STM32驱动的双向DC-DC变换器：恒流恒压模式与PID控制

"该文档讨论了基于STM32的双向DC-DC变换器的设计，涉及按键模式识别和恒流恒压模式的控制策略，旨在提高电源系统的功率密度和效率。文中提到了航天器电源系统的重要性，并介绍了一种使用STM32微控制器进行PI闭环控制的双向DC-DC变换器，包括BUCK降压和BOOST升压模块，以及电流采样和保护功能。" 本文主要围绕STM32微控制器在双向DC-DC变换器中的应用展开，首先介绍了按键模式的识别程序流程。通过按键设定变换器的充放电模式，有三种模式可供选择：模式1为充电模式，模式2为放电模式，模式0为交替充放电模式。这一部分的实现代码可在附录中找到。 接着，文章阐述了恒流恒压模式的设计，尤其是PID控制原理。PID控制器是电源控制中的常见方法，它通过调整P（比例）、I（积分）和D（微分）参数来优化反馈系统的性能。在数字PID控制中，D参数通常可以忽略，仅保留PI控制，以简化设计并便于参数调整。控制流程图展示了PID如何应用于电源管理，确保恒流恒压的稳定输出。 STM32系统构成包括BUCK降压和BOOST升压模块，这两个模块使用了IR2104这种可编程的波形互补驱动芯片。电流采样采用了INA282高边电流采样芯片，以精确监测电流。测控模块由STM32低功耗单片机负责，实现输出电压和电流的闭环PI控制。 在实际应用中，这个系统表现出优秀的性能指标。在充电模式下，充电电流可以在1~2A范围内以0.05A为步进单位进行调整，控制精度约为1.30%，电流变化率0.87%，充电效率高达97.11%。系统还具备过充保护功能。在放电模式下，效率达到96.54%，并且能保持30V左右的稳定输出电压。 关键词涵盖了双向DC-DC变换器、BUCK电路、BOOST电路以及PI闭环控制，这些都是系统设计的关键技术点。该设计不仅适用于航天器电源系统，也对其他大功率电源系统有着重要的参考价值。