基于STM32可调压DC—DC电源设计
基于32数控dcdc稳压电源的代码开发
基于32数控dcdc稳压电源的代码开发基于32数控DC-DC稳压电源的代码开发1. 介绍在电子设备中，稳压电源是非常重要的一部分，它负责将输入电压稳定并提供恒定的输出电压，以供电路中其他元件使用。
而在现代电子设备中，通常会采用32位微控制器来实现DC-DC稳压电源的控制。
本文将重点讨论基于32位微控制器的DC-DC稳压电源代码开发。
2. DC-DC稳压电源原理DC-DC稳压电源通过调节输入电压的占空比和频率来控制输出电压。
常见的DC-DC稳压电源拓扑有Buck、Boost和Buck-Boost等。
其中，Buck拓扑用于将高电压转换为低电压，Boost拓扑用于将低电压转换为高电压，而Buck-Boost拓扑则可以实现输入电压范围内的降压和升压功能。
通过调节微控制器中的代码，可以控制DC-DC稳压电源的工作方式和输出电压。
3. 32位微控制器概述32位微控制器是一种功能强大的集成电路，它集成了处理器核心、存储器、外设接口等功能。
常见的32位微控制器有STM32系列、PIC32系列等。
这些微控制器通常具有较高的计算能力和丰富的外设接口，非常适合用于实现DC-DC稳压电源的控制。
4. 代码开发过程需要进行硬件设计，包括选择合适的DC-DC稳压电源拓扑、选择适当的元件和外围电路。
需要根据硬件设计的要求编写代码。
代码开发过程包括以下几个方面：4.1. 确定控制算法：根据所选择的DC-DC稳压电源拓扑，确定控制算法，例如PID控制、模糊控制等。
4.2. 初始化微控制器：在代码中进行初始化，包括配置IO口、外设等。
4.3. 读取输入电压：通过ADC模块读取输入电压，并进行相应的处理。
4.4. 控制输出电压：根据输入电压和设定的输出电压，计算需要的占空比和频率，并通过PWM模块控制输出电压。
4.5. 循环控制：通过循环结构使代码能够不断地读取输入电压并控制输出电压，以实现稳压功能。
5. 代码实现示例下面是一个简单的代码实现示例，以基于STM32微控制器的Buck 拓扑稳压电源为例：```// 基于STM32的Buck稳压电源代码示例// 定义常量#define VREF 3.3 // 参考电压#define VOUT 5.0 // 输出电压// 初始化函数void init(){// 配置GPIO口和外设等// ...}// 控制输出电压函数void controlVoltage(){float dutyCycle;float feedbackVoltage;float error;// 读取反馈电压feedbackVoltage = readADC(); // 计算误差error = VOUT - feedbackVoltage;// 计算占空比dutyCycle = error / VREF;// 控制输出电压setPWM(dutyCycle);}// 主函数int main(){// 初始化init();while (1){// 控制输出电压controlVoltage();}}```6. 总结与回顾本文讨论了基于32位微控制器的DC-DC稳压电源代码开发。
基于STM32双向转换电源的设计与实现
基于STM32双向转换电源的设计与实现为了实现电能的双向流动，在研究双向DC-DC变换器的基础上，采用主拓扑为Buck-Boost级联型双向直流变换器，利用脉宽调制（Pulse Width Modulation，PWM）技术[1]，设计并制作了一种可双向转换电能的开关电源。
设计中以STM32为控制和计算核心，实现对锂电池的充放电，经过实际的测试，充电时，在输入为30V时，以恒定电流2A为锂电池充电，精度可达0.6%以上，效率高达95.69%；放电时，输出恒定电压30V，效率高达94.58%。
标签：Bi Buck-Boost；双向DC-DC变换器；高效率；PWM引言早在20世纪80年代初，双向直流变换器就应用于人造卫星的太阳能电源系统。
随后，双向直流变换器在电动车辆、应急和备用电源中得到了应用。
随着太阳能电源、风力发电、燃料电池等新型电源的兴起，双向直流变换器的应用更加广泛[2]。
直流变换器主要可分为隔离式和非隔离式，非隔离式的直流变换器相对隔离式的具有效率高、体积小、重量轻、制作方便等优点，但会存在开关管寄生二极管的反向恢复问题；非隔离式双向直流变换器主要有：Buck-Boost、Buck/Boost、Cuk和Sepi-Zeta四种拓扑结构。
综合考虑到后，电源的主电路采用双向Buck-Boost直流变换器，该拓扑结构简单，转化效率比较高，配合STM32单片机的稳定控制，能够实现电能的双向流动。
1 系统框图及工作原理系统的结构框图如图1所示，以STM32为控制核心，Bi Buck-Boost为主电路，以及驱动电路、辅助电源、采样电路、过压保护电路等。
系统共有两种工作模式，分别是充电模式和放电模式；在充电模式下，电路为同步Buck，由直流稳压电源供电，STM32作为控制核心，通过采样和脉宽调制技术，输出恒定电流对锂电池进行充电，可在液晶上实时显示充电电流数值，同时设有过压保护电路，防止损坏锂电池。
放电模式下，由锂电池供电，同样用STM32作为控制核心，通过采样和脉宽调制技术，输出恒定电压，液晶实时显示放电电压，电压值可通过键盘设置。
基于STM３２的数控可调直流电源设计
