300W高效率数控DC-DC电源模块

1. 产品简介

一款基于STM32的低成本数控大功率DCDC电源，宽电压输入、宽电压输出，输出电压可调。电流输出范围达到0A-12A，具备过流&短路保护等功能。具有使能接口；烧录接口；串行通讯接口；输出电压设置接口。可编程架构，环路响应可调。可作为大功率场景的通用方案。现已开源程序。

2. 应用场景

1. 适用于大功率BUCK降压的场景，可作为可调电源使用。

2. SMT式焊盘，可将本模块作为电路板的一部分，焊接在用户自己的板子上，作为大功率的电源电路。

3. 可作为通用型的大功率BUCK方案，可针对不同应用设置输出电压和环路响应参数，在不同场景下都能达到最好的控制效果。

3. 产品概述

1. 一路电压输入，一路电压输出。

2. 一路串口，可用于程序调试，也可用于设置模块的参数。（该功能还没做，后续更新）

3. SWD烧录口，可用于烧录、调试程序（需要使用3.3V调试好了再上VIN，否则容易烧板子）。

4. 具有输出电压配置电阻，使用简单的公式即可算出模块输出特定电压需要配置的电阻值。

5. 输入电压，输出电压，输出电流均做了采样，可用于环路控制。

6. 最大功率300W，最大效率98%。

4. 产品参数

1. 转换效率极高，最新版本开关频率50kHz，运算周期10kHz。能达到95%-98%的效率，总功率理论上可做到500W以上。静态功耗0.8W。

2. 输入电压Vin = 15V-48V，输出电压 = 1V ~ Vin*80%，输出电压精度受主控芯片定时器时钟限制，为0.0625V~0.2V（输入电压越大，精度越差）。

3. 输入电压、输出电压均做了采样，采样精度0.0128V/ADC。电压采样点均使用了钳位电路进行保护。软件设计了电压前馈算法，能极快响应输入电压的变化。

4. 具有输出电流采样的功能，采样精度0.008A/ADC ，能够实现软件限流（目前只能在软件里修改限制值）。

5. 具备40A过流保护&短路保护的功能，电流超过40A或短路时，能马上停止输出，并自动进入打嗝模式，能最大程度保护电路。（实际上由于噪声，会提前几安培触发保护，若需要更高的保护电流，可以设置比较器的电阻，建议降低到20A左右）。

6. 输出电流0~15A（稳定），PCB走线是按照20A的规格设计的，由于降低了控制频率，mos发热量极低，再无需散热。通过修改过流保护电阻的值，可以做到稳定15A以上的电流。

正面：

5. 使用说明

1. 本板子使用单面器件，功率部分需要焊接牢靠，推荐使用中温锡膏+加热平台进行焊接。

2. 焊接完成后要检查固态电容焊接是否牢靠。焊接较差会导致整体阻抗过大，发热变严重。

3. 上电前，一定要先给使用Jlink给stm32供电并烧录程序，再上VIN的电压，否则无法确定原来stm32中是否有程序，可能会烧坏mos管。

4. 本模块无可插拔接口，需要焊接在洞洞板上或者PCB上使用。

5. 模块输入电压为15V-48V，器件的设计余量均选用了80%，耐压最高60V。

6. 使能引脚在模块内部使用10k电阻下拉，需要上拉一个电阻到VIN，或者使用外部单片机的IO口进行使能，输入电压范围0V-6V，失能电平0V-1.34V；使能电平1.35V-6V。

7. 串口可用于调试设备，或者配置模块参数（这部分暂时还没做，后期补上）

8. VSET引脚模块内部上拉了10k电阻，外部下拉电阻到地即可设置输出电压，计算公式为：Rx=(10k*Vout)/(52.8V-Vout)，若不下拉电阻，则输出电压为输入电压的80%，即0.8*VIN。

9. Mos管最好选耐压大于60V，内阻小于10mΩ的，可大大减少大电流时的发热量。

10. 陶瓷电容尽量选X7R等温度敏感性低的（按照BOM表买），电容选用固态电容，内阻小，不要为了省钱买电解电容，电解电容虽然能用，但是发热极其严重，无法保证长时间使用的稳定性。

6. 备注

附件有：

1. 固态电容；mos管；功率电感；电流放大器链接；焊接辅助工具；模块的嘉立创料号完整BOM表。

2. 目前市面上大功率BUCK方案比较少，且价格比较贵，效率也比较低，本设计按立创的报价做一套约45元，批量的话可以做到30甚至更低。

3. 打板的时候要备注：“使用V割工艺处理板边即可，无需半孔工艺”。该板子使用了大量过孔作为电流换层，无需使用焊盘过电流。做半孔工艺的话价格很高。

4. 因为部分元器件不匹配，上传bom匹配部分不包含完整，复刻请查看附件的完整bom和部分元器件购买参考链接。

5. 时间精力问题，测试图像不再更新，具体波形与实测不会有太多差异，只是频率变了，请知悉。

7. 测试图像

输入32V，输出25V，10A。效率达到97%：

输出250W：

200W时的mos管热成像图：

12V输出纹波

短路保护（黄色PWM，蓝色电流）

死区控制（红色上管，黄色下管）

开关节点上升

开关节点下降

25V 0.6A轻载转8A重载（红色电压，蓝色电流）

25V 8A重载转0.6A轻载（红色电压，蓝色电流）

缓启动电压上升波形（黄色电压，红色PWM）

掉电波形（黄色电压，蓝色电流）

8. 源码以及更新记录

硬件版本 V1.3     稳定版

软件版本V1.0      尝新版（暂时只提供固件）

软件版本V1.1      稳定版（提供固件以及源码）