双向DC-DC变换器(A题)
最新全国大学生电子设计竞赛双向DCDC电源设计报告
关键字：DC-DC交换；Buck；Boost；PWM控制
Abstract
The system isBuckandBoost parallel, to achieve two-way DC-DC exchange, STM32 as the core control chip.TheBuckBuckmodule uses the XL4016 switchBuckconverter chip, takes the c controls the feedback of XL4016, completes the closed-loop control, and realizes the constant current output.Boost boost module uses UC3843 as the PWM control chip, according to the output voltage negative feedback signal to adjust the PWM signal, the closed-loop control is carried out, in order to achieve the regulator output.System can automatically switch charge and discharge mode, can also be manually switch. The system has the function of over current and over voltage protection, and can measure and display the output voltage and current.
双向DCDC变换器
30
1.3 1.5
1.8
2.0
2、充电电流变化率测试
实际值(A) 0.999 1.099 1.299 1.499 1.798 1.998
显示值(A) 0.999 1.098 1.298 1.498 1.797 1.999
(%) 0.1% 0.09% 0.08% 0.07% 0.11% 0.1%
U2(V)
压，确保电路的正常稳定工作。本设计采用芯片 LM2596 实现。
图 3.4 辅助电源电路原理图
3.2 程序的设计
3.2.1 程序功能描述与设计思路 1、程序功能描述 根据题目要求软件部分主要实现电路的控制和显示功能。 1）键盘实现功能：控制电路关断和电流步进值。 2）显示部分：显示电流值。
6
3.2.2 程序流程图
4
足要求。
3 电路与程序设计
3.1 电路的设计
3.1.1 系统总体框图 系统总体框图如图 3.1 所示，直流稳压源经过负载电阻与双向 DC/DC 变换
器连接后，再与电池组连接；同时对负载电路、电池组电路进行电流电压检测， 检测信号送入 MSP430 单片机对其进行分析处理，产生 PWM 波控制双向 DC/DC 变换器的状态，外接 LCD 液晶屏显示电流和 4*4 键盘进行控制，从而实现对电 池组充放电以及保护的功能。整个模块由直流稳压电源经辅助电源供电。
在负载与地之间串一个小阻值的采样电阻，串联电路中流过负载和取样电阻 的电流大小相等，通过采样电阻的电压计算出负载电流。但分压阻值太大影响输
1
出功率、测量时需要高精度的 AD 才能得到高精度电流。在测量过程中发现，从 负载输出端接电阻线上有很小的电阻，都会影响到电压的精度。 方案二：采用高端双向电流并联监测芯片 INA270
DC-DC双向变换器
2015年全国大学生电子设计竞赛 DC-DC双向变换器（A题）完成人：石永健（电子三班 201340602081）2015年8月14摘要本系统以同步整流升降压电路为主，采用MSP430F5525单片机为控制核心。
正向可以作为BUCK降压电路为电池充电，反向则可作为BOOST升压电路放电，经AD采样后由单片机调整PWM波输出，实现反馈控制。
实验结果表明：当输入在24~36V条件下，充电时，充电恒流值十分稳定，电流控制精度为0.5%，充电电流变化率不大于0.5%，效率可高达96%。
充电时，变换器效率高达97%。
此外本系统还有充电电流显示，过充保护，自动切换等功能。
关键词：DC-DC双向变换；MSP430F5525；PWM反馈；恒流充电；同步整流目录1. 方案论证 (4)1．1双向变换电路的论证与选择 (4)1.2控制方案的论证与选择 (5)1.3驱动方案的论证与选择 (5)2．1电路的设计 (5)2.1.1系统总体框图 (5)2.1.2 电流检测子系统电路原理图 (6)2.1.3 驱动模块电路原理图 (6)2.2程序的设计 (7)2.2.1 程序功能描述 (7)2.2.2 程序流程图 (7)3. 系统理论分析与计算 (8)3.1主电路的分析 (8)3.1.1同步整流电路的分析 (8)3.1.2同步整流电路参数计算 (9)3.2恒流充电方案的分析 (9)4. 测试方案与测试结果 (10)4.1测试仪器 (10)4.2测试方案 (10)4.3测试结果及分析 (11)5．体会心得 (11)6．参考文献 (11)附录1：电路原理图 (12)双向DC-DC 变换器（A 题）【本科组】1. 方案论证1．1双向变换电路的论证与选择方案一：采用BUCK 与BOOST 电路分段组合，如图1-1-1和1-1-2。
当给电池充电时，采用BUCK 降压电路，为锂电池充电。
当电池放电时，采用BOOST 拓扑，实现升压，将放电电压稳定在30V 。
大学生电子设计竞赛双向dcdc电源设计报告图文稿
大学生电子设计竞赛双向d c d c电源设计报告Company number【1089WT-1898YT-1W8CB-9UUT-92108】2013年全国大学生电子设计竞赛双向DC-DC变换器（A题）2015年8月12日摘要本系统以Buck和Boost并联，实现双向DC-DC交换，以STM32为核心控制芯片。
Buck降压模块使用XL4016开关降压型转换芯片，通过单片机闭环实现恒流输出控制。
放电回路选择Boost升压模块，以UC3843作为PWM控制器，组成电压负反馈系统，通过调整PWM的占空比，实现稳压输出。
系统能自动检测外部电源电压变化，在负载端电源较高时自动切换成充电模式，反之切换为放电状态。