第３７卷第４期２０２３年７月兰州文理学院学报(自然科学版)J o u r n a l o fL a n z h o uU n i v e r s i t y ofA r t s a n dS c i e n c e (N a t u r a l S c i e n c e s )V o l ．３７N o ．４J u l ．２０２３收稿日期:２０２３Ｇ０３Ｇ１０基金项目:淮南师范学院自然科学研究重点项目(２０２２X J Z D ０２６);教育部产学合作协同育人项目(２２０９０６５１７２６１９２５)作者简介:戴文俊(１９８７Ｇ),男,安徽长丰人,讲师,硕士,研究方向为电力电子与电气传动控制．E Ｇm a i l :a w j k a o ya n ＠１６３．c o m．㊀㊀文章编号:２０９５Ｇ６９９１(２０２３)０４Ｇ００７４Ｇ０５基于S TM ３２的数控可调直流电源设计戴文俊,胡艳丽,阚绪月(淮南师范学院机械与电气工程学院,安徽淮南２３２０３８)摘要:为了提高电源的输出电压精度和减小负载调整率,采用S TM ３２单片机作为控制核心设计数控可调电源．硬件包括主电路㊁驱动电路㊁控制电路㊁检测电路㊁辅助电源电路㊁液晶显示电路和保护电路．单片机通过检测电路采集输出电压和电流信号,采用模糊自适应P I D 和P WM 算法控制输出电压达到期望值并趋于稳定．实验测试结果显示:本数控电源空载输出电压精度达９９．４％,负载输出电压精度为９８％,且具有输出电压双向可调㊁步进幅度可设置㊁实时显示和保护等功能．关键词:S TM ３２;可调直流电源;模糊自适应P I D ;数控中图分类号:T N ８６;T P ３６８．１㊀㊀㊀文献标志码:AD e s i g no fN u m e r i c a l C o n t r o lA d j u s t a b l eD CP o w e r S u p p l y Ba s e do nS T M ３２D A IW e n Ｇj u n ,HUY a n Ｇl i ,K A N X u Ｇyu e (S c h o o l o fM e c h a n i c a l a n dE l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g ,H u a i n a nN o r m a lU n i v e r s i t y,H u a i n a n２３２０３８,A n h u i ,C h i n a )A b s t r a c t :I no r d e r t o i m p r o v e t h e o u t p u t v o l t a g e a c c u r a c y o f t h e p o w e r s u p p l y an d r e d u c e t h e l o a d a d j u s t m e n t r a t e ,S T M ３２s i n g l e c h i p m i c r o c o m p u t e r i s u s e da s t h e c o n t r o l c o r e t od e s i gn t h eN Ca d j u s t a b l e p o w e r s u p p l y．T h eh a r d w a r e i n c l u d e sm a i nc i r c u i t ,d r i v ec i r c u i t ,c o n t r o l c i r c u i t ,d e t e c t i o n c i r c u i t ,a u x i l i a r yp o w e r c i r c u i t ,l i q u i dc r y s t a l d i s p l a y c i r c u i t a n d p r o t e c t i o n c i r c u i t ．T h e s i n g l e c h i p m i c r o c o m p u t e r c o l l e c t s t h e o u t p u t v o l t a g e a n d c u r r e n t s i g n a l t h r o u gh t h e d e t e c t i o n c i r c u i t ,a n du s e s f u z z y a d a p t i v eP I Da n dP WMa l g o r i t h m s t o c o n t r o l t h eo u t p u t v o l t a g e t o r e a c h t h e e x p e c t e d v a l u e a n d t e n d s t o b e s t a b l e ．T h e e x pe r i m e n t a l r e s u l t s s h o wt h a t t h e p r e c i s i o nof n o Ｇl o a d o u t p u t v o l t ag e i s ９９．４％,th e p r e ci s i o n o f l o a d o u t p u t v o l t a ge i s ９８％．