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架构的电源设计越来越普及，并已经开始在很多应用中替代传统的无 pfc 的方案或简单的反激、正激方案。今天我们从基础说起，让各位从入门到精通掌握 pfc+llc 的先进解决方案 一个没有 pfc 的电源在 ac 输入端的波形通常是长这样的 一想到这么多尖尖电流在我们的电网里流通，是不是有种如坐针毡的感觉？pfc 就是用来解决这个问题的。虽然听起来就很贵的样子，但是 的方案或简单的反激、正激方案。今天我们从基础说起，让各位从入门到精通掌握 pfc+llc 的先进解决方案 一个没有 pfc 的电源在 ac 输入端的波形通常是长这样的 的主业是把 ac. Crm 控制方式，电感电流在重载情况下处于临界导通状态，并同样在在轻载状态下会自动降低开关频率，过渡到断续电流状态。而且无论是临界导通还是断续状态，hr1275 以此降低开关损耗，从而达到全范围工作状态下的高效率 另外，hr1211 和 hr1275 都提供了 pf（或thd）补偿的功能，自适应地消除电路中的非理想因素对输入电流波形的影响，可以在各种输入电压和负载条件下实现0.9以上的pf值。特别在高压输入的情况下，相较于没有此功能的 pfc 方案有明显优势。可谓是无死角的“真•pfc”方案 全面了解了 pfc 的情况之后 让我们来介绍它的好朋友 llc。而为什么把 pfc 和 llc 称为好朋友呢？这要从 llc 的特点和 pfc 的一个隐藏技能这两个方面慢慢道来.

​ 本项数字电源设计选用了stm32g474ret6芯片作为控制器，该控制器具有外围电路简洁、控制方式多样、扩展能力优越等显著特点。为了实现精确的时钟信号，控制器采用了外部晶振x1，即一个频率为25兆赫兹（mhz）的石英晶体振荡器。此外，电路中还包含了多个滤波电容器，包括c45、c51、c56、c46和c52，它们分别用于微控制器（mcu）的不同数字电源引脚，以确保电源的稳定性和减少噪声干扰。r49电阻和c49电容构成上电复位电路，sw1为mcu复位按钮。u11是usb转串口的芯片，型号为ch340c，与第二个typec接口连接，串口与mcu的usart1接口连接。u10是flash存储芯片，型号为w25q64，用来存储参数设置等信息，与mcu的spi3接口连接。q6为蜂鸣器的驱动mos管，用于控制蜂鸣器，mos管栅极与mcu的pb5端口连接。h1接线端是swd烧录口。h2和h4是ph2.0接线座，用于与控制面板连接，接线座预留有usart2接口，可方便将控制面板方案更换为串口屏，还可外加esp32以增加联网和无线控制等功能。d13为5v反接保护二极管 ​ 主板温度采样电路和散热风扇驱动电路原理图如下图所示。电源主板温度采样的原理是使用ntc热敏电阻r2与下拉电阻r4串联分压输出到mcu的adc端口进行采样，使用的ntc热敏电阻阻值为10kω的，b值为3950k ​ 散热风扇是使用一个n-mos管来驱动，型号为ao3400，散热风扇接口上反向并联一个二极管d2用于防止由于电机产生的反电动势（back ​ 下表为各个不同的输入和输出电压下的转换效率，最高效率为94.3 ​ 测试20v输入，24v输出时的各个mos栅极波形 ​ buck电路上下管对地电压波形图 ​ boost电路上下管对地电压波形图 用到的主要元器件购买地址列表 在立创开源链接里的bom表那点立即到立创商城下单可将用到的元器件一键导入到购物车 下面链接包含的资料有：立创eda工程、原理图pdf文件、各个芯片的数据手册、源代码工程压缩包、一些参考的程序代码 百度网盘下载地址 求点个star和点个赞. 