系统具有过流、过压保护功能，并可对输出电压、电流进行测量和显示。
关键字：DC-DC交换；Buck；Boost；PWM控制AbstractThesystemisBuckandBoostparallel,toachievetwo-wayDC-DCexchange,STM32asthecorecontrolchip.TheBuckBuckmoduleusestheXL 4016switchBuckconverterchip,takesthecurrentsignalintheoutput,co ntrolsthefeedbackofXL4016,completestheclosed-loopcontrol,andrealizestheconstantcurrentoutput.Boostboostmodul eusesUC3843asthePWMcontrolchip,accordingtotheoutputvoltagenegat ivefeedbacksignaltoadjustthePWMsignal,theclosed-loopcontroliscarriedout,inordertoachievetheregulatoroutput.Syst emcanautomaticallyswitchchargeanddischargemode,canalsobemanuall yswitch.Thesystemhasthefunctionofovercurrentandovervoltageprote ction,andcanmeasureanddisplaytheoutputvoltageandcurrent.Keywords:bidirectionalDC-DCconverter,Buck,boost,PWMcontrol目录双向DC-DC变换器（A题）【本科组】1系统方案系统要求效率，所以恒压输出、稳流输出都应采用开关电路，鉴于本题目要求的功能，系统主要由恒压控制模块、恒流控制模块组成，另为了灵活调整输出参数并实时监控系统工作状态，运用单片机控制技术，还有支持系统控制系统工作的辅助电源。
A题双向DC-DC
A 双向 DC-DC 变换器摘要：本设计实现了一种基于 MSP430F2616 单片机的可程控双向 DC-DC 变换器。
系统由 18650 电池组、直流稳压电源充电电路、同步 Boost-Buck 电路、滤波电 路、辅助电源、单片机、键盘、AD 转换电路、显示器等电路组成。
充电模式下， 输入为 30V 直流电，通过同步降压拓扑结构形成稳定的约 20V 的直流电压，该直 流电压经过程控降压模块实现可程控输出电流。
电流经过二次滤除纹波可得到稳 定的电流输出。
放电模式下，通过同步升压拓扑结构形成稳定的 30V 电压输出。
同时该电源变换器具过充保护的功能，提高了电源的安全性和稳定性。
本电源效 率高、步进精度高、输出电流稳定、安全性高、重量小轻便可携带；通过按键与 显示器实现人机交互，人机交互友好。
关键字：DC-DC，恒流，效率1 方案论证变换器设计方案题目要求电池组在充电模式下，输入直流电为 24~36V 的条件下可以输出恒流 2A，放电模式可以输出恒压 30V，所以本次设计需要利用双向 DC-DC 拓扑结构。
方案一：采用隔离型 DC-DC 双向变换器。
借鉴非隔离单向变换器中反并联开关管或二极管，以构成非隔离双向变换器的思想，也可以从隔离型单向变换器演变得到隔离型正激双向 DC-DC 变换器。
该方案在需要电气隔离的场合应用比较广泛。
方案二：采用全桥 DC-DC 双向变换器。
通过移相可使控制其开关器件实现零电压开关。
开关器件的电压、电流应尽量小；变压器为双向励磁，利用率较高，在中、大功率场合有广泛的应用。
方案三：采用 Boost-Buck 双向变换器。
常见的非隔离型单向变换器的拓扑结构有 Buck、Boost、Buck/Boost 等电路。
在这些单向变换器的二极管两端反并联开关管，在开关管两端反并联二极管，即可构成与之对应的 Boost-Buck 双向变换器电路。
三种方案理论上都能够实现本设计需要的双向 DC-DC 电压变换。
第11题 双向DC-DC变换器
摘要本系统基于双向同步整流原理，主电路在拓扑结构上整合Buck和Boost两种电路，配合MOS管驱动电路、电流检测电路、辅助电源电路以及输出过流保护电路，使该DC/DC 变换器实现能量的双向流通。
系统由STM32F103ZET6单片机控制电流的步进可调，同时控制PWM波产生相应恒定电压值，使用TI的MOS管CSD19535代替续流二极管，大大提高了系统效率。
本系统在充电模式可达到98%的转换效率，放电模式达到98%的转换效率，电流检测电路使用TI高精度检流芯片INA282，恒定输出的电流精度稳定在1.5%以内，电压精度稳定在1%以内，同时在LCD上显示所处状态，符合基本要求与发挥部分的参数要求。
本设计创新点在于将电池充电过程分为三个阶段，通过显示屏实时显示电池所处的充电状态。
关键词 DC/DC电路同步整流STM32目录1 方案论证 (3)1.1 方案描述 (3)1.2 方案比较与选择 (3)1.2.1 主控器方案比较与选择 (3)1.2.2 显示屏方案比较与选择 (3)1.2.3 电流检测方案比较与选择 (4)1.2.4 PWM生成方式比较与选择 (4)1.2.5 驱动电路方案比较与选择 (2)2 电路与程序设计 (3)2.1 双向DC/DC主回路与器件 (3)2.2 测量控制电路、控制程序 (3)2.2.1 测量控制电路 (3)2.2.2 控制算法 (3)2.2.3 主程序设计 (4)3 理论分析与计算 (5)3.1 主回路主要器件参数选择及计算 (5)3.1.1 MOS管驱动芯片IR2110 (5)3.1.2 电流检测芯片INA282 (5)3.1.3 功率管选择CSD19535 (6)3.1.4 电感参数计算 (6)3.2 控制方法与参数计算 (6)3.3 提高效率的方法 (7)4 测试方案与测试结果（见附件） (7)4.3 测试结果分析 (7)5 结束语 (8)6 参考文献 (8)1 方案论证1.1 方案描述本设计采用双向同步整流电路，单片机控制输出两路PWM波经过IR2110驱动高端PMOS管或低端NMOS管。
双向DCDC变换器.
