拥抱能量的对称性,使用我们的双极性电压转换解决方案。
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硬件概览
它是如何工作的?
Boost-INV 2 Click基于德州仪器的TPS65131,这是一款正负输出DC/DC转换器。两个D/A转换器连接到TPS65131的正和负电压反馈回路。正和负回路被馈入内部误差放大器,它们将反馈电压与内部参考值进行比较。它们改变输出开关部分的占空比来补偿差异(误差),从而影响输出电压。将D/A转换器并入反馈回路允许在回路中引入编程的“误差”,从而控制输出电压。TPS65131 IC使用固定频率的PWM信号来切换输出阶段。无论是反相还是升压转换器,内部电流限制约为1950mA。在连续导通模式下运行时,输出电压干净,没有显著的波纹和噪音。在未上电状态下,两个反相和升压转换器级别完全断开连接,不会使电流流经转换器。这样可以防止电池放电,使设备能够使用电池电源,并为各种应用提供分流电源。在反馈回路中使用了两个MCP4291标记的D/A转换器,这是由Microchip提供的带有SPI接口的12位D/A转换器。其中一个DAC连接到MCP6H02运放,配置为反相单位增益放大
器。它反转了DAC信号的极性。反相转换器的反馈电压可以从0V(Vref)变化到-15V。因此,DAC信号通常范围从0到+VREF,需要进行反转。对于升压转换器,没有必要反转DAC,因此其电压上升到+VREF。这些DAC有两个独立的CS引脚(芯片选择),因此两者都可以独立编程。这些芯片选择引脚被路由到mikroBUS™的RST和CS引脚,并标记为负电压控制DAC的CSN和正电压控制DAC的CSP。Boost-INV 2 click上还使用了两个辅助IC。一个IC是ADM8829,一款开关电容电压反转器,为反相运放提供负供电电压。另一个IC是MCP1501,一款高精度缓冲电压参考,DAC所需(4.096 V)。TPS65131转换器IC可以在省电模式下运行。这对于低电流非常有用,因为只要输出电压保持在内部设置的阈值以上,设备就会自动关闭电源。当电压低于此阈值时,转换器会启动产生几个切换脉冲,以恢复负载上的标称电压值,然后再次关闭电源。根据连接的负载,从电感中耗尽电荷将需要更多或更少
的时间。与正常模式不同,正常模式在连续导通模式(CCM)下运行,省电模式允许转换器在CCM和DCM(间断导通)模式之间切换。Click板™的PWM引脚被路由到TPS65131 IC的PSP和PSN引脚上,此引脚上的高逻辑电平将IC置于省电模式。在Click板™上,mikroBUS™的PWM引脚标记为PSM。当TPS65131 IC的ENP和ENN引脚处于低逻辑电平时,设备完全断电,断开了上述负载,并防止电流通过电路的被动元件。这些引脚被路由到mikroBUS™的AN引脚,并标记为EN,允许主MCU控制Click板™的操作。默认情况下,输入电压来自mikroBUS™的+5V电源轨。板载VIN SEL跳线允许在mikroBUS™的+5V或连接到螺钉端子输入的外部电源之间进行选择,标记为VEXT。剩下的两个螺钉端子是负和正电压输出,标记为V-和V+。所有三个螺钉端子共享一个公共GND。
功能概述
开发板
Nucleo-64 搭载 STM32G431RB 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。
微控制器概述
MCU卡片 / MCU

建筑
ARM Cortex-M4
MCU 内存 (KB)
128
硅供应商
STMicroelectronics
引脚数
64
RAM (字节)
32k
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™。
使用的MCU引脚
mikroBUS™映射器
“仔细看看!”
Click board™ 原理图

一步一步来
项目组装
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
此库包含 Boost-INV 2 Click 驱动程序的 API。
关键功能:
boostinv2_set_positive_voltage
- 设置正输出电压的函数boostinv2_set_negative_voltage
- 设置负输出电压的函数boostinv2_generic_transfer
- 通用传输函数
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 boostinv2 Click example
*
* # Description
* First increse positiv voltage by 2V every 3 seconda, then
* decrese negative value for -2v every 3 seconds.
*
* The demo application is composed of two sections :
*
* ## Application Init
* Initializes Driver init and enable chip
*
* ## Application Task
* Changes the positive and negative output voltage.
* Positive output voltage goes from 5V to 15V.
* Negative output voltage goes from -5V to -15V
*
* \author MikroE Team
*
*/
// ------------------------------------------------------------------- INCLUDES
#include "board.h"
#include "log.h"
#include "boostinv2.h"
// ------------------------------------------------------------------ VARIABLES
static boostinv2_t boostinv2;
static log_t logger;
// ------------------------------------------------------ APPLICATION FUNCTIONS
void application_init ( void )
{
log_cfg_t log_cfg;
boostinv2_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.
boostinv2_cfg_setup( &cfg );
BOOSTONV2_MAP_MIKROBUS( cfg, MIKROBUS_1 );
boostinv2_init( &boostinv2, &cfg );
boostinv2_enable( &boostinv2 );
}
void application_task ( void )
{
// Positive output voltage
log_printf( &logger, "VOUT = 6V\r\n");
boostinv2_set_positive_voltage( &boostinv2, BOOSTINV2_POS_VOUT_6V );
Delay_ms( 3000 );
log_printf( &logger, "VOUT = 8V\r\n");
boostinv2_set_positive_voltage( &boostinv2, BOOSTINV2_POS_VOUT_8V );
Delay_ms( 3000 );
log_printf( &logger, "VOUT = 12V\r\n");
boostinv2_set_positive_voltage( &boostinv2, BOOSTINV2_POS_VOUT_12V );
Delay_ms( 3000 );
log_printf( &logger, "VOUT = 14V\r\n");
boostinv2_set_positive_voltage( &boostinv2, BOOSTINV2_POS_VOUT_14V );
Delay_ms( 3000 );
log_printf( &logger, "VOUT = 12V\r\n");
boostinv2_set_positive_voltage( &boostinv2, BOOSTINV2_POS_VOUT_12V );
Delay_ms( 3000 );
log_printf( &logger, "VOUT = 8V\r\n");
boostinv2_set_positive_voltage( &boostinv2, BOOSTINV2_POS_VOUT_8V );
Delay_ms( 3000 );
// Negative output voltage
log_printf( &logger, "VOUT = -5V\r\n");
boostinv2_set_negative_voltage( &boostinv2, BOOSTINV2_NEG_VOUT_5V );
Delay_ms( 3000 );
log_printf( &logger, "VOUT = -7V\r\n");
boostinv2_set_negative_voltage( &boostinv2, BOOSTINV2_NEG_VOUT_7V );
Delay_ms( 3000 );
log_printf( &logger, "VOUT = -13V\r\n");
boostinv2_set_negative_voltage( &boostinv2, BOOSTINV2_NEG_VOUT_13V );
Delay_ms( 3000 );
log_printf( &logger, "VOUT = -7V\r\n");
boostinv2_set_negative_voltage( &boostinv2, BOOSTINV2_NEG_VOUT_7V );
Delay_ms( 3000 );
}
void main ( void )
{
application_init( );
for ( ; ; )
{
application_task( );
}
}
// ------------------------------------------------------------------------ END