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使用BTS7008-1EPA和STM32F446RE的智能电源开关保护您的项目

高边卓越:精确控制10A负载和高浪涌电流

PROFET Click - 10A with Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

PROFET Click - 10A

开发板

Nucleo 64 with STM32F446RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F446RE

通过我们的智能高侧解决方案,重新定义功率开关技术,该解决方案处理10A负载和高涌入电流,同时通过ReverSave™反向极性保护保护您的系统。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

PROFET Click - 10A基于来自Infineon Technologies的单通道智能高侧功率开关BTS7008-1EPA,具有嵌入式保护和诊断功能。BTS7008-1EPA具有适用于10A负载的驱动能力,并配备“ReverseON”功能,可在反向极性情况下导致功率晶体管开启。它还提供了出色的能源效率,降低了电流消耗,具有最先进的电流感知精度,以及更快的开关/斜率速率,而不会对电磁兼容性产生影响,使其适用于电阻性、感性和电容性负载,替换电机械继电器、保险丝和离散电路等用途。该Click board™使用三个数字引脚进行直接控制。

标记为IN的输入引脚路由到mikroBUS™插座的PWM引脚,激活相应的输出通道标记为VOUT。此外,路由到mikroBUS™插座的CS引脚的诊断使能(DEN)引脚控制诊断和保护电路。结合IN引脚,它使选择适当的操作状态成为可能:休眠、待机和活动模式。BTS7008-1EPA受到过温、过载、反向供电(GND和VIN被反向供电)和过电压的保护。过温度和过载保护在设备不处于休眠模式时工作,而过电压保护在所有操作模式下都起作用。为了诊断目的,BTS7008-1EPA在mikroBUS™插座的AN引脚上结合数字和模拟信号。PROFET Click支

持用于BTS7008-1EPA的外部电源,可连接到标记为VIN的输入端子,并且应在6V到18V范围内。VIN具有欠压检测电路,如果应用电压低于欠压阈值,则防止功率输出级和诊断的激活。一个标记为VIN的红色LED电源指示灯指示外部电源的存在。该Click board™只能以3.3V逻辑电压电平操作。在使用具有不同逻辑电平的MCU之前,板上必须执行适当的逻辑电压电平转换。此外,它配备了一个包含函数和示例代码的库,可用作进一步开发的参考。

PROFET Click - 10A hardware overview image

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。

Nucleo 64 with STM32F446RE MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

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™。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Diagnosis Signal
PC0
AN
NC
NC
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 Activation
PC8
PWM
NC
NC
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 Click - 10A 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 STM32F446RE 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 Click - 10A 驱动程序的 API。

关键功能:

  • profet_read_an_pin_voltage - PROFET读取AN引脚电压级别功能

  • profet_set_mode - PROFET设置模式

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 10A Click Example.
 *
 * # Description
 * This example showcases the ability of the PROFET 10A 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.
 *
 * 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.
 * 
 * @note
 * Formula for calculating current on load: 
 * I_load = voltage(IS) x kILIS / 1.2 kΩ
 *
 * Click board won't work properly on the PIC18F97J94 MCU card.
 * 
 * @author Luka FIlipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "profet10a.h"

static profet10a_t profet10a;   /**< PROFET 10A Click driver object. */
static log_t logger;    /**< Logger object. */

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    profet10a_cfg_t profet10a_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.
    profet10a_cfg_setup( &profet10a_cfg );
    PROFET10A_MAP_MIKROBUS( profet10a_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( profet10a_init( &profet10a, &profet10a_cfg ) == ADC_ERROR )
    {
        log_error( &logger, " Application Init Error. " );
        log_info( &logger, " Please, run program again... " );

        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
    
    profet10a_set_mode( &profet10a, PROFET10A_DIAGNOSTIC_ON );
    Delay_ms( 1000 );
}

void application_task ( void )
{
    static uint8_t mode = PROFET10A_DIAGNOSTIC_ON;
    float profet10a_an_voltage = 0;
    
    profet10a_set_mode( &profet10a, mode );
    
    if ( PROFET10A_DIAGNOSTIC_ON == profet10a.mode )
    {
        mode = PROFET10A_MODE_OFF;
        log_printf( &logger, " > Output ON diagnostic mode\r\n" );
        Delay_ms( 2000 );
    }
    else
    {
        mode = PROFET10A_DIAGNOSTIC_ON;
        log_printf( &logger, " > Output OFF\r\n" );
    }

    if ( profet10a_read_an_pin_voltage ( &profet10a, &profet10a_an_voltage ) != ADC_ERROR )
    {
        log_printf( &logger, " > IS Voltage \t~ %.3f[V]\r\n", profet10a_an_voltage );
        
        float current = profet10a_an_voltage * profet10a.kilis / profet10a.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

资源

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