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。
工作原理：
当VIN>>VOUT时，两路互补PWM加在M1和M2，M4导通，M3关闭；
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。
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：
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：
原理图：
功率电路
接口电路
辅助电源
信号调理
布局图
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发表于 2020-5-15 18:04:47
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