基于STM32的智能电源转换器
基于STM32单片机的分布式智能配电终端设计
基于STM32单片机的分布式智能配电终端设计摘要：本文基于STM32单片机设计了一种分布式智能配电终端，旨在解决传统配电系统中存在的信息不对称、操作不便等问题。
通过该终端，用户可以实现对电力系统的监测、控制、保护等多种功能，实现配电系统的自动化、智能化。
在系统设计中，我们使用了基于CAN总线的分布式控制架构，以及基于嵌入式系统的设计方法，使得该终端具有可靠性、稳定性和实用性。
最后，通过实验验证了该终端的性能和可行性。
关键词：STM32单片机；分布式智能配电终端；CAN总线；嵌入式系统引言：随着信息技术和自动化技术的不断发展，电力系统的自动化、智能化已经成为发展趋势。
传统的配电系统中存在着信息不对称、操作不便等问题，给配电系统的安全和稳定带来了很大的隐患。
因此，设计一种高可靠性、稳定性和实用性的分布式智能配电终端，对于实现配电系统的自动化和智能化具有重要意义。
目前，单片机技术已经成为智能电力系统中不可或缺的组成部分。
STM32单片机是一款功能强大、性能稳定的单片机芯片，具有低功耗、高速度、高精度等特点，适用于各种工业控制、智能家居等领域。
一．传统配电系统的问题与不足（一）信息不对称传统配电系统中，信息流动不畅，各个环节之间缺乏有效的信息传递和处理，导致信息不对称。
例如，传统的配电系统中，电力信息需要手动收集，而且数据精度低，容易出现错误，使得对电力系统的监测和保护变得困难。
此外，对于故障信息的传递和处理也存在问题。
由于缺乏有效的通讯手段，故障信息往往需要经过多次传递才能到达责任部门，导致故障响应时间较长，影响配电系统的安全和稳定。
（二）操作不便传统配电系统的操作往往需要人工干预，人工操作控制，效率低下，存在安全隐患。
例如，传统配电系统的开关操作需要人工进行，操作不便，容易出现误操作或操作不当，造成安全事故。
此外，对于配电系统的监测和保护，也需要人工干预，无法实现自动化和智能化，效率低下，使得配电系统的运行效率和稳定性下降。
基于STM32双向转换电源的设计与实现
基于STM32双向转换电源的设计与实现为了实现电能的双向流动，在研究双向DC-DC变换器的基础上，采用主拓扑为Buck-Boost级联型双向直流变换器，利用脉宽调制（Pulse Width Modulation，PWM）技术[1]，设计并制作了一种可双向转换电能的开关电源。
设计中以STM32为控制和计算核心，实现对锂电池的充放电，经过实际的测试，充电时，在输入为30V时，以恒定电流2A为锂电池充电，精度可达0.6%以上，效率高达95.69%；放电时，输出恒定电压30V，效率高达94.58%。
标签：Bi Buck-Boost；双向DC-DC变换器；高效率；PWM引言早在20世纪80年代初，双向直流变换器就应用于人造卫星的太阳能电源系统。
随后，双向直流变换器在电动车辆、应急和备用电源中得到了应用。
随着太阳能电源、风力发电、燃料电池等新型电源的兴起，双向直流变换器的应用更加广泛[2]。
直流变换器主要可分为隔离式和非隔离式，非隔离式的直流变换器相对隔离式的具有效率高、体积小、重量轻、制作方便等优点，但会存在开关管寄生二极管的反向恢复问题；非隔离式双向直流变换器主要有：Buck-Boost、Buck/Boost、Cuk和Sepi-Zeta四种拓扑结构。
综合考虑到后，电源的主电路采用双向Buck-Boost直流变换器，该拓扑结构简单，转化效率比较高，配合STM32单片机的稳定控制，能够实现电能的双向流动。
1 系统框图及工作原理系统的结构框图如图1所示，以STM32为控制核心，Bi Buck-Boost为主电路，以及驱动电路、辅助电源、采样电路、过压保护电路等。
系统共有两种工作模式，分别是充电模式和放电模式；在充电模式下，电路为同步Buck，由直流稳压电源供电，STM32作为控制核心，通过采样和脉宽调制技术，输出恒定电流对锂电池进行充电，可在液晶上实时显示充电电流数值，同时设有过压保护电路，防止损坏锂电池。
放电模式下，由锂电池供电，同样用STM32作为控制核心，通过采样和脉宽调制技术，输出恒定电压，液晶实时显示放电电压，电压值可通过键盘设置。
基于STM３２的数控可调直流电源设计
第３７卷第４期２０２３年７月兰州文理学院学报(自然科学版)J o u r n a l o fL a n z h o uU n i v e r s i t y ofA r t s a n dS c i e n c e (N a t u r a l S c i e n c e s )V o l ．３７N o ．４J u l ．２０２３收稿日期:２０２３Ｇ０３Ｇ１０基金项目:淮南师范学院自然科学研究重点项目(２０２２X J Z D ０２６);教育部产学合作协同育人项目(２２０９０６５１７２６１９２５)作者简介:戴文俊(１９８７Ｇ),男,安徽长丰人,讲师,硕士,研究方向为电力电子与电气传动控制．E Ｇm a i l :a w j k a o ya n ＠１６３．c o m．㊀㊀文章编号:２０９５Ｇ６９９１(２０２３)０４Ｇ００７４Ｇ０５基于S TM ３２的数控可调直流电源设计戴文俊,胡艳丽,阚绪月(淮南师范学院机械与电气工程学院,安徽淮南２３２０３８)摘要:为了提高电源的输出电压精度和减小负载调整率,采用S TM ３２单片机作为控制核心设计数控可调电源．硬件包括主电路㊁驱动电路㊁控制电路㊁检测电路㊁辅助电源电路㊁液晶显示电路和保护电路．单片机通过检测电路采集输出电压和电流信号,采用模糊自适应P I D 和P WM 算法控制输出电压达到期望值并趋于稳定．实验测试结果显示:本数控电源空载输出电压精度达９９．４％,负载输出电压精度为９８％,且具有输出电压双向可调㊁步进幅度可设置㊁实时显示和保护等功能．关键词:S TM ３２;可调直流电源;模糊自适应P I D ;数控中图分类号:T N ８６;T P ３６８．１㊀㊀㊀文献标志码:AD e s i g no fN u m e r i c a l C o n t r o lA d j u s t a b l eD CP o w e r S u p p l y Ba s e do nS T M ３２D A IW e n Ｇj u n ,HUY a n Ｇl i ,K A N X u Ｇyu e (S c h o o l o fM e c h a n i c a l a n dE l e c t r i c a l E n g i n e e r i n g ,H u a i n a nN o r m a lU n i v e r s i t y,H u a i n a n２３２０３８,A n h u i ,C h i n a )A b s t r a c t :I no r d e r t o i m p r o v e t h e o u t p u t v o l t a g e a c c u r a c y o f t h e p o w e r s u p p l y an d r e d u c e t h e l o a d a d j u s t m e n t r a t e ,S T M ３２s i n g l e c h i p m i c r o c o m p u t e r i s u s e da s t h e c o n t r o l c o r e t od e s i gn t h eN Ca d j u s t a b l e p o w e r s u p p l y．