I t h a s t h ef u n c t i o n s o f b i d i r e c t i o n a l a d j u s t a b l e o u t p u t v o l t ag e ,a d j u s t a b l e s t e p a m p l i t u d e ,r e a l Ｇt i m e d i s p l a y an d p r o t e c t i o n ．K e y w o r d s :S T M ３２;a d j u s t a b l eD C p o w e r s u p p l y ;f u z z y a d a p t i v eP I D ;n u m e r i c a l c o n t r o l ㊀㊀电源是各种电子设备必不可少的组成部分,其性能的优劣直接关系到整个设备的安全性与可靠性指标．随着科技的发展,各种先进设备已经普及到生产㊁生活和科研等各个领域,也对电源的精度和性能有了更高的要求,因此,许多设备逐渐采用高精度的数控电源,比如在电力通信领域,通信电源是各种电力数据采集㊁远程控制等终端设备的能源保障[１Ｇ２];U P S 电源在轨道交通领域的作用是保障列车运行的信号系统安全㊁稳定和可持续工作[３Ｇ４]．数控直流电源的设计与开发主要集中在控制芯片㊁电源变换原理等方面．在控制芯片方面,大部分采用基于冯诺依曼结构的８０５１系列单片机．文献[５Ｇ６]采用A T M E L 公司的５１系列单片机,文献[７Ｇ８]采用中国宏晶科技公司的５１系列单片机,文献[９]采用意法半导体公司S T M８单片机,文献[１０]采用A T M E L公司的A V R单片机．上述控制芯片均为８位元的单片机,属于入门级控制芯片,在数据处理方面,精度有限．所以一些A R M芯片和数字信号处理器被应用到数控电源的设计中．文献[１１]所设计的便携式数控直流电源采用基于A R M C o r t e x内核的S T M３２控制器,其在电源设计中可以采用更优的控制技术,发挥更高的性能．在电源变换原理方面,主要分为D/A转换芯片和电力电子变换电路两大类[５Ｇ６,８,１０Ｇ１１]．经D/A转换芯片转换成模拟量,再通过集成运算放大器构成调理电路产生直流电压,采用独立按键调整单片机数字量值从而调节电压的输出值．这种变换方法一般是对于电压固定的直流电源进行变换,产生可调的电压值,且输出范围比较小,功率取决于提供的直流电源,控制方式一般采用开环控制,不能做到动态调整,精度较低．文献[９,１２Ｇ１３]采用的是基于电力电子开关器件构成的变换电路,一般采用A CＧD CＧD C变换方式,将输入的工频５０H z的２２０V的交流电源进行整流(A CＧD C变换),在经过变换电路(D CＧD C)实现电压调节．这种电源变换需要根据实时检测的输出实际电压与设定值的误差调节控制变换电路开关器件导通和关段的控制脉冲．这种方法称为脉宽调制技术(P WM),属于闭环控制,精度较高,可实现大功率输出．根据以上文献综述,本文基于高性能单片机S T M３２和电力电子器件实现数控可调电源的硬件电路设计;基于模糊自适应P I D控制算法和P WM技术实现动态调节和减小输出电压误差,提高精度．1㊀电源电路硬件设计1.1㊀电源电路结构本电源将电压值２２０V㊁频率５０H z的输入交流电通过变压器转换为同频率的２６V交流电,再通过整流桥和滤波电容器获得３６V直流电(A CＧD C)．经直流调压电路按照设定值控制输出(D CＧD C),采用O L E D液晶显示屏,实时显示电压设定值㊁输出值和电流值．电源硬件结构如图１所示．图１中,检测电路采用串联分压的方式采集电压,采用１Ω电阻作为采样电阻,检测电流转换为电压信号,利用单片机的A D转换功能,实现检测输出电压和电流的功能．工作电源电路通过三端稳压芯片７８L０５将１２V的输入电源经过渡为５V输出,再经AM S１１１７低压降稳压器转为３．３V给单片机供电,同时１２V的输入电源也为直流调压电路的开关管控提供驱动电压．图１㊀电源硬件结构1.2㊀驱动电路设计驱动电路的原理如图２所示．当S T M３２单片机控制电路产生的P WM信号的３．３V高电平进入驱动电路时,驱动电路输出１５V的电压给N M O S的栅极,使N M O S导通;当S T M３２单片机控制电路产生的P WM信号的０V低电平进入驱动电路时,驱动电路输出－７V的电压给N M O S的栅极,使N M O S关断．P WM１和P WM２分别接S T M３２单片机的P A７和P C６端口．1.3㊀直流调压电路设计直流调压电路采用半桥电路,如图３所示．整流电路输出的３６V直流电压接入主电路中,通过驱动芯片I R２１０１S输出信号控制型号为I R F６４０的NMO S管的导通与关断．当I R F６４０栅极为高电平时导通,低电平时关断．同时设计了输出电压L C滤波电路,保证输出电压无杂波影响．1.4㊀故障保护电路设计保护电路如图４所示,主要针对欠压㊁过压及５７第４期戴文俊等:基于S TM３２的数控可调直流电源设计图２㊀驱动电路原理图３㊀直流调压电路原理图４㊀故障保护电路结构过流等故障现象对主电路进行保护．当发生故障时,故障保护电路会产生一个低电平,S T M ３２对应的外部中断引脚的高电平被拉低,触发中断信号,S TM ３２将进入中断保护程序．在中断保护程序中,P WM 信号的输出被关闭,P WM 输出设置变为高阻态并保持低电平,I G B T 功率器件将处于关闭状态,保护三极管处于断开状态,主电路将会一直被及时有效保护．