用到的主要元器件购买地址列表 在立创开源链接里的bom表那点立即到立创商城下单可将用到的元器件一键导入到购物车 下面链接包含的资料有：立创eda工程、原理图pdf文件、各个芯片的数据手册、源代码工程压缩包、一些参考的程序代码 百度网盘下载地址 ​ 主板温度采样电路和散热风扇驱动电路原理图如下图所示。电源主板温度采样的原理是使用ntc热敏电阻r2与下拉电阻r4串联分压输出到mcu的adc端口进行采样，使用的ntc热敏电阻阻值为10kω的，b值为3950k ​ mcu的adc最大采样电压为电压基准芯片输出的3.3v，则可以计算出能采样到的输入和输出电流最大值为 ​ 本项数字电源设计选用了stm32g474ret6芯片作为控制器，该控制器具有外围电路简洁、控制方式多样、扩展能力优越等显著特点。为了实现精确的时钟信号，控制器采用了外部晶振x1，即一个频率为25兆赫兹（mhz）的石英晶体振荡器。此外，电路中还包含了多个滤波电容器，包括c45、c51、c56、c46和c52，它们分别用于微控制器（mcu）的不同数字电源引脚，以确保电源的稳定性和减少噪声干扰。r49电阻和c49电容构成上电复位电路，sw1为mcu复位按钮。u11是usb转串口的芯片，型号为ch340c，与第二个typec接口连接，串口与mcu的usart1接口连接。u10是flash存储芯片，型号为w25q64，用来存储参数设置等信息，与mcu的spi3接口连接。q6为蜂鸣器的驱动mos管，用于控制蜂鸣器，mos管栅极与mcu的pb5端口连接。h1接线端是swd烧录口。h2和h4是ph2.0接线座，用于与控制面板连接，接线座预留有usart2接口，可方便将控制面板方案更换为串口屏，还可外加esp32以增加联网和无线控制等功能。d13为5v反接保护二极管 ​ 主功率电路整体上左右对称结构，输入输出端都设有1个470μf/63v的铝电解电容器和1个220μf/63v的固态铝质电解电容，此外，还有2个小的贴片mlcc（多层陶瓷电容器），参数为10μf/50v，用以过滤端口处的高频噪声干扰。r9和r10作为输入输出端口的假负载，可以在电源断开时能够迅速耗散电路内残留的能量。r13与r14是高精度的5mω电阻，用于电流采样，后级接差分放大电路来放大输入输出的电流信号。cnt1和cnt2为输出端子。l1和l2分别是贴片1770封装和直插磁环电感封装，选其中一个焊接即可，两个都画是为了方便测试不同电感的效果和性能 ​ 下图是电源板辅助电源供电电路原理图 ​ 第一级12v输出的辅助电源电路选用了集成高侧mosfet的buck型电源芯片tps54360b来设计。按照芯片手册，rt引脚接一个下拉电阻可以设置开关频率，这里选取110kω的电阻，对应开关频率是876.5khz，较高的开关频率可以选择小一点的电感节省空间，根据这个频率计算电感取值应大于9.75μh，这里选取10μh的电感，选取ss310为续流二极管。c26与c27是输入滤波电容；反馈分压电阻r19和r25分压出0.8v的基准电压给芯片fb引脚后保证输出电压在12v时。c18和c19为第一级12v输出辅助电源的滤波电容。第一级12v输出主要供第二级6v降压电路的输入，以及mosfet驱动电路和散热风扇使用 ​ 第二级6v输出的辅助电源电路选用了集成mosfet的同步整流buck型电源芯片sy8205来设计。按照芯片手册说明，芯片开关频率固定为500khz，选取辅助电源buck电路的电感为10μh。c21与c22为输入滤波电容；反馈分压电阻r23和r26分压出0.6v的基准电压给芯片fb引脚后保证输出电压在6v时。c24和c25为第二级6v输出辅助电源的滤波电容。由于直接使用线性稳压器从12v降压到5v会造成比较大的损耗，所以采用先用开关电源降压至接近5v的电压再用线性稳压器降压至目标电压，这样可以保证较高的效率和较低的输出纹波.