T h eh a r d w a r e i n c l u d e sm a i nc i r c u i t ,d r i v ec i r c u i t ,c o n t r o l c i r c u i t ,d e t e c t i o n c i r c u i t ,a u x i l i a r yp o w e r c i r c u i t ,l i q u i dc r y s t a l d i s p l a y c i r c u i t a n d p r o t e c t i o n c i r c u i t ．T h e s i n g l e c h i p m i c r o c o m p u t e r c o l l e c t s t h e o u t p u t v o l t a g e a n d c u r r e n t s i g n a l t h r o u gh t h e d e t e c t i o n c i r c u i t ,a n du s e s f u z z y a d a p t i v eP I Da n dP WMa l g o r i t h m s t o c o n t r o l t h eo u t p u t v o l t a g e t o r e a c h t h e e x p e c t e d v a l u e a n d t e n d s t o b e s t a b l e ．T h e e x pe r i m e n t a l r e s u l t s s h o wt h a t t h e p r e c i s i o nof n o Ｇl o a d o u t p u t v o l t ag e i s ９９．４％,th e p r e ci s i o n o f l o a d o u t p u t v o l t a ge i s ９８％．I t h a s t h ef u n c t i o n s o f b i d i r e c t i o n a l a d j u s t a b l e o u t p u t v o l t ag e ,a d j u s t a b l e s t e p a m p l i t u d e ,r e a l Ｇt i m e d i s p l a y an d p r o t e c t i o n ．K e y w o r d s :S T M ３２;a d j u s t a b l eD C p o w e r s u p p l y ;f u z z y a d a p t i v eP I D ;n u m e r i c a l c o n t r o l ㊀㊀电源是各种电子设备必不可少的组成部分,其性能的优劣直接关系到整个设备的安全性与可靠性指标．随着科技的发展,各种先进设备已经普及到生产㊁生活和科研等各个领域,也对电源的精度和性能有了更高的要求,因此,许多设备逐渐采用高精度的数控电源,比如在电力通信领域,通信电源是各种电力数据采集㊁远程控制等终端设备的能源保障[１Ｇ２];U P S 电源在轨道交通领域的作用是保障列车运行的信号系统安全㊁稳定和可持续工作[３Ｇ４]．数控直流电源的设计与开发主要集中在控制芯片㊁电源变换原理等方面．在控制芯片方面,大部分采用基于冯诺依曼结构的８０５１系列单片机．文献[５Ｇ６]采用A T M E L 公司的５１系列单片机,文献[７Ｇ８]采用中国宏晶科技公司的５１系列单片机,文献[９]采用意法半导体公司S T M８单片机,文献[１０]采用A T M E L公司的A V R单片机．上述控制芯片均为８位元的单片机,属于入门级控制芯片,在数据处理方面,精度有限．所以一些A R M芯片和数字信号处理器被应用到数控电源的设计中．文献[１１]所设计的便携式数控直流电源采用基于A R M C o r t e x内核的S T M３２控制器,其在电源设计中可以采用更优的控制技术,发挥更高的性能．在电源变换原理方面,主要分为D/A转换芯片和电力电子变换电路两大类[５Ｇ６,８,１０Ｇ１１]．经D/A转换芯片转换成模拟量,再通过集成运算放大器构成调理电路产生直流电压,采用独立按键调整单片机数字量值从而调节电压的输出值．这种变换方法一般是对于电压固定的直流电源进行变换,产生可调的电压值,且输出范围比较小,功率取决于提供的直流电源,控制方式一般采用开环控制,不能做到动态调整,精度较低．文献[９,１２Ｇ１３]采用的是基于电力电子开关器件构成的变换电路,一般采用A CＧD CＧD C变换方式,将输入的工频５０H z的２２０V的交流电源进行整流(A CＧD C变换),在经过变换电路(D CＧD C)实现电压调节．这种电源变换需要根据实时检测的输出实际电压与设定值的误差调节控制变换电路开关器件导通和关段的控制脉冲．这种方法称为脉宽调制技术(P WM),属于闭环控制,精度较高,可实现大功率输出．根据以上文献综述,本文基于高性能单片机S T M３２和电力电子器件实现数控可调电源的硬件电路设计;基于模糊自适应P I D控制算法和P WM技术实现动态调节和减小输出电压误差,提高精度．1㊀电源电路硬件设计1.1㊀电源电路结构本电源将电压值２２０V㊁频率５０H z的输入交流电通过变压器转换为同频率的２６V交流电,再通过整流桥和滤波电容器获得３６V直流电(A CＧD C)．经直流调压电路按照设定值控制输出(D CＧD C),采用O L E D液晶显示屏,实时显示电压设定值㊁输出值和电流值．电源硬件结构如图１所示．图１中,检测电路采用串联分压的方式采集电压,采用１Ω电阻作为采样电阻,检测电流转换为电压信号,利用单片机的A D转换功能,实现检测输出电压和电流的功能．工作电源电路通过三端稳压芯片７８L０５将１２V的输入电源经过渡为５V输出,再经AM S１１１７低压降稳压器转为３．３V给单片机供电,同时１２V的输入电源也为直流调压电路的开关管控提供驱动电压．图１㊀电源硬件结构1.2㊀驱动电路设计驱动电路的原理如图２所示．当S T M３２单片机控制电路产生的P WM信号的３．３V高电平进入驱动电路时,驱动电路输出１５V的电压给N M O S的栅极,使N M O S导通;当S T M３２单片机控制电路产生的P WM信号的０V低电平进入驱动电路时,驱动电路输出－７V的电压给N M O S的栅极,使N M O S关断．P WM１和P WM２分别接S T M３２单片机的P A７和P C６端口．1.3㊀直流调压电路设计直流调压电路采用半桥电路,如图３所示．整流电路输出的３６V直流电压接入主电路中,通过驱动芯片I R２１０１S输出信号控制型号为I R F６４０的NMO S管的导通与关断．当I R F６４０栅极为高电平时导通,低电平时关断．同时设计了输出电压L C滤波电路,保证输出电压无杂波影响．1.4㊀故障保护电路设计保护电路如图４所示,主要针对欠压㊁过压及５７第４期戴文俊等:基于S TM３２的数控可调直流电源设计图２㊀驱动电路原理图３㊀直流调压电路原理图４㊀故障保护电路结构过流等故障现象对主电路进行保护．当发生故障时,故障保护电路会产生一个低电平,S T M ３２对应的外部中断引脚的高电平被拉低,触发中断信号,S TM ３２将进入中断保护程序．在中断保护程序中,P WM 信号的输出被关闭,P WM 输出设置变为高阻态并保持低电平,I G B T 功率器件将处于关闭状态,保护三极管处于断开状态,主电路将会一直被及时有效保护．