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30 分钟

使用BTS7080-2EP和STM32F103RB实现平稳的电源控制

即使在挑战性条件下也能通过智能高边开关提升系统性能

PROFET 2 Click - 3A with Nucleo 64 with STM32F103RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

PROFET 2 Click - 3A

开发板

Nucleo 64 with STM32F103RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F103RB

通过我们的智能高侧开关踏上轻松电源管理的旅程,该开关设计用于处理3A负载和高浪涌电流,同时还具有创新的ReverSave™技术,以提高安全性和精确控制。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

PROFET 2 Click - 3A基于BTS7080-2EP,这是一款来自Infineon Technologies的双通道智能高侧功率开关,具有嵌入式保护和诊断功能。BTS7080-2EP具备适合3A负载的驱动能力,并配备“ReverseON”功能,使功率晶体管在反向极性时切换。这款器件还具有卓越的能效,减少了电流消耗,提供了先进的电流感应精度和更快的开关/转换速率,而不会影响电磁兼容性(EMC),使其适用于电阻性、电感性和电容性负载,可替代机电继电器、保险丝和分立电路等。此Click板™使用五个数字引脚进行直接控制。输入引脚IN0和IN1分别路由到mikroBUS™插座的PWM和INT引脚,激活相应的

输出通道,标记为VOUT0和VOUT1。此外,诊断使能(DEN)引脚路由到mikroBUS™插座的CS引脚,控制诊断和保护电路。与IN引脚结合,DEN引脚可以选择适当的工作状态:睡眠模式、待机模式和活动模式。BTS7080-2EP具有过温、过载、反向电源供应(GND和VIN反向供应)和过压保护。当设备不处于睡眠模式时,过温和过载保护起作用,而过压保护在所有操作模式下均起作用。为了诊断目的,BTS7080-2EP在mikroBUS™插座的AN引脚上结合了数字和模拟信号。此外,诊断选择(DSEL)引脚路由到mikroBUS™插座的RST引脚,选择要进行诊断的通道。PROFET 2 Click支持

BTS7080-2EP的外部电源供应,可以连接到标记为VIN的输入端子,电压范围应在4.1V到28V之间。VIN具有欠压检测电路,如果应用电压低于欠压阈值,则防止功率输出阶段和诊断激活。电源指示,标记为VIN的红色LED,指示外部电源的存在。此Click板™只能在3.3V逻辑电压水平下工作。在使用不同逻辑电平的MCU之前,板必须执行适当的逻辑电压电平转换。此外,该Click板™配备了一个包含易于使用的函数和示例代码的库,可作为进一步开发的参考。

PROFET 2 Click - 3A hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32F103RB 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。

Nucleo 64 with STM32F103RB MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M3

MCU 内存 (KB)

128

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

Diagnosis Signal
PC0
AN
Diagnosis Selection
PC12
RST
Diagnosis Enable
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Output Channel 1 Activation
PC8
PWM
Output Channel 0 Activation
PC14
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
NC
NC
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

PROFET 2 Click - 3A 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 STM32F103RB 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
Nucleo-64 with STM32XXX MCU Access MB 1 Mini B Conn - 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
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

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 PROFET 2 Click - 3A 驱动程序的 API。

关键功能:

  • profet2_set_mode - 为特定通道设置设备模式

  • profet2_read_an_pin_voltage - 读取AN引脚电压水平功能

  • profet2_set_den - 设置诊断使能引脚状态

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 PROFET 2 3A Click Example.
 *
 * # Description
 * This example showcases the ability of the PROFET 2 3A Click board.
 * It configures Host MCU for communication and then enables 
 * and disables output channel. Besides that, it reads the voltage 
 * of IS pin and calculates current on output for the channel 0.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initialization of the communication modules(ADC and UART) 
 * and additional pins for controlling the device.
 *
 * ## Application Task
 * On every iteration of the task device switches between 
 * DIAGNOSTIC and OFF mode while it reads the voltage of IS pin 
 * and with that calculates current on output for channel 0.
 * 
 * @note
 * Formula for calculating current on load: 
 * I_load = voltage(IS) x kILIS(1800) / rsens(1.2 kΩ)
 *
 * Click board won't work properly on the PIC18F97J94 MCU card.
 *
 * @author Luka Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "profet23a.h"

static profet23a_t profet23a;   /**< PROFET 2 3A Click driver object. */
static log_t logger;    /**< Logger object. */

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    profet23a_cfg_t profet23a_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.
    profet23a_cfg_setup( &profet23a_cfg );
    PROFET23A_MAP_MIKROBUS( profet23a_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( ADC_ERROR == profet23a_init( &profet23a, &profet23a_cfg ) )
    {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }
    profet23a_default_cfg ( &profet23a );
    log_info( &logger, " Application Task " );
    Delay_ms( 1000 );
}

void application_task ( void ) 
{
    static uint8_t mode = PROFET23A_DIAGNOSTIC_ON;
    float profet23a_an_voltage = 0;
    
    err_t error_val = profet23a_set_mode( &profet23a, PROFET23A_CHANNEL_0, mode );
    
    if ( error_val )
    {
        log_error( &logger, "Channe/Mode" );
    }
    
    if ( PROFET23A_DIAGNOSTIC_ON == profet23a.mode )
    {
        mode = PROFET23A_MODE_OFF;
        log_printf( &logger, " > Output ON Channel %u in diagnostic mode\r\n", ( uint16_t )profet23a.channel );
        Delay_ms( 1000 );
    }
    else
    {
        mode = PROFET23A_DIAGNOSTIC_ON;
        log_printf( &logger, " > Output OFF\r\n" );
    }

    if ( profet23a_read_an_pin_voltage ( &profet23a, &profet23a_an_voltage ) != ADC_ERROR )
    {
        log_printf( &logger, " > IS Voltage \t~ %.3f[V]\r\n", profet23a_an_voltage );
        
        float current = profet23a_an_voltage * profet23a.kilis / profet23a.rsens;
        log_printf( &logger, " > OUT Current \t~ %.3f[A]\r\n", current );
    }
    
    log_printf( &logger, "*******************************************\r\n" );
    
    Delay_ms( 2000 );
}

void main ( void ) 
{
    application_init( );

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

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

额外支持

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