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如何利用STM32F334单片机开发可调压的降压型DC-DC开关电源。

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简介:
如何利用STM32F334单片机设计降压型可调压开关电源的PDF文档,相较于传统的线性稳压器,开关电源展现出卓越的性能优势,例如高效率、大输出功率、小体积、轻重量以及低成本等特点。 伴随着电子元件工艺的不断发展以及新元件的日益普及,开关电源的这些优点正不断得到强化和提升。直流转直流(DC-DC)转换器在开关电源领域中占据着至关重要的研究地位。本文以BUCK电路作为基础,并以目前ARM公司最新高速单片机STM32F334作为控制核心,构建了一款包含信号采集电路、BUCK电路、控制电路以及供电电路的降压型可调压开关电源系统。本文对开关电源的工作原理以及各种转换器的拓扑结构进行了详尽的论述,尤其着重地对直流转直流降压过程中的原理进行了深入的解读,随后根据预定的性能指标,对电路的设计进行了周密的规划和实施。

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  • 基于STM32F334DC-DC设计.pdf
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    本文档详细介绍了基于STM32F334单片机设计的一种降压型DC-DC可调压开关电源,探讨了其工作原理及硬件电路设计,并提供了实验结果分析。 本段落介绍了一种基于STM32F334单片机的降压型DC-DC可调电压开关电源的设计方法。相对于传统的线性稳压电源,开关电源具有高效率、大输出功率、体积小、重量轻以及成本低等优点,并且随着电子元器件工艺的进步和新型元件的应用,这些优势愈发明显。 本段落以BUCK电路为基础,选用ARM新型高速单片机STM32F334作为控制核心。设计的开关电源包括信号采集电路、BUCK降压变换器、控制系统以及供电部分四个主要组成部分。文中详细介绍了开关电源的工作原理和各种转换器的拓扑结构,并特别阐述了DC-DC降压过程的具体实现方法。 根据性能要求,本段落还对整个电路进行了详细的规划与设计,从而确保所开发的产品能够满足预期的技术指标及应用需求。
  • DC-DC改为
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    本文章详细介绍了将传统的可调式直流转换器升级为具备高效调节功能的开关模式稳压电源的过程与技巧。通过调整电路设计和参数,实现更稳定的电压输出及更高的能效比。适合电子工程师和技术爱好者深入了解现代电力供应系统的核心技术。 DC-DC开关稳压电路因其高效率及大电流的特点被广泛应用。通过调节反馈分压电阻,可调式DC-DC可以改变输出电压。图1展示了常用的降压型DC-DC芯片LM2596-Adj的应用示例,只需调整R1和R2即可获得所需的输出电压值。 有时我们需要动态地调整电源的输出电压,在这种情况下,最直接的方法是将电阻替换为电位器,并通过手动调节实现电压变化。然而在实际系统应用中,通常需要采用数字控制方式来自动调节电源电压,即所谓的数控开关稳压电源。尽管许多初学者能够使用单片机、DAC(数模转换器)和DC-DC电路进行设计工作,但当他们试图构建一个数控开关稳压装置时,往往会选择数字电位器作为解决方案。 然而,由于成本较高、分辨率有限以及噪声大等问题的存在,实际应用中通常不会选择数字电位器。为了实现电压控制输出的功能,并用DAC来调节该电压值以达到理想的电源管理效果,我们需要设计一种能够通过改变输入电压来进行调整的开关稳压电路。但现实中我们无法重新设计DC-DC芯片本身。 因此,在现有基础上对已有的集成化DC-DC转换器进行改造成为了可行的方法之一:即在保留原有功能的同时增加新的控制机制来实现电压调节的目标。接下来,我们将以LM2596-Adj为例介绍如何将其改造成可以被数字控制系统驱动的开关稳压电源,并附上图2作为参考说明。
  • DC-DC转换为数控稳
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    本文介绍了将传统的可调式直流变换器升级为具有数字控制功能的稳定电压电源的方法和技术。通过引入微处理器和软件算法优化电压调节精度与响应速度,实现高效、稳定的电力供应解决方案。 该电路经过本人测试是可用的,但存在一些缺点:由于反馈通路增加了一个运放,导致信号出现延迟,反馈信号的相位裕度减小,从而使得输出电压的纹波增大。不过整体性能还是不错的。不知道使用带宽较高的运放是否能有所改善。
  • STM32F334 数字板 51同步整流BUCK/BOOST 双向DC-DC转换器 升转换器 恒恒流...