硬件自动完成整个故障保护触发过程,能快速准确地应对和处理各种故障状态．根据原理图绘制P C B ,通过制板焊接完成数控电源如图５所示．图５㊀数控直流电源实物2㊀控制策略将设定电压值与检测到的实际电压值之间的偏差及偏差的变化值输入到模糊自适应P I D 控制器获取P WM 信号的占空比值,然后动态调节P WM 信号控制D C ＧD C 变换电路开关的通断,实现电压调节．控制策略结构如图６所示．图６㊀控制策略结构㊀㊀模糊自适应P I D 控制算法的表达式可表示为[１４]:ut ()＝k p ０＋Δk p ()et()＋k i ０＋Δk i ()ʏt０et ()d t ＋k d ０＋Δk d ()d et()d t,(１)式中,k p ０,k i ０和k d ０为PI D 控制算法的初始参数;６７㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀兰州文理学院学报(自然科学版)㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第３７卷Δk p ,Δk i 为和Δk d 为去模糊化后输出的P I D 在线实时调整参数．基于上述算法,本电源的软件控制流程如图７所示．图７㊀数控直流源控制程序流程3㊀测试结果与分析3.1㊀空载输出电压测试将数字万用表接在输出端口两侧,测量电路实际输出电压,观察电路输出电压大小与预期值是否符合．共进行了３次空载试验．各试验的电压范围为５V~３０V ,设定电压调整步长为１V．详细的测试数据如表１所列．测试１的１１V 设定值㊁测试２的２０V 设定值和测试３的２６V 和３０V 设定值的测试结果如图８所示．图８㊀空载实验部分测试结果表１㊀空载输出电压试验结果(单位:V )设定电压测试１输出电压绝对误差测试２输出电压绝对误差测试３输出电压绝对误差５５．０５０．０５５．０２０．０２５．０１０．０１６６．０２０．０２６．０２０．０２６．０３０．０３７７．０３０．０３７．０４０．０４７．０３０．０３８８．０４０．０４８．０５０．０５８．０４０．０４９９．０３０．０３９．０３０．０３９．０６０．０６１０１０．０１０．０１１０．０３０．０３１０．０４０．０４１１１１．０３０．０３１１．０４０．０４１１．０４０．０４１２１２．０４０．０４１２．０６０．０６１２．０５０．０５１３１３．０６０．０６１３．０５０．０５１３．０３０．０３１４１４．０５０．０５１４．０６０．０６１４．０５０．０５１５１５．０７０．０７１５．０６０．０６１５．０７０．０７１６１６．０６０．０６１６．０８０．０８１６．０６０．０６１７１７．０８０．０８１７．０７０．０７１７．０８０．０８１８１８．０７０．０７１８．０９０．０９１８．０９０．０９１９１９．１０．１１９．０９０．０９１９．１０．１２０２０．０９０．０９２０．０９０．０９２０．０８０．０８２１２１．１０．１２１．１０．１２１．１０．１２２２２．１０．１２２．０５０．０５２２．０６０．０６２３２３．１２０．１２２３．０９０．０９２３．０８０．０８２４２４．１２０．１２２４．１１０．１１２４．１０．１２５２５．１３０．１３２５．１２０．１２２５．１１０．１１２６２６．１２０．１２２６．１３０．１３２６．１３０．１３２７２７．１４０．１４２７．１３０．１３２７．１２０．１２２８２８．１０．１２８．１７０．１７２８．１９０．１９２９２９．１６０．１６２９．１４０．１４２９．１６０．１６３０３０．１３０．１３３０．１５０．１５３０．１７０．１７㊀㊀表１所列的测试数据中,实际输出电压值与期望值之间的绝对误差最小值为０．０１V ,最大值为０．１７V．根据表中的数据计算每个输出电压的平均绝对误差和平均相对误差,绘制两类误差曲线,如图９和图１０所示,并对误差曲线进行线性回归统计．图９㊀空载输出电压绝对误差曲线７７第４期戴文俊等:基于S TM ３２的数控可调直流电源设计图１０㊀空载输出电压相对误差曲线㊀㊀图９的误差曲线显示,电压的绝对误差随输出电压值的增加而增大．根据图１０所示的相对误差曲线,该电源的相对误差在０．３％~０．６％之间,精度较高．3.2㊀负载输出电压测试将直流电动机作为负载连接到输出端口,用数字万用表与直流电动机并联测量输出的实际电压值,观察电源的输出电压是否与负载的期望值一致．测试数据采集结果如表２所列．设定电压为５V 和８V 来测量电压和电流,测试结果如图１１所示．根据表２所示的负载测试数据,当负载输出电压在５V~１０V 之间时,绝对误差为０．０５V~０．１５V ,相对误差小于２％．表１中的空载试验数据显示,当空载输出电压在５V~１０V 之间时,绝对误差为０．０１V~０．１４V．对比表明,负载电压误差大于空载电压误差,这是由于电路中负载电流增加造成的电压降,属于一种正常现象．负载下输出电压的相对误差小于２％,说明负载调整率较小,精度较高．表２㊀负载输出电压试验结果设定电压/V 输出电压/V测量电流/m A绝对误差/V相对误差５４．９５１５１．５０．０５１．００％６５．９３３１７．６０．０７１．１７％７６．８７２５１．６０．１３１．８６％８８．０２２２７．２０．０２０．２５％９９．０５２０８．３０．０５０．５６％１０９．８５２００．５０．１５１．５０％图１１㊀负载试验部分测试结果4㊀结论本文采用S T M ３２单片机为主控芯片,设计了包括主电路㊁驱动电路㊁控制电路㊁检测电路㊁辅助电源电路㊁液晶显示电路和保护电路的数控电源硬件电路．单片机通过检测电路采集输出电压和电流信号构成闭环控制,采用模糊自适应P I D 和P WM 算法的调节控制提高了输出电压的精度,且具有输出电压双向可调㊁步进幅度可设置㊁实时显示和保护等功能,可以为各种工作电压的精密直流电器提供工作电源．参考文献:[１]陈丽娟．变电站通信电源综合监控系统的设计[J ]．光源与照明,２０２２(１１):１３４Ｇ１３６．[２]周荣娴．电力通信机房中智能通信电源实施与应用[J ]．电子技术与软件工程,２０２２(２１):９９Ｇ１０２．[３]王颖,李新,冯前进,等．城市轨道交通信号U P S 电源系统优化配置方案[J ]．铁路通信信号工程技术,２０２２,１９(８):６２Ｇ６７．[４]黄俊．地铁车站U P S 电源整合方式和容量确定[J ]．智能城市,２０２２,８(１１):４９Ｇ５１．[５]吴彤,孙广辉．基于A T ８９S ５２的数控直流电源设计[J ]．电子测试,２０２１(１３):３７Ｇ３９．[６]胡城瑜．探析单片机的数控直流稳压电源设计与实现[J ]．电子测试２０１７(３):１３Ｇ１４．[７]钟成,池尚霏．基于单片机的数控直流稳压电源的设计与实现[J ]．现代信息科技,２０１９,０３(３):３８Ｇ４０．[８]胡维庆,颜建军,刘哲纬．数控式直流电源设计[J ]．价值工程,２０１５,２４(１５):７０Ｇ７２．[９]程习敏,刘华．数控直流电源设计[J ]．技术创新与应用,２０１８(２７):４０Ｇ４１．[１０]张丽．精密数控直流电源的设计[J ]．电子世界,２０１６(２１):６３Ｇ６４．[１１]张红宾,李晓晨,赵二刚,等．基于S TM ３２的便携式数控直流电源设计[J ]．实验室科学,２０１９,２２(３):５３Ｇ５６．[１２]王瑜．数控可调不间断直流电源设计[D ]．芜湖:安徽工程大学,２０１７．[１３]岑祺．基于多功能双向直流变换的零碳模块化电源[J ]．电信快报,２０２３(１):２４Ｇ２９．[１４]戴文俊,范鹏飞,凌有铸,等．模糊自适应P I D 控制器在无刷直流电机控制系统中的应用研究[J ]．安徽工程大学学报,２０１２,２７(１):６４Ｇ６７．[责任编辑:李㊀岚]８７㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀兰州文理学院学报(自然科学版)㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀第３７卷。
