双向DC-DC变换器设计与控制策略

"本文主要探讨了程序设计在双向DC/DC变换器中的应用，特别是涉及表面肌电信号数字传感器的电路控制。系统采用MSP430单片机，通过PWM信号控制同步整流技术，实现电能的双向传输，并进行闭环数字PI控制，以达到恒流、恒压的效果。在设计过程中，辅助电源由LM2596芯片实现，为系统提供5V和12V电压。变换器在充电和放电模式下表现出高效能，充电效率高达94%，放电效率达97%。此外，系统具备电流步进调节功能，精度可达10mA，并能实时监测电池荷电状态(SOC)。关键词包括：双向DC/DC变换器、同步整流、PI控制、IR2110和SOC。在电路设计方面，选择了以同步整流为核心的双向DC/DC变换方案，以提高效率和降低成本。" 本文详细阐述了一个基于MSP430单片机的双向DC-DC变换器设计，该变换器采用了同步整流技术，可以实现电能的双向传输，适用于电池充电和放电场景。系统的核心是同步整流电路，它结合了Buck和Boost电路的特性，能够在两种工作模式下自由切换，确保高效能的能量转换。在控制策略上，设计采用数字PI控制器，通过PWM信号控制MOSFET栅极，实现了精确的电流和电压控制。 在电源部分，设计采用了LM2596芯片来构建辅助电源，该电源模块由变压、滤波和稳压组成，为整个系统提供稳定的5V和12V电压。在硬件接口上，设计包括键盘输入和显示输出。键盘用于控制电路的开关以及设定电流步进值，显示部分则用于呈现当前的电流读数，确保用户可以直观了解系统状态。 在具体实现中，变换器的充电模式下，电流调整率和控制精度高，电流步进可调至10mA；放电模式下，电压调整率良好，体现了系统的高效率。同时，系统还具备了测量电池荷电状态的能力，精度达到1mA。效率方面，充电模式下的效率达到了94%，而放电模式下则高达97%，显著优于传统方案。 在选择变换器方案时，文章对比了双-单向DC/DC变换器、带隔离变压器的双向全桥DC/DC变换器和以同步整流为核心的双向DC/DC变换器。最终，选择了同步整流方案，因为其具备高效率、体积小、动态性能优越和成本较低的优势。 总结来说，这个设计实现了高效能的双向DC-DC变换，集成了精确的电流和电压控制，以及实时的电池状态监控，是智能电源管理系统的一个优秀实例。