200W超低纹波可调数字电源-LRP3212

200W超低纹波可调数字电源-LRP3212（Low Ripple Power 32V 12A）

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一、视频链接：

【纹波堪比LDO的开关可调电源见没见过？-哔哩哔哩】 https://b23.tv/NA1Asgj

二、项目简介

本项目拥有两套成品：

1、超低纹波Buck可调电源(LRP3212)：包含控制板PCB（与200W数字升降压电源通用），功率板PCB。

2、超低纹波升降压可调电源(LRP3212-PLUS)：包含控制板PCB（不通用），功率板PCB。

两级升降压版本和Buck版本相比只是增加了前级升压，以及更改了控制板。其余方面无差异。两者均拥有超低纹波的属性，且纹波性能一致。
在输入20V时:
输出5V 3A纹波 3mV;
输出12V 3A纹波 4mV;
输出20V 1A纹波 6mV;
输出32V 1A纹波 20mV;
全范围纹波率小于0.1%；

欠压、倒灌保护。
可直接给电池充电。

三、项目功能

输出Buck拓扑，可调输出数字电源。
本项目采用纯数字环路控制实现所有功能。
两个串级PID以及两个前馈控制形成高动态、零过冲等独一无二的优势。
是您学习电源控制、电力电子拓扑的最佳选择之一。

项目参数

输入电压范围：9-40V（TYPE-C以及DC5.5接口，自带PD诱骗）
输出电压范围：0-32V
输出电流范围：0-12A
可设置0到300W的瞬时过功率保护。

两级升降压版本再全范围输入可实现全范围电压输出，Buck版本仅能降压。

体积小巧，仅6.54.32cm。
兼容4mm香蕉插口。

四、原理解析（硬件说明）

1、硬件拓扑：

升降压PLUS版本电路拓扑如下：
（1）前级Boost电路，后级Buck电路。

（2）TPS54560将输入电压降到5V，为后级以及GAN模块供电。1117产生3.3V供电。

（3）CH224K用于进行TYPE-C口的诱骗，最大100W，具体电压功率视充电头定。

（4）S1用来旁路Boost电路。降压情况下减小一级转换，减小损耗。旁路MOS采用隔离驱动（EL357N）搭配隔离电源（0512）控制。

（5）电阻分压采集输入电压、Boost输出电压以及输出电压;INA181采集输出电流以及Buck电感电流。

（6）主控采用STM32G474，进行开关频率的闭环控制，开源链接提供程序HEX文件，源码请进Q群1033522665。

Buck版无前级升压电路以及旁路电路，其余一样。

2、超低纹波的滤波网络：

本项目的低输出纹波得益于采用耦合电感滤波电路，满足如下公式时对本项目开关频率滤波效果最佳。

详细原理见参考文献：S. S. Nag, S. Mishra and A. Joshi. A Passive Filter Building Block for Input or Output Current Ripple Cancellation in a Power Converter[J]. IEEE Journal of Emerging and Selected Topics in Power Electronics, 2016, 4(2): 564-575.

3、焊接特殊说明：

（1）输出电容：

PLUS版由于PCB板面积有限，所以输出固态电容采用外挂的形式，如下图

电容正负极分别焊接在红框以及绿框上，本人使用的是6.3×12大小的220uF/35V固态电容。

焊接完成后将十分规整

（2）谐振电容：

由于电感有±20%的误差，并且无法调节电感大小。为保证滤波效果，只能调节滤波网络中间的那几个NPO/C0G电容的总容值，具体容值大小计算公式上述有说明。谐振腔参数的不同会极大影响输出纹波大小，所以直接按照图纸中的电容购买并直接焊接并达不到下文所测试的效果！！！

五、软件代码

1、电源操作页：

电源界面操作逻辑和和前一个200W的数字升降压电源一样，滚轮加减、短按滚轮切换更改位；稍长按滚轮换切换电压、电流和功率；特长按进入设置界面；在此界面电源按键仅用来控制启停以及保护的清除。

2、菜单页：

设置菜单如下，
（1）可调节蜂鸣器音量
（2）控制是否启动锁定（锁定功能为每开机十次进入锁定界面，只需长按滚轮即可解锁，此功能可用来防止外借不还的现象）
（3）运行模式分为“高动态”以及“低纹波”两种模式。由于数字控制精度有限，高动态模式会在原本的纹波基础上叠加最大10mV的低频振荡，高动态模式可以实现全范围的快速响应（PD20v供电短路不死机）；低纹波模式通过减小闭环速度来抑制震荡，代价就是动态响应较差。
（4）校准模式见下图
（5）线阻补偿：有参数可调的线阻补偿，大电流情况下也能保证输出电压精度

3、校准页：

进入校准页需经过5秒的等待：

倒数结束后进入校准页，只需输入开路电压以及短路电流即可完成校准。需注意：确定参数改为了那个单独的电源按键，且只有在短路状态下“确定”按键才会被使能，此时按下即可完成校准。

校准之后电压精度测试条件如下图，正点原子的电子负载作为基准。

精度测试结果如下表：

经典的电压电流双闭环，外加输出电流对电感电流以及输出电压对占空比的前馈。
源码请进Q群1033522665，后续的bug也只在群里反馈及更新。

六、纹波、动态以及上电逻辑测试

输入使用使用手机充电器，PD20V。输出Buck始终运行在CCM模式，所以空载纹波和带载纹波基本一样。
由于输出纹波极小，稍微有一些干扰回路就会影响测量结果。为保证测试的准确性，在示波器探头上并联一个100nF电容（这并不会影响实际纹波大小，只用作滤除高频干扰），同时测量电源输出电容位置。如图：

1、输出5V 3A：纹波2.86mV（vpp），纹波率0.057%。（由于小示波器无20M带宽限制功能，所以手动卡的纹波大小）

2、输出12V 3A：纹波4.29mV（vpp）纹波率0.036%。

3、输出20V 1A：纹波6.29mV（vpp）纹波率0.031%。

4、输出32V 1A：纹波20.6mV（vpp）纹波率0.064%。

5、输出10V 3A-1A瞬态响应：过冲303mV，2毫秒左右恢复。过冲大小只与电流差决定，约等于150mV×电流差，且不受设定电压影响。

6、20V上电过程：任何状态都以恒定每10毫秒上升1V

7、设定电压调节过程：上升下降速率始终保持在1V/10ms

8、短路释放过程：设定10V5A，反复短路释放，也是无任何过冲

注意：上升斜率的限制只有两级升降压版本有，Buck版本是正常的PID过阻尼上升

七、效率测试

分别在输入12V、15V、20V、30V、40V；输出10V、15V、20V、25V、32V的情况下进行了效率测试，最高效率高达97.63%。详细测试结果如下：

八、结构以及外壳：

和前一个200W的数字升降压电源一样，外壳完全兼容。附件提供原外壳3D文件，也欢迎去上个项目的评论区找大佬分享的CNC底座外壳，可以再嘉立创免费打样。链接如下：
https://oshwhub.com/eda_ydaolrocl/200w-digital-buck-boost-power-su

2026：03：28：新增面板，更新3D模型，面板文件在面板CNC底座外壳.rar里

需注意，持续功率的输出能力和散热条件相关，瞬时功率无论散热能力都可以达到最大。
散热效果最好的是使用金属材质的无面板一体外壳，可以持续200W输出。
其次是CNC底座加塑料外壳
最次就是全塑料版本

两种外壳版本的大图：
无面板一体外壳：

面板CNC底座外壳：