基于STM32的寬范圍輸出開關電源的研究與設計.pdf

1、隨著電力電子技術的蓬勃發(fā)展，一般的開關電源由于輸出電壓單一逐漸表現出了其在當代高科技產品研發(fā)過程中的諸多不完善的地方，特別是開關電源寬范圍輸出的要求。此時，基于微控制器的可調開關電源的優(yōu)勢顯現出來。這種電源通過新穎的控制方式和控制策略，可以方便的實現輸出電壓、電流調節(jié)的功能。本文采用微控制器和比例積分微分（Proportion Integral Derivative，PID）控制算法設計了一款輸出電壓、電流寬范圍可調的開關電源。

2、　　本研究中開關電源的整個設計過程包括硬件和軟件控制兩大部分。硬件部分設計主要包括：功率變換主電路的分析設計、微處理器STM32F103核心電路設計、脈沖寬度調制（Pulse Width Modulation，PWM）波控制模塊電路設計、驅動模塊電路設計、高頻變壓器的設計、整流濾波電路設計、采樣反饋電路設計、液晶顯示屏（Liquid Crystal Display，LCD）顯示模塊電路設計、旋轉編碼開關電路設計及串口通信電路設計。軟件控

3、制部分整體上采用模塊化的設計方法，主要包括：PID算法控制模塊程序設計、電壓電流采集模塊程序設計、液晶顯示模塊程序設計、旋轉編碼開關程序設計、串口通信模塊程序設計。由于設計的開關電源是可調的，其精確數學模型難以建立，所以本設計中采用了一種結構簡單、性能穩(wěn)定的 PID控制算法來實現對輸出電壓、電流快速精確的調節(jié)。通過把STM32的模數轉換器采集到的電壓和電流數據進行相應的比例、積分、微分運算得出相應的結果，再根據這個結果通過STM32的數

4、模轉換器調節(jié)脈寬調制芯片的參考電壓，改變其輸出的 PWM波占空比，進而調節(jié)功率開關管導通時間的長短，達到對輸出電壓、電流快速精確調節(jié)的目的。完成了硬件系統(tǒng)和軟件控制的完整設計和實現，并完成了實驗樣機的調試和測試，包括控制電路和功率主電路的調試及遇到問題的解決。測試結果表明：電源輸出電壓可以在5~100V之間連續(xù)可調，步進精度為0.5V；輸出電流可在0~3A連續(xù)可調，步進精度為10mA，最大輸出功率為300W，整機效率在87％以上。本文實