基于STM32实现IEC61850标准转换器设计方案选择
一IEC61850简介IEC-61850标准提出了变电站内信息分层的概念，无论从逻辑概念上还是从物理概念上，将变电站通信体系分为3层:变电站层、间隔层、过程层[3]，并且定义了层和层之间的通信接口。
在变电站层和间隔层之间的网络采用抽象通信服务接口映射到制造报文规范(MM S)、传输控制协议/网际协议(TCP/IP)以太网或光纤环网。
在间隔层和过程层之间的网络采用单点向多点的单向传输以太网。
变电站内的智能电子设备(IED，测控单元和继电保护)均采用统一的协议，通过网络进行信息交换，如图1所示。
图1图 1 基于IEC61850标准的变电站监控系统模型[4] IEC-61850 标准采用面向对象的建模技术，建模了大多数公共实际设备和设备组件。
这些模型定义了公共数据格式、标识符、行为和控制,例如变电站和馈线设备(诸如断路器、电压调节器和继电保护等)。
自我描述能显著降低数据管理费用、简化数据维护、减少由于配置错误而引起的系统停机时间。
但是由于过程层的实现对于一次设备智能技术要求非常高，目前国内对于IEC-61850的应用还局限于在站控和间隔两个层面。
也就是说的IEC61850标准转换设备，要求能够达到承上启下的作用，实现IEC61850标准平台和每个底层设备不同通信协议的转换。
目前IEC61850使用以太网技术，不同的服务队时间要求有所不同，所以选用不同的通信协议栈。
采样值传输主要用于过程层和间隔层之间实时传输采样值，要求比较小的时间延时，所有应用层和逻辑链路之间不使用协议，使用以太网的多播方式。
GOOSE用于间隔层设备之间的横向逻辑闭锁，实时性要求很高，从发送到接受方要求小于4ms。
为达到高速传输目的直接将应用层数据映射到ISO/IEC8802-3定义的物理链路层。
通用变电站状态事件（GSSE）使用OSI协议。
核心的ACSI（抽象通信服务接口）在应用层使用MMS协议，在传输层使用TCP/IP协议。
二1EC61850标准转换设备实现要求和实现方案实现IEC61850标准，要求本设备能够使用变电站配置语言SCL 语言完整的描述IED或整个变电站数据模型、通信服务模型，并且映射到TCP/IP网络。
基于STM32和AD5791的高精度数模转换电路设计
基于STM32和AD5791的高精度数模转换电路设计引言：数模转换器广泛应用于各种领域，如自动化控制系统、精密测量设备等。
本文将介绍一种基于STM32微控制器和AD5791数模转换器的高精度数模转换电路设计方案。
1.系统设计原理本系统的设计原理是将STM32作为主控芯片，控制AD5791完成对模拟信号的转换。
STM32通过SPI总线与AD5791进行通信，发送数字信号控制AD5791输出模拟信号。
AD5791是一款高端的16位DAC芯片，具有很高的精度和稳定性，它能够实现模拟信号的高精度转换。
2.系统硬件设计2.1STM32选型根据系统要求，选用一款性能较好的STM32微控制器作为系统主控芯片。
考虑到需要进行高精度的数模转换，推荐选用STM32F4系列的微控制器，如STM32F407ZGT62.2AD5791选型根据系统要求，选用一款能够满足高精度转换的DAC芯片。
AD5791是ADI公司生产的一款16位DAC芯片，其精度可以达到18位，具有较高的性能指标，因此选用AD5791作为系统的数模转换器。
3.系统软件设计3.1STM32驱动程序设计使用STM32的SPI接口与AD5791进行通信，需要编写SPI驱动程序实现数据的读写。
通过STM32的GPIO口进行CS片选信号的控制。
使用STM32的定时器功能生成SPI时钟信号。
3.2AD5791驱动程序设计AD5791的驱动程序主要包括寄存器初始化、数据写入等功能。
根据系统需求，配置AD5791的寄存器参数，包括引脚控制、参考电压选择、输出范围等。
4.电路板设计4.1电源电路设计为了保证系统的稳定运行，电源电路需要设计好。
使用线性稳压芯片和滤波电容，提供稳定的5V和3.3V电源。
4.2信号连接通过连接线将STM32和AD5791连接起来，其中包括SPI数据线、时钟线和片选信号线。
还需要连接AD5791的参考电压输出、模拟输出等引脚。
5.系统测试与优化完成电路板的设计后，进行系统的调试测试。
基于STM32单片机的三相逆变器设计
基于STM32单片机的三相逆变器设计作者：陈日恒唐杰王贵龙来源：《山东工业技术》2019年第04期摘要：针对当前电网需要能输出高质量的交流电，且需具备较好的负载适应性及调压、调频等问题。
设计了基于STM32F103C8T6单片机控制的DC-AC三相正弦波逆变器。
文章详细分析了三相逆变器硬件电路各个模块的工作原理及相关参数的设计，分析了用于控制三相逆变器的SPWM调制技术、基于数字PI控制的功率变换技术，同时进行了硬件电路设计、软件设计，制作了三相逆变器实物。
通过对逆变器调压、调频测试，结果表明所制作的三相逆变器调压、调频控制方案的可行性与有效性。
关键词：三相逆变器;SPWM;STM32F103C8T6单片机DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2019.04.1390 引言当前电力电子技术已经成为了工业与科学技术的飞速发展过程中，提高电网供电性能，保障并网系统安全运行时一项非常关键的技术，而并网逆变器控制又是其中非常重要的技术[1]。
随着时代的进步，各行业对于供电电能质量有了更高的要求，如电网频率稳定、电压稳定等电能指标。
逆变控制技术能显著改善工作环境、减少开支、提高效率，同时减少了化石燃料的使用，对减少污染、节约能源有着巨大的帮助。
本文以应用于模拟微电网系统的三相并网逆变器为研究对象，设计以STM32单片机为主控电路的三相逆变器，给出了详细的硬件和软件设计过程，并提供了控制器的测试结果，测试结果表明所制作的基于STM32单片机的三相逆变器调压、调频方案的可行性与有效性。
1 系统总体方案设计先给出系统整体的结构框架，设计出逆变器主电路、控制电路、驱动电路、信号调理电路以及保护电路。
其中控制电路设计包含单片机最小系统、显示电路、信号调理电路的设计，对各个电路的工作原理作了详细分析。
程序设计主要是以STM32单片机为控制单元，通过对系统控制方法和调压、调频程序等的设计，系统的整体结构框图如下图1所示：从三相正弦波逆变电源系统的总体框图中可以看出，STM32控制单元发出SPWM信号，通过驱动电路的隔离和放大来控制三相逆变器主电路，最后输出频率和幅值可调的三相交流电。
基于stm32单片机的智能电机保护电路设计
基于stm32单片机的智能电机保护电路设计智能电机保护电路是一种基于STM32单片机的先进技术，旨在提高电机的使用寿命和安全性。
本文将详细介绍智能电机保护电路的设计原理和关键功能，以及如何根据实际需求进行设计。
首先，我们来探讨为什么需要智能电机保护电路。
随着现代工业的快速发展，越来越多的设备和系统都采用电机作为核心驱动部件。
然而，由于设备运行环境的复杂性以及负载的变化，电机可能会面临各种潜在风险，如过载、过热、欠压等。
如果这些问题得不到及时解决，电机可能会损坏，甚至导致整个系统的瘫痪。
