简介DC-DC也就是直流转直流电路一般用于给设备输入充电或者设备输出直流给别的设备充电在生活中也比较常见。例如电脑适配器给电脑充电时电脑端输入接口就有DC-DC电路把电脑适配器的输入电压通过控制算法升高/降低电压来给电脑充电。另外一个移动电源的TYPE-A、TYPE-C口也是DC-DC电路是把电池电压升高/降低调节为稳定的输出电压5V、9V、12V、15V、20V等给外部设备充电。今天就对DC-DC电路做一个简单的总结欢迎各位电源的工程师朋友交流。一、电路原理首先我们先看下DC-DC的电路是啥样子的如下图所示上图的左边是输入端右边是输出端输入端接的是充电设备输出端接的是电池这个DC-DC电路通过把输入端的电压进行斩波控制使电池能够稳定的充电。斩波如何控制呢从上图我们可以看出有PWM1、PWM2、PWM3、PWM4这几个就是占空比控制输出的脉宽调制通过控制这几个接口的PWM使输出端能够稳定输出想要的电压。BOOST电路原理PWM1恒定导通(PWM为100%)PWM2恒定断开(PWM为0%)PWM3、PWM4通过脉宽调试控制PWM3占空比小电池端电压输出越高。BUCK电路原理PWM3恒定导通(PWM为100%)PWM4恒定断开(PWM为0%)PWM1、PWM2通过脉宽调试控制PWM1占空比越大电池端电压输出越高。了解了以上电路的原理下面我们看下应用场景有哪些。二、DC源充电应用DC源充电应用场景也有好几种下面我们讲一下具体的案例。1.单升压充电应用于DC输入电压小于电池最小电压的场景比如DC输入12V电池电压最低18V。这种属于BOOST充电左半桥PWM1的占空比设置为100%PWM2的占空比设置为0%这两个值是固定的BOOST充电时主要调试右半桥的PWM3和PWM4假如充电功率为100W软件可以设置充电功率范围在90~100W当功率小于90W时升高PWM的占空比当功率大于100W时降低PWM的占空比使功率相对稳定在这个区间。当电池电压达到某个值时进入CV模式一直持续到充满则停充。2.单降压充电应用于DC输入电压大于电池最大电压的场景比如DC输入28V电池电压最高25.2V。右半桥PWM4设置为0BUCK充电时主要调试左半桥的上、下管PWM假如设置充电功率范围在90~100W当功率小于90W时升高PWM1的占空比当功率大于100W时降低PWM1的占空比使功率相对稳定在这个区间。3.先升压再降压充电应用于DC输入电压位于电池最大最小电压之间的场景比如DC输入24V电池电压范围18V~25.2V。BUCK-BOOST算法的关键点在于临界点转化的时候其他时间段和单独的BUCKBOOST一样当BUCK充电跳转到BOOST充电充电功率需和BUCK充电的功率衔接上转换时中间功率不能掉下来。这里要说明一下这几路PWM配置的都是互补模式需要用高级定时器配置我这里用的是STM32G070直接用STM32CubeMX配置的。配置如下图三、光伏充电应用光伏充电这里要用到MPPT算法MPPT为最大功率点追踪算法说的直白点就是当PV给电池充电时使当前充电功率保持最大点给电池充电。MPPT算法有固定电压法、观察扰动法Perturb and ObservePO和电导增量法Incremental ConductanceINC这个项目采用的MPPT算法是扰动观察法。单向扰动光伏组件P-V曲线随光照变化如下趋势MPPT算法逻辑正向扰动当前功率上次功率 || PV电流 上次PV电流则正向扰动反向扰动当前功率上次功率之后如果当前电池电压上次电池电压则正向扰动反之则反向扰动。四、便携储能DC充电便携储能的DC输入充电一般是需要兼容DC和PV输入的这里就需要识别算法识别出来输入源是DC直流源还是光伏输入。如何区分PV/适配器光伏输入的特点是输入电压会随着电流变大电压变小当达到最大功率时电压、电流相对稳定在这个小范围内适配器输入的电压是恒定的电流随着功率的增加越来越大当电流达到最大值时如果继续抬高功率则输入电压就无法恒定会被强制拉低此时如果是开关电源则会提示过流报警。基于以上原理可以区分出来是PV还是适配器模式。区分出来输入源之后跳到对应的算法流程中执行对应算法。PV/适配器控制流程图如下PV/适配器代码实现的状态机如下五、总结通过以上总结我们对DC-DC直流电路有了一个系统的了解针对各种控制算法的实现有一个感官的认识其核心的地方主要有以下几点-BUCK/BOOST原理对DC-DC升降压的原理要有一个清晰的认识-斩波控制如何实现充电斩波电路如何控制输出-算法稳定面对各种测试工况下的电源稳定输出。注您的支持是我持续输出优质内容的动力感谢关注。