双向DC-DC变换器摘要：双向DC-DC变换器是能够根据能量的需要调节能量双向传输的直流到直流的变换器。
本文阐述的双向DC-DC变换器通过集成运放加三极管组成的恒流源实现实现电池的充电功能以及由TL494组成的升压电路实现对电池的放电功能，LCD液晶屏用于显示充电电池的充电电流，并且能够自动转换变换器充放电工作模式。
此作品电路简单，效率较高，性能稳定；可以满足题目的要求，可适用于直流不停电系统、太阳能电池变换器、电动汽车等方面。
关键词：双向DCDC变换器；恒流源；TL494一、方案论证与比较：恒流源方案比较：方案一：由晶体三极管组成的恒流源，利用三极管集电极电压变化对电流影响，并在电路中采用电流负反馈来提高输出电流的恒定。
由于晶体管参数受温度变化影响，要采用温度补偿及稳压措施，增加电路的复杂性且输出电流不便调节。
方案二：集成运算放大器和MOS管组成的压控型恒流源，利用运放来驱动功率管MOSFET的导通程度，获得相应的输出电流在采样电阻上产生的采样电压作为反馈电压送到运放的反相输入端，并与同相输入端的给定电压进行比较，依此对MOS管的驱动电压进行调整，达到对功率管的导通电流进行调整的目的；采用放大器负反馈构成的恒流源，可以获得较高精度、较大的电流输出。
因此本设计采用方案二。
DC-DC升压电路方案比较：方案一：结构如下图所示，可以实现输出端与输入端的隔离，适合于输入电压与输出电压之比远大于一或远小于一的情形，但由于采用多次变换，电路中的损耗较大，效率低，而且结构复杂。
直流交流交流直流逆变电路变压器整流电路滤波器图1—1方案二：用Boost升压电路，拓扑结构如图1-2所示。
开关的导通和关断受到外部PWM信号控制，电感L将交替的储存和释放能量，电感L储能后使电压泵升，而电容C可将输出电压保持住，输出电压与输入电压的关系为u0=(Ton+Toof),通过改变PWM控制信号的占空比可以实现相应输出电压的变化。
2015年全国大学生电子设计竞赛双向DCDC电源设计报告概论
2013年全国大学生电子设计竞赛双向DC-DC变换器（A题）2015年8月12日摘要本系统以Buck和Boost并联，实现双向DC-DC交换，以STM32为核心控制芯片。
Buck降压模块使用XL4016开关降压型转换芯片，通过单片机闭环实现恒流输出控制。
放电回路选择Boost升压模块，以UC3843作为PWM控制器，组成电压负反馈系统，通过调整PWM的占空比，实现稳压输出。
系统能自动检测外部电源电压变化，在负载端电源较高时自动切换成充电模式，反之切换为放电状态。
系统具有过流、过压保护功能，并可对输出电压、电流进行测量和显示。
关键字：DC-DC交换；Buck；Boost；PWM控制AbstractThe system is Buck and Boost parallel, to achieve two-way DC-DC exchange, STM32 as the core control chip.The Buck Buck module uses the XL4016 switch Buck converter chip, takes the current signal in the output, controls the feedback of XL4016, completes the closed-loop control, and realizes the constant current output. Boost boost module uses UC3843 as the PWM control chip, according to the output voltage negative feedback signal to adjust the PWM signal, the closed-loop control is carried out, in order to achieve the regulator output.System can automatically switch charge and discharge mode, can also be manually switch. The system has the function of over current and over voltage protection, and can measure and display the output voltage and current.Key words: bidirectional DC-DC converter, Buck, boost, PWM control目录1系统方案 (1)1.1 升、降压电路的论证与选择 (1)1.2 系统组成及控制方法 (1)2系统理论分析与计算 (2)2.1 电路设计与分析 (2)2.1.1 提高效率的方法 (2)2.1.2 控制回路分析 (2)2.2 控制方法分析 (2)2.3 升压、降压电路参数计算 (3)2.3.1 元件选取 (3)2.3.2 电感计算 (3)3电路与程序设计 (4)3.1电路的设计 (4)3.1.1系统总体框图 (4)3.1.2 充电系统原理 (4)3.1.3 放电系统原理 (5)3.2程序的设计 (5)3.2.1程序功能描述与设计思路 (5)3.2.2程序流程图 (5)4测试方案与测试结果 (6)4.1测试方案 (6)4.2 测试条件与仪器 (7)4.3 测试结果及分析 (7)4.3.1测试结果(数据) (7)4.3.2测试分析与结论 (7)附录1：电路原理及实物 (8)附录2：主要程序片段 (9)双向DC-DC变换器1系统方案系统要求效率，所以恒压输出、稳流输出都应采用开关电路，鉴于本题目要求的功能，系统主要由恒压控制模块、恒流控制模块组成，另为了灵活调整输出参数并实时监控系统工作状态，运用单片机控制技术，还有支持系统控制系统工作的辅助电源。
2015全国电子设计竞赛DC-DC变换器
2015年全国大学生电子设计竞赛双向 DC-DC 变换器（A 题）[本科组]参赛学校：淮阴工学院参赛编号：HA011队员姓名：刘新邵慧洁甄将军指导老师：陈万刘保连2015年8月15日摘要随着科技和生产的发展，双向DC-DC变换器在诸如电动车动力系统，直流不停电电源等场合的应用越来越多。
