摘 要：本双向DC-DC变换器主要由主控制器STM32、BUCK-BOOST模块、采集模块、PWM驱动模块、显示模块组成。该开关电源通过主模块BUCK-BOOST升降压电路来实现充放电的功能，利用采集模块对电路电压和电流进行实时监测，同时单片机根据得到的数据控制PWM输出的占空比；软件采用电流电压的PID算法，对电流电压进行均衡控制，利用闭环控制来实现电压和电流的稳定输出。该系统可实现对电池的恒流充电，充电电流在1-2A范围内步进可调，在保证电流在可调范围内，输出电压为18V时，充放电效率可达90%以上；该系统还具有充电电流显示的功能和过充保护功能。
　　关键词：双向DC-DC变换器；PWM驱动；开关电源；占空比；闭环控制
　　1绪论
　　当前各种电子设备中大量使用开关电源，而对于高效率转换的开关电源更是应用甚广。该设计选择开关管损耗较低的MOS管来提高效率，采用双向DC-DC又能节省元器件减轻系统重量，通过实时监测充电电流及电池电压并将数据传给单片机，单片机根据采集的数据来输出相应的PWM，进而控制电路的输入和输出参数，实现电路升降压的功能。该方案因采样电阻很小，功率损耗较低，且能够实时反馈了解电路的动态状况，便于电路进行控制与调节。
　　2开关电源的整体框图及参数确定
　　2.1整体框图如图1程序框图如图2所示
　　主函数主要负责人机交互，显示充电电流，电池两端电压U1和充电电压U2。系统先检测U1，低于24V，系统充电。通过检测的电流电压综合数据处理，实现对PWM波占空比的控制，从而实现对电路进行控制。
　　2.2主控制芯片的选择
　　Stm32是一款功能非常强大的芯片，采用3.3V供电，损耗电流小，而且具有pwm输出，12位AD采样等功能，可使本设计的外围电路减少，使电路更为简单。
　　2.3主电路
　　主电路由一个半桥驱动电路[1]和双向的同步整流BUCK_BOOST电路[2]组成，电路如图3所示
　　电路中所用驱动芯片为IR2104，有自举能力[5]，适合驱动此电路，电感为铁氧体电感，使用二极管为肖特基二极管。在回路中串有10mΩ的采样电阻，其最大功耗占不到额定输出的1%，驱动芯片的PWM信号来自STM32单片机。
　　2.4测控电路设计
　　测控电路由电压电流检测电路、STM32单片机最小系统组成，其具体电路如图4和图5所示。
　　电流检测电路由0.01Ω的康铜丝采样电阻和INA282组成。INA282是高精度、宽共模范围、双向电流并联监视器，在12V供电时，共模电压可达80V，完全满足设计要求。
　　电压检测电路由电阻分压电路组成。电压分压比为11：1，当输出电压36V时，输出为3V，可有效利用单片机内部12位AD。
　　系统的控制核心为STM32单片机，电压电流采样和停止信号送入单片机中经过处理后，由单片机输出不同占空比的PWM信号，实现对电路的控制。
　　通过采样电池两端的电压检测电池状态，将检测的信号送入单片机，若检测到的电压超过阈值电压便关闭PWM输出，停止充电功能。对电路实现检测保护功能。
　　3结语
　　本作品以STM32单片机为控制核心，使各个模块之间相互配合作用，完成开关电源充放电系统的设计，通过闭环的控制来实现电压和电流的稳定输出，使得实际值更接近我们的目标值；系统的充放电效率可以达到90%以上，具有效率高、体积小、性能稳定等优点；同时具有显示、过充保护等功能。
　　参考文献：
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　　[4]刘宏耀.《混合式控制单向/双向DC-DC变换器的研究》.北京理工大学，2015年
　　[5]刘正兰.《双向DC-DC变换器设计技术研究》哈尔滨工程大学2012年