电源分类多样,对比模拟电源性能,数字电源因其运算能力强、响应速度快、易于监控等特点,被研究人员和电源市场广泛关注。如何设计一款体积小、成本低、性能强的实用性数字电源,是本论文研究的重点。本文首先分析了数字电源的种类及实际的市场需求。考虑到成本、开发快捷性、使用经济性及市场的基本需求,得出在满足相同控制性能的条件下,基于ARM的STM32系列芯片设计的数字电源相对于基于TI公司的DSP芯片设计的数字电源能有效的降低成本。本文以ST公司的STM32作为本项目的主控芯片,通过采用增量式PID算法与积分分离PID算法相结合作为软件设计算法,以H桥Buck-Boost型电路拓扑为主电路设计框架,设计了一款能完成程控输出和各种故障报警显示的数字电源。本文的主要内容包括四部分。首先确定以基于ARM的STM32作为本项目的主控芯片,其次对基于Buck-Boost的主控电路进行硬件设计。硬件电路主要包括MOS管构成的功率主电路、驱动电路、检测电路和OLED显示电路;然后进行了基于PID算法的软件设计,完成了程序编写、编译和烧录等步骤;最后对软硬件进行了联调,完成了恒压恒流控制,UART通讯、OLED屏幕显示等功能要求。经过测试,本论文设计的小功率数字电源满足最初的设计指标要求。说明尽管数字电源有以基于MCU或DSP为主控电路的两种方式,但从设计快捷性、体积、成本等方面考虑,基于ARM的数字电源仍然是现阶段较好的控制方式。
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