硬件自动完成整个故障保护触发过程,能快速准确地应对和处理各种故障状态．根据原理图绘制P C B ,通过制板焊接完成数控电源如图５所示．图５㊀数控直流电源实物2㊀控制策略将设定电压值与检测到的实际电压值之间的偏差及偏差的变化值输入到模糊自适应P I D 控制器获取P WM 信号的占空比值,然后动态调节P WM 信号控制D C ＧD C 变换电路开关的通断,实现电压调节．控制策略结构如图６所示．图６㊀控制策略结构㊀㊀模糊自适应P I D 控制算法的表达式可表示为[１４]:ut ()＝k p ０＋Δk p ()et()＋k i ０＋Δk i ()ʏt０et ()d t ＋k d ０＋Δk d ()d et()d t,(１)式中,k p ０,k i ０和k d ０为PI D 控制算法的初始参数;６７㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀兰州文理学院学报(自然科学版)㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第３７卷Δk p ,Δk i 为和Δk d 为去模糊化后输出的P I D 在线实时调整参数．基于上述算法,本电源的软件控制流程如图７所示．图７㊀数控直流源控制程序流程3㊀测试结果与分析3.1㊀空载输出电压测试将数字万用表接在输出端口两侧,测量电路实际输出电压,观察电路输出电压大小与预期值是否符合．共进行了３次空载试验．各试验的电压范围为５V~３０V ,设定电压调整步长为１V．详细的测试数据如表１所列．测试１的１１V 设定值㊁测试２的２０V 设定值和测试３的２６V 和３０V 设定值的测试结果如图８所示．图８㊀空载实验部分测试结果表１㊀空载输出电压试验结果(单位:V )设定电压测试１输出电压绝对误差测试２输出电压绝对误差测试３输出电压绝对误差５５．０５０．０５５．０２０．０２５．０１０．０１６６．０２０．０２６．０２０．０２６．０３０．０３７７．０３０．０３７．０４０．０４７．０３０．０３８８．０４０．０４８．０５０．０５８．０４０．０４９９．０３０．０３９．０３０．０３９．０６０．０６１０１０．０１０．０１１０．０３０．０３１０．０４０．０４１１１１．０３０．０３１１．０４０．０４１１．０４０．０４１２１２．０４０．０４１２．０６０．０６１２．０５０．０５１３１３．０６０．０６１３．０５０．０５１３．０３０．０３１４１４．０５０．０５１４．０６０．０６１４．０５０．０５１５１５．０７０．０７１５．０６０．０６１５．０７０．０７１６１６．０６０．０６１６．０８０．０８１６．０６０．０６１７１７．０８０．０８１７．０７０．０７１７．０８０．０８１８１８．０７０．０７１８．０９０．０９１８．０９０．０９１９１９．１０．１１９．０９０．０９１９．１０．１２０２０．０９０．０９２０．０９０．０９２０．０８０．０８２１２１．１０．１２１．１０．１２１．１０．１２２２２．１０．１２２．０５０．０５２２．０６０．０６２３２３．１２０．１２２３．０９０．０９２３．０８０．０８２４２４．１２０．１２２４．１１０．１１２４．１０．１２５２５．１３０．１３２５．１２０．１２２５．１１０．１１２６２６．１２０．１２２６．１３０．１３２６．１３０．１３２７２７．１４０．１４２７．１３０．１３２７．１２０．１２２８２８．１０．１２８．１７０．１７２８．１９０．１９２９２９．１６０．１６２９．１４０．１４２９．１６０．１６３０３０．１３０．１３３０．１５０．１５３０．１７０．１７㊀㊀表１所列的测试数据中,实际输出电压值与期望值之间的绝对误差最小值为０．０１V ,最大值为０．１７V．根据表中的数据计算每个输出电压的平均绝对误差和平均相对误差,绘制两类误差曲线,如图９和图１０所示,并对误差曲线进行线性回归统计．图９㊀空载输出电压绝对误差曲线７７第４期戴文俊等:基于S TM ３２的数控可调直流电源设计图１０㊀空载输出电压相对误差曲线㊀㊀图９的误差曲线显示,电压的绝对误差随输出电压值的增加而增大．根据图１０所示的相对误差曲线,该电源的相对误差在０．３％~０．６％之间,精度较高．3.2㊀负载输出电压测试将直流电动机作为负载连接到输出端口,用数字万用表与直流电动机并联测量输出的实际电压值,观察电源的输出电压是否与负载的期望值一致．测试数据采集结果如表２所列．设定电压为５V 和８V 来测量电压和电流,测试结果如图１１所示．根据表２所示的负载测试数据,当负载输出电压在５V~１０V 之间时,绝对误差为０．０５V~０．１５V ,相对误差小于２％．表１中的空载试验数据显示,当空载输出电压在５V~１０V 之间时,绝对误差为０．０１V~０．１４V．对比表明,负载电压误差大于空载电压误差,这是由于电路中负载电流增加造成的电压降,属于一种正常现象．负载下输出电压的相对误差小于２％,说明负载调整率较小,精度较高．表２㊀负载输出电压试验结果设定电压/V 输出电压/V测量电流/m A绝对误差/V相对误差５４．９５１５１．５０．０５１．００％６５．９３３１７．６０．０７１．１７％７６．８７２５１．６０．１３１．８６％８８．０２２２７．２０．０２０．２５％９９．０５２０８．３０．０５０．５６％１０９．８５２００．５０．１５１．５０％图１１㊀负载试验部分测试结果4㊀结论本文采用S T M ３２单片机为主控芯片,设计了包括主电路㊁驱动电路㊁控制电路㊁检测电路㊁辅助电源电路㊁液晶显示电路和保护电路的数控电源硬件电路．