Carte Microwatt
Doc et schéma de la carte Nucléo
Pinout carte Nucléo
La carte Microwatt a été conçue pour servir de support de programmation et test à la carte Nucleo L476RG, au transceiver radio nRF24L01 ainsi qu'à toute charge pilotée par le microcontrôleur STM32. De plus, cette carte fournit les alimentations stabilisées pour ces différents composants (3 régulateurs on-board ou alimentation externe), ainsi que des points de mesure de leur consommation en courant (à travers la mesure de tension aux bornes d'une résistance de shunt). Le choix de l'alimentation pour chacun des composants est configurable via une sélection par cavalier.
Caractéristiques spécifiques
- utilisation d'une carte Nucléo coupée
- couplage avec la sonde ST-Link détachée
- dispositif d'alimentation facilitant les mesures individuelles de consommation de courant de chaque composant
- site pour un transceiver nRF24L01
- connexion pour l'alimentation de charges externes
Pourquoi couper la carte Nucléo?
Tant qu'elle n'est pas coupée, on est obligé d'alimenter la sonde ST-Link (la partie supérieure), sinon celle-ci maintient le reset du STM32 principal. Ceci fait obstacle aux applications à consommation minimale.Programmation et Debug
La carte Microwatt assure la transmission de données entre la sonde ST-Link et la carte principale.La liaison USB avec le PC assure l'alimentation de la sonde ST-Link.
Le STM32 principal est alimentée par un des régulateurs 3.3V implanté sur la carte Microwatt, lui-même alimenté avec une source externes.
Après programmation, on peut retirer la sonde ST-Link et faire fonctionner la carte principale seule.
Configuration de l'alimentation de la carte Microwatt
La carte Microwatt offre plusieurs possibilités pour alimenter la carte Nucleo L476RG, le transceiver nRF24L01 et des charges externes. La carte embarque trois régulateurs de tension (LDO) alimentés par une source de tension externe (9 - 28 V) :- le régulateur principal Main (composant U1), de référence Texas Instruments TPS70933DBVR, fournissant une tension de 3.3 V. Ce régulateur est dédié à l'alimentation de la carte Nucleo L476RG, du transceiver nRF24L01 et des charges externes, selon la configuration des cavaliers de la carte
- le régulateur secondaire Secondary (composant U2), de référence Texas Instruments TPS70933DBVR, fournissant une tension de 3.3 V. Celui-ci permet de séparer les alimentations de la carte Nucleo L476RG et du transceiver nRF24L01
- le régulateur Adjust (composant U3), de référence Texas Instruments TLV709A01DBVR. Celui-ci fournit une tension d'alimentation ajustable, réglable à l'aide du potentiomètre Potfb1. Selon la configuration des cavaliers, celui-ci peut alimenter la carte NUCLEO L476RG, le transceiver nRF24L01 et les charges externes.
- le connecteur CN1 pour l'alimentation de la carte Nucleo L476RG, en enlevant le cavalier du jumper J2
- le connecteur CN4 pour l'alimentation du transceiver nRF24L01, en enlevant le cavalier du jumper J6
- le connecteur CN6 pour l'alimentation de la charge externe, en enlevant le cavalier du jumper J9.
- l'alimentation de la carte Nucleo L476RG et du transceiver nRF24L01 est fournie par le régulateur Main : monter les cavaliers sur J2 et J4, les démonter sur J6 et J7.
- l'alimentation de la carte Nucleo L476RG est fournie par le régulateur Main, celle du transceiver nRF24L01 par le régulateur Secondary : monter les cavaliers sur J2 et J6, les démonter sur J4 et J7.
- l'alimentation de la carte Nucleo L476RG est externe, celle du transceiver nRF24L01 est fournie par le régulateur Secondary : démonter les cavaliers sur J2 et J4, alimenter la carte Nucleo L476RG via CN1. Monter J6 et démonter J7.
Mesure de consommation en courant
Des résistances de shunt sont montées en amont des trois régulateurs de tension, afin de mesurer la consommation de courant de la carte Nucleo L476RG, le transceiver nRF24L01 et des charges externes, tout en garantissant une alimentation stabilisée pour ces différentes charges (ce qui ne serait pas possible si les résistances de shunt étaient placées après les régulateurs). Les régulateurs choisis présentent des consommations propres de l'ordre de quelques µA, ce qui reste négligeable devant la consommation du microcontrôleur et du transceiver radio dans la plupart des modes de fonctionnement (hormis les modes d'endormissement profond). Sur la carte Nucleo L476RG, le jumper JP6(IDD) au milieu de la carte Nucleo doit être enlevé, pour éviter d'injecter l'alimentation en aval du régulateur de la carte nucléo.La mesure du courant fournit par les trois régulateurs on-board se font en mode différentiel :
- régulateur Main : aux bornes des test points TP1 et TP2.
- régulateur Secondary : aux bornes des test points TP3 et TP4.
- régulateur Adjust : aux bornes des test points TP5 et TP6.
Pour chacune des mesures de courant, deux résistances de shunt (100 Ohms et 499 Ohms +/- 1%) peuvent être sélectionnées à l'aide d'un cavalier (J1, J5 ou J8). Attention : la présence d'une résistance de shunt en amont du régulateur entraine une chute de la tension d'entrée du régulateur. Bien qu'il s'agisse de régulateur LDO, il faut garantir qu'on applique une tension d'entrée au moins 1 V au-dessus de la tension que le régulateur est censé fournir. Pour cela, il faut que la tension d'alimentation de la carte dépasse un seuil minimum pour compenser la chute de potentiel aux bornes de la résistance de shunt. Etant donné les courants typiques consommés par le microcontrôleur STM32L476RG et le transceiver nRF24L01, pour garantir une tension stable en sortie des régulateurs, il est conseillé de choisir les tensions d'alimentation suivante pour la carte :
- si la mesure se fait à travers la résistance de 100 Ohms, la tension d'alimentation minimale est de 7 V.
- si la mesure se fait à travers la résistance de 499 Ohms, la tension d'alimentation minimale est de 15 V.
