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。: K; Q: ]1 \5 ?: R& y
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。/ p- }* H3 F- X( _( {5 N; o3 k7 V
7 S* K. ^0 i: { 工作原理：
3 K4 [3 J+ i# n8 T6 { 当VIN>>VOUT时，两路互补PWM加在M1和M2，M4导通，M3关闭；
, M4 C0 ^9 ^7 m( k9 \ 当VIN<<VOUT时，M1导通，M2关闭，两路互补PWM加在M3和M4；
1 |% ^ B1 o8 u5 h, p3 F$ y# I 当VIN约等于VOUT时，M1和M3、M2和M4分别工作在同一状态。
. i7 a) s" k5 s$ \9 l. H 通过改变占空比改变改变输出电压。5 n; Z5 O2 c4 {& }0 G
控制算法：
( E& e- ~: Y( d7 J; W. l) 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：
0 c& X+ G# C) _# k4 s' l 电压：5V~36输入，1.8V~36V输出
! X9 z$ F( |1 m; u; R4 l; h6 b 电流：5A- P3 L9 S0 {* z$ ?* V0 F8 I
最大功率：150W
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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。: ~' ^5 w, M6 w A3 I% J! }% D
废话不多说，进入正题
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7 p. s( @. ]8 |" ]; Z, M9 v3 u/ s( N0 N0 n# @8 A- g' j* k; }( z
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) J( b5 }+ h5 a* i2 \- 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。3 f, V4 V% I$ I4 p
硬件构成：
! p- ]5 h0 j% S6 \6 a7 M- 300w功率板
- c2000 TMS320F28069系统卡& T& V, e5 Y0 o$ W6 r
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： 7 c+ \* J3 P7 n, ?0 N R
+ L( c) g: Q- G m9 O. H
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。 z6 `# O5 c O4 O
硬件展示：
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7 _ g1 p# v$ O/ N5 t
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* d. P1 A; S/ a! ~! ~, A0 D
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[: A# i% {+ R8 H, F: ^3 ~: k原理图：+ c: m; V9 C5 E/ ~9 V
功率电路
8 j1 V1 ^" ] F9 ^5 j5 Q. K, K% n$ n( X% ]0 g* G
接口电路
8 w: D( r" s: p0 b# T( }# N* b# J+ I' g1 J' a! f
辅助电源 " P: Q6 p# Q% d
7 q3 D; {+ A D5 ?
信号调理 7 U$ Q9 I; l, n/ L5 Y" G0 L
$ V2 H, w* {2 o2 z
布局图 0 {( D" W) z) ]0 W8 l+ E
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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