中级
30 分钟

体验下一代电源管理,使用MAX17504和STM32G474RE

降压电压,拥抱高效

BUCK 7 Click with Nucleo 64 with STM32G474RE MCU

已发布 11月 08, 2024

点击板

BUCK 7 Click

开发板

Nucleo 64 with STM32G474RE MCU

编译器

NECTO Studio

微控制器单元

STM32G474RE

不要在电压稳定性上妥协。选择此电压降压解决方案,调节范围从 5V 到 35V!

A

A

硬件概览

它是如何工作的?

Buck 7 Click 基于 Analog Devices 的 MAX17504,这是一款高效、带有内部补偿的同步降压 DC-DC 转换器。由于内部反馈环路补偿,该先进的一体化降压转换器只需要最少数量的外部组件。它采用峰值电流模式控制架构,这意味着在高侧 MOSFET 打开并且电感器电流上升时,过流事件将导致 MOSFET 关闭,防止电流变得过高。如果输出端出现短路情况,设备将在超时后重新尝试启动,如果输出端仍存在此情况,它将再次关闭一个超时时间。Microchip 的 MCP4921 是一种带有 SPI 接口的 12 位 D/A 转换器,用于反馈环路,通过 SPI 接口调整输出电压。该 DAC 影响反馈环路中的电流,迫使内部生成器的 PWM 占空比调节输出电压到编程值。因此,通过 SPI 接口向 MCP4921 发送数字值可以控制输出电压水平,范围从 3.3V 到输入电压值的 90%。在

正常操作(PWM 模式)下,高侧和低侧 MOSFET 与内部 PWM 生成器的信号同步切换,导致电感器电流上下波动,从而调节输出电压。PWM 信号的较低脉冲宽度(占空比)导致输出电压较低。除了 PWM 模式,设备还可以在 PFM 模式(脉冲频率调制)下工作。此模式允许在轻负载下获得更高的效率,因为低侧 MOSFET 完全不使用。高侧 MOSFET 为电感器充电,让负载放电。在此期间,IC 处于休眠状态。此模式导致输出端有轻微的波动,但对于轻负载具有高效率的优点,非常适合为低功耗模式(睡眠、待机等)中的设备供电。DCM 模式是 PWM 和 PFM 模式之间的折中模式。对于轻负载,低侧 MOSFET 仍未使用,但 PWM 脉冲不会被跳过,IC 会不断驱动高侧 MOSFET。此模式在输出端产生波动,但对于轻负载效率略低于 PFM 模式。MODE 引脚选择不同的模

式。此引脚连接到 mikroBUS™ 的 PWM 引脚(标记为 MOD),允许 MCU 控制模式。设置为高电平时,IC 在轻负载下以 DCM 模式工作。悬空时,选择 PFM 模式。设置为低电平时,设置为恒定频率 PWM 模式。IC 的 #RES 引脚连接到 mikroBUS™ 的 RST 引脚。当输出电压下降到标称值的 92% 以下或在热关断期间,此引脚被驱动到低电平。当未断言时,它是一个开漏输出,通常被拉到高电平。要启用降压转换器 IC,需要在 IC 的 EN 引脚(连接到 mikroBUS™ 的 AN 引脚,标记为 EN)上存在高电平。这允许 MCU 有效地控制 Click board™ 的电源开启功能。当 IC 启用时,标记为 EN 的 LED 指示灯表示 IC 已激活且降压转换正在进行。软启动电路通过将输出电压从 0V 缓慢上升到标称值来防止高涌入电流。

BUCK 7 Click hardware overview image

功能概述

开发板

Nucleo-64 搭载 STM32G474R 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 STM32G474RE MCU double side image

微控制器概述 

MCU卡片 / MCU

STM32G474RE front image

建筑

ARM Cortex-M4

MCU 内存 (KB)

512

硅供应商

STMicroelectronics

引脚数

64

RAM (字节)

128k

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

Enable
PA15
AN
Voltage Monitor Output
PC12
RST
SPI Chip Select
PB12
CS
SPI Clock
PB3
SCK
NC
NC
MISO
SPI Data IN
PB5
MOSI
NC
NC
3.3V
Ground
GND
GND
Mode Selection
PC8
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

BUCK 7 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 STM32G474RE MCU作为您的开发板开始。

Click Shield for Nucleo-64 accessories 1 image hardware assembly
Nucleo 64 with STM32G474RE MCU front image hardware assembly
LTE Cat.1 6 Click front image hardware assembly
Prog-cut hardware assembly
LTE Cat.1 6 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 Compiler Selection Step Image 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

软件支持

库描述

该库包含用于 Buck 7 Click 驱动程序的 API。

关键功能:

  • buck7_set_output_voltage - 设置输出电压的功能

  • buck7_enable - 启用芯片的功能

  • buck7_set_mode - 设置芯片模式的功能

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 BUCK7 Click example
 * 
 * # Description
 * This demo application controls the voltage at the output using the BUCK 7 Click.
 *
 * The demo application is composed of two sections :
 * 
 * ## Application Init 
 * Initializes Driver init, reset chip, enable chip and set mode
 * 
 * ## Application Task  
 * Sets output voltage to 5V, 10V, 15V, 20V, 25V every 3 seconds.
 * It is necessary to set the input voltage on 2.7V + maximum output voltage.
 * 
 * \author MikroE Team
 *
 */
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES

#include "board.h"
#include "log.h"
#include "buck7.h"

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

static buck7_t buck7;
static log_t logger;

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

void application_init ( void )
{
    log_cfg_t log_cfg;
    buck7_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.

    buck7_cfg_setup( &cfg );
    BUCK7_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
    buck7_init( &buck7, &cfg );

    buck7_enable( &buck7 );
    buck7_set_mode( &buck7, BUCK7_MODE_PWM );
}

void application_task ( )
{
    buck7_set_output_voltage( &buck7, BUCK7_OUT_VOLTAGE_5V );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    buck7_set_output_voltage( &buck7, BUCK7_OUT_VOLTAGE_10V );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    buck7_set_output_voltage( &buck7, BUCK7_OUT_VOLTAGE_15V );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    buck7_set_output_voltage( &buck7, BUCK7_OUT_VOLTAGE_20V );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    buck7_set_output_voltage( &buck7, BUCK7_OUT_VOLTAGE_25V );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    buck7_set_output_voltage( &buck7, BUCK7_OUT_VOLTAGE_20V );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    buck7_set_output_voltage( &buck7, BUCK7_OUT_VOLTAGE_15V );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    Delay_ms ( 1000 );
    buck7_set_output_voltage( &buck7, 0x0BB8 ); 
    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

喜欢这个项目吗?

'购买此套件' 按钮会直接带您进入购物车,您可以在购物车中轻松添加或移除产品。