双向 DC-DC 变换器应用于能量双向流动的场合可以大幅度减轻系统的体积重量和成本。
根据电池组充放电要求以及变换器的输入输出参数，在硬件电路设计中，采用了基于同步整流buck变换器的双向DC-DC电路结构，设计了基于STC89C52单片机的控制器，该控制器采样了双向DC-DC变换器的输出电压和充电电流，并通过软件计算得出功率器件的开关信号和充电电流指令，以达到精确控制充电电流的目的。
测试结果表明，本设计主要实现双向DC-DC变换器对电池组的充放电功能，达到了双向DC-DC变换器（本科组）基本部分和发挥部分的要求。
关键词：双向DC/DC 变换，buck-boost电路，充放电模式1系统方案1.1 DC／DC变换模块的论证和选择方案一：非隔离级联型DC-DC型拓扑结构变换器：它的不足之处是它开关器件和二极管数目都比通常的双向DC-DC变换器增加了一倍，而且由于每一时间段里主电流都要流经两个半导体器件，通态损耗也高一些。
图1-1 非隔离级联型DC-DC电路原理图方案二：非隔离双向buck-Boost型拓扑结构变换器：它是将buck变换器和boost变换器结合到同一电路上。
这种双向buck-boost电路可以较好的实现能量的双向流动，结构简单，所用器件少而且便于控制，易于实现，且效率比双向全桥DC-DC电路大大提高。
图1-2 非隔离双向buck-boost型电路原理图理想选择。
1.2 单片机控制方案的论证和选择方案一：采用80C51类单片机控制方案编译器能自动完成变量的存储单元的分配，编程者可以方便地进行信号处理算法和程序的移植。
历年年全国大学生电子设计竞赛题目
2015年全国大学生电子设计竞赛题目【本科组】双向DC-DC变换器（A题）风力摆控制系统(B题）多旋翼自主飞行器（C题）增益可控射频放大器（D题）80MHz-100MHz频谱分析仪（E题）数字频率计（F题）短距视频信号无线通信网络（G题）第一届（1994年）第一届（1994年）全国大学生电子设计竞赛A.简易数控直流电源B.多路数据采集系统第二届（1995年）第二届（1995年）全国大学生电子设计竞赛A.实用低频功率放大器B.实用信号源的设计和制作C.简易无线电遥控系统D.简易电阻、电容和电感测试仪第三届（1997年）第三届（1997年）全国大学生电子设计竞赛直流稳定电源A.B.简易数字频率计C.水温控制系统D.调幅广播收音机第四届（1999年）第四届（1999年）全国大学生电子设计竞赛A.测量放大器B.数字式工频有效值多用表C.频率特性测试仪D.短波调频接收机E.数字化语音存储与回放系统第五届（2001年）第五届（2001年）全国大学生电子设计竞赛A.波形发生器B.简易数字存储示波器C.自动往返电动小汽车D.高效率音频功率放大器E.数据采集与传输系统F.调频收音机第六届（2003年）第六届（2003年）全国大学生电子设计竞赛A.电压控制LC振荡器宽带放大器B.C.低频数字式相位测量仪D.简易逻辑分析仪E.简易智能电动车F.液体点滴速度监控装置第七届（2005年）第七届（2005年）全国大学生电子设计竞赛A.正弦信号发生器B.集成运放测试仪C.简易频谱分析仪D.单工无线呼叫系统E.悬挂运动控制系统F.数控恒流源G.三相正弦波变频电源第八届（2007年）第八届（2007年）全国大学生电子设计竞赛A.音频信号分析仪B.无线识别C.数字示波器D.程控滤波器E.开关稳压电源F.电动车跷跷板积分式直流数字电压表G.H.信号发生器I.可控放大器J.电动车跷跷板第九届（2009年）第九届（2009年）全国大学生电子设计竞赛A.光伏并网发电模拟装置B.声音导引系统C.宽带直流放大器D.无线环境监测模拟装置E.电能收集充电器F.数字幅频均衡功率放大器G.低频功率放大器H.LED点阵书写显示屏I.模拟路灯控制系统第十届（2011年）A.开关电源模块并联供电系统B.基于自由摆的平板控制系统C.智能小车D. LC 谐振放大器E.简易数字信号传输性能分析仪F.帆板控制系统简易自动电阻测试仪G.H.波形采集、存储与回放系统第十一届（2013年）A.单相AC-DC变换电路B.四旋翼自主飞行器C.简易旋转倒立摆及控制装置D.射频宽带放大器E.简易频率特性测试仪F.红外光通信装置G.手写绘图板J.电磁控制运动装置K.简易照明线路探测仪L.直流稳压电源及漏电保护装置第十二届（2015年）【本科组】双向DC-DC变换器（A题）风力摆控制系统(B题）多旋翼自主飞行器（C题）增益可控射频放大器（D题）80MHz-100MHz频谱分析仪（E题）数字频率计（F题）短距视频信号无线通信网络（G题）【高职高专组】LED闪光灯电源（H题）风板控制装置（I题）小球滚动控制系统（J题）获奖状况．。
基于Buck-Booost电路的双向DC-DC变换电路
基于Buck-Booost电路的双向DC-DC变换电路————————————————————————————————作者：————————————————————————————————日期：1221102015年全国大学生电子设计竞赛双向DC-DC变换器（A题）【本科组】2015年08月15号摘要双向DC/DC变换器（Bi-directional DC-DC Converter，BDC）是一种可在双象限运行的直流变换器，能够实现能量的双向传输。
随着开关电源技术的不断发展，双向DC/DC变换器已经大量应用到电动汽车、太阳能电池阵、不间断电源和分布式电站等领域，其作为DC/DC变换器的一种新的形式，势必会在开关电源领域上占据越来越重要的地位。
由于在需要使用双向DC/DC变换器的场合很大程度上减轻系统的体积重量及成本，所以具有重要研究价值。
既然题目要求是作用于可充电锂电池的双向的DC-DC变换器，肯定包括降压、升压、电压可调、恒流、等要求。
考虑到题目对效率的要求，我们选择降压Buck电路，升压Boost 电路，并用反馈电路和运放电路来实现电压可调和恒流等要求，通过一系列的测试和实验几大量的计算，基本上能完成题目的大部分要求。
