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STM32F334数字电源开发板采用51单片机，具备同步整流BUCK/BOOST双向DC-DC转换器功能，实现升降压转换以及恒压恒流输出。

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简介：
本设计基于STM32F334数字电源开发板，实现了高效的同步Buck、Boost和Buck-Boost双向DC-DC转换器，并提供恒压恒流供电功能。该STM32F334xx微控制器配备高分辨率定时器（HRTIM）外设，能够产生高达10个信号，并处理用于控制、同步或保护的各种不同输入信号。其模块化架构支持多种转换拓扑和多并联转换器，并可在运行时进行灵活配置。STM32F334的HRTIM功能可生成互补PWM波形，其最大计数频率高达4.608G，时间控制精度达到217ps。笔者参考了STM32F334设计手册，成功地完成了高精度PID数字电源的设计。这些Buck、Boost和Buck-Boost转换器均采用同步整流技术，并结合LC滤波以确保重载/轻载情况下纹波低于100mV，PID响应环路小于10us。该数字电源开发板电路的功能如下：STC15 PID数字电源、BUCK/BOOST同步整流开发板。 Buck开发版的基本电气指标包括：输入电压范围为10~55V，输出电压范围为5~50V；最大电流在良好散热条件下不超过6A；最大功率在良好散热条件下不超过200W。设计具有高效率，最高效率可达96%。输出纹波通过LC滤波实现，且纹波值极低。散热情况方面，在100W负载下无需散热片；超过100W则需要良好的散热条件。调压调流方式采用UART控制或按键调节，并通过IIC OLED12864显示窗口与电脑串口软件进行通信。 Boost开发版的基本电气指标包括：输入电压范围为10~55V，输出电压范围为12-60V；最大电流在良好散热条件下不超过6A；最大功率在良好散热条件下不超过200W。设计具有高效率，最高效率可超过97%。输出纹波同样通过LC滤波实现且纹波值较低，支持串口调压调流、PID算法以及良好的响应时间。此外还具备过压过流打嗝保护功能。散热情况方面与Buck开发版类似：在100W负载下无需散热片；超过100W则需要良好的散热条件。调压调流方式也采用UART控制或按键调节, 并使用IIC OLED12864显示窗口与电脑串口软件进行数据交互. Buck-Boost升降压开发版的基本电气指标包括：输入电压范围为10~55V, 输出电压范围为5~50V, 能够实现无缝切换但尽量避免切换点电流骤变; 最大电流在良好散热条件下不超过6A; 最大功率在良好散热条件下不超过150W. 设计具有高效率, 最高效率可达92% (BUCK) 和 93% (BOOST)。如果加入反接保护设计, 则效率会降低约 2-3%。输出纹波通过LC滤波实现, 并且纹波值较低, 该方案适用于蓄电池充电应用. 该开发板还具备过压过流打嗝保护功能以及良好的响应时间. 同样采用 UART 控制或按键调节进行调压调流, 并使用 IIC OLED12864 显示窗口与电脑串口软件进行通信. 总而言之, STM32 微控制器及其 F334xx 产品主要面向需要高度精确计时和数字信号的应用领域, 特别是数字功率转换应用市场. 这些应用包括数字电源、照明系统、不间断电源 (UPS)、太阳能逆变器以及无线充电器等领域.

