™ 插座上模拟信号的逻辑电平和 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器,使用任何 Click board™,无论 Click board™ 是否在 3.3V 或 5V 逻辑电压电平下运行。一旦将 STM32 Nucleo-64 开发板与我们的 Click Shield for Nucleo-64 连接,您就可以访问数百个工作于 3.3V 或 5V 逻辑电压电平的 Click boards™。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image

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
PB8
SCL
I2C Data
PB9
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

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo-64 with STM32L073RZ MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32F401RE MCU front image hardware assembly
LTE IoT 5 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
LTE IoT 5 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
Clicker 4 for STM32F4 HA 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

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 );
}

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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