STM32F334在双向同步整流BUCK-BOOST电源中的信号调理与电路设计
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更新于2024-08-07
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"本文档主要介绍了基于STM32F334的双向同步整流BUCK-BOOST数字电源的设计,包括信号调理电路的详细解析。在电源设计中,信号调理电路对于精确测量输入输出电压和电流至关重要。"
在设计信号调理电路时,主要考虑了输入输出电压和输出电流的检测。输入输出电压检测是通过使用运算放大器TLV2374构建的差分电路来实现的。这种电路可以将输出电压按比例缩小到适合ADC(模拟数字转换器)采样的范围。对于输入电压,利用F334内部的运放进行比例缩小,然后送入ADC进行采样。输出电压检测电路的详细设计如图11所示,它有助于软件解算出实际的输出电压。
输出电流检测则采用了TLV2374的差分放大电路,其中采样电阻放置在电路的低端。由于采样电阻值较小,直接采样会导致压降不准确,因此需要通过放大电路先放大信号。考虑到电流可能正向和负向流动,负电压无法直接被MCU(微控制器单元)采样,设计中引入了一个1.65V的基准电压,这通过1:1电阻分压产生,并通过TLV2374组成的电压跟随器输出。这样的设计确保了无论电流流向如何,MCU都能准确采样。输出电流检测电路的结构如图12所示,而1.65V基准电压的生成如图13所示。
整个系统方案结构包括BUCK-BOOST主电路、辅助电源、驱动电路、信号调理电路、STM32F334主控电路以及OLED驱动电路。STM32F334作为主控芯片,其内部的HRPWM模块用于生成所需的脉宽调制(PWM)信号,驱动MOS管工作。此外,信号调理电路与ADC配合,用于采集输入电压、输出电压和输出电流等关键参数,确保了系统的稳定性和精度。
双向同步整流BUCK-BOOST变换器是一种高效能的电源解决方案,尤其适用于需要能量双向流动和升降压功能的场景,如太阳能发电、风力发电、微电网等。相比于单一的BUCK或BOOST电路,这种变换器具有更广泛的适用性。本设计采用的同步BUCK-BOOST拓扑结构由同步BUCK电路和同步BOOST电路级联构成,结构简洁且控制灵活。通过这样的设计,不仅可以实现能量的双向流动,而且可以在同一方向上实现升压或降压。
本文档详细阐述了信号调理电路在STM32F334主控的双向同步整流BUCK-BOOST数字电源中的应用,提供了一套完整的软硬件设计方案,对于理解和实施类似电源项目具有很高的参考价值。
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