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  • STM32F334 数字电源开发板 51单片机同步整流BUCK/BOOST 双向DC-DC转换器 升降压转换器 恒压恒流...
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    这款STM32F334数字电源开发板集成了51单片机，支持BUCK和BOOST双向DC-DC转换功能，适用于升降压转换、恒压恒流等多种应用。 本设计基于STM32F334数字电源开发板进行高效同步buck、boost及buck-boost双向DC-DC转换器的设计与实现，支持恒压恒流供电功能。该微控制器配备高分辨率定时器（HRTIM）外设，能够生成多达10个信号，并处理多种输入信号以控制、同步或保护电路。其模块化架构允许对大部分变换拓扑和多并联转换器进行灵活配置与重新设置。 STM32F334的HRTIM功能可以产生互补PWM波形，该定时器的最大计数频率高达4.608G，时间控制精度可达217ps。参照STM32F334设计手册，笔者完成了高精度PID数字电源的设计工作。buck、boost及buck-boost均为同步整流技术，并采用输入输出LC滤波方式，在重载和轻载条件下纹波均低于100mV；同时其响应环路时间小于10us。 STM32F334 数字电源开发板具备以下功能： - STC15 PID数字电源BUCK/BOOST同步整流 - BUCK 开发版电气输入端口指标：输入电压范围为 10~55V，输出电压范围为 5~50V；电流最大不超过6A（良好散热条件下），功率同样在该条件下的上限是200W。设计高效并支持的最大效率达96%以上。 - 输出纹波通过LC滤波保持低水平，且无须额外散热片的输出功率可达100W；对于超过此阈值的情况，则需要采取良好的散热措施。 - 调压调流可以通过UART控制或按键操作实现，并具备IIC OLED 12864与电脑串口软件显示功能。 Boost 开发版电气指标： - 输入电压范围为 10~55V，输出电压从 12 到最高可达 60V；电流同样在良好散热条件下不超过6A。 - 功率上限依旧设定在良好的散热条件下不高于200W。设计高效并支持的最大效率超过97%。 - 输出纹波通过LC滤波保持低水平，且无须额外散热片的输出功率可达100W；对于超过此阈值的情况，则需要采取良好的散热措施。 - 调压调流可以通过UART控制或按键操作实现，并具备IIC OLED 12864与电脑串口软件显示功能。 Buck-Boost升降压开发版电气指标： - 输入电压范围为 10~55V，输出电压从 5 到最高可达 50V；电流同样在良好散热条件下不超过6A。 - 功率上限设定在良好的散热条件下的最大值是150W。设计高效并支持的最大效率超过BUCK的92%及Boost 的93%，但若加入防反接保护，效率会降低约 2~3 %。 - 输出纹波通过LC滤波保持低水平，且无须额外散热片的输出功率可达100W；对于超过此阈值的情况，则需要采取良好的散热措施。 - 调压调流可以通过UART控制或按键操作实现，并具备IIC OLED 12864与电脑串口软件显示功能。 综上所述，STM32F334开发板适用于数字电源、照明系统、不间断电源及太阳能逆变器等多种应用场景。
     
  • DC-DC转换器：降压、升压及降压升压功能-MATLAB实现
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    本简介探讨如何利用MATLAB软件实现DC-DC转换器的核心功能，包括降压、升压以及降压升压操作，为电力电子领域的学习与研究提供实用指导。 DC-DC转换器包括Buck（降压）、Boost（升压）和Buck-Boost三种类型。其中，降压转换器用于降低电压输出，升压转换器则用来升高电压输出；而在降压-升压模式下，其工作状态由占空比来控制。
     
  • 基于Buck和Boost并联的双向DC-DC转换系统及恒流输出控制（STM32核心）.zip
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    本项目设计了一种结合Buck和Boost变换器的双向DC-DC电源管理系统，并采用STM32为核心控制器，实现了高效的恒流输出控制功能。 该系统设计旨在构建一个高效的双向DC-DC转换器，结合了Buck降压与Boost升压拓扑结构，以适应不同电压输入和输出的需求。在这样的电路中，Buck电路用于将高电压降低到较低的水平，而Boost电路则相反，能够提升低电压至较高的水平。这种并联设计使得系统能够在电源正向或反向流动时正常工作，并提供灵活的能量管理方案，在储能系统、电动汽车充电及分布式能源系统等应用领域中十分常见。 STM32作为核心控制芯片在本项目中扮演着重要角色。这款微控制器基于ARM Cortex-M系列内核，由意法半导体（STMicroelectronics）推出，具备高性能和低功耗的特点。在此设计中，STM32负责采集输入与输出的电压及电流信息，并通过实时计算和决策来控制功率开关器件的开通和关断操作，从而实现恒流输出控制。这种闭环控制系统能够确保在各种条件下保持稳定的输出电流。 为了达到恒流输出的目标，系统采用了PID（比例-积分-微分）控制器算法。作为一种广泛应用的自动控制技术，PID算法能有效消除误差，并使系统快速响应且维持稳定状态。在此项目中，STM32依据计算出的PID信号调整功率开关的工作模式，进而调节输出电流。优化PID参数对于系统的动态性能和稳定性至关重要，通常需要通过实验或自适应方法来确定最佳值。 此外，本设计可能还包括硬件原理图及PCB布局文件等资料。这些文档详细展示了电路中各个元器件之间的连接关系以及电容、电感与功率MOSFET的选择标准及其物理位置安排情况。优化的布线方案有助于减少电磁干扰，并提高系统的运行效率和可靠性。 为了确保系统安全稳定地运行，设计还考虑了过压保护、欠压保护及过流保护等功能机制。这些功能可以通过软件控制结合硬件实现，在检测到异常状况时及时关闭功率开关以防止设备受损。 综上所述，该项目涵盖了电力电子技术、微控制器编程和数字信号处理等多个领域的知识，并且不仅涉及到了硬件设计还包含了算法的开发与应用。通过这样的综合设计方案可以构建出一个高效灵活可靠的双向DC-DC转换系统，适用于广泛的工业应用场景中。
     