因此，智能电机保护电路的作用就显得尤为重要。
在设计智能电机保护电路时，首先要考虑的是实时监测电机的运行状态。
为此，使用STM32单片机具有较强的计算能力和灵活的输入输出引脚，可以轻松实现对电机电流、电压、温度等参数的高准确性采集。
通过采集数据并通过内置的算法进行处理，可以及时发现电机运行过程中的异常情况。
其次，针对不同的异常情况，智能电机保护电路可以采取相应的措施进行保护。
例如，当电机运行过载时，电流传感器可以检测到电流超过预设阈值，然后通过STM32单片机控制电机停机或降低负载，以避免电机过热或烧坏。
同时，智能电机保护电路还应具备对电流和电压波形的监测功能，以便及时发现电机轴承磨损、线路短路等问题。
除了对电机的实时监测和保护措施，智能电机保护电路还应具备一些额外功能，以提高系统的可靠性和稳定性。
例如，可以加入过压保护功能，当输入电压超过安全范围时，及时切断电机的电源，防止电机或其他系统元件的损坏。
类似地，还可以设计过温保护功能，当电机温度升高到危险点时，自动切断电机电源或降低负载，以防止温度过高导致的故障。
最后，智能电机保护电路的设计应根据具体应用场景进行定制。
不同行业和领域的电机应用有着不同的特点和要求，因此保护电路的设计也需要根据实际需求进行选择和调整。
在设计过程中，应充分考虑电机的额定功率、负载特性、运行环境等因素，并选择合适的传感器和控制算法进行集成。
基于STM32的自适应智能精密电源的设计
Ｋｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ：ａ ｄ ａ ｐ ｔ ｉ ｖ ｅ ；ｌ ｅ ａ ｓ ｔ ｓ ｑ ｕ ａ ｒ ｅ ｍｅ ｔ ｈ ｏ ｄ ；ｄ ｉ ｃ ｈ ｏ ｔ ｏ ｍｙ；ｏ ｖ ｅ ｒ － ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ
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ｉ ｎ ｓ ｕ ｒ ａ ｎ ｃ ｅ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ， ｔ ｏ ｅ ｎ ｓ ｕ ｒ ｅ ｔ ｈ ａ ｔ ｔ ｈ ｅ ｐ ｏ ｗｅ ｒ ｓ ｕ ｐ ｐ ｌ ｙ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｓ ａ ｆ ｅ ｔ ｙ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｅ ｌ ｅ ｃ ｔ ｒ ｉ ｃ ａ ｐ ｐ ｌ ｉ ａ ｎ ｃ ｅ ｓ ．Ｉ ｎ ａ ｄ ｄ ｉ ｔ ｉ ｏ ｎ， ｔ ｈ ｅ ｓ ｙ ｓ ｔ ｅ ｍ ｈ ａ ｓ ｔ ｈ ｅ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｒ ｅ ａ ｌ － ｔ ｉ ｍｅ ｍｏ ｎ ｉ ｔ ｏ ｉｎ ｒ ｇ ｆ ｕ ｎ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ｔ ｏ ｓ ｅ ｔ ｃ ｕ ｒ ｒ ｅ ｎ ｔ ｔ ｈ ｒ ｅ ｓ ｈ ｏ ｌ ｄ ．Ｉ ｎ ｔ ｈ ｅ ｌ ｏ ａ ｄ ｔ ｅ ｓ ｔ ，ｓ ｈ ｏ ｔ ｒ ｃ ｉ ｒ ｃ ｕ ｉ ｔ ｔ ｅ ｓ ｔ ａ ｎ ｄ ｖ ａ ｉａ ｒ ｂ ｌ ｅ ｌ ｏ ａ ｄ ｏ ｕ ｔ ｐ ｕ ｔ
基于STM32F334双向同步整流BUCK-BOOST数字电源设计
基于STM32F334双向同步整流BUCK BOOST数字电源设计牟健何波贤梅杰丁少娜摘要：本设计中采用同步BUCK电路和同步BOOST电路级联而成的同步整流BUCK-BOOST电路拓扑，基于STM32F334高性能32位ARM Cortex-M4 MCU构建能量实现的双向流动，并能在同一方向实现升降压功能的数字电源。
关键词：STM32F334；双向同步整流；数字电源DOI：10.3969/j.issn.1005-5517.2018.8.012O 引言随着不可再生资源的日益减少，人们对新型清洁能源的需求增加，促进了诸如太阳能发电、风力发电、微电网行业的发展，在这些行业产品中需要能量的存储释放以及能量的双向流动，比如太阳能、风力发出的电需要升压逆变之后才能接入电网，而对于电池或者超级电容的充放电需要系统能够具备升压和降压的功能，为了确保电能转换的安全性以及稳定性，因此急需设计一款变换器，不仅能实现能量的双向流动，还能在同一方向实现升降压功能。
实现能量双向流动功能整流驱动电路拓扑有很多种，双向DC-DC变换器一般可以通过用MOS 管代替经典拓扑电路中整流二极管得到新的拓扑，例如双向Cuk电路、Sepic电路、Zeta电路等，其中双向Cuk电路需要多个电感，输出负电压，输出的电流较小；而Sepic电路有非常复杂的控制环路特性，且效率低；Zeta电路是双Sepic电路，要求更高的输入电压纹波、大容量的飞跨电容。
本系统设计采用同步BUCK电路和同步BOOST电路级联而成的同步整流BUCK-BOOST电路拓扑，并采用STM32F334高性能32位ARM Cortex-M4MCU构建数字电源，其不仅嵌入浮点单元（FPU），集成高分辨率的定时器（达217 ps）和两个超高速5 Msps（0.2Us）12位模数转换器（ADC），对电路的输出电压电流同步测量，还构建实时的双闭环PID控制，实时跟踪输出电压，减少系统的稳定误差。
基于STM32的双向DC-DC研究
0 引言 随着智能汽车技术的发展，越来越多的智能汽车和新 能源汽车走进我国居民家庭生活，而智能汽车和新能源汽 车中电子设备的应用比例较传统汽车有巨大的提升，传统 汽车单电源供电模式已不能满足当前电子设备的供电需 求，新型的双电源车载供电系统成为国内外汽车研发领域 的热点[1]。 双电源车载供电系统的核心是双向功率变换技术的 研究，目前，采用基于非隔离型双向 Buck-Boost 直流变流 器的双向功率技术可以实现双电源车载供电系统的电能 管理和分配，改变流器具有体积小、便于安装、控制性好和 电能转化率高的优点[2]，文章在此基础上引入 STM32 微处 理芯片，将直流变流器与单片机相结合，实现电能的双向 流动，以期为车载供电研究提供支持。 1 系统框图及工作原理
（1） （2）
BOOST 模式下所需电感计算公式：
（3）
根据电路的对称性可知，输入电容和输出电容要满足 电容大小相同的需求。因此，电容计算公式为：
图 1 系统框图
如图 1 所示，双电源供电系统采用模块化设计，包括： Buck-Boost 拓扑模块、STM32 控制电路模块、驱动电路模 块、辅助电源模块、采集电路模块、保护电路模块。BuckBoost 拓扑模块的架构为半桥结构，通过该结构可实现电 路输入输出电压极性相同的功能，即输入电压为正极性 时，输出电压也为正极性；同理可知输入电压为负时，输出 电压也为负。根据基尔霍夫定律，将电路电阻分为多个小 电阻，进行电压和电流检测时，测量各小电阻两端电压并 计算可得实际检测电压、电流。其中 STM32 作为主控芯 片，产生所需的 PWM，通过 LM5106 驱动器驱动 MOS 管， 采集电路与 ADC 模块结合采集输入电压、输出电压、输出 电 流 等 信 号，并 利 用 采 集 的 信 号 进 行 运 算 控 制 ，已 达 到 稳 要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要要
基于STM32智能电表设计
