STM32驱动的双向DC-DC变换器：高精度与高效能设计

本文主要探讨了基于STM32的双向DC-DC变换器的设计与实现，它对于航天器电源系统具有重要意义。在现代航天器中，电源分系统作为关键组件，通常依赖于太阳能电池阵列和蓄电池组合的光伏电源系统。为了提升电源系统的功率密度并简化结构，设计了一种创新的双向DC-DC变换器，它集成了Buck降压模块和Boost升压模块。 Buck降压模块采用可编程芯片IR2104驱动，该芯片提供波形互补特性，确保转换过程的稳定性。电流采样部分则利用了TI公司的专用高边电流采样芯片INA282，能够精确监测电流变化，为控制器提供实时数据。控制模块的核心是STM32单片机，通过闭环PI控制策略来实现对输出电压和电流的精确管理。 在充电模式下，这个双向DC-DC变换器表现出卓越的性能。它允许充电电流在1至2安培范围内步进调节，步进值为0.05安培，从而实现了大约1.30%的电流控制精度。此外，充电电流变换率达到了0.87%，表明其在转换过程中能量损失较小。最值得一提的是，该变换器的充电效率高达97.11%，并且具备测量和显示充电电流的功能，以及过充保护机制，保障了系统的安全运行。 在放电模式下，双向DC-DC变换器同样表现出高效能，放电效率可达到96.54%，并且在工作时能稳定输出电压约为30伏特。这种设计不仅提升了电源系统的灵活性和可靠性，还满足了大功率电源系统在航天器中的实际需求。 关键词：双向DC-DC变换器、Buck电路、Boost电路、PI闭环控制。这一设计方案为航天器电源系统的优化提供了新的可能，对于推进航天器能源管理和可持续性发展具有重要意义。