2024华工增芯杯D题 数控电源 一等奖作品+源代码+文档说明+pdf

# CNC_Power_Supply ### 华南理工大学“增芯杯”暨2024广东省大学生电子设计竞赛校内赛，D题 数控桌面直流电源，一等奖作品。 ## 文件说明 * Power001 包含CUBEMX配置文件、主程序。（MATLAB生成代码在MATLAB.rar中，需把这两个文件夹放在同一目录下） * Shell 包含外壳建模文件、串口屏工程图。 * Screen 包含串口屏程序、字库文件、用到的logo。 * MATLAB 包含MATLAB参数文件、Simulink的pid模型文件。 * 测试方案与测试结果.pdf 调试时的测试图片（与赛题评分时测试内容不同）。 ## 团队介绍 队伍：此方。 队员：Poria Cocos 大一本科生一名。 ## 题目要求 赛题要求（基础+拓展）：搭载屏幕显示电压电流数据参数；通过按键或旋钮进行参数设置；输入电压为 5~12V，输出电压与电流可调，具体参数如下： * 电压输出范围：0～12V； * 电压调整步进：0.1V； * 电压测量精度：0.01V； * 电流输出范围：0～2A； * 电流调整步进：0.1A； * 电流测量精度：0.01A。 ## 设计摘要 本系统采用纯数字方案，以EG2104栅极驱动IC为核心，以STM32G474RBT6单片机为控制器，拓扑结构为四开关管的同步Buck-Boost，根据电压、电流输出采样，进行PID闭环控制，从而实现恒压或恒流输出。直流输入电压5-12V，系统输出直流电压0-12V可调、直流电流0-2A可调，步进电压0.1V、步进电流0.1A。系统搭载屏幕显示输出参数，显示精度0.01，支持用户触屏控制。输入输出接口使用XT30，输入支持过压保护、过流保护，输出支持过压保护、恒流自动切换。 **关键词**：数控电源、开关电源、直流、Buck-Boost、恒压、恒流、PID控制。 ## 题目分析 * 屏幕：采用陶晶驰T1系列2.8寸串口屏，电阻触摸，与MCU仅通过串口通信，减小对主要pid计算速度的影响。 * 主控：STM32G474RBT6，最高170 MHz主频，同时具有FPU单元。使用高精度定时器，输出PWM频率为200kHz。使用内部运放用于电压采样。 * 辅助电源：由于需要适应5~12V输入需求，且要能带动屏幕，所以先用DC-DC一级降压至4.8V，再用LDO降至其他所需电压。 * 电感：计算后选用15uH，饱和电流14.5A的一体成型电感。（原理图中为10uH，并不是实际使用的电感） * 其他芯片型号见原理图，电阻、电容实际使用数值与原理图相同，但型号可能不同。其中EG2104的自举电容用的NP0陶瓷电容。 ## 软件程序 * 主程序流程图  * CV部分pid模型  pid计算部分使用MATLAB中的Simulink生成代码。 ## 实物展示   ## 改进方向 * 本系统Buck-Boost为双模态（两路互补PWM波），无需区分升压或降压。可以换成三模态（建议添加输入电压采样，程序自动更改升压or降压模式）。 * pid响应不算快，有较大改进空间，CV和CC切换时不是很流畅。 * 如果不需要5V输入，一级降压可以高一点，提高EG2104带载能力。 * 输入输出的13V的TVS和5A保险丝是专为本赛题设计，可以更换，以达到更宽的输入输出范围，具体的极限还未测试。 * 带载时恒流模式实测值比显示值低，输出2A时低0.1~0.2A，应该是电流采样问题。