數(shù)控DCDC轉(zhuǎn)換器

本設(shè)計是數(shù)字控制DCDC轉(zhuǎn)換器,使用MCU控制DCDC轉(zhuǎn)換器的輸出電壓,以達到數(shù)控的目的,綜合時間和成本來考慮,使用的都是成品的模塊來做驗證,這種設(shè)計思路具有簡單可靠和成本低靈活性高的優(yōu)點.

要實現(xiàn)的功能是,按鍵控制DCDC模塊輸出電壓的高低,數(shù)字顯示電壓值和電流值.

使用模塊如下:

主控MCU:GD32E231start開發(fā)板.

DCDC模塊:XL6009升降壓模塊.

電流測量:MAX471電流測量模塊.

按鍵:TTP224電容觸摸按鍵模塊.

顯示:TM1638數(shù)碼管模塊.

因為本設(shè)計驗證階段采用的都是模塊,修改電路極少,因此在設(shè)計和驗證階段沒有制作PCB板.電路圖暫無.后續(xù)需要提高性能和精度,再根據(jù)需要制作PCB.

1) 主控MCU:選用GD32E231,國產(chǎn)新品,具有較高的主頻,低功耗的m23內(nèi)核,豐富的外設(shè)和資源,簡潔易用的開發(fā)軟件.性價比非常高.本設(shè)計中使用MCU的timer2的CH2通道PWM功能,在PB0引腳上產(chǎn)生PWM波,經(jīng)過電阻電容濾波后,加載至DCDC模塊上XL6009的FB端,以改變FB電壓,XL6009則調(diào)節(jié)DCDC,改變輸出電壓從而使FB端重新穩(wěn)定于FB電位,這樣就達到了數(shù)控調(diào)節(jié)輸出電壓的目的.因為絕大部分DCDC芯片都是通過FB來調(diào)節(jié)輸出的,所以此方法可以配合廣泛的DCDC芯片.不過由于PWM經(jīng)RC濾波后不干凈,所以對DCDC輸出穩(wěn)定性不利.

2) DCDC:選用XL6009成品模塊,組成sepic電路,具有升壓降壓能力,寬廣的輸入和輸出范圍,輸入5~20V,輸出到3~21V,因為是sepic模式,所以不用考慮輸入輸出是升壓還是降壓,其性能效率并不算很好,但是成本很低,結(jié)構(gòu)簡單,作為本設(shè)計驗證用很合適.

3) 測量:電壓測量只要使用分壓電阻,進入MCU的ADC采樣即可.電流測量則分高側(cè)和低側(cè)測量.低側(cè)需要分割地線,而且需要調(diào)試運放,其實更適合GD32E231,因為其有內(nèi)置運放,但問題是與SWD調(diào)試口共用引腳,所以暫時沒敢這樣用.手頭有常見的MAX471電流測量模塊,這是高側(cè)放大器,適用電壓寬廣,內(nèi)置采樣電阻,性能有保障.

4) 顯示:出于簡單和低成本考慮,使用TM1638數(shù)碼管模塊,應用起來簡單方便,八個數(shù)碼管前四位顯示電壓值,后四位顯示電流值,電壓值取小數(shù)點后兩位,電流值取小數(shù)點后三位.3.3V電壓也能很好的驅(qū)動.

5)按鍵:沒有使用TM1638模塊自帶的普通按鍵,要不然也算是成本優(yōu)化.選用的是TTP224觸摸按鍵模塊,使用非常簡單,成本也很低.