基于 STM32智能电表设计摘要：今年来，随着社会的发展时代的进步，人们平均收入的提高越来越多的家庭，用电设备的增加，有的家庭还在用老式电表，电器设备越来越多，用电负荷页越来越大，非常容易造成短路打火，而且还容易引发火灾，如何解决问题，成为了人们颇为关注的问题。
这个智能电表采用的是STM32F103VET类型的控制器为主控芯片，设计成为了一中组成十分简单，而且具有比较强的实用性的多能智能电表。
我在设计这个智能电表的过程中，采用的是把它们模块化的设计理念，其中智能电表的硬件有主控模块、电源转换模块、LCD段码显示模块、按键模块和RS485通讯模块。
软件部分包括主程序、系统初始化程序、电量处理程序、键盘中断程序以及LCD段码显示程序。
关键词：智能电表STM32F103 LCD RS4851.研究背景智能电表作为智能电网中重要的基础组成部分之一,也是实现智能电网的"神经末梢"。
以后电能表不再仅仅是一个简单的仪表独立使用,而是朝着智能化、模块化、系统化、网络化、环保化方向发展,同时也伴随着我国智能电网的大力发展,智能电表也具有很大的市场前景。
2.课题研究的内容本设计采用STM32F103VET型号的微控制器作为主控芯片,设计了一款组成简单、具有较强实用性的多功能电能表。
在设计电能表硬件和软件的过程中,均采用了模块化的设计思想。
系统主要包括的是硬件设计方案和软件设计方案两部分的内容，以下将进行具体介绍。
3.系统的硬件设计这个论文设计的是基于stm32智能电表的硬件设计，在这个设计的整体结构上主要由主控模块、电源转换模块、电流电压采样模块、lcd显示模块、RS485通讯接口模块、按键输出模块以及EEPROM存储模块组成。
智能电表的总体结果框架，如图1所示。
图1 系统框架图3.1主控电路的设计以型号为STM32F103VET的微控制器作为主控芯片, 电量计量的任务、显示和显示屏切换的功能以及RS485的通讯功能都需要在主控芯片内设计和进行。
基于STM32F334的同步降压数字电源硬件
5
2.4. 控制电路
基于 STM32F334 微控制器的同步降压数字电源
图-9 控制电路
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基于 STM32F334 微控制器的同步降压数字电源
如图-9 所示，控制电路采用 STM32F334 微控制器，有下载接口，串口通信 等接口以及运行指示 LED 灯。STM32 资源分配如表 1 所示。
功能分类 PWM 信号
HS
4 Q3 BSC123N08NS3G
Q2 BSC123N08NS3G
L2 15uH/15A
Q4 BSC123N08NS3G
C8 C9 C10 C11 C12 105 105 105 105 105
T2 C13 C14 225 225
R4 10mOhm
图-2 BUCK 同步降压电路原理图
VOPWR TP5
基于 STM32F334 微控制器的同步降压数字电源
1. 方案概述
1.1. 概述
数字电源并不是简单的指在系统中应用了数字器件，如单片机及 DSP 等，而 是指整个系统的控制应用数字器件的计算能力和离散控制方法来完成，随着电力 电子的发展，电源越来越趋向数字化与智能化发展。本设计采用 STM32F334 作 为控制器的同步降压变换器的数字电源，可以实现降压控制，也可以实现升压控 制，能量双向流动。数字控制不只能让电源更简单，还可以让电源实现四遥功能。 四遥：遥测、遥信、遥控及遥调。
基于STM32可调压DC—DC电源设计
基于STM32可调压DC—DC电源设计作者：李志鹏李琳琳周丹丹来源：《电子技术与软件工程》2017年第07期摘要相对于传统的线性稳压电源，开关电源具有效率高、输出功率大、体积小、重量轻、成本低等优点。
随着电子元器件工艺的进步和新型元件的出现，开关电源的优势在不断的放大。
DC-DC（直流转直流）是开关电源中一个重要的研究方向，本文以Sepic变换电路为基础，以目前ARM新型高速单片机STM32为控制核心，设计了一种智能DC-DC可调压电源设计。
可以广泛用于智能手机，平板，智能机器人等集成度较高的电子设备。
【关键词】STM32 DC-DC电源 Sepic变换电路1 Sepic变换电路原理Sepic变换电路是6中基本的DC-DC开关电源拓扑结构之一，其特点为：既可以升压，也可以降压，输入电压与输出电压同极性。
如图1，左端为输入电压Vin，右端为输出平均电压Vout。
在一个周期内，当开关V闭合，电源为电感L1充电，同时耦合电容C1经开关V为电感L2充电，续流二极管D1截止，此时，输出端滤波电容C2维持负载两端的电压；当开关V断开，电感L2经续流二极管为负载供电，同时，电感L1释放能量为耦合电容C1充电，在同一个时刻电容C1、续流二极管D1为负载供电，在断开情况下流过续流二极管D1的电流iD为电感L1、电感L2流过电流之和。
输出平均电压Vout可由下列关系式得到：式中，ton为开关每次接通的时间，toff为开关每次关断的时间。
由上式可以看出，只要控制好一个周期内开通与关断的时间，就可以设置该电源为升压型或降压型。
开关电源的核心是对开关的开通和关断时间的控制，一般选用全控型器件作为开关器件如绝缘栅双极型晶体管（IGBT）等。
续流二极管采用肖特基二极管可以降低导通压降，提高转换效率。
在开关周期T恒定，通过改变脉冲宽度ton来改变占空比，这种方式称为脉冲宽度调制（PWM），用来实现对电压幅值频率的控制。
2 基于STM32的PID控制原理本文选用STM32f103为例进行讲解。
基于ST STM32F334C8 AC-DC 2KW数位电源方案设计
基于ST STM32F334C8AC-DC 2KW On Board Charger 数位电源方案方案设计-百能云芯封装规格：CARD所需元件型号：STEVAL-ISA172V2制造商：STMICRO商品介紹:STEVAL-ISA172V2是一款2kW 全数字开关模式AC-DC 转换器，由两个功率部分组成：一个两相交错式功率因子校正器（PFC ）和一个DC-DC 相移全桥转换器,都由STM32F334微控制器控制。
交错式PFC 包括两个基于600V MDmesh M2功率MOSFET 且相位差为180的升压转换器。
下游部分包括一个基于MDmesh DM2功率MOSFET 的DC-DC 相移全桥转换器，并使用HF变压器执行降压，选择的初级与次级比例可在整个工作范围内保持足够高的效率和调节。
在初级侧，变压器由全桥转换器供电，由于零电压开关（ZVS ）操作，开关损耗得以降低。
在次级侧，同步整流（SR ）用于确保低传导损耗。
输出电压波形由STripFET 功率MOSFET整流，然后由输出滤波器平滑。
