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【RT-Thread作品秀】高效率同步DC转换器

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 楼主 | 2020-7-5 18:52 | 显示全部楼层 |阅读模式
RT-Thread作品秀】高效率同步DC转换器
概述
DC电源转换在生活和调试中应用广泛,本设计目标是实现一个体积小,效率高,非常易用的DCDC转换器。
硬件电路主要是基于MCU,全数字化控制,同步整流,自动升降压,输入范围是常用电源,输出目标1~30V,电流>1A,电压电流测量显示.
因为比赛时间限制,功能和GUI部分省略简化,集中实现主要功能
RT-Thread性能好,多任务,组件丰富,有利于提高效率,缩短开发时间.
不过因为从没用过,所以反而需要更多时间学习。
本设计尽量采用国产元器件,希望做到低成本,简单易用,高效率.

但由于时间所限,没能完整实现,有待后续补充。
RT-Thread使用情况概述
第一次接触RT-Thread,不了解的情况下需要学习。当然随着熟悉以后使用起来必然会更方便。
本设计基于RT-Thread的AT32F403A-start BSP包。根据教程打开PWM功能,ADC功能,其他特性和组件暂时未用到,还有待学习。
当然这个过程也走了不少弯路,官方教程也有错误,不必一一详述。
硬件框架
电路主要部分是同步buck-boost变换器架构,
这样的四管都是NMOS的情况,需要自举驱动,增加驱动芯片只适合较大功率场合,复杂性和难度和成本都要增加。
而本项目目标是简洁廉价地实现电压变换,利用mcu的外设实现,不需要专门的芯片,如此则可以降低成本,也可能灵活的实现多路需求,所以略作改动。上管改为PMOS,这样小功率可以mcu直接驱动,因为是低电平打开,不需要自举,缺点就是输出电压范围在低端受限,不可低于Vgs,大约3V。电路结构如下:
2.jpg
实际电路图如下:
3.jpg
采用的是双管芯片NCE4606,一个芯片中集成有一个NMOS和一个PMOS。同时包含电压测量和电流测量电路。
雅特力的AT32F403A有高的总线频率,非常适合输出较高频率的PWM,利于体积控制和纹波控制.
较高速的ADC采样有利于提高反应速度.高主频的M4内核有利于快速运算.提高反应速度。
软件框架说明
软件是后续设计的重点,但是由于初期设计的电路有缺陷,对MOS管保护不够,所以不能工作,后续继续努力。
软件模块说明
后续设计目标:
1基于RT-Thread,其PWM并未实现高级PWM功能,互补输出和死区控制,所以要增加或者修改驱动。
2电压控制采用简单的比例控制方法。
3增加显示和控制GUI部分
演示效果
目前硬件不能工作,软件只调通了PWM,还没实现同步检波,有待后续补充。
由于时间限制,先提交资料,后续补充。

电路板设计
5.jpg
变换器电路模块,右边usb电源输入,左边输出端子。
6.jpg
连接图,因为暂不能互补输出,故而上管输出接地保持开通。次级下管PWM控制,实现boost升压。
8.jpg
代码地址



高效率同步DC转换器.pdf (2.23 MB, 下载次数: 13)

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| 2020-7-5 19:09 | 显示全部楼层
mcu直接驱动PMOS,在输入电压或输出电压高于MCU电源时会无法关断。

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 楼主 | 2020-7-6 19:08 | 显示全部楼层
LcwSwust 发表于 2020-7-5 19:09
mcu直接驱动PMOS,在输入电压或输出电压高于MCU电源时会无法关断。

可以关断的,mcu采用OD输出就行~
不过因为驱动电流不够,控制波形不够好~~

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