关键词：双向DC/DC变换器；双向Buck-Boost变换器；效率；恒流稳压目录1系统方案 (4)1.1 DC-DC双向变换器模块的论证与选择 (4)1.2 测控电路系统的论证与选择 (4)2 系统理论分析与计算 (4)2.1 双向Buck-BOOST主拓电路的分析 (4)2.2 电感电流连续工作原理和基本关系 (5)2.3 控制方法与参数计算 (6)3 电路与程序设计 (7)3.1 电路的设计 (7)3.1.1 系统总体框图 (7)3.1.2 给电池组充电Buck电路模块 (7)3.1.3 电池放电Boost升压模块 (8)3.1.4 测控模块电路原理图 (8)3.1.5 电源 (9)3.2 程序设计 (9)4 测试方案与测试结果 (15)4.1 测试方案 (15)4.2 测试条件与仪器 (15)4.3 测试结果及分析 (15)4.3.1 测试结果(数据) (15)4.3.2 测试分析与结论 (16)1系统方案本系统主要由DC-DC双向变换器模块、测控电路模块及辅助电源模块构成，分别论证这几个模块的选择。
双向DC-DC变换
2015年全国大学生电子设计竞赛论文A题：双向DC-DC变换器2015年8月15日双向DC-DC变换器（A题）摘要本设计采用PWM技术来实现双向DC—DC变换，可由外部电源给锂电池充电，当外部电源低于30伏时则由锂电池直接给负载供电，且两者可以根据外部电源电压与锂电池电压的高低进行自动切换。
本设计使用BUCK（直流斩波降压电路）电路实现恒流充电，采用BOOST（直流斩波升压拓扑电路）实现锂电池给负载恒压供电。
本设计使用STM32为主控模块，主要采用TL494来产生单路PWM波，该PWM波进入半桥驱动芯片IR2401后可产生两路互补的PWM波，以此驱动相应大功率场效应管，该驱动方式属于同步整流的范围，因此其效率可达到90%以上。
关键字：DC-DC ，STM32 ，BOOST电路，BUCK电路，同步整流AbstractThis design uses PWM technology to achieve two-way DC - DC transform, which can be charged by the external power to the lithium battery, when the external power supply is lower than 30 volts, and the two can automatically switch according to the voltage of the external power supply voltage and the lithium battery. The design uses BUCK (DC chopper circuit) circuit to achieve constant current charging, using BOOST (DC chopper boost topology) to achieve a lithium battery power supply to the load. This design use the STM32 as the main control module, the main use of TL494 to produce a single PWM wave, the PWM wave after entering the half bridge driver chip IR2401 can generate two complementary PWM wave, so as to drive the corresponding high power field effect transistor, the drive is the synchronous rectification range, so the effect rate reached more than 90%. Keywords: DC - DC, STM32, BOOST circuit, buak circuit, synchronous rectifier一、方案论证及比较1.拓扑方案的选择和论证方案一：使用LM2596分别做两个电路，一个用MAX417和LM2596做恒流源，实现外部电源给电池恒流充电，另一路使用LM2596作恒压源，实现电池给负载供电。
2015年全国大学生电子设计竞赛A题论文
2015年全国大学生电子设计竞赛双向DC-DC变换器（A题）2015年8月15日摘要本系统以STM32单片机为主控制器，以非隔离式Buck-Boost型电路为核心，设计并制作用于电池储能装置的双向DC-DC变换器，实现可按键设定亦可自动转换电池充放电模式的功能。
系统由STM32内部寄存器及扩展口功能，加上按键模块、集成运放模块、LCD液晶显示模块、双向DC-DC变换电路组成。
提高了电源效率，有效的保护了电路，经测试，系统能够实现基础部分所有要求。
关键词：DC-DC变换器；高效率；STM32；电流控制精度BbstractThis system is given priority to with STM32 MCU controller, with the isolation type Buck - Boost circuit as the core, the design and construction of double DC - DC converter for battery energy storage device, implement key setting can be automatically switched to the battery charging and discharging mode function.System of STM32 internal registers and extension mouth function, and key module, integrated operational amplifier module, LCD liquid crystal display module, two-way DC - DC conversion circuit.Improve the efficiency of the power, the effective protection circuit, after the test, the system can realize all basic