数字电源指电源系统的控制应用MCU,DSP或FPGA等的计算能力和离散控制形成的闭环控制，随着科学技术的快速提高，必然促使电源向数字化与智能化发展。针对该领域ST堆出的STM32F33x系列是高性能32位ARM Cortex-M4 MCU,工作频率高达72MHz,并嵌入了浮点单元(FPU),集成了高速嵌入存储器，特别它的高分辨率的定时器（达217ps）和两个超高速5Msps(0.2µs)12位模数转换器(ADC)，采样时间最低21ns，用于电压电流同步测量。' y- N1 d, L6 \
该方案采用同步BUCK-BOOST的拓扑结构，实现降压升压输出。结构示意图如下图所示。M1、M2、M3、M4为mos管，L选择大电流合金功率电感，RSENSE电流采用电阻，用于过流保护。/ M) `+ H2 k1 [ l
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工作原理：0 ~# X7 x( R# o: R2 N3 Y! b1 Q
当VIN>>VOUT时，两路互补PWM加在M1和M2，M4导通，M3关闭；
( H! V' \; p' l/ i! m 当VIN<<VOUT时，M1导通，M2关闭，两路互补PWM加在M3和M4；
# X( T6 g: r7 p; m 当VIN约等于VOUT时，M1和M3、M2和M4分别工作在同一状态。% M0 b F- x, L0 I
通过改变占空比改变改变输出电压。
* m) e0 Z" ?! l5 @' O/ ?, u 控制算法：
5 n7 }+ T8 c# o6 ^) k 本方案采用双闭环的PID控制，电流环作为内环，电压环为外环。电压环的反馈为输出电压，电压环的输出作为电流环的输入，电感电流作为电流环的反馈，采用双闭环的控制方式，可以加快输出电压的跟踪，减小稳态误差。 该方案的目标：
3 ?1 J, x. `; p* Q 电压：5V~36输入，1.8V~36V输出
0 L2 b% B9 p. ?9 ^: Y 电流：5A2 g& ?6 d0 G, z# P: T
最大功率：150W' z$ K5 @2 m6 n: Z8 i
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! G4 c9 z+ r: Q# ~5 M7 ~ i8 i+ A& J原计划是采用STM32F334这款芯片来完成这个DC/DC转换器，但苦于这款芯片货源不是很丰富，难以买到合适。所以后面换了TI的TMS320F28069来代替，不过现在已经买到了ST这款芯片，目前也正在开发用STM32F334作为控制器的DC/DC转换器。
3 M) C! c/ I5 _- ^3 j废话不多说，进入正题/ P4 B. v# }7 [7 l6 B5 X) |% O
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, r- v( |2 d q- u' S& a5 F, ^5 q1 P非隔离双向DC/DC转换器 描述： 本设计实现了一个非隔离双向降压升压功率转换器，适合于太阳能微转换器、数字电源和电池充放电应用。最大亮点是可实现功率双向流动，即功率能从输入端流入输出端，也可以从输出端流向输入端，这个功能在电池应用上很有作用，因为在一个功率电路上实现和充放电功能，这也是未来发展方向，在新能源上应用广泛。 特性：
. A0 q& X4 T9 G- BUCK-BOOST拓扑结构，升降压转换器
- 输入电压：10~80V，输出电压：5~80V
- 电流：8A
- 功率：300w
- 高效率设计，支持的最大效率超过 95%
- 250 KHz 快速开关频率支持更小的无源组件，从而减小电路板面积并延长寿命。
- 三个满足各种应用场合的控制模式：1) 输出电压控制 2) MPPT 控制（输入电流控制）3) 反向电流控制。
- C2000™ Piccolo™ TMS320F28069 微控制器实现该转换器的控制。
8 g U6 e9 C8 e( o) t
硬件构成： " @( ?; V3 J4 q( w
- 300w功率板
- c2000 TMS320F28069系统卡
! y4 d* G6 Q" ?3 n% B 应用场合： 1）数字电源，可升可降的DC/DC转换器 2）太阳能储能发电，太阳能MPPT控制器 3）电池充放电设备，可实现充放电于一体 工作原理： 拓扑结构有点小改变，具体如下图：
! t0 k1 L" s- N$ u9 Q! I( T
8 d- T. P# E( h: o) R7 B( u$ a% L通过上图，我们可以看出右边是一个BOOST电路，左边是BUCK电路，两边是对称的，这个拓扑的较原来的方案较易控制；并且我们可以看到，输入输出都有电感，这方便输入输出进行滤波。当然成本会增加。 7 h( k# W' ~5 S; S
硬件展示：
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* |5 ^0 V X$ J3 b% L$ @原理图：
9 B( K6 F& c0 d7 W F V功率电路
3 H0 o' @, W0 [0 L9 ]/ i& D# s2 U! L- }) I) A1 o! s* u
接口电路
& I& o* s1 b" }! Q/ C' ]
' l4 Q# `7 D$ |0 {辅助电源
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5 [0 V) `. J1 w% @6 d信号调理 / i" M: `8 ?1 |
% k4 x/ P8 @" x) i# J' E布局图
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STMCU小助手
发布时间：2022-1-7 20:11
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这个厉害了，要好好学习一下