​ 下图为电源的输入接口和pd快充协议通信的电路图 ​ 电源输入采用了两种接口，分别是dc5.5*2.5mm的母口和typec母口，其中typec接口支持bc1.2，pd3.0/2.0等多种快充协议，使用的快充协议芯片型号是ch224k，可以与快充充电器通信使充电器输出最高20v的电压，最高支持100w功率 ​ d1、d3、d4二极管作用是防止dc接口电压倒灌typec接口，设计上是不允许两个接口同时接入的。d5是用于反接保护的二极管。fh1为电源输入保险座，插12a的保险丝 ​ 在同步buck-boost电源的设计中，buck电路和boost电路均包含高侧n-mosfet。传统上，对于这些高侧n-mosfet的驱动通常采用变压器隔离驱动的方式，但这种方法会增加电路的复杂性，并且扩大了电路板的尺寸 ​ 本设计选用两颗自带自举电路功能的mos管驱动芯片eg3112用以驱动buck电路和boost电路的mos管。eg3112是一款非隔离型的互补双通道驱动芯片；其2a的输出驱动电流能力确保了mosfet能够迅速导通；芯片还内置了死区时间控制功能，以防止输出驱动信号发生直通，从而提高了系统的稳定性。具体电路如下图所示 ​ 以boost升压电路的mos管驱动为例，pwm2l与pwm2h是来自stm32g474微控制器输出的pwm信号，送入eg3112驱动芯片的lin和hin引脚，lo为下管驱动信号输出，驱动电阻阻值为10ω，ho为上管驱动信号输出，驱动电阻阻值为 10ω，d7为上管驱动电路自举二极管，d9和d11二极管用于快速释放栅极电荷，加快mos管的关断速度，c14为自举电容 ​ 驱动电阻作用是在mosfet开关过程中，驱动信号可能会在pcb走线、分布电容、电感等元件上产生反射和振荡，通过串联电阻可以减少这种振荡，提高系统的稳定性和可靠性 ​ 下图是电源板辅助电源供电电路原理图 ​ d1、d3、d4二极管作用是防止dc接口电压倒灌typec接口，设计上是不允许两个接口同时接入的。d5是用于反接保护的二极管。fh1为电源输入保险座，插12a的保险丝 ​ 在同步buck-boost电源的设计中，buck电路和boost电路均包含高侧n-mosfet。传统上，对于这些高侧n-mosfet的驱动通常采用变压器隔离驱动的方式，但这种方法会增加电路的复杂性，并且扩大了电路板的尺寸 ​ 本设计选用两颗自带自举电路功能的mos管驱动芯片eg3112用以驱动buck电路和boost电路的mos管。eg3112是一款非隔离型的互补双通道驱动芯片；其2a的输出驱动电流能力确保了mosfet能够迅速导通；芯片还内置了死区时间控制功能，以防止输出驱动信号发生直通，从而提高了系统的稳定性。具体电路如下图所示 ​ 以boost升压电路的mos管驱动为例，pwm2l与pwm2h是来自stm32g474微控制器输出的pwm信号，送入eg3112驱动芯片的lin和hin引脚，lo为下管驱动信号输出，驱动电阻阻值为10ω，ho为上管驱动信号输出，驱动电阻阻值为 10ω，d7为上管驱动电路自举二极管，d9和d11二极管用于快速释放栅极电荷，加快mos管的关断速度，c14为自举电容. ​ 驱动电阻作用是在mosfet开关过程中，驱动信号可能会在pcb走线、分布电容、电感等元件上产生反射和振荡，通过串联电阻可以减少这种振荡，提高系统的稳定性和可靠性 ​ 第一级12v输出的辅助电源电路选用了集成高侧mosfet的buck型电源芯片tps54360b来设计。按照芯片手册，rt引脚接一个下拉电阻可以设置开关频率，这里选取110kω的电阻，对应开关频率是876.5khz，较高的开关频率可以选择小一点的电感节省空间，根据这个频率计算电感取值应大于9.75μh，这里选取10μh的电感，选取ss310为续流二极管。c26与c27是输入滤波电容；反馈分压电阻r19和r25分压出0.8v的基准电压给芯片fb引脚后保证输出电压在12v时。c18和c19为第一级12v输出辅助电源的滤波电容。第一级12v输出主要供第二级6v降压电路的输入，以及mosfet驱动电路和散热风扇使用 ​ 也就是每1a电流输出310mv的电压 ​ mcu的adc最大采样电压为电压基准芯片输出的3.3v，则可以计算出能采样到的输入和输出电流最大值为 ​ 第二级6v输出的辅助电源电路选用了集成mosfet的同步整流buck型电源芯片sy8205来设计。