一款基于Simulink的移相全桥DC/DC变换器模型

基于stm32的双向DCDC变换器设计，包内为设计方案，设计报告，仅供学习参考，严禁商用

本人在Simulink平台搭建的DC-DC变换器仿真模型，可以使用构成你自己模型的一部分。

本系统以 TI 公司的 MSP430F5529 单片机为核心，设计了一套高效率的双向 DC-DC 变换器。通过闭环控制实现了恒流充电，放电，过充保护以及自动切换 工作模式的功能，效率高，精度高。该设计应用同步整流技术和准方波零电压软 开关技术使效率明显提高。单片机输出带死区的互补 PWM 来控制 MOSFET 的 导通与关断，驱动电路使用 TI 公司的 UCC27211 驱动芯片驱动 TI 公司的导通电 阻极小的 CSD19506 功率 MOSFET，采用自举升压、浮地驱动的方式驱动高侧 MOSFET。采用电阻分压电路检测电压和 TI 公司的 INA282AIDR 电流检测芯片 检测电流。并且可以实现按键步进调节电流值，屏幕显示电压电流值的功能。

本系统主要由 BUCK 降压模块、BOOST 升压模块、测控模块、辅助电源模块 组成。其中BUCK 降压模块和BOOST 升压模块的驱动选用具有波形互补的可编程 芯片IR2104、电流采样选用TI 公司专用高边电流采样芯片INA282；测控模块采 用低功耗单片机STM32 对输出电压、输出电流实现闭环PI 控制。 系统可以实现：在充电模式下，充电电流在 1～2A范围内步进可调且步进值 为 0.05A，电流控制精度 1.30%左右；充电电流变换率为 0.87%；充电效率可达 到 97.11%，具有测量、显示充电电流以及过充保护功能。在放电模式下，放电 效率可达到96.54%且电压能保持在 30V左右。

本系统以同步整流电路为核心构成双向 DC/DC 变换器，该变换器依据 Buck 和 Boost 电路在拓扑互为对偶，实现电能的双向传输，同时采用同步整流技术， 使得电路可以在两种工作状态下实现自适应换流。本系统采用 msp430 单片机产 生 PWM 信号， IR2110 作为 MOS 管栅极驱动器，进行闭环数字 PI 控制，从而实现 对电路的恒流、恒压控制。测试结果表明：当变换器在充电模式下，输入电压和 充电电流在较宽范围内变化时，变换器具有良好的电流调整率和优异的电流控制 精度，电流步进实现 10mA 可调；在放电模式下，电路具有良好的电压调整率。 同时，系统还实现了充电电流的测量与显示，测量精度达到 1mA。同时，变换器 实现了非常高效的电能转换，充电模式下效率达到 94%，放电模式下效率达到 97%。此外，本设计可实时监测蓄电池荷电状态(SOC)并进行显示。

首先，介绍了基本DC．DC变换器的拓扑结构特点和数学建模方法，并用Matlab 进行了仿真，为后面基于DSP数字PID控制的DC．DC变换器的研究与设计建立了理 论基础。 其次，分析了常规PID控制理论，阐明了结合系统函数设计PID幸b偿器的实现过 程，以及从S域中实现常规PID数字化的方法并给出了利用DSP实现数字PID控制器 的具体策略。 第三，结合数字PID控制理论的分析，以Buck变换器为例，完成了基于DSP 数字PID控制的Buck转换器的实际电路以及控制程序设计，并制作了试验样机。 最后，试验样机测试和结果分析。实验结果表明，本文使用的基于定频PWM 技术的数字PID控制方法的开关功率变换器有更高的可靠性和灵活性，其输出特性 得到很大的改善：稳态输出误差小、噪声敏感度低、动态响应快并具有优异的负载 瞬态特性。

1. 任务设计并制作一个DC-DC 变换器（15V 转变成5V） 2. 要求 1）输出电压Uo：5V； 2）最大输出电流Iomax：1A； 3）输入电压范围：12V~18V； 4）输出电流Io 范围：0~1A 时; 3.说明 1）DC-DC 变换器不允许使用成品模块，但可使用开关电源控 制芯片。 2）电源在最大输出功率下应能连续安全工作足够长的时间。 3）设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、 主要流程图、保护电路图 4) 设计报告中要写明所有的设计过程 5) 利用仿真软件分析电路的工作过程