requirements.Keywords:DC-DCconverter;Highefficiency;STM32;Current control accuracyI目录一、系统设计 (1)1.1 设计思路 (1)1.2 方案论证与选择 (1)1.2.1DC/DC的论证与选择 (1)1.2.2电路过流保护方式的论证与选择 (1)1.2.3控制系统的论证与选择 (1)二、系统理论分析与计算 (2)2.1双向DC/DC输入输出计算 (2)2.2 电流精度及变化率计算 (2)三、电路设计 (3)3.1电路的设计 (3)四、程序设计 (3)4.1程序功能描述 (3)4.2程序流程图 (3)五、系统测试 (4)5.1 测试条件与仪器 (4)5.2 测试结果及分析 (4)5.2.1电流误差及变化率测试 (4)5.2.2充电电流变化率测试 (4)5.2.3变换器的效率测试 (4)5.3测试分析与结论 (5)六、参考文献 (5)附录一电路原理图 (6)附录二主要程序 (6)I I一、系统设计1.1 设计思路以STM32单片机为控制器，通过键盘设置电池充放电功能模式，该模式采用STM32内部3个12bit、18通道AD快速采集DC/DC模块双向输入、输出值，并通过STM32内部D/A输出及集成运放模块控制DC/DC 模块实现恒流恒压，从而能够实现对电池组的充放电，电流步进值精准可调，变换效率大大提高。
双向DC-DC变换器1
双向DC-DC变换器摘要：本系统为双向DC-DC变换器，实现电池的充放电功能能。
系统采用Buck/Boost双向DC/DC主拓扑，以STM32为控制核心，通过PI调节实现双向电压变换和稳流功能，并能够实现充电与放电过程的按键切换与自动切换。
同时，该系统实现恒流充电功能，充电电流0.05A步进可调，并能够实时显示两侧电压、充放电电流，显示误差小，充放电电流纹波峰峰值低，放电效率高达96.5%，充电效率高达98.6%，并具有过充保护及自动恢复功能。
关键词: Buck/Boost 双向DC/DC变换PI1.系统方案1.1方案论证与比较1.1.1主拓扑方案●方案一：采用非隔离性DC/DC双向变换拓扑。
电路简单，体积较小，适用于电压差较小的情况。
●方案二：采用隔离性DC/DC双向变换拓扑。
适用于电压差较大的情况。
两侧电气隔离，可靠性较高。
变压器的使用可以使电压电流在大范围内变换，有效地保证了低电压或低电流输入实现大电压或大电流输出。
综合考虑，由于双向DC-DC变换器中，稳压源电压与电池电压相差不大，故采用非隔离性DC/DC双向变换拓扑结构，电路简单，可实现性高。
1.1.2采样与驱动方案●方案一：不带隔离的采样与驱动电路。
此种方案电路结构较为简单，能减小辅助电源设计的工作量。
但由于没有隔离，所以系统稳定性和安全性较差。
●方案二：带隔离的采样与驱动电路。
此种方案将主电路与控制电路隔离，提高了系统稳定性与可靠性，但是因增加了额外的隔离电源而对系统带来额外的效率损失，不能够很好的满足题目要求。
综合考虑，由于本题只涉及直流而未涉及到交流，并且是否隔离对题目影响不大，所以选择方案一。
1.1.3控制方案1.2总体方案描述系统包括双向DC/DC变换电路、辅助电源、反馈控制、测量和显示五个部分。
其中DC/DC双向变换电路是核心部分，控制电路主要利用STM-32来实现，系统通过电池电压、电流采样反馈，并利用PI算法调节Buck/Boost双向变换电路开关管的占空比，从而实现恒流充电功能。
双向DC-DC变换器(全国大学生电子设计竞赛全国二等奖作品)
2015年8月15日精心整理摘要本设计主要由双向DC-DC变换电路、测控显示电路、辅助电源三部分精心整理目录一、系统方案 0与选择 0二、系统理论分析与计算精心整理 (1)三、电路与程序设计. 3（2）程序流程精心整理图 (7)3、程序流程图.. 8精心整理双向DC-DC变换器（A题）【本科组】一、系统方案本设计主要由双向DC-DC变换电路、测控显示电路、辅助电源三部分构成，其中双向DC-DC变换电路降压部分采用XL4016开关降压型DC-DC转换芯片，最高转换效率方案1：采用PWM调节占空比的方法控制降压芯片的控制端，达到控制恒流和控制恒压的目的，采用PWM调节软件较为复杂，而且PWM调节较为缓慢，软件控制难度大。
方案2：恒压部分完全有硬件控制，硬件自身形成一个闭环控制回路，对电压进行调节使其恒定题目要求的精度范围。
单片机通过光耦电路的工作与停止，恒流部分由PWM调节占空比，使其恒流。
综合以上两种方案，选择软件较为简单，硬件较为复杂的方案2。
精心整理二、系统理论分析与计算1、充电电路设计分析充电电路也就是一个降压电路，并且要求是一个恒流源，本次竞赛选取XL4016为核心降压芯片，其结构如图所示。
精心整理精心整理为精心整理2.2 放电电路设计分析XL6019是一款专为升压、升降压设计的单片集成电路，可工作在DC5V 到40V 输入电压范围，低纹波，内置功率MOS 。
XL6019内置固定频率振荡器与频率补偿电路，简化了电路设计。
PWM 控制环路可以调节占空比从0~90%之间线性变化。
内置过电流保护功能与EN脚逻辑电平关断功能。
典型应用电路如下（图3-1）Array（图3-4）精心整理统。
2、程序设计思路（1）、首先进行，按键，OLED各个内设初始化；（2）、进行按键扫描；（3）、判断模式；（4）、进行PWM控制电流，让输出为横流模式；精心整理（5）、扫描按键；（6）进行打开光耦，让升压模块工作；精心整理3程序流程图1、系统总框图Vin/Vout精心整理精心整理2、程序流程图四、测试仪器与数据分析4.1 测试仪器5位半数字万用表，4位半万用表4．2测试数据与分析精心整理精心整理精心整理附录2：源程序#include "adc.h"#include "exti.h"精心整理#include "wdg.h" #include "myiic.h"精心整理void Adc_Init(void)RCC->APB2ENR|=1<<9;精心整理RCC->APB2RSTR|=1<<9; RCC->APB2RSTR&=~(1<<9)ADC1->CR1&=~(1<<8);精心整理ADC1->CR2&=~(1<<1); ADC1->CR2&=~(7<<17);A DC1->SMPR2|=7<<3;精心整理ADC1->CR2|=1<<0;}精心整理u16 Get_Adc(u8 ch){return ADC1->DR;精心整理}u16 Get_Adc_Average(u8temp_val+=Get_Adc(ch);精心整理delay_ms(5);}精心整理。