单片机通过检测电路采集输出电压和电流信号构成闭环控制,采用模糊自适应P I D 和P WM 算法的调节控制提高了输出电压的精度,且具有输出电压双向可调㊁步进幅度可设置㊁实时显示和保护等功能,可以为各种工作电压的精密直流电器提供工作电源．参考文献:[１]陈丽娟．变电站通信电源综合监控系统的设计[J ]．光源与照明,２０２２(１１):１３４Ｇ１３６．[２]周荣娴．电力通信机房中智能通信电源实施与应用[J ]．电子技术与软件工程,２０２２(２１):９９Ｇ１０２．[３]王颖,李新,冯前进,等．城市轨道交通信号U P S 电源系统优化配置方案[J ]．铁路通信信号工程技术,２０２２,１９(８):６２Ｇ６７．[４]黄俊．地铁车站U P S 电源整合方式和容量确定[J ]．智能城市,２０２２,８(１１):４９Ｇ５１．[５]吴彤,孙广辉．基于A T ８９S ５２的数控直流电源设计[J ]．电子测试,２０２１(１３):３７Ｇ３９．[６]胡城瑜．探析单片机的数控直流稳压电源设计与实现[J ]．电子测试２０１７(３):１３Ｇ１４．[７]钟成,池尚霏．基于单片机的数控直流稳压电源的设计与实现[J ]．现代信息科技,２０１９,０３(３):３８Ｇ４０．[８]胡维庆,颜建军,刘哲纬．数控式直流电源设计[J ]．价值工程,２０１５,２４(１５):７０Ｇ７２．[９]程习敏,刘华．数控直流电源设计[J ]．技术创新与应用,２０１８(２７):４０Ｇ４１．[１０]张丽．精密数控直流电源的设计[J ]．电子世界,２０１６(２１):６３Ｇ６４．[１１]张红宾,李晓晨,赵二刚,等．基于S TM ３２的便携式数控直流电源设计[J ]．实验室科学,２０１９,２２(３):５３Ｇ５６．[１２]王瑜．数控可调不间断直流电源设计[D ]．芜湖:安徽工程大学,２０１７．[１３]岑祺．基于多功能双向直流变换的零碳模块化电源[J ]．电信快报,２０２３(１):２４Ｇ２９．[１４]戴文俊,范鹏飞,凌有铸,等．模糊自适应P I D 控制器在无刷直流电机控制系统中的应用研究[J ]．安徽工程大学学报,２０１２,２７(１):６４Ｇ６７．[责任编辑:李㊀岚]８７㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀兰州文理学院学报(自然科学版)㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第３７卷。
基于STM32的直流稳压电源可编程控制器设计
130基于STM32的直流稳压电源可编程控制器设计基于STM32的直流稳压电源可编程控制器设计Design of Programmable Costroller of DC Regulated Power Supply Based on STM32张家田王典严正国汤英王正辉（西安石油大学，陕西省油气井测控技术重点实验室，陕西西安710065）摘要：当负载需要直流稳压电源提供随时间变化的电压或电流值时，采用按键或旋钮控制直流稳压电源输出的方式就无法达到控制精度。
为解决这一问题,设计了一款直流稳压电源可编程控制器。
可编程控制器以STM32F407为控制核心，进行软硬件设计、用户操作流程设计。
测试结果表明，通过直流稳压电源可编程控制器可以更高精度、更加有效地控制直流稳压电源输出随时间变化的电压或电流值。
关键词：直流稳压电源；可编程控制器；STM32Abstract:When the load needs the DC regulated power supply to provide the voltage or current value that changes with time,the control accuracy can not be achieved by using the button or knob to control the output of the DC stabilized power supply.In order to solve this problem,a programmable controller for DC regulated power supply is designed in this paper.The programmable controller takes stm32f407as the control core to design the software and hardware,and the user operation flow.The test results show that the programmable controller of DC regulated power supply can control the output voltage or current of DC regulated power supply with higher precision and more effectively.Keywords:DC regulated power supply,programmable controller,STM32随着电气化设备在各行各业中的广泛应用，各种非线性负载的增多造成供电网电能质量的恶化，在电网和用电设备之间增加一级高品质可编程电源可以有效避免供电电源质量带来的问题［1］。