规格说明：输入交流电压：90V 至264V 输出电压：48V 或52V ，最大输出电流：42A输入交流频率：45Hz 至65Hz 标称输出功率：2kW 交错式PFC 阶段PFC 开关频率：60kHzPFC平均电流模式控制逐周期PFC 电流控制最大功率因子：0.99DC-DC 级：具有同步整流的全桥相移ZVSDC-DC 开关频率：100kHz 整体效率：80PLUS 白金级高频变压器隔离电压：4kV 根据输出功率对风速进行强制冷却过热保护输出短路保护PFC 控制和DC-DC 控制：由STM32F334C8管理基于MDmesh M2功率MOSFET 和SiC 二极管的PFC 功率级基于MDmeshDM2功率MOSFET 的DC-DC 功率级基于STripFET 功率MOSFET 的同步整流基于MDmesh DM2功率MOSFET 的有源箝位电路降低噪音的EMC 滤波器符合RoHS ＥＤＬＣ超大容量电容ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｉｃｄｅａｌ．ｃｏｍ／ｐｒｏｄｕｃｔ／ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ－１０４８３／ｏｄｕｃｔ／ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ－１０４８３／ｏｄｕｃｔ／ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ－１０４８３／ＥＤＬＣ超大容量电容ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｉｃｄｅａｌ．ｃｏｍ／ｐｒｏｄｕｃｔ／ｃａｐａｃｉｔａｎｃｅ－１０４８３／ＥＤＬＣ超大容量电容ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｉｃｄｅａｌ．ｃｏｍ／ｐＥＤＬＣ超大容量电容ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｉｃｄｅａｌ．ｃｏｍ／ｐ。
基于单片机的智能手机充电器的设计
基于单片机的智能手机充电器的设计一、引言在当今数字化的时代，智能手机已经成为人们生活中不可或缺的一部分。
而作为智能手机的重要配件，充电器的性能和安全性至关重要。
传统的充电器往往功能单一，充电效率低下，且缺乏智能化的控制。
为了满足人们对高效、安全、智能充电的需求，基于单片机的智能手机充电器应运而生。
二、设计目标与要求（一）高效充电能够快速为智能手机充电，缩短充电时间，提高充电效率。
（二）安全保护具备过压保护、过流保护、短路保护等功能，确保充电过程的安全可靠。
（三）智能控制能够根据手机电池的状态自动调整充电电流和电压，实现智能充电。
（四）兼容性兼容多种智能手机型号，具有广泛的适用性。
三、硬件设计（一）电源输入模块采用交流市电输入，通过变压器降压和整流滤波电路，将交流电转换为稳定的直流电。
（二）单片机控制模块选择合适的单片机，如 STM32 系列，负责整个充电器的控制和监测。
（三）充电管理模块采用专用的充电管理芯片，如 TP4056，实现对充电电流和电压的精确控制。
（四）电压电流检测模块通过传感器实时检测充电电压和电流，并将数据反馈给单片机。
（五）显示模块使用液晶显示屏或 LED 指示灯，显示充电状态、电量等信息。
四、软件设计（一）主程序负责初始化各个模块，设置充电参数，以及循环监测充电状态。
（二）中断服务程序处理电压电流检测模块产生的中断，实现过压、过流等异常情况的保护。
（三）充电控制算法根据电池的电量和充电状态，采用智能充电算法，动态调整充电电流和电压。
五、充电过程控制（一）预充电阶段当电池电量极低时，采用小电流进行预充电，避免对电池造成损伤。
（二）恒流充电阶段在电池电量较低时，以恒定的大电流进行充电，快速提升电量。
（三）恒压充电阶段当电池电量接近充满时，自动切换到恒压充电模式，确保电池充满且不过充。
（四）充电结束阶段当电池充满后，自动停止充电，防止过充对电池寿命造成影响。
六、安全保护机制（一）过压保护当检测到充电电压超过设定的安全阈值时，立即切断充电电路，保护手机电池和充电器。
基于STM32的智能充电系统设计
图3升压电路原理图目前充电方式包括快充、慢充以及无线充电等[1-2]。
本文的智能充电系统包括主电路、交直流转换电路、保护电路、输出检测电路以及触摸屏操作界面等。
交直流转换电路以STM32F103xE 系列芯片为控制核心,主电路由开关直流升压电路构成,利用半导体器件作为主开关器件,实现市网电压向充电设备所需电压值的转换。
同时,利用触摸屏和按键对充电过程进行控制。
同时,为防止出现空载启动和过充现象,充电系统中加入了相应的保护电路。
设计检测电路,以检测充电系统输出电压电流大小。
最后,实测结果表明该充电系统具有较好的性能。
1系统硬件设计1.1系统整体设计方案系统由主控单元、电源转换模块、保护模块、屏幕显及按键操作模块等部分组成,其系统组成如图1所示。
本文的智能充电系统中作为主控电路的处理器选择STM32F103ZET6芯片,相比于同价格的其他芯片,其速率快30%左右,功耗低大约1/4。
1.2主要电路模块设计(1)转换电路交直流转换(ADC )电路采用电阻分压器对电压进行采样。
而差分放大电路用于电流采样,差分放大电路可以有效稳定电压[3]。
首先采样电阻与被采样电路串联,采样电阻两端的电压作为差分放大器的输入。
当通过STM32芯片对AD 采样中获得的实际电压与采样设定电压存在电压差时,根据差分放大电路的比例关系和采样电阻的大小,得到对应的电流值。
最终完成交流电向直流电的转换。
(2)启动保护电路启动保护电路的设计主要是为防止空载启动以及启动中冲击电压对电路造成的不利影响。
本设计使用压敏电阻、热敏电阻及共模扼流圈等元件组成启动保护电路,如图2所示。
压敏电阻和热敏电阻组成的保护单元用于抑制启动期间电路产生的过电压脉冲和过电流。
电容器和共模电感组成的π型滤波器电路可以有效抑制共模干扰的出现,防止电磁辐射及过压电流的产生。
图2启动保护电路(3)主电路主电路由开关直流升压电路构成,利用半导体功率开关管作为主要开关器件,主要利用功率开关管的开关特性及电感、电容的储能特性[4-6]。
基于stm32智能电灯毕业设计_概述说明以及解释
基于stm32智能电灯毕业设计概述说明以及解释1. 引言1.1 概述本篇长文将介绍基于STM32的智能电灯毕业设计的详细内容。
智能电灯作为现代生活中普遍存在的设备之一，其功能和性能的提升已经成为研究和发展的焦点。
本文将从背景介绍、设计方案与实现方法、实验与结果分析以及结论与展望四个方面来阐述该毕业设计的全过程。
1.2 文章结构本文共分为五个部分，每个部分都有其特定的目标和内容。
以下是各章节的简要概括：第二章“背景介绍”主要介绍智能电灯在现代社会中的需求和背景，并详细探讨STM32在智能电灯设计中的应用。
同时，该章还会阐明毕业设计在整体教育过程中扮演着怎样重要的角色，并明确本次毕业设计所追求的目标。
第三章“设计方案与实现方法”将深入探讨系统框架设计和硬件选型，说明STM32软件开发流程以及工具选用。
此外，还将分析功能模块及其实现方法，以给读者一个全面且清晰地了解毕业设计的具体设计和实现细节。
第四章“实验与结果分析”将详细记录硬件搭建和软件编程实施过程，展示实验结果并进行性能评估分析报告。
同时，本章还将探讨解决问题和改进措施的讨论与总结，为毕业设计的完善提供指导意见。
最后一章“结论与展望”对整个毕业设计的成果进行总结与评价。
同时，还会讨论该设计可进一步完善和拓展方向，为未来对智能电灯领域感兴趣的研究者提供探索方向。
1.3 目的本篇长文旨在全面阐述基于STM32的智能电灯毕业设计，通过介绍背景知识、详解设计方案与实现方法、呈现实验结果及性能评估，并对其进行问题解决与改进措施的探讨。
最后，给出对整个设计成果的总结评价，并展望可以进一步完善和拓展的方向。
希望通过本文内容可以为读者提供关于智能电灯设计以及STM32应用方面的深入了解和启发。
2. 背景介绍2.1 智能电灯的需求与背景随着科技的不断发展，智能家居逐渐成为现代人生活中的重要组成部分。
在智能家居系统中，智能电灯作为核心设备之一，具有智能调光、远程开关、定时开关等功能，大大提升了用户的生活品质和居住体验。
