初学者
10 分钟

使用TPS62902和STM32F031K6将更高的输入电压转换为较低的输出电压

同步DC-DC降压电压转换器

Step Down 12 Click with Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU

已发布 11月 20, 2024

点击板

Step Down 12 Click

开发板

Nucleo 32 with STM32F031K6 MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32F031K6

实现稳定的DC-DC转换,精确的电压控制,完美适用于工厂自动化、数据中心和电机驱动系统

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Step Down 12 Click 基于德州仪器 (Texas Instruments) 的 TPS62902,这是一个同步降压 DC-DC 转换器。该转换器采用 DCS-Control 拓扑,这是一种先进的控制架构,将滞后控制、电压模式控制和电流模式控制的优点融合在一起。DCS-Control 通过将反馈发送到快速比较器级来实现对输出电压变化的快速响应,确保在稳定条件下保持恒定的开关频率,并在动态负载变化期间快速适应。此 Click 板支持 3V 至 17V 的宽输入电压范围,通过其 VIN 端子,适用于包括 12V 电源线、单个或多个锂离子电池以及 5V 或 3.3V 轨道在内的各种标准电源。它适用于多种应

用场景,包括工厂自动化、楼宇自动化、数据中心系统、企业计算、马达驱动应用等。由于基于 DCS-Control 的调节,它具备±1% 的输出电压精度。此外,TPS62902 在轻负载时进入省电模式以最大化效率,并具有仅 4µA 的静态电流,非常适合节能应用。此 Click 板集成了 MCP4661,使主 MCU 能够在 VOUT 端口上配置 16 个固定输出电压,调节范围从 0.7V 到 5.5V。MCP4661 通过支持高达 3.4MHz 的时钟速度的 2 线 I2C 接口进行通信,其 I2C 地址可通过板上的 ADDR SEL 跳线进行调整。MD 引脚允许用户选择 TPS62902 的操作模式,提供固定 PWM 或具

有 AEE 功能的自动 PFM/PWM 模式的配置选项,以及开关频率、内部/外部反馈、输出放电和 PFM/PWM 选择的设置。EN 引脚用于转换器的启用控制,而 PG(电源良好)引脚则是一个开漏信号,用于确认输出电压是否已达到目标值。当由于欠压锁定(UVLO)或热关断而关闭设备时,该信号也会指示状态,从而增强系统保护和操作反馈。此 Click 板可选择 3.3V 或 5V 逻辑电平操作,通过 VCC SEL 跳线设置。这样,3.3V 和 5V 逻辑电平的 MCU 都可以正常使用通信线路。此外,该 Click 板配备了易于使用的功能库和示例代码,可作为进一步开发的参考。

Step Down 12 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

NC
NC
AN
Mode Selection
PA11
RST
ID COMM
PA4
CS
NC
NC
SCK
NC
NC
MISO
NC
NC
MOSI
Power Supply
3.3V
3.3V
Ground
GND
GND
Device Enable
PA8
PWM
Power-Good Indicator
PA12
INT
NC
NC
TX
NC
NC
RX
I2C Clock
PB6
SCL
I2C Data
PB7
SDA
Power Supply
5V
5V
Ground
GND
GND
1

“仔细看看!”

Click board™ 原理图

Step Down 12 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
Nucleo-32 with STM32 MCU Access MB 1 - 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
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

该库包含 Step Down 12 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • stepdown12_get_pg_pin - 此函数返回电源良好(PG)引脚的逻辑状态。

  • stepdown12_set_vout - 此函数通过设置数字电位器的滑动阻值来设定电压输出。

  • stepdown12_enable_device - 此函数通过将EN引脚设置为高电平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 Step Down 12 Click example
 *
 * # Description
 * This example demonstrates the use of Step Down 12 Click board by
 * changing the output voltage every 3 seconds.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 *
 * ## Application Init
 * Initializes the driver and performs the Click default configuration.
 *
 * ## Application Task
 * Changes the output voltage every 3 seconds from MAX (5.5V) to MIN (1.05V) in steps of 0.5V
 * and displays the currently set voltage output value on the USB UART. It also monitors
 * the power good fault indication.
 *
 * @author Stefan Filipovic
 *
 */

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "stepdown12.h"

static stepdown12_t stepdown12;
static log_t logger;

void application_init ( void ) 
{
    log_cfg_t log_cfg;  /**< Logger config object. */
    stepdown12_cfg_t stepdown12_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.
    stepdown12_cfg_setup( &stepdown12_cfg );
    STEPDOWN12_MAP_MIKROBUS( stepdown12_cfg, MIKROBUS_1 );
    if ( I2C_MASTER_ERROR == stepdown12_init( &stepdown12, &stepdown12_cfg ) ) 
    {
        log_error( &logger, " Communication init." );
        for ( ; ; );
    }
    
    stepdown12_default_cfg ( &stepdown12 );
    
    log_info( &logger, " Application Task " );
}

void application_task ( void ) 
{
    static float vout = STEPDOWN12_VOUT_MAX;

    if ( !stepdown12_get_pg_pin ( &stepdown12 ) )
    {
        log_error( &logger, " Power Good Fault - Vout is below nominal regulation\r\n" );
    }

    if ( STEPDOWN12_OK == stepdown12_set_vout ( &stepdown12, vout ) )
    {
        log_printf( &logger, " Vout: %.3f V\r\n\n", vout );
        vout -= 0.5;
        if ( vout < STEPDOWN12_VOUT_MIN )
        {
            vout = STEPDOWN12_VOUT_MAX;
        }
    }
    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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