基于STM32的寬范圍輸出開關(guān)電源的研究與設(shè)計(jì).pdf

1、隨著電力電子技術(shù)的蓬勃發(fā)展，一般的開關(guān)電源由于輸出電壓?jiǎn)我恢饾u表現(xiàn)出了其在當(dāng)代高科技產(chǎn)品研發(fā)過(guò)程中的諸多不完善的地方，特別是開關(guān)電源寬范圍輸出的要求。此時(shí)，基于微控制器的可調(diào)開關(guān)電源的優(yōu)勢(shì)顯現(xiàn)出來(lái)。這種電源通過(guò)新穎的控制方式和控制策略，可以方便的實(shí)現(xiàn)輸出電壓、電流調(diào)節(jié)的功能。本文采用微控制器和比例積分微分（Proportion Integral Derivative，PID）控制算法設(shè)計(jì)了一款輸出電壓、電流寬范圍可調(diào)的開關(guān)電源。

2、　　本研究中開關(guān)電源的整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程包括硬件和軟件控制兩大部分。硬件部分設(shè)計(jì)主要包括：功率變換主電路的分析設(shè)計(jì)、微處理器STM32F103核心電路設(shè)計(jì)、脈沖寬度調(diào)制（Pulse Width Modulation，PWM）波控制模塊電路設(shè)計(jì)、驅(qū)動(dòng)模塊電路設(shè)計(jì)、高頻變壓器的設(shè)計(jì)、整流濾波電路設(shè)計(jì)、采樣反饋電路設(shè)計(jì)、液晶顯示屏（Liquid Crystal Display，LCD）顯示模塊電路設(shè)計(jì)、旋轉(zhuǎn)編碼開關(guān)電路設(shè)計(jì)及串口通信電路設(shè)計(jì)。軟件控

3、制部分整體上采用模塊化的設(shè)計(jì)方法，主要包括：PID算法控制模塊程序設(shè)計(jì)、電壓電流采集模塊程序設(shè)計(jì)、液晶顯示模塊程序設(shè)計(jì)、旋轉(zhuǎn)編碼開關(guān)程序設(shè)計(jì)、串口通信模塊程序設(shè)計(jì)。由于設(shè)計(jì)的開關(guān)電源是可調(diào)的，其精確數(shù)學(xué)模型難以建立，所以本設(shè)計(jì)中采用了一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定的 PID控制算法來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)輸出電壓、電流快速精確的調(diào)節(jié)。通過(guò)把STM32的模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集到的電壓和電流數(shù)據(jù)進(jìn)行相應(yīng)的比例、積分、微分運(yùn)算得出相應(yīng)的結(jié)果，再根據(jù)這個(gè)結(jié)果通過(guò)STM32的數(shù)

4、模轉(zhuǎn)換器調(diào)節(jié)脈寬調(diào)制芯片的參考電壓，改變其輸出的 PWM波占空比，進(jìn)而調(diào)節(jié)功率開關(guān)管導(dǎo)通時(shí)間的長(zhǎng)短，達(dá)到對(duì)輸出電壓、電流快速精確調(diào)節(jié)的目的。完成了硬件系統(tǒng)和軟件控制的完整設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)，并完成了實(shí)驗(yàn)樣機(jī)的調(diào)試和測(cè)試，包括控制電路和功率主電路的調(diào)試及遇到問題的解決。測(cè)試結(jié)果表明：電源輸出電壓可以在5~100V之間連續(xù)可調(diào)，步進(jìn)精度為0.5V；輸出電流可在0~3A連續(xù)可調(diào)，步進(jìn)精度為10mA，最大輸出功率為300W，整機(jī)效率在87％以上。本文實(shí)