- `- N; p- ~  r- g    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。
9 ^5 {( O0 n" F/ N3 L: c                                             

BUCK-BOOST结构示意图

. Y+ v6 |2 B( f2 e     工作原理：
( W; ~+ f( L+ `1 {                  当VIN>>VOUT时，两路互补PWM加在M1和M2，M4导通，M3关闭；
3 A( l" T6 j' O  ]                  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。
9 Y2 |/ l, n8 |2 W% L! L                  通过改变占空比改变改变输出电压。
% ^/ \9 l; p, p# {4 Z           控制算法：
) y' o4 [( J/ {) X" H                  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：
) Q# K8 }- V, ^! @4 r8 W3 P2 i                      电压：5V~36输入，1.8V~36V输出
                     电流：5A
! n, Q1 g: l5 ~/ w$ e6 E                     最大功率：150W
3 g: t5 \, N4 D, Q* n' t

========================================

& h4 M, Y1 R: R2 K" b$ _8 h& B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。
7 J. H; W1 O/ R! J0 Q废话不多说，进入正题
+ i5 X6 @# O# P/ ~" Z========================================================================

$ Z# w4 R# }- \8 k1 H# I. Q

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：

• 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。
  ( d4 N3 U3 B: j

硬件构成：

, E5 v6 n, m7 H; O; v
• 300w功率板
• c2000 TMS320F28069系统卡
  

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：

) t$ h$ @$ P9 d2 {& w2 S: q* m  N

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：
) f7 A) S  {  q+ r! d' |9 I# c
5 W& C) |' `: ~& ?2 m
3 u4 d  j: @) `) E" G( ^

& W1 r4 A' @( l
. l9 Z5 u# d: g4 h. {2 q1 f

8 A" x" R4 I0 M3 `; i
1 a% U( J* X" a0 c' [. F  i

7 X0 C7 S7 m' K) @2 w9 s$ R$ c" J
( \0 c& K% W7 F! }3 F- n/ w
- P$ o" G$ ^$ j% b( r
0 i- k. G0 f9 R9 ?( {
原理图：
: P/ T* f. p6 W, Z# O功率电路
' x5 |! w2 Q  ^

7 b9 @5 c- }/ n2 i4 r; _: C; }

接口电路

6 d/ F1 ~0 w0 I, A7 f2 U

辅助电源

信号调理

  \" A& |. T4 {4 ], @

布局图

. h' N" I, F& T3 d) n! B. E& l! Q7 o hp_Buck-Boost Converter Ver2.1.pdf (1.21 MB, 下载次数: 2144)

2016-3-16 20:07 上传

点击文件名下载附件
原理图
* ~' n+ l: n% U5 M! @+ i' I& H

( V/ K9 e0 ^' u6 c" p5 c        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

; T0 n& O4 ^1 R& Z5 w& N: m3 d: y
8 u+ s" P7 R3 Q! _6 p

feel-376797 发表于 2015-2-9 12:23
6 t' S2 T* n3 s' p" H9 D- k. A70khz到顶吧

# w2 |' p$ k. K& t) m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  
. X3 M! y; ~. A1 d, H) P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
0 a  Z6 l# f  s! Y# V+ d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
9 M# |1 w& h& |# e/ v期待后续内容

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？

还在做当中，请关注谢谢

wwwhlw 发表于 2015-2-8 11:07
+ |+ h; z4 i& M顶一顶。

, _8 u: i. @( N4 u: ]# B谢谢，请继续关注哦。