中级
30 分钟

使用MCP16331和STM32F031K6高效地将高电压降至低电压

小体积,大能量

MCP16331 Click with Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU

已发布 10月 01, 2024

点击板

MCP16331 Click

开发板

Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F031K6

这种高效降压稳压器是功率管理的灯塔,提供优越的电压转换,同时最小化能量损失。

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

MCP16331 Click基于MCP16331,这是Microchip推出的一款非同步降压转换器,能够将输入电压从4.4V至50V转换为输出电压从2.0V至24V。有关MCP16331的更多详细信息,请参阅官方数据手册。但是,MCP16331 Click被设计用于处理输入电压从4.5V至18V,并在500mA的最大电流下输出电压从2.25V至12V,因为它采用降压-升压拓扑结构。为了设置MCP16331 Click的输出电压,使用了MCP4921 - 低功耗12位双电压输出DAC在反馈回路中。此DAC的输出用于驱动MCP16331的FB引脚,因此设置DAC输出到特定值就足以设

置输出电压。这将导致FB引脚驱动MCP16331的开关部分,从而输出所需的电压水平。mikroBUS™的AN引脚可用于验证输出电压,并根据需要更正给DAC的值。MCP4291 DAC可以通过SPI总线引脚由主MCU配置,路由到mikroBUS™。mikroBUS™的AN引脚路由到输出的电压分压器的中间点。此电压分压器用于缩放输出电压,以便主MCU的ADC可以成功转换它。在计算输出电压值时,除了ADC的位深度外,还应考虑这一点。MCP16331 Click有两个螺钉端子,用于连接输入电压和负载,SMD跳线用于选择DAC IC的电压。这会影响

SPI逻辑电压级别,因此可以使用3.3V和5V的MCU与此Click板™一起使用。这是因为MCP16331的使能引脚(EN)具有内部上拉电阻,即使该引脚未连接,也会保持MCP16331输出级别启用。在上电时,在通过SPI设置电压之前,DAC输出是未指定的,并且输出电压可能高于负载支持的值。此Click板™可以通过板上跳线选择3.3V或5V逻辑电压级别进行操作。通过这种方式,既可以使能3.3V,也可以使能5V的MCU正常使用通信线路。此外,此Click板™配备有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。

MCP16331 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo 32开发板搭载STM32F031K6 MCU,提供了一种经济且灵活的平台,适用于使用32引脚封装的STM32微控制器进行实验。该开发板具有Arduino™ Nano连接性,便于通过专用扩展板进行功能扩展,并且支持mbed,使其能够无缝集成在线资源。板载集成

ST-LINK/V2-1调试器/编程器,支持通过USB重新枚举,提供三种接口:虚拟串口(Virtual Com port)、大容量存储和调试端口。该开发板的电源供应灵活,可通过USB VBUS或外部电源供电。此外,还配备了三个LED指示灯(LD1用于USB通信,LD2用于电源

指示,LD3为用户可控LED)和一个复位按钮。STM32 Nucleo-32开发板支持多种集成开发环境(IDEs),如IAR™、Keil®和基于GCC的IDE(如AC6 SW4STM32),使其成为开发人员的多功能工具。

Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

default

建筑

ARM Cortex-M0

MCU 内存 (KB)

32

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

32

RAM (字节)

4096

你完善了我!

配件

Click Shield for Nucleo-32是扩展您的开发板功能的理想选择,专为STM32 Nucleo-32引脚布局设计。Click Shield for Nucleo-32提供了两个mikroBUS™插座,可以添加来自我们不断增长的Click板™系列中的任何功能。从传感器和WiFi收发器到电机控制和音频放大器,我们应有尽有。Click Shield for Nucleo-32与STM32 Nucleo-32开发板兼容,为用户提供了一种经济且灵活的方式,使用任何STM32微控制器快速创建原型,并尝试各种性能、功耗和功能的组合。STM32 Nucleo-32开发板无需任何独立的探针,因为它集成了ST-LINK/V2-1调试器/编程器,并随附STM32全面的软件HAL库和各种打包的软件示例。这个开发平台为用户提供了一种简便且通用的方式,将STM32 Nucleo-32兼容开发板与他们喜欢的Click板™结合,应用于即将开展的项目中。

Click Shield for Nucleo-32 accessories 1 image

使用的MCU引脚

mikroBUS™映射器

Analog Output
PA0
AN
Enable
PA11
RST
SPI Chip Select
PA4
CS
SPI Clock
PB3
SCK
SPI Data OUT
PB4
MISO
SPI Data IN
PB5
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
NC
NC
PWM
NC
NC
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
NC
NC
SCL
NC
NC
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

MCP16331 Click Schematic schematic

一步一步来

项目组装

Click Shield for Nucleo-144 front image hardware assembly

从选择您的开发板和Click板™开始。以Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-144 front image hardware assembly
Nucleo 144 with STM32L4A6ZG MCU front image hardware assembly
Stepper 22 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
Stepper 22 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
STM32 M4 Clicker HA MCU/Select 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

这个库包含了 MCP16331 Click 驱动程序的 API。

关键函数:

  • mcp16331_set_vout - 此函数设置输出电压值

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 Mcp16331 Click example
 * 
 * # Description
 * This application is buck-boost voltage regulator.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Sends hal pointers, and initializes Click
 * 
 * ## Application Task  
 * Switches between 5 V and 12 V values
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "mcp16331.h"

// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES

static mcp16331_t mcp16331;
static log_t logger;

// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    mcp16331_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.

    mcp16331_cfg_setup( &cfg );
    MCP16331_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    mcp16331_init( &mcp16331, &cfg );
}

void application_task ( void )
{
    mcp16331_set_vout( &mcp16331, 5000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    mcp16331_set_vout( &mcp16331, 12000 );
    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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