复杂的现代转换器（例如在线UPS）在DSP / MK或ASIC的控制下运行已不是什么秘密。 电力电子DSP的主要供应商是两家公司-德州仪器（TI）和英飞凌（Infineon），但今天我们将重点关注意法半导体（STM）的产品-STM32F334系列。 该MK线旨在控制电驱动器并构建功率转换器：PFC，逆变器，开关电源，UPS等。
当然，F334系列无法承受TMS320F28335等热门解决方案的“功能”，但它具有一个重要优势-成本。 最老的石头STM32F334R8T6的价格为5美元，具有板载必要的外围设备（HRPWM，ADC，比较器）和性能，以构建足够强大的转换器（数十kW），并具有良好的可靠性和耐故障性。
对于电子开发人员来说，与他一起工作的DSP / MK周围的生态系统非常重要：文档，调试工具，代码示例和硬件。 TI拥有所有这些，是的-价格昂贵，是的-很难购买，但这就是为什么电力驱动和能源领域的大多数现代解决方案都花费TMS320的原因。 由于某种原因，ST公司忽略了F334系列，尽管像任何STM32上都有高质量的文档，但是没有硬件示例带有完整代码和调试板的情况（不考虑F3348-Disco玩具）。 好吧-我们将纠正此缺陷。
在
上一篇文章中，我谈到了我的项目“开发人员套件”，甚至还演示了其中一个组件-电源模块。 今天，我将讨论第二个模块（总共3个），该模块使您可以实现任何转换器拓扑，同时成本比竞争对手便宜几倍。 该项目当然是开放的，所有源代码都可以在本文结尾处找到。
主意
我不是第一个考虑使用通用模块的人，在此基础上，您可以构建具有不同拓扑变体的各种转换器。 这种方法使您可以在所有场合使用一块板，并且最重要的是-减少了代码量，因为模块是相同的，一旦配置并忘记了。
现在，让我们看几个其他人/公司如何实施此想法的示例。 我仅举两个例子：
- TMS320F28379D控制卡 -价格160美元。 生态系统非常好，有调试复杂的系统，但是价格昂贵……如果您在繁荣的研发中心工作，并且决定自己创建UPS或在公司工作更容易，它就很小了？ 是的，模块要花160美元才能刻录，在我看来，每个人都会后悔的；
- VectorCARD K1921VK01T是一个出色的解决方案，
研究机构和军事工业园区的人们都为国产石材感到欣喜，有一个以chastotnik形式，带有ti模块的模拟（引脚对引脚）形式的调试系统，但价格为19,000卢布。 对于苛刻的国内工业和军事工业来说，它很便宜，但对于其余的来说，价格却不高。
因此，我想做的是...一个可以同时用作调试工具和小系列组件的模块。 从这里我积累了一些要求：
- HRPWM和快速ADC的存在
- 板载RS-485
- 具有输出到显示连接器的UART（与Nextion兼容）
- 在逻辑上实现硬件保护
- 12V电源，可将一个“ AC / DC至12V”模块用于“大脑”和电源部分驱动器
- 其价格至少比TMS320F28379D控制卡的价格低3倍，即最高为50美元
- 散热器温度传感器输入
- 几个GPIO，例如继电器拉
- 输入和输出同步信号，以便多个设备可以并行工作
结果，我们得到了这样的结构图：
应当立即指出，我还设法显着降低了模块的成本。 我订购了5个板的组件，这些组件的成本约为70美元，即每个模块14美元。 在这里，真相是一个窍门-这是所有组件的成本，但没有印刷电路板。 算术很简单：在4层中订购5个板的成本为80-100美元，也就是说，每个模块又要14-20美元，这不是人道吗？ 数量为100块时，电路板的成本已经是1.5美元/块，因此在可预见的将来，我计划订购100-200块电路板（我会看到它会变得更便宜），那些希望有机会购买比14美元便宜许多倍的电路板的人。 那些需要20-30板或100美元的人不会打扰您，您已经可以自己订购，因为这里也会准备好非洲菊。
发展历程
模块的电路没有什么复杂和不可理解的，一开始我建议您打开电路图，以便了解其含义，然后我将讨论上面的框图如何变成现成的解决方案。 您可以在此处下载该图
-PDF 。
- 该模块具有1个“主连接器”，其中12 V电源，几个GPIO，一个附加UART（突然要固定ESP），RS-485和用于同步设备的输入/输出连接到12针；
- 有5个频道，所有频道都完全相同。 互补的高结果PWM（HRPWM）对可让您控制半桥，并输出到每个通道。 另外，还有2个ADC通道用于实现电流和电压反馈，并在蛋糕上大放异彩-错误输入（故障）。 例如，功率单元发生短路，比较器检测到电流过大并发出日志。 1表示发生事故，因此在此输入上加“ 1”会中断设备的操作；
- 来自故障输入的错误信号到达2个位置：到达微控制器的BKIN输入，并通过逆变器到达AND逻辑元件的输入。 BKIN输入也是一种硬件保护，即使MK挂起，它也将关闭PWM生成，但是我想安全起见，并添加了更多逻辑以确保肯定会中断信号。
- 在模块上，单独的CWF-4连接器显示SWD接口以方便调试，并提供UART和电源以将显示或与其他模块的通信连接到第二个连接器。 Nextion显示器现在很流行，因此设计了用于它们的连接器，并且我还用相似的通信方法（UART，+ 5D，GND）来制作HMI面板。
