geren2014 发表于 2020-5-15 18:04:47

基于STM32F334的数字电源

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-*** 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、***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。
                                              http://www.stmcu.org.cn/module/forum/data/attachment/forum/201502/05/162631ojmpsk77c8gks7qd.png
   工作原理：
                  当VIN>>VOUT时，两路互补PWM加在M1和M2，***导通，M3关闭；
                  当VIN<<VOUT时，M1导通，M2关闭，两路互补PWM加在M3和***；
                  当VIN约等于VOUT时，M1和M3、M2和***分别工作在同一状态。
                  通过改变占空比改变改变输出电压。
         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
                     电流：5A
                     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。
废话不多说，进入正题
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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。
硬件构成：

[*]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：http://www.stmcu.org.cn/module/forum/data/attachment/forum/201603/16/193430vtz2eb16twm8eeht.jpg

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：


http://www.stmcu.org.cn/module/forum/data/attachment/forum/201603/16/194106t7iykqighd68rk77.jpg


http://www.stmcu.org.cn/module/forum/data/attachment/forum/201603/16/194107d618r3o81waxdada.jpg

http://www.stmcu.org.cn/module/forum/data/attachment/forum/201603/16/194109qta1taze9aliesa9.jpg




原理图：
功率电路
http://www.stmcu.org.cn/module/forum/data/attachment/forum/201603/16/195131vettm6mbwrkraslz.jpg
接口电路
http://www.stmcu.org.cn/module/forum/data/attachment/forum/201603/16/194850q7m7c4z0mt10z79c.jpg
辅助电源
http://www.stmcu.org.cn/module/forum/data/attachment/forum/201603/16/194850ogh20hlttl0hgt70.jpg
信号调理
http://www.stmcu.org.cn/module/forum/data/attachment/forum/201603/16/194851se6heaihm8822cq***
布局图
http://www.stmcu.org.cn/module/forum/data/attachment/forum/201603/16/195127zkl4bn2qgnzngz25.jpg**** Hidden Message *****

kunchen 发表于 2020-5-18 09:41:40

谢谢分享

cz757696588 发表于 2020-5-18 09:41:29

感谢大佬

my21cn 发表于 2020-10-5 19:37:19

very gooooooooooooood

njshenxian 发表于 2020-10-6 21:44:39

这两电感得花多少钱？

eefocus_3705430 发表于 2021-8-20 18:48:23

看起来还不错。

changqingdianyu 发表于 2022-1-26 16:05:29

回复就能看到

eefocus_3721484 发表于 2022-3-20 17:31:18

nbnbnbnbnbn

慷慨大方的石榴 发表于 2022-3-29 15:13:22

gdjHF冒号隔开了dull以图搜图要依靠他

waiting_9a2c73 发表于 2022-9-4 19:54:48

学习了
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