STM32驱动的双向DC-DC变换器设计：BUCK与BOOST应用与控制策略

本文档主要探讨了"隔离型变换-新托业全真题库"中的一个重要概念——双向DC-DC变换器在STM32平台上的设计与实现。该主题聚焦于航天器电源系统优化，因为现代航天器广泛采用太阳能电池阵列和蓄电池组合的光伏电源系统，以提高能源效率和功率密度。 首先，文章介绍了两种基本的非隔离型变换器拓扑：BUCK降压式变换器和BOOST升压式变换器。BUCK变换器用于将输入电压降低到所需的输出电压，而BOOST变换器则相反，它提升输入电压以满足高电压需求。两者都是实现电力转换的基本组件，通过STM32这种高性能单片机如IR2104驱动，能够实现精确的电压和电流控制。 双向DC-DC变换器结合了BUCK和BOOST的功能，能够在充放电模式下灵活调节电源，这对于航天器的电源管理至关重要。设计的关键部分包括使用STM32进行闭环PI控制，确保输出电压和电流的稳定性和准确性。在充电模式下，该系统能够实现1~2A范围内的电流可调，步进值为0.05A，电流控制精度达到了1.30%，并且充电效率高达97.11%，具备过充保护功能。而在放电模式下，系统的放电效率能达到96.54%，同时能够保持输出电压稳定在30V左右。 此外，设计中还采用了INA282高边电流采样芯片，以实现精确的电流监测，确保整个系统的高效运行。通过集成测控模块，系统能够实时监控并调整工作状态，满足大功率电源系统的需求。 本文档详细阐述了如何利用STM32技术实现双向DC-DC变换器，以及在航天器电源系统中的实际应用，展示了其在提高能源利用率、减轻重量和简化系统设计方面的优势。这是一项具有创新意义的技术解决方案，对于现代电子设备和航天领域的能源管理系统具有重要的参考价值。