双向DCDC变换器
2015年全国大学生电子设计竞赛开关电源模块并联供电系统（A题）2015年8月6日星期四摘要双向DC/DC变换器(Bi-directional DC/DC Converter, BDC)是可双象限运行的直流-直流变换器。
该变换器能够根据实际需要调节能量的流动方向，在功能上相当于两个单向直流-直流变换器。
本系统以 STC1205A60S2单片机为控制核心，由TPS5450降压型开关稳压器构成DC/DC降压电路。
由LM3478升压型开关稳压芯片构成DCDC升压电路，并且通过AD芯片TLC2543和DA芯片TLV5618实现模数转换，对充电与放电模式下的电压、电流进行监测控制，实现充电与放电模式自动切换的PID数字控制。
同时系统具有输出过压保护功能关键词：双向DC/DC变换器充电模式放电模式数字PID控制目录摘要 (2)目录 (3)1、方案论证分析 (4)1.1双向DC/DC变换器方案选择 (4)1.2 电路监测保护方案 (5)1.2.1 直流电流检测 (5)1.2.2 过压保护 (5)1.3 充电电流控制方案 (5)2、理论分析与计算 (6)3、系统设计 (7)3.1 双向DCDC电路设计 (7)3.1.1 DCDC降压电路 (7)3.1.2 DCDC升压电路 (7)3.2 电流检测电路 (8)3.3 辅助电源设计 (8)3.4程序设计 (9)3.4.1程序流程图 (9)4、系统测试与分析 (10)4.1 基本部分测试结果 (10)5、总结 (11)参考文献 (11)附录 (11)附录一： (11)1、方案论证分析整个系统可以划分为双向DC/DC模块、电流控制模块、电路监测模块、电源模块、显示模块、电路保护模块等模块。
图1 系统框图1.1双向DC/DC变换器方案选择方案一:采用BUCK+BOOST双向DCDC变换电路如图1.1所示，左边是输入时，这是一个降压电路。
右边是输入时，这是一个升压电路，只需控制Q1和Q2的导通和关断。
全国大学生电子设计竞赛双向DCDC变换器A题设计报告
全国大学生电子设计竞赛双向D C D C变换器A题设计报告Modified by JEEP on December 26th, 2020.2015年全国大学生电子设计竞赛双向 DC-DC 变换器（A题）【本科组】2015年8月13日目录摘要本系统介绍了一种双向DC-DC变换器的基本原理和实现方法。
由SG3525芯片产生的PWM波经三极管传入到电路中，驱动MOSFET管，使其关断或导通，使电压升高或降低。
同时，可由单片机监测相应信号经判断后控制继电器选择放电或充电的模式使电路保持在一直正常情况下运行。
当充电电压超出限幅值时，单片机可自动断开主电路，以保护系统安全。
此外，本系统在设计时注重了高精度的要求，使输出电流步进可控，且步进值小于。
而系统中各元件的选择以低损耗为标准，提高了系统的低功耗特性，使系统的效率达到最高。
本系统经过多次模拟与实验，基本完成各项要求。
关键字：DC-DC变换；低损耗；自动；可控；充电ABSTRACTThis system introduces the basic principle and realization method of a kind of bidirectional DC-DC converter. The PWM wave generated by the SG3525 chip is introduced into the circuit by the transistor, driving the MOSFET tube, making it shut off or on, so that the voltage is raised or lowered. At the same time, the signal can be monitored by a single chip microcomputer to control the relay selection discharge or charging mode to keep the circuit under normal circumstances. When the charging voltage exceeds the limit, the single chip microcomputer can automatically disconnect the main circuit to protect the system security. In addition, the system is designed with high accuracy requirements, so that the output current is controlled, and the step value is less than . In the system, the selection of the components of the system is the standard, which improves the system's low power consumption characteristics, so that the system's efficiency is the highest. The system has been simulated and the experiment, the basic completion of the requirements.Keyword: DC-DC transform; Low loss; Automatic; Controllable; Charge双向 DC-DC 变换器（A题）【本科组】第一章方案论证论证比较实验方案选择方案一：双向半桥DC-DC变换器双向DC-DC变换器电路如图1-1所示。
双向 DC DC 变换器 A 题 报告