基于STM32的降压型直流开关稳压电源的设计
设计一个降压型直流开关稳压 电源， 以功率损
耗小 、 效率 高 、 精度高 、 重 量低 为设 计 目标 。控 制器 主芯 片 选 用 Ｌ Ｍ５ １ １ ７ 、 Ｓ Ｔ Ｍ３ ２等 ； 被控 对 象 为 开 关 电源 ， 被控 量 主要是 输 出 电压 、 输 出 电流 、 输 出噪声
器＿ ３ ＇ ４ Ｊ 、 电压采样 电路 、 过流保护 电路、 Ｌ Ｃ Ｄ １ ６ ０ ２显
在 设 计 降压 型 直 流 开关 稳 压 电源 中所用 的功 率 器件 为 Ｃ Ｓ Ｄ１ ８ ５ ３ ２ Ｋ Ｃ Ｓ ＭＯＳ ， 整个 系统 分为 两大 部分 ： 主 回路 和控 制 回路 。系统 总体 方案 如 图 １所 示 。主 回路 为左 面虚 线框 中 的部分 ， 主要 由降 压模 块、 滤 波 电容 、 负 载识 别 模 块 三部 分 构成 。控 制 回 路 为 右边 虚 线 框 中 的部分 ， 主要由 Ｓ Ｔ Ｍ３ ２微 控 制
当今 时代 ， 信息产业飞速发展 ， 市 场 上 出 现 了 各式 各样 的电子 产 品 。 由于几 乎 所 有 的 电子 设 备
应 的程序 模பைடு நூலகம் 。
都离不开开关电源 ， 而且开关 电源具有体积小 、 重
量轻、 效 率 高等优 势 ， 所以， 开关 电源在诸 多 的 电源
１ 系统 的整 体 方 案 设 计
ＶＯ １ ． １ ２ Ｎｎ ４
ＯＣ ｔ ． ２ ０１ ６
ＤＯ Ｉ ：１ ０ ． １ ３ ８ ８ ８ ／ ｊ ． ｃ ｎ ｋ ｉ ． ｊ ｓ ｉ ｅ （ ｎ ｓ ） ． ２ ０ １ ６ ． ０ ４ ． ０ １ ３
基于 Ｓ Ｔ Ｍ３ ２的 降 压 型 直 流 开 关 稳 压 电 源 的 设 计
STM32数控直流电源
STM32数控直流电源目录1、介绍…………2、整体方案…………3、硬件电路…………4、软件…………5、心得小结…………6、附录：1、元器件…………2、电路图…………3、代码…………1、介绍：这个数控直流电源，是基于CORTEX_M3的STM32F103ZET6芯片的一个制作。
它的能实现0~9.9V 的电压变化，每次变化为0.1V 。
它采用了部的12位DAC 和12位的ADC ，精度比普通的8位ADC 高出16倍，在实际的测试中，本制作的精度达到0.01V 。
本制作可以实现按键加减电压大小、按键自动调节电压、输入数值控制输出电压、输出幅值频率可调的三角波功能。
同时，本制作采用320*240的LCD 液晶显示，并且在显示的基础上，制作了完整的用户界面，大大方便了用户的使用。
2、整体方案：方案介绍：本方案围绕stm32芯片，由供电模块、液晶显示模块、报警模块、负载电流检测模块、电源产生模块、按键模块构成。
电源模块：我采用的是桥式整流结合三端稳压芯片的处理方法。
由此得到单片机使用的5v电源和驱动运算放大器的12V电源。
电源发生模块：这个系统由LM358运算放大器和stm32芯片部12位DAC 组成。
负载电流检测模块：这个模块由stm32部12位ADC和自制的1欧姆康铜电阻组成。
液晶显示模块：主要有320*240LCD组成，负责显示参数和提供用户服务界面。
过流报警模块：这个部分由蜂鸣器和红色的LED指示灯组成。
负责当发生过流现象时，给用户报警。
按键模块：这是本系统的用户控制方式。
3、硬件电路（1）、stm32f103zet6单片机最小系统：这款ST公司生产的基于cortex_m3核的芯片，在当今的电子产品领域占有很大的市场。
这块32位芯片，有144个引脚、512K的rom、2路ADC支持16通道，2路DAC，14个定时器，spi通信、i2c通信、串口通信方式。
对于本系统，这个芯片的已经足够。
（2）、电源电路在这个部分，我主要采用桥式整流，使用了四个耐压1000v的in4007，将双24V 的变压器得到的副边电压进行整流，再由1000uf电容和LM7815和LM2940稳压得系统所需的5V和12V电源。
stm32直接控制mos的极高效率的电源设计电源充电器
stm32直接控制mos的极高效率的电源设计电源充电器鉴于目前大家常用的开关电源工作效率都不太高的现状，我和@2545889167深感痛心，并且决定打造一款极高效率的双向DC-DC 电源，它使用stm32f334作为主控，直接产生高频pwm控制mos管的通断，并配合同步整流，达到极高的工作效率。
先来两张电源总体的图片。
至于工作效率，来一张降压的图展示一下。
输入30.17V，电流0.706A，输出20.76V，电流1.0036A，于是可得降压效率为97.8%，效率还OK吧。
再来一张升压的图片输入16.70V ，电流1.858A，输出30.78V，电流 0.9962A，效率98.82%。
这两张是我们这个电源极高工作效率的一个缩影。
一般来说，对于16~36V的输入，工作电流1~2A，降压效率都在95%以上，升压效率略高，在96%左右。
1L先简单解释这个电源的原理，2L将详细介绍。
这个电源采用双向半桥拓扑结构，结构极其简单，仅由两个mos管，一个电感，一个mos驱动芯片组成。
mos驱动芯片型号为ucc27211，TI家的，mos 驱动电流最大4A，典型应用电路为这款芯片内置自举二极管，因此，外部元件极其少。
事实上，我们电源的实际电路就如上图所示，只是变压器的地方是一个电感而已。
实际电路图在2L有介绍。
