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。
    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。
! M5 H4 i+ J: P                                             

BUCK-BOOST结构示意图

     工作原理：
                  当VIN>>VOUT时，两路互补PWM加在M1和M2，M4导通，M3关闭；
! P/ s0 }; ?; s  W6 @                  当VIN<<VOUT时，M1导通，M2关闭，两路互补PWM加在M3和M4；
                  当VIN约等于VOUT时，M1和M3、M2和M4分别工作在同一状态。
: F+ q0 ~( N3 b                  通过改变占空比改变改变输出电压。
9 \/ O9 R& h5 s6 Y! ~- p; E8 E1 |           控制算法：
                  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：
                      电压：5V~36输入，1.8V~36V输出
* u/ s& h& o: {0 p/ D+ i* z                     电流：5A
                     最大功率：150W
2 x8 ~! h& {; v3 t/ n) 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。
. \8 N- O3 A- v/ R  Q废话不多说，进入正题
4 {7 X  ^1 T' u9 S& Z0 B========================================================================

7 T$ t/ E7 i) E2 _* \

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：

* A9 n$ B; A2 q* Q: P, A* W
• 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。
  $ }2 q1 M- J* Z, T

硬件构成：

$ a0 E; ~2 ?8 c. q/ n& s
• 300w功率板
• c2000 TMS320F28069系统卡
  2 @0 \" ], [4 u/ _( [8 G

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：

$ ~1 v' z6 E. g  e

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。

硬件展示：

7 A5 J  z8 H" x2 r4 Z  b* @
0 D* M* c1 A) D4 M# W: j

- o# D8 j9 J7 f8 E9 A

$ d1 J! D* e% H4 \

6 m6 X3 S. y7 p* l. d6 a


$ n4 ]6 R; Y( c' ^, b3 V& ~" L# \
原理图：
6 t: T, W) j. H功率电路
+ e! L7 z. [: f* D+ Z

接口电路

5 Z% G7 e, p* E6 h& ~

辅助电源

, w" P/ N7 l1 B- b

信号调理

: a# C" z& {( L" Y# |& E! V0 Z

- ^6 S$ N& N- U* h" Q

布局图

hp_Buck-Boost Converter Ver2.1.pdf (1.21 MB, 下载次数: 2114)

2016-3-16 20:07 上传

点击文件名下载附件
原理图

; J, f' J& [& I4 U+ V        本人开通了一个数字电源的交流群，希望志同道合之士加入。群号： 474805564

, t3 _& [- |0 G! v: |6 S

feel-376797 发表于 2015-2-9 12:23
" e/ A# \0 f2 r4 c5 Z. V70khz到顶吧

  K9 ~- B; q: c  c; V2 @不对的。我拿F1的TIM1来说明，TIM1的CLK最高是72MHZ，采用不分频。
    PWM的频率   f = 72M/((PSC+1)x(ARR+1))
    设ARR = 0，PSC = 479，f = 150K  
但是分辨率 = 1/480 = 0.2%  这个对于电源来说不够  所以我说用STM32F334 它的定时器达217ps，在满足频率的同时满足分辨率。

如截图，进入BUCK模式的时候，如何保证M4长期导通？同理 ，进入BOOST模式的时候，如何保证M1长期导通？自举模式驱动的 上管应该不能长时间导通的吧

feel-376797 发表于 2015-2-8 09:44
7 M9 y# K% O) Y& z% U3 |$ z, @频率做不高吧?

频率可以做150K以上，如果使用普通的STM32做那么高的频率的话，分辨率跟不上。但是用STM32F334的话，因为它的高分辨率定时器，达217ps，所以在高频率的情况下也不牺牲分辨率。现在硬件还没有出来，但是我想频率应该比150K高，不过现在还不知道。

数码小叶 发表于 2015-2-5 17:00
3 G4 i3 a5 T- Y7 ]2 \) c期待后续内容

0 \* A$ e# l: U: G7 [- [" l8 f谢谢支持，后面我会开源分享的。有兴趣的话可以交流哦

学习一下！

不错学习了!

期待后续.........

后续的东西呢？

频率做不高吧?

顶一顶。

感兴趣，mark下

北斗光寒 发表于 2015-2-8 09:12
后续的东西呢？

9 i$ G' i8 q) y$ l还在做当中，请关注谢谢

wwwhlw 发表于 2015-2-8 11:07
顶一顶。

谢谢，请继续关注哦。