- 该评估板包含用于RS485接口的PHY，并带有终端电阻和ESD保护。 之所以选择该接口，是因为它在任何地方，因为它是行业标准。 例如，您要将逆变器与柴油机结合使用，那么发送/接收命令将很方便。 是的，在任何PLC中也都有RS485；
- 我还安装了一个小的非易失性存储器来存储设置或其他有用的东西。
该电路图最终变成了一块尺寸为115x40 mm的4层印刷电路板。 原则上，您可以将版本分为2层，但是尺寸会增加。 对于我来说，重要的是获得不超过40毫米的宽度，以便在安装到PBD连接器中后，总高度为47-50毫米-电解电容器的尺寸为35x50毫米。 该板看起来如下：
不幸的是，当我订购这些板卡时，我用黑色的口罩代替了绿色的口罩，这是该修订版的主要惨败。）谁不知道模块的插入方式，建议在这里查看：
在第一张图片中，您还可以注意到某个带有多个连接器的板，尤其是没有组件的板。 这就像一个“主板”，可以更方便地进行原型制作。 BH-10连接器（IDC-10）分配相同的5个控制通道+通讯接口显示在接线盒上，并安装了电源连接器。 所有这些使您不必集体耕作一堆电线。 “主板”是单独订购的，因此它们将稍后发布，并且在经过验证后将提供可用资源。
组装方式
至于先前的模块，则从
PCBway订购PCB，为这些人员提供了
空板和另一个模板。 后者极大地简化了我的生活并节省了时间，在1小时内组装了5块带有200多个组件的电路板。 订购后两周，快递员给我带来了这样的魅力：
是的，我没有按订购表格更改口罩，但是显然我感觉这很
烫手，把手上浸有浸金，所以我不会感到难过。 这对我的任务不是很关键，但是由于触点的出色平面性，即使炉子的温度分布不是非常理想，焊锡膏也可以更均匀地施加，并且各个部件不会粘到侧面。
模板订购时带有铝型材框架，如 我有一台丝网印刷机，但是没有框架，无法将其固定在那里。 如果您没有打印机，那么订购时将没有边框：您可以粘贴（需要花几分钟的时间）并且仍然可以省钱，因为 不带框架的模板的重量约为400 g，带框架的模板的重量为1.8 kg。 由于这种重量，您将立即以快递方式收到，因为 邮件携带的重量不超过2公斤，仅EMS且您需要多付30-40美元，因此请记住。 模具本身看起来像这样：
现在，您需要将电路板安装在打印机中并粘贴。 这里有一些技巧。 首先，如果您在速卖通上取糊状，那么只有500克罐装，这是罐中质量最好的（显然他们正确地存储了）。 其次，将糊状物放在冰箱中。 第三，使用完模板后，请务必将其从浆糊中洗掉，用普通的海绵和一滴清洁剂（最好是仙女）会产生奇迹，然后干燥模板并将其干燥后包裹在保鲜膜中（如果您未使用一周以上）。 将粘贴在板上：
应用后，我们得到以下工件：
在这个阶段，我要放心：我删除了STM32F334R8T6微控制器下LQFP-64机箱的粘贴。 事实是，我可以在某个地方拧紧电源系统，并且+ 12V可能会在MK上燃烧并烧毁，但我不想花5美元破坏石头。 因此，除了微控制器，连接器和蜂鸣器外，我在此阶段焊接所有东西。 检查电压+ 3.3V和+ 5V后，我将手动安装它们。 现在最无聊的阶段是安装组件，但是我打算尽快购买一个取放机器，我只会喝咖啡））
组件已安装，现在我们将它们发送到烤箱：
现在仍然需要检查输出dc / dc上的电压水平，如果一切正常，然后用烙铁/吹风机焊接其余组件，然后去掉助焊剂残留物，以得到以下结果：
我们与一名程序员联系，例如，一个中国口哨st-link，但我强烈建议您购买具有电流隔离功能的坚固st-link v.2-ISOL。 一切都与具有备份的管理员一样：
“有些人已经烧掉了笔记本电脑并开始使用隔离器，而其他人尚未开始使用隔离器 。
” 如果本地st-link上的价格标签令您感到恐惧，也就是说，可以选择在Ali上与中国哨子和绝缘子模块一起购买，它们通常在ADuM-ah上实现。 为了在调试器连接时不被引脚折磨，我做了一根软线来连接这些特定的模块，现在在连接时我绝对不会出错：
剩下的工作是检查模块是否准备就绪，是否可以读取MK，以便可以安全地开始编写代码。 为此，您可以安装
STM32CubeProgrammer实用程序。 我们打开它，应该定义调试器，如果您在右上角看到它的ID，然后单击“
连接”，并且如果一切都正确安装，那么我们将看到微控制器，内核，一系列MK本身的ID（我有F334）：
仅此而已！ 该模块已准备就绪，可以运行和开发各种转换器。
源代码
结论
现在有2个模块需要开发，这足以组装转换器。 当然会有第三个模块，但是没有HMI，您就可以生活，而那些有意愿的人可以在他们的口袋里购买下一代产品。 在下一篇文章中，已经有可能组装一个成熟的转换器，以实现他们在评论中急切要求的P和PI调节器。 为了获得明显的结果，后续文章将讨论特定的拓扑：它们的分析，计算，原型设计，代码，最有可能的是我将以最简单，最常见的降压和升压拓扑开始。
我还要感谢来自
PCBway的人员，他们为任何质量优异的复杂电路板提供了帮助。 多亏了他们，该项目才得以积极开展，在几个月的时间里，我设法完成了前几年无法实施的工作。
我希望这篇文章对您来说很有趣，如果您对buck拓扑有任何疑问，那么您可以在评论或PM中表达他们的观点，当我写下一篇文章时，我将尝试回答这些问题，从而使材料更加有用。