Programowany zasilacz z 4 wyjściami i obsługą za pomocą touch-panela na STM32F429I-DISC1

W celu ustalenia wartości rezystorów posłużono się symulacją uproszczonej wersji układu w programie LTSpice. Wartości rezystorów R1, R2, R3 dobierano metodą prób i błędów. Zadowalające okazały się wartości odpowiednio: 10kΩ, 1kΩ, 2kΩ. Stosując wybrane rezystancje uzyskano możliwość otrzymania napięć wyjściowych z zakresu od 3V do 9V w zakresie napięcia sterującego od 0,7 V do 2,6 V.

Zestaw STM32F429I-DISC1 wymaga napięcia zasilającego o wartości 5V. Aby uzyskać takie napięcie zastosowano stabilizator liniowy. Dla zapewnienia stabilnej pracy dołączono kondensatory C16 oraz C17 zgodnie z zaleceniem noty katalogowej układu. Wyjście stabilizatora (pin OUT) połączono z etykietą +5, którą w dalszej części schematu podłączono do pinu zasilającego płytkę STM32F429I-DISC1.

Rys. 3. Schemat elektryczny źródła napięcia odniesienia

Podczas realizacji projektu zauważono, że napięcie referencyjne przetwornika ADC wytwarzane na płytce STM32F429I-DISC1 jest niestabilne. Mogłoby to skutkować błędnymi pomiarami napięć, a w efekcie błędnym działaniem całego zasilacza. Producent płytki nie przewidział możliwości zastosowania zewnętrznego napięcia referencyjnego. Problem rozwiązano dokonując pomiaru precyzyjnego napięcia o wartości 2,5V wytworzonego przy pomocy układu generacji napięcia odniesienia (złożonego z elementów R32 oraz U12 – rysunek 3). Dokonując pomiaru tak stabilnego napięcia przetwornikiem ADC możliwe jest bieżące obliczanie aktualnego napięcia referencyjnego przetwornika według wzoru:

gdzie:

VREF – aktualne napięcie referencyjne,

VSTAB – stabilne napięcie odniesienia (w tym przypadku wartość wynosi 2,5V),

ADCRESOLUTION – rozdzielczość przetwornika ADC (w tym przypadku 4096),

ADCRESULT – aktualny wynik pomiaru napięcia odniesienia.

Wartości napięć z dzielników rezystancyjnych linii wyjściowych, napięcia z wyjść wzmacniaczy pomiaru prądów wyjściowych, napięcie zasilania stabilizatorów, sygnały PWM i napięcia pomocnicze są monitorowane przez mikrokontroler dzięki analogowemu multiplekserowi wielokanałowemu, którego wyprowadzenia z etykietami nazw sygnałów pokazano na rysunku 4.

Rys. 4. Sposób dołączenia sygnałów analogowych i sterujących do wyprowadzeń multipleksera analogowego

Wyjście multipleksera połączono z wejściem przetwornika ADC (etykieta ADC1_IN0). Do pinów wejściowych multipleksera podłączono sygnały pomiaru prądów, pomiaru napięć oraz pomiaru napięcia odniesienia (etykiety IN_V, IN_C, OUT1_V, OUT1_C, OUT2_V, OUT2_C, OUT3_V, OUT3_C, OUT4_V, OUT4_C, VREF).

Pliki Gerber płytki drukowanej prezentowanego urządzenia, schemat elektryczny i BOM są dostępne do pobrania na dole strony.

 

Fot. 5. Wygląd płytki drukowanej zasilacza z zamontowanymi elementami

Dla urządzenia zaprojektowano dwustronną płytkę drukowaną (fotografia 5), na której umieszczono wszystkie elementy zasilacza, łącznie z zestawem STM32F429I-DISC1 (fotografia 6).

Fot. 6. Zestaw STM32F429I-DISC1 zamontowany w złączu na płytce zasilacza

Oprogramowanie

Podczas pisania oprogramowania korzystano z dwóch środowisk programistycznych. Pierwsze z nich to System Workbench for STM32 – darmowe środowisko programistyczne oparte o Eclipse’a. Środowisko to obsługuje wszystkie mikrokontrolery z rodziny STM32 i powiązane z nimi płytki.

Pliki wynikowe ELF/BIN dla prezentowanego urządzenia są dostępne do pobrania na dole strony.

Do pobrania