这个电路的核心为pwm的产生和mos管的选择。
因此，我们选择了意法半导体专门为工业应用设计的334型号来作为主控，产生高频pwm。
mos 管方面，应当选择导通电阻小的mos管，这个电源设计中，我们选择了irf3205，8mOhm的导通电阻，使得我们电源的热损耗极其小。
1L 的简介到此为止，详细介绍请移步2L。
这个电源呢，算是上一个DC-DC玩耍的入门贴“分享最近折腾几片DC-DC芯片的经验，QC3.0快充原理（TPS61088 SX1308 PT4103）|/read.php?tid=2134373”的进阶版本。
一种低成本高精度直流可调功率电源设计
2.6 供电部分
本系统需要对 MCU 主控芯片、斩波电路、检测电路等部分进 行供电。选用以 ME6203A50M3G 线性稳压器、XC6206P332MR 线 性稳压器为主的电路作为辅助电源。图 7 为系统的供电框图。
3 系统软件程序设计
3.1 PID控制算法
本系统中 PID 控制算法主要用于斩波电路稳压环节中，根据其
电力电子 Power Electronic
电子技术与软件工程 Electronic Technology & Software Engineering
一种低成本高精度直流可调功率电源设计
田璐羽 蒋佳妮 王哲涵 夏鲲 （上海理工大学 上海市 200093）
摘 要：本文为了改善传统开关电源直流功率调节困难、系统自适应性差等的缺点 , 提出了一种可调功率的直流稳功率电源，在传统 Buck 电路基础上，采用 PID 控制算法更新 PWM 占空比，稳定 Buck 输出电压，增设消耗电路调节输出端负载功率 , 实现输出功率的稳定可调。 利用 PSIM 软件仿真， 220V 输入下，系统得到了可调的准确输出。经测试证明了其精度与稳定性。
上电后进行定时器、IO 口等寄存器、显示、PWM 等的参数 初 始 化。 输 出 闭 环 处 于 关 闭 状 态， 初 始 占 空 比 0.15。 控 制 频 率 20kHz，每次进入 PWM 中断后对电压、电流值进行采样，主控芯 片对采集到的数据进行处理，利用 PID 算法计算并调整 PWM 输出 占空比，稳定斩波电路输出电压，同时计算出负载上的实际输出功 率，如果计算值与预定值存在一定范围的偏差，则调整消耗电路， 芯片发出信号控制继电器开合。若计算值大于预定值，则增加消耗 电路串联电阻个数，减小负载上的输出功率；反之，减小消耗电路 串联电阻个数。当计算值与预定值间的误差小于设定死区范围时， 不做调整，以保证输出值的稳定性 [9]。
基于STM32的充电系统设计
基于STM32的充电系统设计摘要：在一些重要的公共建筑的场合，如电梯、大型通讯网络、银行、医疗系统等，不可以轻易断电，否则可能会造成重大的财产损失以及人员伤亡等问题。
这时，后备电源可以暂时提供电能从而起到应急的作用。
基于此背景，制作了一个基于STM32的充电保障电源箱。
主要包含两大模块，一个是充电模块，以及锂电池监测模块。
基于AD/DC-DC/DC逆变技术，充电模块根据锂电池的充电特性以及最佳充电方法，设置了专用的TP5100充电板来输出合适的充电电压、电流提供给锂电池，并设计了过充、过流、过压等保护功能。
锂电池监测模块采用STM32单片机来监控电池电量；采用LCD1602显示屏显示锂电池的充电电压、电量；采用蜂鸣器实现电路报警的作用。
经过实测验证，该充电保障电源箱可以实现预期的后备电池管理、监测功能。
关键词：充电装置；STM32；锂电池；电压电量监测1 引言本设计是基于传统的应急电源上，设计出一款更加便携式的储能电源的充电研究系统。
与市场上的一般应急电源相比，接入了交流输入、直流输入的充电模块、以及显示的电路设计，并设计完善的保护和检测系统，可以通过LCD液晶显示屏看到锂电池的充电电压、电量等情况。
可以为需要使用紧急电能的用户提供便利、安全且干净的电能[1]。
本文所设计的充电保障电源箱的充电系统，可以作为手机、充电宝、USB接口风扇等小型电子设备提供电能。
可以任意满足直流和交流充电的需求，也可以用于发生故障或者供电中断的硬件系统临时充电，为解决故障与问题做出了充足的准备。
2系统总体设计系统由一块控制芯片和其他电路组成。
主要包括主控模块、输入交流电源、输入直流电源模块、锂电池及充电电路、检测电路、显示模块、报警电路。
给锂电池充电的输入电压有两种方式：1、由电网220V交流电经过降压、整流输出合适的直流为锂电池充电板提供电压。
实现AC/DC的功能。
2、输入任意5-35V直流电，经过稳压电路输出合适的直流电锂电池充电板提供电压[2]。
基于STM32可调压DC-DC电源设计
３
Ｇ （ ｓ ） ＝ ＝ （ １ 寺
在ｓ ｔ ｍ３ ２单片机与 Ｉ Ｇ ＢＴ之间添加驱动 电路。 整个 电路的逻辑框 图如 图 ３所示 。
３仿真结果
本 设计采 用 了 Ｍｕ ｌ ｔ ｉ ｓ ｉ ｍ １ ４ ． ０进 行 系统 仿 真 ，设计 输入为 Ｉ Ｏ Ｖ，输 出可 调范围为 ３ Ｖ至 ４ ０ Ｖ。输出波形如下： 由４ 、５图可 以看 出，在输 入 １ Ｏ Ｖ 的情况 下 ，通 过 改 变 Ｐ Ｗ Ｍ 的 占空 比 ，可 以 在 ２ Ｖ 至 ４ ０ Ｖ之间进行 自由快速切换 。 在输 出端加入 Ｌ Ｄ Ｏ线性 稳压装置 ，采 用 分立元件 ，可 以有效降低纹波，提高整个电路 的稳定性 。
对 比 分 析 ， 缩 短 了 工 作 时 间 并 减 少 的耗 材 磨 损
