享受将输入电压高效转换为所需的负电平的过程,同时受益于动态降压-升压能力,确保稳定性和准确性,从而实现在各种应用中的可靠操作。
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硬件概览
它是如何工作的?
MCP16331 INV Click基于Microchip的MCP16331,这是一款降压(buck)开关稳压器。然而,借助几个外部元件,MCP16331 INV Click可以调节比输入电压更低和更高的电压水平,充当倒置升压-降压电压稳压器。MCP16331 INV click设计为相对于GND输出负电压。在模拟电子领域中,负电压通常用于为需要正负电压的设备供电。一个很好的例子是操作放大器(运放),它放大交流信号。信号在相对于GND的正负方向上都存在。使用单一电压源处理这种信号很困难,需要使用电容器、充电泵和虚拟GND等解决方案。使用对称电源减少了所需的元件并简化了设计。必须添加几个额外的元件,如ADM8828电压逆变器IC和LM318,双运算放大器,以提供负电压。ADM8828电压逆变器IC提供了用于LM318双运放的对称电源的负分量。LM318 IC中的一个集成运放被用于反转来自DAC的输出。LM318 IC中的另一个运放被用于反转
位于MCP16331输出轨上的电压分压器的输出,以便可以被MCU使用,MCU使用单一电压电源。为了设置MCP16331 INV click的输出电压,使用MCP4921 - 一款低功耗12位双电压输出DAC - 在反馈回路中。如前所述,必须反转此信号,因为MCP4921是由单电压电源供电的,不能将信号降至GND以下。由于MCP16331工作在负电压领域,因此应用于该IC的FB引脚的反馈电压也需要相对于GND为负电压。LM318的一个集成运放,配置为单位增益反转器,用于反转DAC输出电压。由于DAC驱动MCP16331 IC的FB引脚,因此设置DAC到特定值就足以控制click board™的输出电压。与MCP4921 DAC的通信通过SPI接口进行。MCP4921的SPI总线引脚被路由到mikroBUS™,便于与主MCU进行简单安全的连接。mikroBUS™的AN引脚被路由到输出的电压分压器的中间点。该电压分压器用于降低输出电压,使主MCU的ADC能够成功转换它。分压器上的
电压也必须反转,因为它来自负电压领域。LM318 IC的第二个运放,也作为单位增益反转器,用于实现此目的。如果需要,此值可用于监视和校正输出电压。MCP16331开关稳压器的EN引脚被路由到mikroBUS™的RST引脚。通过将此引脚拉到高电平,启用稳压器的内部部分。EN引脚内部拉到高电平,因此即使此引脚悬空,设备也会被启用。因此,必须使用正确的启动顺序以避免不良影响(参见下面的注意事项)。虽然它被设计为负电源,但MCP16331INV click也可以用于驱动常规负载,将其正输入端连接到click board™的GND,并使用MCP16331INV click的负输出作为GND。MCP16331 INV Click配有两个螺钉端子,用于连接输入和输出电压轨。这个click board™仅使用mikroBUS™的+5V电源。提供的库演示了MCP16331 INV click的功能,并提供了一种简单易行的设置方法。
功能概述
开发板
Nucleo-64 搭载 STM32F446RE MCU 提供了一种经济高效且灵活的平台,供开发者探索新想法并原型设计他们的项目。该板利用 STM32 微控制器的多功能性,使用户能够为他们的项目选择最佳的性能与功耗平衡。它配备了 LQFP64 封装的 STM32 微控制器,并包含了如用户 LED(同时作为 ARDUINO® 信号)、用户和复位按钮,以及 32.768kHz 晶体振荡器用于精确的计时操作等基本组件。Nucleo-64 板设计考虑到扩展性和灵活性,它特有的 ARDUINO® Uno
V3 扩展连接器和 ST morpho 扩展引脚头,提供了对 STM32 I/O 的完全访问,以实现全面的项目整合。电源供应选项灵活,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。该板还配备了一个具有 USB 重枚举功能的板载 ST-LINK 调试器/编程器,简化了编程和调试过程。此外,该板设计旨在简化高级开发,它的外部 SMPS 为 Vcore 逻辑供电提供高效支持,支持 USB 设备全速或 USB SNK/UFP 全速,并内置加密功能,提升了项目的功效
和安全性。通过外部 SMPS 实验的专用连接器、 用于 ST-LINK 的 USB 连接器以及 MIPI® 调试连接器,提供了更多的硬件接口和实验可能性。开发者将通过 STM32Cube MCU Package 提供的全面免费软件库和示例得到广泛支持。这些,加上与多种集成开发环境(IDE)的兼容性,包括 IAR Embedded Workbench®、MDK-ARM 和 STM32CubeIDE,确保了流畅且高效的开发体验,使用户能够充分利用 Nucleo-64 板在他们的项目中的能力。
微控制器概述
MCU卡片 / MCU

建筑
ARM Cortex-M4
MCU 内存 (KB)
512
硅供应商
STMicroelectronics
引脚数
64
RAM (字节)
131072
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™。
使用的MCU引脚
mikroBUS™映射器
“仔细看看!”
Click board™ 原理图

一步一步来
项目组装
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MCP16331 INV Click驱动程序的API。
关键函数:
mcp16331inv_enable_vin
- 此函数启用或禁用内部VIN拉起mcp16331inv_set_dac_vout
- 此函数确定DAC输出电压值mcp16331inv_generic_transfer
- 用于发送和接收数据包的通用SPI传输
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 Mcp16331Inv Click example
*
* # Description
* This application enables usage of this click as a buck-boost voltage regulator.
*
* The demo application is composed of two sections :
*
* ## Application Init
* Initializes click driver and enables VIN Pull Up.
*
* ## Application Task
* Sets DAC output voltage on 3500mV, when gain is set up on 1x VREF,
* on 4s delay time, and then sets DAC output voltage on 5000mV, when gain is now set up on 2x VREF,
* on also 4s delay time. VIN Pull Up voltage must be greater than 4V.
*
*
* \author MikroE Team
*
*/
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES
#include "board.h"
#include "log.h"
#include "mcp16331inv.h"
// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES
static mcp16331inv_t mcp16331inv;
static log_t logger;
// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS
void application_init ( void )
{
log_cfg_t log_cfg;
mcp16331inv_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.
mcp16331inv_cfg_setup( &cfg );
MCP16331INV_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
Delay_ms( 100 );
mcp16331inv_init( &mcp16331inv, &cfg );
Delay_ms( 100 );
mcp16331inv_enable_vin( &mcp16331inv, MCP16331INV_ENABLE_VIN_PULL_UP );
}
void application_task ( void )
{
// Task implementation.
mcp16331inv_set_dac_vout( &mcp16331inv, MCP16331INV_3500_MV_1X_GAIN, MCP16331INV_GAIN_1X_VREF, MCP16331INV_ACTIVE_MODE );
Delay_ms( 4000 );
mcp16331inv_set_dac_vout( &mcp16331inv, MCP16331INV_5000_MV_2X_GAIN, MCP16331INV_GAIN_2X_VREF, MCP16331INV_ACTIVE_MODE );
Delay_ms( 4000 );
}
void main ( void )
{
application_init( );
for ( ; ; )
{
application_task( );
}
}
// ------------------------------------------------------------------------ END