基于STM32的数控BUCK（一）功率板

一、产品简介

• 本项目是一个基于STM32开发的纯数控数字电源，单片机为STM32L431RCT6开发，并且底层代码由STM32CubeMx生成，配有一个 OLED 屏幕显示系统内容，完成基本的保护功能，例如输入过欠压，输出过欠压，输出过流，内部温度保护等。

二、应用场景

• 开关电源
• 电源转换器
• 实验电源
• 学习BUCK拓扑

三、产品方案

• 主功率拓扑：同步BUCK
• 控制芯片：STM32L431RCT6 （可以用STM32F103RCT6 替代，移植代码工作量也不大）
• 电流采样方案：使用了一个 ACS711KLCTR-25AB-T 电流霍尔传感器 （可以用国产霍尔传感器替代，保留了5V和3.3V供电方式，可选用）
• 电压采样方案：EG8548 运放差分采样 （可以普通运放替代）
• 显示方案：硬件SPI 的 0.96寸OLED 屏幕
• 辅助电源：EG1198 作为一级降压，XL1509-5.0 作为二级降压，ASM1117-3.3 作为三级降压
• 驱动方案：一个基于EG2181D的半桥驱动

四、产品参数

• 输入电压范围：DC 18~80V
• 输出电压范围：DC 5~28V
• 输出电流范围：DC 0~20A
• 功率板PCB尺寸： 100x100mm
• 控制板PCB尺寸： 60x40mm
• PCB规格：双层板，单面布局

五、产品使用说明

1. 功率MOS管可以替代，替代Vds电压要大于等于100V，Id电流要在100A左右，内阻越小越好
2. 本模块需要配合单片机控制，需要提前给主控下载好程序
3. PCB源文件也放在了附件当中，可以自己进行修改或者查看，在附件“PCB_PCB_数控BUCK学习功率板v2_2023-10-14.zip“中
4. 此工程只是功率板，还有一张控制板在另一个项目里面，同样也可以下载一切信息
5. 注意本工程为”基于SMT32的数控BUCK（二）控制板“的功率板，需配合控制板使用（详见我个人主页）

六、注意事项及备注

1. 降压DC，请保证输入的功率足够。
2. Layout 布局比较紧凑，所以在PCB上隐藏了位号信息，详细的位号信息，可以导入PCB源文件，也可以看”PCB_PCB_数控BUCK学习功率板v2-丝印位号_2023-10-14.zip“
3. 附件里面有一个“L431RCT6_BUCK_HEX.zip”，如果不想编译源码，直接使用，可以先烧录这个hex，真正的源码放在控制板的项目里面
4. BOM里面有一个位号 C10 的电容，在底层，可贴可不贴，不影响整体功能
5. BOM里面未匹配的器件

• U9、U10：C286231 散热器
• L1：需要自己绕制，电感绕制参数在附件“电感设计文件.zip”中，包含所用磁环参数及绕制线径与匝数

七、开发环境展示及部分代码展示

• KEIL版本与SMT32CubeMx版本展示

• 内部部分代码展示，展示了PID部分计算代码，及相关参数定义代码

八、OLED屏幕显示内容展示

• 一共有3个页面的内容，分别是当前运行参数页面，设定参数页面，版本展示页面

九、按键功能描述展示

十、Git仓库展示

十一、测试图片

• 输入25V，输出12V，启动波形-2023-10-13-15-32-18（通道1为输出电压，通道2为输入电压）
• 输入35V，输出12V，带载8A输出电压波形-2023-10-13-15-36-09
• 带载中改变±10V输入电压，输出12V，带载8A输出电压波形-2023-10-13-15-49-27

• 输入25V，空载及带载纹波测试，及输入欠压后，输出关闭电压波形

• 输入25V，带载8A测试下管尖峰，通道1为下管驱动，通道2为下管DS尖峰波形，下管尖峰基本没有-2023-10-13-16-04-43
• 输入25V，带载8A测试上管尖峰，通道1为上管管驱动，通道2为上管DS尖峰波形，尖峰大概比输入电压高4V-2023-10-13-16-11-42

十二、测试视频

• 带载测试，并且带载过程中，调高输入电压，直至保护电压80V以上时，可以输出稳定，并且过压后关闭输出，过压报错消失后自动恢复

• 恒流恒压带载测试，电子负载设定为CR模式，目前恒流设定为3A，为了方便测试，可见在切换到恒流模式后，系统会以电流为目标值，根据电阻值切换输出电压

• 按键及OLED屏幕功能展示