Hale Waihona Puke 》 ∈ 键 词 】 内置 式 串励 电机 变 频 器 驱 动
图 １ ： 主 电路
１技 术 要 求
采 用 感 应 电 机 的 电 动 工 具 引 入 变 频 控 制 为 其 获 得 更 高 的 转速 和输 出功 率 ， 以提 升 乍效 率 、 降低 砂 轮 片等 耗 材 的 磨损 速 度 和 作 ＾ 、 员 的 劳动 强度 ， 是 当 前 电动 工 具行 业 的发 电 动 角 磨 对 内置 式 变 频 器 的 主 要 技 术 要 求为：输入电源为单相 ２ ２ ０ Ｖ ／ ５ ０ Ｈ ｚ ，输 出为三 相２ ０ ０ Ｖ／ ４ ０ ０ Ｈ ｚ ， 输 出 频 率 控 制 方 式 为 内部 给 定 ， 不 设 调速 旋 钮 。 采 用 软 启 动 ， 能 过 载 动 态 保护 、 断 电 保 护 和 短 路 保 护 。 可 累 计 机 器 工 作 时间，Ｅ ＭＣ滤波器设订在输 入电源线 上。
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基于STM32可调压DC—DC电源设计
作者：李志鹏李琳琳周丹丹
来源：《电子技术与软件工程》2017年第07期
摘要相对于传统的线性稳压电源，开关电源具有效率高、输出功率大、体积小、重量轻、成本低等优点。
随着电子元器件工艺的进步和新型元件的出现，开关电源的优势在不断的放大。
DC-DC（直流转直流）是开关电源中一个重要的研究方向，本文以Sepic变换电路为基础，以目前ARM新型高速单片机STM32为控制核心，设计了一种智能DC-DC可调压电源设计。
可以广泛用于智能手机，平板，智能机器人等集成度较高的电子设备。
【关键词】STM32 DC-DC电源 Sepic变换电路
1 Sepic变换电路原理
Sepic变换电路是6中基本的DC-DC开关电源拓扑结构之一，其特点为：既可以升压，也可以降压，输入电压与输出电压同极性。
如图1，左端为输入电压Vin，右端为输出平均电压Vout。
在一个周期内，当开关V闭合，电源为电感L1充电，同时耦合电容C1经开关V为电感L2充电，续流二极管D1截止，此时，输出端滤波电容C2维持负载两端的电压；当开关V断开，电感L2经续流二极管为负载供电，同时，电感L1释放能量为耦合电容C1充电，在同一个时刻电容C1、续流二极管D1为负载供电，在断开情况下流过续流二极管D1的电流iD为电感L1、电感L2流过电流之和。
输出平均电压Vout可由下列关系式得到：
式中，ton为开关每次接通的时间，toff为开关每次关断的时间。
由上式可以看出，只要控制好一个周期内开通与关断的时间，就可以设置该电源为升压型或降压型。
开关电源的核心是对开关的开通和关断时间的控制，一般选用全控型器件作为开关器件如绝缘栅双极型晶体管（IGBT）等。
续流二极管采用肖特基二极管可以降低导通压降，提高转换效率。
在开关周期T恒定，通过改变脉冲宽度ton来改变占空比，这种方式称为脉冲宽度调制（PWM），用来实现对电压幅值频率的控制。
2 基于STM32的PID控制原理
本文选用STM32f103为例进行讲解。
使用stm32单片机作为核心，采用闭环反馈控制，控制系统如图2。
该控制系统的传递函数为：
设定值与输出控制值之间的关系：
（3）式中，e（t）=R（t）-Uout（t），Kp为比例系数，TI为积分时间常数，TD为微分时间常数当输出值与设定值不同时，PID调节器就会快速稳定响应（比例控制能够提高系统的动态响应速度，迅速反应误差从而减小误差；积分控制的作用消除静差；微分控制用来减小超调量，克服震荡，使得系统稳定性提高），通过定时器输出不同占空比的PWN波来精准控制IGBT的开通与关断从而控制输出电压。
需要注意的是，由于stm32最大输出3.3V电压，不能直接驱动IGBT的导通与关断，因此需要在stm32单片机与IGBT之间添加驱动电路。
整个电路的逻辑框图如图3所示。
3 仿真结果
本设计采用了Multisim 14.0进行系统仿真，设计输入为10V，输出可调范围为3V至
40V。
输出波形如下：
由4、5图可以看出，在输入10V的情况下，通过改变PWM的占空比，可以在2V至40V 之间进行自由快速切换。
在输出端加入LDO线性稳压装置，采用分立元件，可以有效降低纹波，提高整个电路的稳定性。
4 结语
在电子技术快速发展的今天，电子产品正朝着小型化，智能化的方向发展。
本设计正是着眼于电子产品发展趋势，通过主流的STM32单片机，实现了对直流电源快速精准的控制并且实现了小型化，智能化，为电子产品内部节省了宝贵的空间，降低了功耗，符合国家节能减排，绿色发展的理念。
参考文献
[1]王兆安.电力电子技术（第5版）[M].北京：机械工业出版社，2009.
[2]范立南.计算机控制技术（第2版）[M].北京：机械工业出版社，2015.
[3]易映萍，杨坚，姚为正.DC/DC开关电源模块并联供电系统均流控制研究[J].电子技术应用，2012，38（09）：64-66.
[4]陈伟，马金平，杜志江，李永利.基于DSP的PWM型开关电源的设计[J].微计算机信息，2006.
[5]潘永雄.开关电源技术与设计[M].西安：西安电子科技大学，2016.
[6]顾骏，唐湘.基于STM32单片机的程控恒流源系统的设计[J].仪表技术，2015.
作者单位
成都理工大学四川省成都市 610059。