基于STM32的双向DC-DC变换器设计与实现

"这篇文档是关于基于STM32的双向DC-DC变换器的设计与实现，涉及了系统总体设计框图，重点介绍了BUCK-BOOST电路、电流电压采集、PWM控制以及IR2104驱动电路的应用。系统由BUCK降压、BOOST升压、测控和辅助电源模块构成，并使用STM32进行闭环PI控制，实现了高效率和精确的电流调节。" 在现代航天器的电源分系统中，双向DC-DC变换器扮演着关键角色，它能够替代传统蓄电池充放电模块，提高系统的功率密度。本文题为"系统总体设计框图-新托业全真题库"，主要讨论了一个基于STM32微控制器的双向DC-DC变换器设计方案。STM32是一款低功耗的微处理器，适用于实时控制和数据处理。 系统采用了BUCK-BOOST电路作为基础架构，这种电路可以同时实现降压和升压功能，灵活性高。在电路中，STM32通过采集U1端口的电流和电压，以及U2端口的电压，进行实时监控和控制。通过内部的闭环控制算法，STM32生成一定占空比的PWM（脉宽调制）信号，输入至IR2104驱动电路。IR2104是一款高性能的半桥驱动器，用于驱动BUCK和BOOST模块中的开关元件，确保高效、稳定的工作。 在硬件设计中，BUCK降压和BOOST升压模块选择了具有波形互补的IR2104进行驱动，电流采样则采用了TI公司的INA282芯片，这是一款专用于高边电流采样的器件，提供了精确的电流检测。测控模块由STM32单片机负责，它执行闭环PI控制，确保输出电压和电流的稳定性。 该系统在充电模式下，能够实现1~2A范围内的步进电流调节，步进值为0.05A，电流控制精度约为1.30%，充电电流变化率低至0.87%，充电效率高达97.11%。系统还具备过充保护功能，确保电池安全。而在放电模式下，系统能保持96.54%的放电效率，且输出电压稳定在30V左右。 总结关键词，本文涵盖了双向DC-DC变换器、BUCK电路、BOOST电路以及闭环PI控制等核心概念。这一设计不仅提高了电源系统的性能，还展现了STM32在复杂电源管理应用中的强大能力。