基于STM32的开关电源设计
基于 STM32的开关电源设计摘要：本文在开关电源和数字控制技术现有基础上，研制一款以STM32为控制核心的开关电源，输出电压0〜12V可调，最大可带100A负载，可调整电压和电流等级，设置稳压或稳流输出模式，输出噪声纹波电压峰-峰值较小，DC-DC变换器的效率能够达到80%以上，整个电路采用多种保护功能来实现系统的可靠性，而且具有输出电压、电流的显示功能。
关键词：单片机开关电源DC/DC变换器1．研究背景目前我国市场上的开关电源中，功率管基本都采用双极型的晶体管，其开关频率可达到几十千赫；如果是MOSFET管的开关电源，转换频率可达到几百千赫。
为了有更高的开关频率，就得采用高速的开关器件。
谐振电路具有兆赫以上开关频率，它可以迅速地提高开关的速度，理论上开关损耗应该为零，噪声也非常小，这是提高开关电源频率的一种方式。
2．课题研究内容本课题在开关电源和数字控制技术现有基础上，研制一款以STM32为控制核心的数控开关电源，输出电压0〜12V可调，最大可带100A负载，可根据用户的功率需求调整电压和电流等级，设置稳压或稳流输出模式，并通过485通讯协议实现触屏控制和远程控制。
得出适合于设计要求的主电路的结构，并在此基础上设计出具体的驱动电路、控制电路、保护电路。
通过按键调节占空比的大小，输出可调电压30V～36V，最大输出电流可以达到2A，电压调整率和负载调整率尽可能低，DC-DC变换器的效率达到80%以上。
采用过流保护、滤波保护等多种保护功能，保证了系统的可靠性。
根据设计要求以及主电路的结构，对电路中各参数进行计算。
最后对电路进行仿真测试，并根据不足进行改进。
2.1 系统设计要求开关电源是工作原理很简单，就是对开关管进行控制，然后使其不断地进行“开路”和“闭合”，改变对输入电压的脉冲宽度，对占空比进行反馈对比，达到所需时进行输出，一般输入输出都需要有整流滤波电路。
本文所设计的开关电源是电源内部的采样、算法运算、PWM生成、通讯与监测控制等主要功能都是通过数字控制技术实现的电源产品。
基于STM32的新型SPWM逆变电源
芯片 ，Ｔ ２运行 速度更快 ， Ｓ Ｍ３ ７个始终周 期最 多可 以产生 ２ 精 ８个 准的 Ｐ ＷＭ信号 。同时 ， 自带 １ 其 ２位 Ａ Ｄ和 ｌ ／ ２位 Ｄ Ａ， ／ 在一 定 程度上提高设计精度并使外 围电路更 为简 洁。
２ 硬 件 设 计
２１ Ｂ ． ＯＯＴ Ｓ升压 电路模块 设计 与分 析
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《 电气 自动化｝ ０２年第 ３ 卷 第 ３ ２１ ４ 期
ｌ
脚
图 ２ Ｄ Ｄ 电 路 Ｃ－ Ｃ
该 电路 以高性能集成 开关 电源控制芯片 Ｔ ４４为核心 ， Ｌ９ 采用 硬 件 Ｐ 闭环控 制 ， Ｉ 搭建 了电压电流双反馈 电路 ， 到调节稳 定输 起 出电压 作用 。通过 电压 电流反 馈 回路 ， 构成一层反 馈 ； 通过软件 ， 构建第 二层反馈 回路 ， 双重反馈 的设计提 高了系统的输 出电压精 度 和稳定性 。用 于控制 的 比较 电压 Ｒ ｆ Ｓ Ｍ ２对后 级 的电压 ｅ由 Ｔ ３ 采样 信号分析后给 出 ， 通过改变 Ｓ Ｍ３ Ｔ ２内置 的 ｌ ２位高精度 Ｄ Ａ ／
短路现象 ， 本设 计在驱动 臂上并联二 极管 １ ４ ４ Ｎ １８来 加速 电流 回
设 定输 出电流达 ２Ａ后 电路 进入 过流保 护 状态 。同电压 反 馈设计 ， 流保 护一样有硬 、 两层保 护 。误 差放 大器 ２用 以实 过 软 现硬件 过流保 护 。发 生过 流 时 ，Ｌ ９ 自动切 断 ＭＯ Ｔ ４４ Ｓ管 驱动 信
选用非隔离式 的 Ｂ ｏｔ ｏｓ 升压结 构 ， 该升压方式 ， 电源利用效 率
高， 且升压简单 易控 。具体 电路如 图 ２所示 。
收 稿 日期 ：２ １ ０ ２ ０ ２— １— ９
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基于STM32的智能电源转换器
发表时间：2019-07-17T12:39:47.400Z 来源：《基层建设》2019年第13期作者：刘春明韩玲王冠超[导读] 摘要：为了减少用电设备待机功耗的问题，本文设计了一种基于STM32F103的具有检测用电设备电流以及电流谐波问题的可以远程控制的智能插座。
山东海信绿苑房地产开发有限公司山东省济南市 250100
摘要：为了减少用电设备待机功耗的问题，本文设计了一种基于STM32F103的具有检测用电设备电流以及电流谐波问题的可以远程控制的智能插座。
0、引言
待机能耗是指电器虽然没有使用，但其插头仍然插在插座的状态下所消耗的电能[1]。
据中国节能认证中心对家庭待机能耗做过的调查显示，待机能耗占到家庭电力消耗的 10% 左右，仅以电视机为例，平均每台电视机的待机能耗是8.07 W，按每天待机 10 h 大约耗电 0.08度。
待机能耗引起的资源和环境问题越来越受到社会的广泛关注，智能电源转换器因其方便、节能成为国内外新节能产品的研究热点[2]
本文设计的智能电源转换器在用户将转换器中主要设备关闭后，造成电路中电流骤减，基于 ARM 系列单片机 STM32F103 的微控制器能迅速检测到电流减小，从而认定主要设备关闭，之后切断插座电源，智能插座上的所有用电设备将全部实现自动断电。
智能电源转换器还可以检测用电设备的谐波信息，通过SX1278模块经过节点上传至服务器用于数据分析。
1、智能电源转换器的总体设计
为了解决此电源转换器的需求，本文以STM32f103单片机为核心，霍尔元件的电流检测芯片、电流信号调理电路、SX1278无线模块构成系统的总体结构。
2、硬件设计
2.1微处理器的选择
微控制器选择STM32F103C8T6，其供电电压典型值为3.3V，一系列的省电模式可保证低功耗应用的要求。
图1是STM32F103C8T6最小系统。
2.2电流检测芯片选型
电流检测原件选用ACS712，通过该铜制电流路径施加的电流能够生成可被集成霍尔 IC 感应并转化为成比例电压的磁场，通过将磁性信号靠近霍尔传感器，实现器件精确度优化。
图1 单片机最小系统图2 电流检测电路
2.3 SX1278通信模块
通信模块采用了Semtech公司生产的、具有优良远程通信能力的SX1278射频处理器。
MCU与SX1278通过串行外设接口总线进通信，包括设置参数和读写先进先出（first input first output，FIFO）。
SX1278可以通过6根连接线DIO0～DIO5中断MCU，完成异步事件处理。
为判断接收和发送[3]。
3、软件设计
智能电源转换器完成对插座电气参数的采集和控制，并将数据通过SX1278无线模块上传至物联网节点。
物联网节点通过TCP/IP协议将数据发送至服务器，在上位机进行数据显示，以及绘制历史曲线并进行数据分析。
3.1智能电源转换器程序设计
系统上电初始化，开机以后，终端模块需要加入节点网络当中，完成自组网。
组网完成后，智能电源转换器采集电流电压信息，并进行FFT分解，根据智能电源转换器与物联网节点间协议，系统每过一段时间将采集到的信息通过物联网节点定时上传。
3.2上位机程序设计
上位机软件使用python语言编写。
Python 是一种面向对象的解释型计算机程序设计语言。
上位机软件可显示电流电压以及谐波的实时数据，并能控制电源转换器的开关状态。
4 系统测试分析
完成本系统所有的理论设计以后在实验室搭建了测试环境上电运行检测。
表1.。