立创开源 | 基于stm32的稳定输出9v的双向DCDC自动稳压系统
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開源鏈接(立創開源平臺)(含代碼,原理圖,pcb)
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工程原理:
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設輸入電壓為Ud,輸出電壓為Uo,開關管開啟的占空比為D,一個周期時間為Ts。
在連續模式下,開關變換器中電感電壓必然周期性重復,每個開關周期電感的儲能為0,則有(Ud-U0)*D*Ts-Ud*(1-D)*Ts=0,解得Uo/Ud=D,即連續模式下buck電路的電壓增益為D。
在斷續模式下,設二極管續流占空比為D1.則有(Ud-Uo)*D*Ts-Uo*D1*Ts+0=0,解得Uo/Ud=D/(D+D1). 且電感兩端的電壓UL=L*diL/dt,對兩邊積分得L*ILmax=(Ud-Uo)*D*Ts,解得Io=(D+D1)*Ts*ILmax/(2*Ts),即可得出D+D1的值,代入不連續模式下的電壓增益公式可得M=D^2*L*fs/(Ud8(1-M)*D)。
定義Ib=Ud/L*fs(基值),Io*=Io/Ib(比例)。推導出buck電路的電壓增益公式為:連續模式下,M=D, ?斷續模式下,M=D^2/(2*Io*+D^2)
設輸入電壓為Ud,輸出電壓為Uo,開關管開啟的占空比為D,一個周期時間為Ts。
在連續模式下,電感每個周期的電流變化為0,UL=L*diL/dt,對兩邊積分得
故連續模式下BOOST電壓增益為1/(1-D)
在不連續模式下:
對于輸出電流,在一個周期內,總的輸出電流等于總的流經電感的電流。根據流經電感的電流-時間圖,矩形面積為輸出電流與時間的乘積,三角形面積為流經電感的電流與時間的乘積。
在純buck和純boost模式下,電壓增益分別與buck變換器和boost變換器一致。
在buck-boost交互模式下:
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故綜合得出,設管1開通占空比為D1,管2開通占空比為D2,D1+D2=1,則雙向DCDC變換器的電壓增益為D1或1-D2
工程解釋:
根據以上分析,本電路目的在于將9v-50v(最高可至600v,50v僅是受到了電解電容的耐壓限制)的電壓自動降到9v進行輸出。通過單片機輸出PWM波實現。例如輸入18v,輸出9v,pwm波占空比即為50%;輸入12v,輸出9v,pwm波占空比即為75%,以此類推。那么pwm波的輸出邏輯設置就比較簡單,采用簡單的pid算法即可實現(見工程代碼文件的mian.c)
實物演示:
? ? ? ? ? ? ? ??見視頻附件(電壓表在左側),可見輸入電壓在13v至24v之間變化時,輸出都可穩定在9v左右。
總結
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