基于STM32的推挽升压电源设计

  本人是一名刚毕业的本科生，刚步入社会的菜鸟，偶然间看到此次活动，想趁此平台总结分享一下毕业设计，当然此电源设计仅仅只是作品，并不是公司做的项目，所以在很多方面都存在不足的地方，希在此平台得到各位工程师大佬的建议以及指正！

  设计出基于STM32的推挽升压电源，要求其系统性能指标具体如下：

1、   输入直流电压12-18V，输出电压为48-60V可调，输出电流1A；

2、   电压纹波<3%

3、   负载调整率<1%；

4、   有显示功能 输出电压、电流。误差不超过1%；

5、   具有1.2A过流保护功能；

6、   效率不得低于85%。

  先上一张实物图如下所示，

其部分功能测试如下所示：

  

  其整体设计方案主要由 STM32主控电路、DC-DC推挽升压主电路、UCC27424驱动电路、TPS54231稳压电路、INA193电流检测电路、OLED显示电路等部分组成。

  一、DC-DC推挽升压主电路设计为推挽逆变与全桥整流形式的拓扑电路。其原理图如下所示

  对于推挽电路的工作原理此处就不做详细的描述。主要关键的就是两个开光管不能同时导通，每个开关管各自的占空比不能超过50%，且还要留有死区。对于开关管的PWM控制此次设计是由STM32做数字处理器发出脉冲再做后续的相关信号处理，这将会在之后的STM32主控电路中再做详述。此处先提出之前在设计主电路中所遇到的疑难问题。

  1、当初设计方案时也是疑问重重，对于整流电路的考虑选取，当输出电压较低、输出电流较大时，通常为了减小整流电路的通态损耗，一般采用全波整流；而此次设计输出电压较高、输出电流较小，考虑到全波整流电路对二极管耐压要求较高，且变压器次级端绕组有中心抽头给制造带来麻烦。因此本设计采用全桥整流电路，以降低整流管的电压定额，同时简化变压器绕组结构，利于变压器绕制与小型化，虽会带来整流电路的功耗增加，但由于输出电流小，所增加的功耗对整机效率应该不会造成太大的影响。

  2、 说到变压器的绕制与小型化考虑，对于高频变压器的设计也是此设计的关键之处。对于磁芯结构选取考虑的因数主要有降低漏磁和漏感、增加线圈散热面积、线圈绕线容易、装配接线方便等。之前做其他电源设计用过EE系列的磁芯，其适用范围广、工作频率高、工作电压范围宽、输出功率大，而此次设计选用PQ系列的磁芯，相对EE型，PQ型磁芯的设计优化了磁芯体积、优化了表面积与绕线面积之间的比率，使得用最小的磁芯能提供最大的电感量和最大化的绕制面积，此外PQ型磁芯还具有损耗小、温升低、屏蔽效果强、抗干扰性能好等优点。根据设计要求经一系列计算出：因变压器原边有中心抽头故绕组匝数为2*2=4匝，原边绕线选取0.1x50股的丝包线；副边绕组匝数为15匝，副边绕线选取0.1x160股的丝包线。绕制完成后测试相关数据如下所示：