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本设计是数字控制DCDC转换器,使用MCU控制DCDC转换器的输出电压,以达到数控的目的,综合时间和成本来考虑,使用的都是成品的模块来做验证,这种设计思路具有简单可靠和成本低灵活性高的优点.
要实现的功能是,按键控制DCDC模块输出电压的高低,数字显示电压值和电流值.
使用模块如下:
主控MCU:GD32E231start开发板.
DCDC模块:XL6009升降压模块.
电流测量:MAX471电流测量模块.
按键:TTP224电容触摸按键模块.
显示:TM1638数码管模块.
因为本设计验证阶段采用的都是模块,修改电路极少,因此在设计和验证阶段没有制作PCB板.电路图暂无.后续需要提高性能和精度,再根据需要制作PCB.
1) 主控MCU:选用GD32E231,国产新品,具有较高的主频,低功耗的m23内核,丰富的外设和资源,简洁易用的开发软件.性价比非常高.本设计中使用MCU的timer2的CH2通道PWM功能,在PB0引脚上产生PWM波,经过电阻电容滤波后,加载至DCDC模块上XL6009的FB端,以改变FB电压,XL6009则调节DCDC,改变输出电压从而使FB端重新稳定于FB电位,这样就达到了数控调节输出电压的目的.因为绝大部分DCDC芯片都是通过FB来调节输出的,所以此方法可以配合广泛的DCDC芯片.不过由于PWM经RC滤波后不干净,所以对DCDC输出稳定性不利.
2) DCDC:选用XL6009成品模块,组成sepic电路,具有升压降压能力,宽广的输入和输出范围,输入5~20V,输出到3~21V,因为是sepic模式,所以不用考虑输入输出是升压还是降压,其性能效率并不算很好,但是成本很低,结构简单,作为本设计验证用很合适.
3) 测量:电压测量只要使用分压电阻,进入MCU的ADC采样即可.电流测量则分高侧和低侧测量.低侧需要分割地线,而且需要调试运放,其实更适合GD32E231,因为其有内置运放,但问题是与SWD调试口共用引脚,所以暂时没敢这样用.手头有常见的MAX471电流测量模块,这是高侧放大器,适用电压宽广,内置采样电阻,性能有保障.
4) 显示:出于简单和低成本考虑,使用TM1638数码管模块,应用起来简单方便,八个数码管前四位显示电压值,后四位显示电流值,电压值取小数点后两位,电流值取小数点后三位.3.3V电压也能很好的驱动.
5)按键:没有使用TM1638模块自带的普通按键,要不然也算是成本优化.选用的是TTP224触摸按键模块,使用非常简单,成本也很低.
