你的浏览器版本过低,可能导致网站不能正常访问!
为了你能正常使用网站功能,请使用这些浏览器。

【经验分享】基于STM32F334的数字电源

[复制链接]
STMCU小助手 发布时间:2022-1-6 20:00
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。, m  f, t" h6 X) D, N
    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。
, e; ~: P; c# p+ Z+ ]" d, p
                                              " `, N, u: N9 b% h1 g6 o6 T" l
     工作原理:
% }1 P7 R4 g* R+ B3 Y3 S- s1 M                  当VIN>>VOUT时,两路互补PWM加在M1和M2,M4导通,M3关闭;
& Z& Y, ^! {* N8 w9 U. O                  当VIN<<VOUT时,M1导通,M2关闭,两路互补PWM加在M3和M4;
5 q( k" s+ _9 ~. m! r- o+ g                  当VIN约等于VOUT时,M1和M3、M2和M4分别工作在同一状态。
9 }' E& }' y0 M' u2 d2 {% M                  通过改变占空比改变改变输出电压。9 t: Q( x& H8 Q* g
           控制算法:1 k3 C1 \4 t6 p
                  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:  }& m- w$ q3 T' L7 x1 P8 G
                      电压:5V~36输入,1.8V~36V输出
; |- T' y0 @5 w) P                     电流:5A
3 p% O0 y0 I$ f* ]3 C) K                     最大功率:150W+ w7 a7 T) E: ]/ H! t! Z) T
========================================
' E5 ~& W& ]/ F
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。
# l# K5 ]& w  C: ^废话不多说,进入正题
5 b4 }7 m, d+ @7 S" {========================================================================
5 }& \  R; B  R( k5 t. I$ R' i, l+ P9 O
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:
    * K- H# H- R' N
  • 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。; S" d% `" Q. l
硬件构成:
    4 i; U7 ]$ ?% Q* i# V# Y5 B! R
  • 300w功率板
  • c2000 TMS320F28069系统卡7 d! m2 M7 P: E% 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:
$ j9 x8 Q- ?& f( U
" d# z* S& G1 P/ U- y! w/ P9 g8 K
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。

6 c& k( c1 N; H' a# {硬件展示:
0 c3 g4 W  u* ~9 v. b) ?6 v7 i! J7 _! F0 q3 `
- ]8 j- r, x$ o+ g/ @# g) a. F

1 b7 Z" m& m2 u8 _' R  C! h% k+ Y. e- P# S. S

! r! ^" J6 K2 ?* u- k! {

. k  N9 R- m1 o' ]( x
  M* \( Z# |! o

. E5 C: G5 h; ]& T, O  y/ j  ?) O3 j! n9 k. X

' z6 {6 `6 b: n2 J0 y6 w' q% A) @0 x$ I8 O: G" w
- k- ]$ c2 y+ S
原理图:
$ X2 O( M# |) d- t2 h- }/ Q5 p功率电路% m8 t  C# m8 T* S0 d

& w3 i5 e4 i( E) J% k: v! @
接口电路

/ ?8 @& E6 Q" c
: y) T6 V# y6 `- x) X, i0 l; {
辅助电源

$ _2 I2 g4 l. a) R

4 Y' l" S7 U# Y5 S; j, g' Z
信号调理

/ O( |0 v% |* x0 |/ o  p9 [4 m

! V7 @* x3 Y+ h0 A  s, D
布局图
- V0 D7 G6 |$ T% ]6 a

6 X) j1 _3 Q- `) u0 d* t9 i- D
收藏 评论2 发布时间:2022-1-6 20:00

举报

2个回答
愤怒的电容 回答时间:2022-3-29 14:35:11

这个帖子怎么没有人回复呢,,什么元婴

18996922510 回答时间:2024-10-19 10:55:41

高手

关于意法半导体
我们是谁
投资者关系
意法半导体可持续发展举措
创新与技术
招聘信息
联系我们
联系ST分支机构
寻找销售人员和分销渠道
社区
媒体中心
活动与培训
隐私策略
隐私策略
Cookies管理
行使您的权利
关注我们
st-img 微信公众号
st-img 手机版