哈嘍，我又來了。就像電子領域有無數的技術方向一樣，開發板也可以有無數種玩法，但我們相信，“有用”才是硬道理，即對初學者、工程師或實際應用有幫助。
這次介紹的這款貿澤原創開發板大賽的優秀作品《智能藍牙數控DC_DC升降壓電源》也不例外，設計者徐康的設計初衷就是為幫助開關電源的初學者解決各種難題。
我們都知道開關電源取代傳統變壓器/傳統電源是大勢所趨。為了跟上技術迭代，相信不少初學者都為學習這項新技能煩惱過，有關於那些拓撲、工作原理、驅動方式、控制邏輯和電路設計的諸多知識點可能讓你無從下手。
現在，就讓我們通過設計者的講解來走進開關電源的世界吧，不僅讓你瞭解開關電源的箇中奧妙，還附送藍牙無線控制實現的小技巧。
優
優秀作品
硬件設計
本款開發板的解析主要分為五個部分，分別是BUCK-BOOST主拓撲、輔助電源設計、485接口電路、MOS驅動電路和信號調理電路設計。
圖1：硬件框圖
1. BUCK-BOOST主拓撲
同步整流 BUCK-BOOST 電路拓撲是由同步 BUCK 電路和同步BOOST 電路級聯而成，相對於同步 BUCK 電路或同步 BOOST 電路，該同步整流 BUCK-BOOST 電路在同一方向上實現了升降壓功能，而不是在一個方向上只能實現升壓或降壓功能。同步 BUCK 電路和同步 BOOST 電路則由經典 BUCK 電路和經典 BOOST 電路演化而來。在經典的 BUCK 電路、BOOST 電路中由於整流二極管存在較大壓降，在整流二極管上存在較大損耗；而利用 MOS 管代替電路中的整流二極管，由於 MOS 管開通時 MOS 管上的壓降相對較低，能夠顯著提高電源的效率。
圖2：BUCK-BOOST主拓撲原理圖
2. 輔助電源設計
採用大賽贊助商美信提供的MAX17574將輸入電壓降至5V，該器件是一款高效率、高壓、同步降壓DC-DC轉換器，集成MOSFET，工作電壓為4.5V至60V。轉換器可以提供高達3A的電流，完全滿足該開發板輔助電源的要求；用此芯片給主控以及主控的ADC基準供電能提高整個系統的穩定性及精度；給MOS驅動芯片供電的輔助電源採用MT3540升壓芯片，該芯片具有高效率，以及最高至28V的輸出範圍，用來作為MOS驅動芯片的輔助電源非常合適。
圖3：輔助電源原理圖
3. 485接口電路
採用大賽贊助商TI提供的485芯片THVD1550DGKR，該器件具有±18KV IEC ESD 保護功能，特別適合用作開關電源上的通訊接口。
圖4：485接口電路原理圖
4. MOS驅動電路
MOS驅動芯片採用英飛凌具有獨立高側和低側驅動的半橋驅動芯片IRS21867S，外部需要連接自舉二極管、自舉電容，採用自舉升壓的方式驅動高側 MOS管。自舉電容選取4.7uF，芯片驅動電流峰值高達4A，最大引導電壓直流 600V，芯片內部不帶有死區功能，為防止上下橋臂同時導通，需要在軟件上實現死區功能。
圖5：Mos驅動電路原理圖
信號調理電路設計
1. 電壓檢測
輸出電壓通過運放 LM358 採用差分電路將輸出電壓按比例縮小至 ADC 能夠採樣的範圍，再使用ADC 採樣，軟件解算出輸出電壓。輸入電壓採樣是通過 F334 內部運放按比例縮小再送到 ADC 進行採樣的，具體電路如圖6所示。
圖6
2. 電流檢測
輸入輸出電流檢測電路通過大賽贊助商美信提供的電流採樣放大器MAX4372實現，該芯片具有20倍的放大倍數；採樣電阻放在低端，若採樣電阻放在高端，會有較大的共模電壓使採樣電流不準確。採樣電阻為 10mΩ，由於採樣電阻較小，採樣電阻上的壓降較小，不利於直接採樣，需該芯片放大後再採樣；電流檢測電路如下圖所示。
圖7
開發環境和上電測試
本款開發板硬件設計基於AD16，軟件開發基於KEIL5開發環境；電源輸入正極接板子上的IN+，負極接板子上的IN-，輸入電壓範圍5-45V(設計值理論可達5-80V，在軟件上稍作修改即可)，輸出正極為板子上的OUT+，輸出負極為板子上的OUT-，輸出電壓範圍0-80V可調。
圖8：開發板運行狀態圖
手機端APP功能
具有輸出電流電壓實時顯示功能，過流保護提示，設置開發板輸出電壓，語音播報開發板電壓電流參數及運行狀態，可通過語音識別設置輸出電壓等創新功能。
圖9：APP界面圖
設計者結語 : 現在就自己設計一款學起來吧。
本款開發板選用適合初學者學習的BUCK-BOOST拓撲結構。採用同步整流原理，通過單片機實現電源的升降壓，以及各電源保護功能，讓使用者通過學習使用該開發板可以快速瞭解該常用拓撲的工作原理、電路設計以及控制方法等。
同時，本款開發板還加入了485通信接口、藍牙通信接口、可以通過電腦端或者手機端APP控制電源參數，也可以讓使用者初步學習一些無線通信及物聯網相關的知識。
相關信息
【比賽介紹】貿澤電子原創開發板設計大賽火熱開賽中！
【入圍名單】2019貿澤電子 · 原創開發板大賽
【得獎名單】貿澤電子原創開發板設計大賽得獎名單火熱出爐啦！
【創意獎作品】物聯網開發板做成主從機形式，是創意還是多此一舉？
【三等獎作品】誰是低功耗設備評估工具的性價比之王？
【三等獎作品】電腦鼠開發板精準測距如何實現？
【三等獎作品】同時實現低成本和可靠，這款電機驅動開發板怎麼做到？
【二等獎作品】一板搞定電力電子開發
【一等獎作品】第一眼，我就被Ta驚豔到了~
【優秀作品】做減法！一塊無需電解電容的變頻控制板
閱讀更多 與非網 的文章