2015年全国大学生电子设计竞赛双向DC-DC 变换器（A题）2015年8月16日摘要:本系统以同步整流电路为核心构成双向DC--DC电路，用两块LT8705构建双向DC—DC,当系统选择了充电模式，则关断放电的LT8705模块，当放电的时候则关断充电LT8705模块。
自动模式的时候通过系统自动调整输入输出模式，使得系统达到稳定。
系统充电电流I1在 1~2A 范围内步进可调；设定I1=2A后，U2在24~36V范围内变化时，充电电流I1的变化率小于1%；设定I1=2A，在U2=30V条件下，变换器的效率达到95%；12864实时显示充电电流的数值，精度误差小于2%；具有过充保护功能；放电模式时，保持U2=30±，变换器效率达到97%，满足题目要求。
关键词：双向DC-DC电路； LT8705；关断保护目录一、系统方案双向DC-DC 电路方案论证与选择方案1：采用双向Buck-Boost DC-DC变换电路。
工作原理：当Q2保持关断，Q 1采用PWM工作方式工作时，变换器实际是一个Buck电路，能量从V1传到V2。
当Q1保持关断，Q2采用PWM工作方式工作时，交换器相当于一个Boost电路，能量从V2传到V1。
如图1所示。
其可以实现降压充电又可实现升压输出，有较好的灵活性。
驱动开关管部分电路简单，但效率达不到要求。
图1 双向Buck-Boost DC-DC变换电路方案2：采用LT8705降压-升压型DC-DC控制器，该器件可以在输入电压高于、低于或等于输出电压的情况下运作。
输入电压范围：至80V；输出电压至80V。
同步整流：效率高达98%，可同步的固定频率：100KHz至400KHz。
该方案的优点，效率极高，可以很好的满足题目的效率要求。
电路原理图见附图1。
方案3：采用双向半桥DC-DC变换电路。
如图2，电路由两个半桥组成，高压侧为电压型半桥，低压侧为电流型半桥Lr为变压器漏感与外加电感之和。
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2015年全国大学生电子设计竞赛试题
参赛注意事项
（1）8月12日8:00竞赛正式开始。
本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题；高职高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题，也可以选择【本科组】题目。
（2）参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。
（3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件（如学生证）随时备查。
（4）每队严格限制3人，开赛后不得中途更换队员。
（5）竞赛期间，可使用各种图书资料和网络资源，但不得在学校指定竞赛场地外进行设计制作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队
取消评审资格。
（6）8月15日20:00竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存。
【本科组】
一、任务
设计并制作用于电池储能装置的双向DC-DC变换器，实现电池的充放电功能，功能可由按键设定，亦可自动转换。
系统结构如图1所示，图中除直流稳压电源外，其他器件均需自备。
电池组由5节18650型、容量2000~3000mAh的锂离子电池串联组成。
所用电阻阻值误差的绝对值不大于5%。
图1 电池储能装置结构框图
二、要求
1．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%。
（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%。
（3）设定I1=2A，在U2=30V条件下，变换器的效率
190%
η≥。
（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%。
（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。
2．发挥部分
（1）断开S 1、接通S 2，将装置设定为放电模式，保持U 2=30±0.5V ，此时变换器效率
295%η≥。
（2）接通S 1、S 2，断开S 3，调整直流稳压电源输出电压，使U s 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U 2=30±0.5V 。
（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 。
（4）其他。
三、说明
1．要求采用带保护板的电池，使用前认真阅读所用电池的技术资料，学会估算电池的荷
电状态，保证电池全过程的使用安全。
2．电池组不需封装在作品内，测试时自行携带至测试场地；测试前电池初始状态由参赛
队员自定，测试过程中不允许更换电池。
2．基本要求（1）中的电流控制精度定义为110
ic 10
100%I I e I -=
⨯，其中I 1为实际电流、I 10
为设定值。
3. 基本要求（2）电流变化率的计算方法：设U 2=36V 时，充电电流值为I 11；U 2=30V 时，
充电电流值为I 1；U 2=24V 时，充电电流值为I 12，则1112
11
100%I I I S I -=
⨯。
4. DC-DC 变换器效率1
12100%P P η=
⨯、221
100%P P η=⨯，其中111P U I =⋅，222P U I =⋅。
5. 基本要求（5）的测试方法：在图1的A 、B 点之间串入滑线变阻器，使U 1增加。
6．辅助电源需自制或自备，可由直流稳压电源（U s 处）或工频电源（220V ）为其供电。
7．作品应能连续安全工作足够长时间，测试期间不能出现过热等故障。
8．制作时应合理设置测试点（参考图1），以方便测试；为方便测重，应能较方便的将
双向DC-DC 变换器、测控电路与辅助电源三部分与其他部分分开。
9．设计报告正文中应包括系统总体框图、核心电路原理图、主要流程图、主要的测试结
果。
完整的电路原理图、重要的源程序和完整的测试结果可用附件给出，在附件中提供作品较清晰的照片。
.。