初学者
10 分钟

使用TPS62903和STM32G071RB从更高的输入电压源提供稳定的降压电压

符合AEC-Q100标准的同步降压(buck)DC/DC转换器

Buck 15 Click with Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

已发布 10月 08, 2024

点击板

Buck 15 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G071RB MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G071RB

降低并稳定各种系统的电压,确保这些系统在需要可靠的电源管理时能够平稳、安全地运行,例如高级驾驶辅助系统、车身电子设备、照明和信息娱乐系统。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Buck 15 Click 基于 Texas Instruments 的同步降压 DC/DC 转换器 TPS62903,以其高效、紧凑和适应性强而闻名。该转换器以其快速瞬态响应而脱颖而出,并在整个工作温度范围内支持±1.5%的高输出电压精度。它采用 DCS-control 拓扑结构以增强负载瞬态性能,其宽输入电压范围适用于各种电源,包括 12V 供电轨、单节或多节锂离子电池以及 5V 或 3.3V 电源轨。值得注意的是,TPS62903 设计为在轻负载条件下自动进入节能模式,确保高效率和 4µA 的低静态电流,以优化即使在最小负载下的性能。与 Buck 15 Click 的通信通过链接到 AD5242 的标准两线接口进行,允许主 MCU 调整输出电压。

设备的 I2C 地址可以通过 ADDR SEL 跳线配置,默认设置为 0。该 Click board™ 还具有一个电源良好 (PG) 引脚,当输出电压超出预定窗口阈值时,该引脚会指示,并且还有一个 EN 引脚,作为精确的稳压器使能输入。除了这些引脚,TPS62903 还具有 MODE/Smart-CONF 引脚,允许全面自定义操作参数,如内部和外部分压器、开关频率、输出电压放电以及自动节能和强制 PWM 模式之间的操作模式。11k R11 电阻设置实现 1MHz 开关频率、启用输出放电和自动 PFM/PWM 模式。输出电压可调范围为 0.4V 至 5V,支持高达 3A 的电流,通过板载数字电位器 AD5242 实现。Buck 15 Click 还提供多功能电

源选择选项,允许用户在内部和外部电源之间进行选择,以最佳满足其应用需求。这种灵活性通过 VIN SEL 跳线实现,用户可以选择 VCC 位置通过 mikroBUS™ 电源轨内部供电,或选择 VEXT 位置连接外部电源。外部电源可以从 3V 到 17V 提供,提供了各种项目需求的广泛电压范围。此 Click board™ 可以在 3.3V 或 5V 逻辑电压水平下运行,选定通过 VCC SEL 跳线。这种方式下,3.3V 和 5V 的 MCU 都可以正确使用通信线路。此外,此 Click board™ 配备了包含易于使用的函数库和示例代码,可作为进一步开发的参考。

Buck 15 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32G071RB 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 STM32G071RB MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M0

MCU 内存 (KB)

128

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

36864

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
ID COMM
PB12
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Module Power-Up
PC8
PWM
Power-Good Indicator
PC14
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 15 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 STM32G071RB 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

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 Buck 15 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • buck15_set_vout - 此函数通过使用 I2C 串行接口设置电压输出。

  • buck15_set_vset - 此函数通过使用 I2C 串行接口设置输出电压的电位器位置。

  • buck15_enable_device - 此函数通过将 EN 引脚设置为高逻辑状态来启用设备。

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 Buck 15 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of the Buck 15 Click board by changing the output voltage.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and performs the device default configuration.
 *
 * ## Application Task
 * The demo application changes the output voltage and displays the currently set voltage output value.
 * Results are being sent to the UART Terminal, where you can track their changes.
 *
 * @author Nenad Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "buck15.h"

static buck15_t buck15;
static log_t logger;

// Output voltage data table
static float vout_table[ 22 ] = { BUCK15_VOUT_TABLE };

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    buck15_cfg_t buck15_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.
    buck15_cfg_setup( &buck15_cfg );
    BUCK15_MAP_MIKROBUS( buck15_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == buck15_init( &buck15, &buck15_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    if ( BUCK15_ERROR == buck15_default_cfg ( &buck15 ) )
    {
        log_error( &logger, " Default configuration." );
        for ( ; ; );
    }
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
    log_printf( &logger, "____________\r\n" );
    Delay_ms ( 100 );
}

void application_task ( void ) 
{
    for ( buck15_vout_t vout = BUCK15_VOUT_0V6; vout <= BUCK15_VOUT_5V; vout++ )
    {
        if ( BUCK15_OK == buck15_set_vout( &buck15, vout ) )
        {
            log_printf( &logger, " Vout : %.1f [V]\r\n", vout_table[ vout ] );
            log_printf( &logger, "____________\r\n" );
            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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