基于STM32的数控MPPT（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，支持对12V电池恒流恒压充电，并且支持太阳能板输入，支持MPPT算法追踪，单片机为STM32L431RCT6开发，并且底层代码由STM32CubeMx生成，方便大家移植到其它平台，并配有一个 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
• 本项目和前面的 “基于STM32的数控BUCK（一）功率板”，共用主控板，但代码结构进行了部分重构，使得移植更加轻松，并且增加了 MPPT 控制算法，想学习MPPT的同学可以参考一下
• 重点：开放源码
• 重点：开放源码
• 重点：开放源码

二、应用场景

• 数控开关电源
• 电源转换器
• 实验电源
• 学习 BUCK 拓扑
• 学习 MPPT 算法
• 学习 PID 算法

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：XL7015 作为一级降压，ASM1117-5.0 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 18~50V
• 输出电压范围：DC 12~16V
• 输出电流范围：DC 0~20A
• MPPT跟踪效率：99%
• 充电转换效率：最大95%
• 功率板PCB尺寸： 100x100mm
• 控制板PCB尺寸： 60x40mm
• PCB规格：双层板，单面布局
• 复刻成本：70元左右即可复刻（只功率板）

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源文件.zip“中
4. 原理图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“原理图源文件.zip“中
5. 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
6. 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DCDC，请保证输入的功率足够。
2. 附件里面有一个“固件HEX.zip”，如果不想编译源码，直接使用，可以直接烧录这个hex，源码也在“源码.zip”中，想研究的同学自取
3. BOM里面有5个未匹配的器件

• 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
• Q1、Q3、Q4：MOS管，我调试用的是 CRSZ019N10N4Z，可以自己根据参数选择，立创商城可以用 C2925050 替代
• R49：0805的NTC热敏电阻，立创商城可以用 C51597 替代
• F1：保险丝，30A的，立创商城可以用 C3014132替代
• R9：NC，，NC的意思就是不需要焊接

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

十、MPPT 追踪曲线展示

十一、测试视频

• 对电池恒流充电测试，电池连接着负载，显示12.5V，电源设置30V，10A，控制器会自己对过输入的电源进行限流充电

• 对电池恒流切换恒压充电测试，视频可见，控制器从CC模式，无缝切入CV模式，最终恒定于CV模式，对电池恒压充电

• 切换为太阳能板输入，MPPT算法追踪测试，设置100w的模拟太阳能板，开启电源的曲线模式，可见控制器会停留在曲线的最大点，MPPT追踪效率基本达到99%

• 过温保护测试，在上面的充电过程中，用热风枪对控制器加热，控制器到达过温保护点，控制器就停止充电，自行保护了，等待温度冷却下来，便自行恢复充电