  • 单输出降压DC-DC转换器的闭环控制-MATLAB开发
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    本项目专注于单输出降压型DC-DC转换器的设计与优化，采用MATLAB进行仿真和闭环控制系统开发，旨在提高电源效率及稳定性。 单输出降压转换器（Buck转换器）是一种广泛应用于电力电子系统中的直流-直流（DC-DC）转换器，用于将高电压转换为低电压以满足不同负载的需求。在本项目中，我们将专注于使用MATLAB进行闭环控制的单输出降压DC-DC转换器的设计与仿真。 作为强大的数学计算和建模工具，MATLAB提供了丰富的信号处理及控制系统设计功能。PI控制器是常用的选项之一，在Buck转换器的应用场景下能够提供良好的稳态性能以及快速动态响应。该控制器由比例（P）项和积分（I）项组成：前者对误差的当前值作出迅速反应；后者则通过累积历史上的误差来消除系统的静态偏差。 在设计过程中，首先需要建立Buck转换器的数学模型。这一模型通常基于开关周期内的平均电压与电流，并且考虑电感、电容及负载电阻等元件特性的影响。借助MATLAB中的Simulink库工具，例如“Discrete-Time Integrator”用于模拟电感、“Zero-Order Hold (ZOH)”表示开关动作以及“Voltage Source”代表输入电源等方式构建该模型。 接下来是PI控制器的设计环节。其参数（比例系数Kp和积分系数Ki）可通过理论计算、经验公式或自动调整方法获得。“PID Tuner”工具在MATLAB中可用以确定最优的控制参数，从而优化系统的性能指标如超调量、上升时间和稳态误差等。 将设计好的控制器与Buck转换器模型连接起来形成闭环系统。通过Simulink中的“Sum”和“Gain”模块实现两者之间的交互作用。完成仿真模型后，可以调整输入电压值、负载变化或开关频率等多种条件来运行模拟程序，并观察输出电压的动态响应情况。 在评估仿真的结果时，主要关注以下几个方面： 1. 稳态误差：检查设定值与实际输出电压是否一致且偏差小； 2. 动态性能指标：包括上升时间、超调量和稳定时间等参数反映系统对负载或输入电压变化的响应速度； 3. 输出纹波大小，以评估电容滤波效果的好坏； 4. 系统稳定性检查是否存在振荡或其他不稳定行为。 根据仿真结果可能需要反复调整控制器参数来优化系统的性能。通过深入研究具体的MATLAB代码和Simulink模型可以获取更详细的设计步骤及数值结果。 总之，在单输出降压DC-DC转换器的闭环控制中，利用MATLAB进行PI控制器设计不仅能够实现精确电压调节而且还能适应系统变化确保其稳定运行。这整个过程涵盖了数学建模、控制器设计、系统仿真以及性能分析等多个环节，充分体现了MATLAB在电力电子领域中的强大功能和应用价值。
     
  • PWM DC/DC转换器在电源技术中确保输出电压恒定（Uo=常数）
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    本研究探讨了PWM DC/DC转换器的工作原理及其在现代电源系统中的应用，着重分析其调节机制以维持恒定的输出电压。 当Do为常数且Du等于0.5时，ILfG达到最大值ILfG max；而当Du为1/3时，IoG则达到其最大值IoG max。 图示展示了电感电流临界连续的边界曲线：曲线上方表示电感电流处于连续状态区域，下方则是断续区。具体来说，图（a）显示了在Ui保持不变的情况下输出电压Uo随着占空比Du的变化而变化时形成的边界曲线；图（b）则展示了当Uo固定时输入电压Ui随占空比Du的变动所构成的边界曲线。 根据这些图表可以发现，在多数情况下电感电流不连续的现象较为普遍。特别是在特定条件下，几乎在整个占空比Du可调范围内，电感电流都呈现断续状态。在这样的断续状态下，当开关管V导通时存储于Lf中的磁能会在其关断期间通过升压二极管D完全转移至输出端。 如果Bccst采用升压式PWM，则上述描述同样适用。
     
