Buck变换器原理图，包含电压采样和电流采样

**Buck变换器原理** Buck变换器是一种常见的直流-直流(DC-DC)转换器，主要用于降低输入电压到所需的较低稳定输出电压。其工作原理是通过开关元件（通常是MOSFET）的周期性导通和关断，将输入电压斩波并经过电感滤波，从而得到平滑的、可调的输出电压。在这个设计中，开关元件选用的是IRF540。 **光耦隔离驱动** 光耦隔离驱动用于隔离控制电路和功率电路，提高系统安全性。它通过发送光信号来控制MOSFET的开关状态，避免了直接电气连接可能导致的干扰和高压冲击。在小功率、低成本的Buck变换器中，光耦隔离驱动是一个经济有效的选择。 **电压采样** 电压采样是Buck变换器闭环控制的重要部分。在这个设计中，通过电阻分压网络（如R4、R6和C9）对输出电压进行采样，然后将采样电压送入运放（如LM358）组成的比较器，与参考电压进行比较，以调整开关元件的工作频率或占空比，从而维持输出电压稳定。电阻R4和R6组成一个分压器，C9则是滤波电容，用于减小噪声。 **电流采样** 电流采样是用来监测和控制变换器输出电流的关键环节。在这个电路中，电流采样电阻R1（1200欧姆）被放置在负载和电源之间，通过检测通过该电阻的电流大小来反映输出电流。电流采样信号通过R9、R10、R11和R12等电阻组成的分压网络，送到单片机的ADC（模拟数字转换器）输入端，如ADC_PC2，进行数字化处理。这样，系统可以根据电流大小实时调整工作状态，防止过流保护。 **单片机控制** 单片机负责整个Buck变换器的智能控制，通过读取电压和电流采样的结果，计算出合适的PWM（脉宽调制）信号，控制MOSFET的开关。ADC_PC1和ADC_PC2分别连接到电压和电流采样口，获取实时数据。单片机根据这些数据调整PWM信号的占空比，实现双闭环控制，确保电压和电流的精确调节。 **电赛训练用途** 这个Buck变换器设计适合电子竞赛训练使用，因为它具有小功率、低成本的特点，并且集成了电压和电流采样，可以提供反馈控制，帮助参赛者理解电源转换器的工作原理和闭环控制机制。 总结来说，这个Buck变换器设计包含了基本的开关电源元素，如开关MOSFET（IRF540）、电感、电容、光耦隔离驱动、电压和电流采样电路，以及单片机控制系统。这些元素共同协作，实现了高效、稳定的电压转换，同时具备教学和实验的价值。