按照芯片手册说明，芯片开关频率固定为500khz，选取辅助电源buck电路的电感为10μh。c21与c22为输入滤波电容；反馈分压电阻r23和r26分压出0.6v的基准电压给芯片fb引脚后保证输出电压在6v时。c24和c25为第二级6v输出辅助电源的滤波电容。由于直接使用线性稳压器从12v降压到5v会造成比较大的损耗，所以采用先用开关电源降压至接近5v的电压再用线性稳压器降压至目标电压，这样可以保证较高的效率和较低的输出纹波 ​ 第二级输出的6v电压经线性稳压芯片ams1117-5降压成5v作为第三级辅助电源，电压基准芯片ref3033，供信号调理，oled显示，usb通信等功能电路使用 5v直流电经线性稳压芯片ams1117-3.3降压成3.3v作为第四级辅助电源，供mcu，蜂鸣器，flash芯片等电路使用 ​ 电压基准芯片ref3033输出3.3v的基准电压供mcu的vref端口使用，作为mcu内置adc的参考电压，提高adc的采样准确性 ​ 如上图所示，本设计的输入和输出电压的采样和信号调理电路采用了差分放大技术。差分放大拓扑可以有效地降低开关电源中高频噪声对信号调理电路的干扰，提高了信号稳定和可靠性。在此电路中，选用了低零偏运算放大器gs8558-sr，以提升转换的精度。gs8558-sr运放具有优异的直流精度和低偏置电流特性，这对于提高整个信号调理电路的性能至关重要 ​ 差分放大电路的反馈电阻 ​ 计算差分放大倍数 ​ 也就是每1a电流输出310mv的电压 ​ 第二级输出的6v电压经线性稳压芯片ams1117-5降压成5v作为第三级辅助电源，电压基准芯片ref3033，供信号调理，oled显示，usb通信等功能电路使用 5v直流电经线性稳压芯片ams1117-3.3降压成3.3v作为第四级辅助电源，供mcu，蜂鸣器，flash芯片等电路使用 ​ 电压基准芯片ref3033输出3.3v的基准电压供mcu的vref端口使用，作为mcu内置adc的参考电压，提高adc的采样准确性. ​ 如上图所示，本设计的输入和输出电压的采样和信号调理电路采用了差分放大技术。差分放大拓扑可以有效地降低开关电源中高频噪声对信号调理电路的干扰，提高了信号稳定和可靠性。在此电路中，选用了低零偏运算放大器gs8558-sr，以提升转换的精度。gs8558-sr运放具有优异的直流精度和低偏置电流特性，这对于提高整个信号调理电路的性能至关重要 ​ mcu的adc最大采样电压为电压基准芯片输出的3.3v，则可以计算出能采样到的输入和输出电压最大值为 ​ 为了更好抑制开关电源中的高频噪声对差分放大电路的干扰，在运放的供电管脚添加去耦电容c40和c41用以滤波，电容选用mlcc（多层陶瓷电容器），mlcc由于具有较低的esr和esl，在高频噪声的滤波中具有更好的效果，同时输出端添加r35电阻和c39电容构成rc低通滤波器电路，用以滤除高频噪声 ​ 如上图所示，输入和输出电流调理电路采用差分放大的方式，输出电流采样电阻为 ​ 差分放大电路的反馈电阻 ​ 为了更好抑制开关电源中的高频噪声对差分放大电路的干扰，在运放的供电管脚添加去耦电容c40和c41用以滤波，电容选用mlcc（多层陶瓷电容器），mlcc由于具有较低的esr和esl，在高频噪声的滤波中具有更好的效果，同时输出端添加r35电阻和c39电容构成rc低通滤波器电路，用以滤除高频噪声 ​ 如上图所示，输入和输出电流调理电路采用差分放大的方式，输出电流采样电阻为 结构的，它还能顺便把宽范围的输入电压提高到一个固定的值（通常是 400v 左右），这就刚好弥补了 llc 电路通常是基于 boost 结构的，它还能顺便把宽范围的输入电压提高到一个固定的值（通常是 400v 输入电流整理好，但由于 pfc 电路通常是基于 boost 控制是指 boost. Boost 或在 boost 基础上的衍生变形 而从控制方式的角度来说，pfc 主要可以分为 ccm 和 crm 两类 ccm 控制是指 boost 电路中的电感电流处于连续导通状态，这样的好处可以用峰值比较低的电感电流实现比较大的输出功率，但同时所带来的问题是二极管反向恢复引入的开关损耗；crm 控制是指 boost 电路中的电感电流处于临界导通状态，这种状态下二极管电流是自然过零关断的，所以没有反向恢复问题，但在实现同等输出功率的情况下，crm 的电感电流峰值必然大于 ccm，这不利于电感设计 基于上述特点，ccm 适合更大功率，而.

