STM32驱动的双向DC-DC变换器设计与实现

"这篇论文主要探讨了基于STM32微控制器的双向DC-DC变换器的设计与实现，其在航天器电源系统中的应用。论文详细阐述了变换器的基本要求和发挥部分，涉及到充电和放电模式下的性能指标，并介绍了系统的模块构成及关键元器件的选择。" 在航天器电源系统中，电源分系统扮演着至关重要的角色，而采用双向DC-DC变换器可以提升系统的功率密度。STM32是一种低功耗微控制器，被选为测控模块的核心，用于实现对输出电压和电流的闭环PI控制。变换器系统由四个主要部分组成： 1. BUCK降压模块：这一部分用于将高压转换为低压，采用IR2104作为驱动芯片，以实现高效能的电压调节。 2. BOOST升压模块：与BUCK模块相反，它将低压转换为高压，同样需要精确的控制以满足设计要求。 3. 测控模块：基于STM32的这部分负责监控和控制整个系统的运行，确保充电和放电过程的稳定性和效率。 4. 辅助电源模块：为系统其他部分提供所需的电源。 论文中的基本要求和发挥部分定义了变换器的具体性能指标： - **充电模式**： - 恒流充电：在2U=30V条件下，电流1I可以在1～2A范围内步进调节，步进值≤0.1A，控制精度≥5%。 - 稳定性：当2U在24～36V变化时，1I的变化率不超过1%。 - 效率：在2U=30V，1I=2A条件下，变换器效率需达到90%以上。 - 测量精度：充电电流1I的测量精度不低于2%。 - 安全保护：当1U超过24±0.5V时，启动过充保护，停止充电。 - **放电模式**： - 高效放电：在2U=30±0.5V条件下，变换器效率应达到95%以上。 实测数据显示，该变换器在充电模式下表现出优秀的性能，充电电流控制精度约为1.30%，电流变换率为0.87%，充电效率高达97.11%。而在放电模式下，效率可达96.54%，电压维持在30V左右。 关键词包括双向DC-DC变换器、BUCK电路、BOOST电路以及PI闭环控制，这些是设计的核心技术和控制策略。通过这样的设计，可以实现高效率、高精度的电源转换，适用于对电源管理系统有严格要求的航天器应用。