2015年电赛电源题,双向DC-DC - 嘉立创EDA开源硬件平台

编辑器版本 ×
标准版 Standard

1、简单易用,可快速上手

2、流畅支持300个器件或1000个焊盘以下的设计规模

3、支持简单的电路仿真

4、面向学生、老师、创客

专业版 professional

1、全新的交互和界面

2、流畅支持超过3w器件或10w焊盘的设计规模,支持面板和外壳设计

3、更严谨的设计约束,更规范的流程

4、面向企业、更专业的用户

标准版 2015年电赛电源题,双向DC-DC

简介:利用正点原子精英版V2开发板STM32单片机,实现对双向DC-DC系统的控制,最终达到充放电的成果

开源协议: CC BY-SA 3.0

(未经作者授权,禁止转载)

创建时间: 2023-03-13 18:52:38
更新时间: 2023-09-09 13:20:02
描述
# 题目分析 [双向DC-DC变换器(A题).pdf](https://s3-us-west-2.amazonaws.com/secure.notion-static.com/fb8e7deb-6391-401d-a299-8078e064f79d/%E5%8F%8C%E5%90%91DC-DC%E5%8F%98%E6%8D%A2%E5%99%A8%EF%BC%88A%E9%A2%98%EF%BC%89.pdf) ![QQ截图20230501001907.jpg](//image.lceda.cn/pullimage/iOU1Y4MmRNOnnRiwweDzhUs5eHDhb9kN9zzmY7rd.jpeg) ## 基本要求 接通 S1、S3,断开 S2,将装置设定为充电模式。 ### 1、U2=30V 条件下,实现对电池恒流充电。充电电流 I1 在 1~2A 范围内步进可调,步进值不大于 0.1A,电流控制精度不低于 5%。 如何实现这个目标呢?你可能想的非常简单,只需要一个简单的PID控制就行了,但在实际过程中,你会发现有点小问题,就是电流的控制精度不稳,会上下跳动,很难符合要求。 问题的解决办法:使用双PID控制,前一个PID的输出作为后一个PID的目标值,实现一个PID的串联。比如我的代码中就使用两个采样,采样I1和U1的值,使得I1最终控制在了2A,控制精度小于5%。 电流实现步进可调 解决方法:用中断触发,比如我用key0去减小target的值,因为中断一定能触发,所以就能修改,如果放在main函数中可能会出现触发不了的状况。 ### 2、设定 I1=2A,调整直流稳压电源输出电压,使 U2 在 24~36V 范围内变化时,要求充电电流 I1 的变化率不大于 1%。 没什么好说的,注意设置输出占空比的上限,上限低了会导致电流不会到2A。 ### 3、设定 I1=2A,在 U2=30V 条件下,变换器的效率≥90% 。 算效率,我不想提了,我做出了的效率是94%多。 ### 4、测量并显示充电电流 I1,在 I1=1~2A 范围内测量精度不低于 2%。 用一些OLED函数,结束。 ### 5、具有过充保护功能:设定 I1=2A,当 U1 超过阈值 U1th=24±0.5V 时,停止充电 这个比较巧妙,我当时想的是采样U1到24v时,输出占空比为0,即不输出PWM波,但这时会导致电路出现问题,会导致电池部分短路,产生大电流,直接烧起来。 这时候可以在电路中加一个继电器,当U1超过时,关闭PWM并用继电器断开电路,这样就成功了。 > 我的代码中没有写,因为当时测试的时候没用到,用的保险丝,没注意这个 > ## 发挥部分 ### 1、断开 S1、接通 S2,将装置设定为放电模式,保持 U2=30±0.5V,此时变换器效率≥95%。 算效率,过。 ### 2、接通 S1、S2,断开 S3,调整直流稳压电源输出电压,使 Us 在 32~38V 范围内变化时,双向 DC-DC 电路能够自动转换工作模式并保持 U2=30±0.5V。 当时我和队友被这个题目迷惑了,以为要在BUCK和BOOST模式中转换,实际上不需要。 只需要控制BOOST始终保持U2等于30V就行,直流稳压电源只是一个干扰项,所以这个题目并不是太难。 ### 3、在满足要求的前提下简化结构、减轻重量,使双向 DC-DC 变换器、测控电路与辅助电源三部分的总重量不大于 500g。 总重小点,简单。 # 电路部分 ## 双向DC-DC ![QQ截图20230501004238.jpg](//image.lceda.cn/pullimage/G740mfsnPOHI2ejgnsrkKcnhApJUkLEkubzj6XXN.jpeg) ## 辅助电源 建议去淘宝买成品模块 为什么需要辅助电源? 因为到时候只有一个电源输出,就是30V左右,而单片机需要5V供电,芯片需要12V和5V供电,所以需要一个辅助电源模块。注:下面左边的端子输出5V,右边输出3.3V,上靠右的输出12V。 **测试的视频因为我的文件比较大我将上传到B站,注意我的PCB文件中BOM表不吻合,请按原理图购买,封装和数值都对应即可,代码文件请参考附件。**
设计图