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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。
  • 基于设计DC/DC
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    本项目致力于研发一种创新性的负电压DC/DC开关电源,采用先进的设计理念和技术方案,旨在提高转换效率和稳定性。通过优化电路结构及选择高效半导体器件,实现了宽输入范围、高功率密度与良好的负载瞬态响应特性,适用于各种电子设备的电源管理需求。 随着电子技术的快速发展,现代电子测量装置通常需要负电源来为内部的集成电路芯片与传感器供电。例如集成运算放大器、电压比较器以及霍尔传感器都需要这种类型的电源。负电源的质量直接影响到这些设备运行的表现,甚至可能导致采集的数据出现显著偏差。目前,大多数电子测量装置采用抗干扰能力强且效率高的开关电源作为其负电源解决方案。
  • 输出DC-DC转换器闭环控制-MATLAB
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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。
  • XD308H-18-600V 宽输入 DC-DC 手册
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    本手册详述XD308H-18-600V宽电压输入DC-DC降压电源芯片特性,提供设计工程师所需技术参数、应用电路及使用指南。 XD308H 是一款超宽范围输入的高压降压型 DC-DC 转换器电源芯片,支持 12-380VAC 的电压输入(需外部加整流滤波),输出持续电流可达 500mA,峰值可达到 800mA。此产品无音频噪音且发热低,并具备全面的保护功能,包括短路、过载、输出过压和欠压以及过热保护等。 该电源芯片以较低的成本(外围元件数量极少)提供了一个简便的宽电压高压降压小功率电源解决方案,适用于非隔离型家电及工业产品等领域。
  • 基于STM32DC-DC Buck设计(0-18V
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    本项目介绍了一种基于STM32微控制器的可调节升压降压DC-DC Buck电路设计,输出电压范围为0至18伏特,适用于多种电源变换需求。 基于STM32的升降压DC-DC Buck设计(0-18V可调),包括原理图、PCB以及代码。代码包含详细注释,方便用户进行修改。
  • DC-DC 输出方法
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    本文介绍了一种高效的DC-DC可调输出电压方法,能够实现宽范围内的连续调节,并保证了高效率和稳定性。适合各种电子设备应用。 DC/DC转换器应用回路的输出电压需要在外部进行调节控制。
  • CukDC-DC变换器MATLAB模
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    本研究构建了Cuk型DC-DC升压降压变换器的MATLAB仿真模型,深入分析其工作原理与性能特性,为电源设计提供理论支持。 **直流直流变换器DC-DC Cuk拓扑详解** 在电子工程领域中,用于改变直流电压的DC-DC转换器是各种电源系统中的关键部件之一。Cuk直流直流变换器是一种特殊的开关模式电源,在1976年由塞尔威亚工程师Slobodan Cuk提出。它具备升压和降压双重功能,并能在负载变化时保持输出电压稳定。 在MATLAB Simulink环境中,可以构建一个Cuk变换器的模型以进行仿真与分析。**Cuk拓扑结构** 构成Cuk变换器的主要部分包括: 1. **开关元件**:通常为MOSFET或IGBT,用于控制电流通断。 2. **电感(L1)**:储能元件,在开关导通时储存能量。 3. **电容(C1和C2)**:滤波与储能部件。其中C1连接输入端,而C2则连至输出端。 4. **二极管(D1和D2)**:在非导通阶段维持电流流动。 5. (可选的)**隔离变压器**:某些应用中需要电气隔离时使用。 **工作原理** Cuk变换器的工作模式分为两个阶段,即开关元件导通与截止。当开关处于导通状态,输入电源向电感L1提供能量,并通过二极管D1流向负载和充电至输出端的电容C2;而当开关断开时,L1释放储存的能量并通过D2回流到输入侧,同时由C2为负载供电。这种机制使得变换器在不同电压条件下均能有效运作。 **Simulink模型** 于MATLAB Simulink中建立一个完整的Cuk变换器模型需要创建以下基本模块: - **开关信号发生器**:生成控制导通与断开的脉冲信号。 - **电源模拟源** - 电感和电容元件 - 理想或SPICE二极管模型 - 负载电阻代表实际负载情况 - 监测输入及输出电压的测量模块 通过正确地连接这些组件并设定参数,可以构建出一个能够仿真测试其性能的Cuk变换器模型。 **优势与应用** 该变换器的主要优点包括: 1. **连续电流特性**:减少了对滤波器的需求。 2. 具备双向转换能力(升压/降压),适用于宽泛范围内的输入电压条件。 3. 输出纹波较低,因输出电容C2的双极性充电效应。 其常见应用领域涵盖电动车电池管理系统、太阳能光伏板调节系统以及便携式设备电源管理等场景。因此,在MATLAB Simulink中对DC-DC Cuk变换器进行建模与仿真能够帮助工程师深入理解并优化这种转换技术,从而为实际电力电子设计提供理论支持和实验依据。 通过掌握Cuk变换器的工作原理及其应用范围,可以进一步提升在该领域的专业技能。