  • DC-DC BUCK降压和BOOST升压电路参数计算器
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    这款DC-DC BUCK降压和BOOST升压电路参数计算器软件能够帮助电子工程师快速计算并优化电源转换器的设计参数，包括输入输出电压、电流限制值等关键指标。 DC-DC降压BUCK和升压BOOST电路参数计算器可以帮助用户计算相关的电气参数。
     
  • STC15单片机PID算法数字电源开发板BUCK/BOOST套件 恒压恒流功能-电路设计方案
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    本项目基于STC15单片机设计了一款具备PID控制算法的数字电源开发板，支持BUCK和BOOST两种拓扑结构，实现精确的恒压恒流输出。 本套件采用易于理解的STC15W4K单片机作为主控芯片，并利用其高分辨率16位增强型PWM技术来驱动同步整流MOSFET，结合PID算法实现高效且精确的BUCK与BOOST数字电源开发。该套件旨在帮助开发者快速掌握基于PID调整方法的数字电源设计技巧以及高效的同步整流电源拓扑结构，从而缩短产品开发周期。 对于学生群体而言，这套件提供了宝贵的电子电路设计资源和实践平台。其主要特性如下： - **BUCK模式**： - 输出选项：恒压、恒流或同时具备两种功能（仅限一种选择） - 输入电压范围：13至35伏特 - 输出电压调节范围：2至30伏特，支持软件调整 - 过电流保护值可调为5安培以内，并且最大输出功率不超过100瓦 - 最高效率可达94% - 涟波与噪声控制在平均值400毫伏以下 - **BOOST模式**： - 输出选项：恒压、恒流或同时具备两种功能（仅限一种选择） - 输入电压范围：13至30伏特 - 输出电压调节范围：15至35伏特，支持软件调整 - 过电流保护值可调为5安培以内，并且最大输出功率不超过100瓦 - 最高效率可达95% - 涟波与噪声控制在平均值400毫伏以下 此外，该套件还具有快速的PID调节能力（每秒2万次），以及优秀的负载调整率和良好的响应特性。
     
  • 基于内部电流控制和级联PI调节的双输出降压DC-DC转换器电压调控-MATLAB开发
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    本项目设计了一种基于内部电流控制与级联PI调节策略的双输出降压DC-DC转换器，通过MATLAB实现电压精准调控。 传统的双输出降压 DC-DC 转换器使用 PI 控制来调节电压。内部电流调节回路采用电流反馈，以改善转换器的瞬态响应。
     
  • Linear在电源技术中推出的90V升压型DC/DC转换器配备APD电流监控功能
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    Linear公司最新推出的90V升压型DC/DC转换器具备先进的APD电流监控功能，为高电压输入应用提供了卓越的电源管理解决方案。 LINEAR公司最新推出了固定频率电流模式升压型DC/DC转换器LT3482。这款器件内置倍压器，专为光接收器中的雪崩光电二极管（APD）提供偏置而设计。它能够使用从2.5V到16V的输入电压范围来生成高达90V的输出电压。 该产品具备高压侧APD电流监控功能，在-40°C至85°C的工作温度范围内，实现了优于10%的相对精度。此外，集成电源开关、肖特基二极管及APD电流监视器均被封装在3mm x 3mm QFN单芯片内，从而提供了一个紧凑型解决方案。 LT3482内部配置有能够通过倍压电路输出高达90V电压的48V/280mA开关。其恒定频率架构有助于减少开关噪声，并且用户可以选择625kHz或1.1MHz的工作模式而无需额外滤波器。
     
  • 基于高电压输入的降压DC-DC转换器设计
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    本项目专注于开发一种高效的降压DC-DC转换器，特别针对高电压输入场景优化，旨在实现稳定、高效的电力转换，适用于多种电子设备。 常见的DC-DC应用通常适用于较低的输入电压（小于30V至40V）。对于更高电压的情况则较为少见。本段落介绍了一种以TL494为控制器的降压变换器，能够处理高达60V的输入电压，并通过适当调整元件规格可应用于更高的电压环境。该电路工作频率为110kHz，效率超过80%，输出电流范围在0至2.2A之间。