原理图
1 /
PCB
1 /
未生成预览图,请在编辑器重新保存一次
ID Name Designator Footprint Quantity BOM_Supplier BOM_Supplier Part BOM_Manufacturer BOM_Manufacturer Part
1 1uf C1,C3 CAP-TH_BD5.0-P2.00-D0.8-FD 2 LCSC C432355 rubycon(红宝石) 50YXJ10M5X11
2 BOOST CN1 CONN-TH_2P-P5.08 1 LCSC C91153 Phoenix Contact(菲尼克斯) 1729128
3 BUCK CN2 CONN-TH_2P-P5.08 1 LCSC C91153 Phoenix Contact(菲尼克斯) 1729128
4 FR307 D1,D2,D3 FR307 3 LCSC C140432 STARSEA FR307
5 PWM H1 HDR-TH_2P-P2.54-V-M-1 1 LCSC C86471 TE Connectivity(美国泰科) 826629-2
6 +12V H3 HDR-TH_2P-P2.54-V-M-1 1 LCSC C86471 TE Connectivity(美国泰科) 826629-2
7 GND H4 HDR-TH_10P-P2.54-V-M_PH-00779 1 LCSC C2685184 Liansheng(连盛) PH-00779
8 BOOST电压采样 H5 HDR-TH_2P-P2.54-V-M-1 1 LCSC C86471 TE Connectivity(美国泰科) 826629-2
9 buck电压采样 H6 HDR-TH_2P-P2.54-V-M-1 1 LCSC C86471 TE Connectivity(美国泰科) 826629-2
10 51Ω R1,R4 RES-TH_BD2.5-L4.7-P8.70-D0.5 2 LCSC C367443 KOA CFS1/4CT26A101J
11 10kΩ R2,R3 RES-TH_BD2.5-L4.7-P8.70-D0.5 2 LCSC C367443 KOA CFS1/4CT26A101J
12 20k R5,R7 RES-TH_BD2.5-L4.7-P8.70-D0.5 2 LCSC C367443 KOA CFS1/4CT26A101J
13 1k R6 RES-TH_BD2.5-L4.7-P8.70-D0.5 1 LCSC C367443 KOA CFS1/4CT26A101J
14 1K R8 RES-TH_BD2.5-L4.7-P8.70-D0.5 1 LCSC C367443 KOA CFS1/4CT26A101J
15 IRF540N U2 TO-220AB-3_L10.4-W4.6-P2.54-L 1 LCSC C5121605 minos(迈诺斯) IRF540N
16 IR2103PBF U3 DIP-8_L9.8-W6.6-P2.54-LS7.6-BL 1 LCSC C23701 Infineon(英飞凌) IR2103PBF
17 SLT130125T103MTB U5 IND-TH_L40.0-W22.0-P18.00 1 LCSC C908345 Sunltech(韩国顺磁) SLT130125T103MTB
18 470uF U8,U12 CAP-TH_BD16.0-P7.50-D1.2-FD 2 LCSC C721247 AISHI(艾华集团) ERS1KM471L25OT
19 IRF540 U9 TO-220AB-3_L10.4-W4.6-P2.54-L 1 LCSC C5121605 minos(迈诺斯) IRF540N

展开

工程视频/附件
工程成员
侵权投诉
相关工程
换一批
加载中...
添加到专辑 ×

加载中...

温馨提示 ×

是否需要添加此工程到专辑?

温馨提示
动态内容涉嫌违规
内容:
  • 153 6159 2675

服务时间

周一至周五 9:00~18:00
  • 技术支持

support
  • 开源平台公众号

MP