3”，也就是容性模式，导致更加严重的硬开关问题 因此，llc 的优势突出而弱点也非常明显 一方面 llc 在输入输出比例相对固定的情况下可以完美的实现软开关以及高效率 另一方面 llc 也很难支持输入电压或输出电压的宽范围变化。这样在市电输入范围是 85vac-265vac 的情况下，llc 是很难发挥出它的优势的 这时 pfc 刚好可以帮上大忙 虽然 pfc 的主业是把 ac 输入电流整理好，但由于 pfc. 但是需要特别指出的是，在 q 值比较小（负载比较轻）的时候，增益随频率的幅度是非常有限的，因此 llc 也很难支持输出电压下降的轻载工作状态 在开关频率低于谐振频率的“region 2”，增益随开关频率升高而上升，因此 llc 能够通过降低开关频率的方式提供一定的升压能力，但是也有非常大的局限性 一方面，开关频率下降导致励磁电流增加，越高的升压能力就意味着越大比例的励磁电流，这会造成极大的效率损失 另一方面，在 q 值比较大（负载比较重）的情况下，llc 会进入“region 3”，也就是容性模式，导致更加严重的硬开关问题 值比较小（负载比较轻）的时候，增益随频率的幅度是非常有限的，因此 llc 也很难支持输出电压下降的轻载工作状态 在开关频率低于谐振频率的“region 2”，增益随开关频率升高而上升，因此 llc 能够通过降低开关频率的方式提供一定的升压能力，但是也有非常大的局限性. 一方面，开关频率下降导致励磁电流增加，越高的升压能力就意味着越大比例的励磁电流，这会造成极大的效率损失 另一方面，在 q 值比较大（负载比较重）的情况下，llc 会进入“region 因此，llc 的优势突出而弱点也非常明显 在开关频率高于谐振频率的“region 1”，增益随开关频率升高而下降，因此 llc 的开关频率是随负载下降而降低的 但是需要特别指出的是，在 q 一方面 llc 在输入输出比例相对固定的情况下可以完美的实现软开关以及高效率 另一方面 llc 也很难支持输入电压或输出电压的宽范围变化。这样在市电输入范围是 85vac-265vac. 的情况下，llc 是很难发挥出它的优势的 这时 pfc 刚好可以帮上大忙 虽然 pfc llc 的开关频率是随负载下降而降低的 1，电路工作在完全谐振状态，实现软开关和高效的变压器利用率 在开关频率高于谐振频率的“region 1”，增益随开关频率升高而下降，因此 另外，hr1211 和 当开关频率等于谐振频率的时候，llc 输入到输出的增益为 1，电路工作在完全谐振状态，实现软开关和高效的变压器利用率 hr1275 都提供了 pf（或thd）补偿的功能，自适应地消除电路中的非理想因素对输入电流波形的影响，可以在各种输入电压和负载条件下实现0.9以上的pf值。特别在高压输入的情况下，相较于没有此功能的 pfc 方案有明显优势。可谓是无死角的“真•pfc”方案 全面了解了 pfc. 的情况之后 让我们来介绍它的好朋友 llc。而为什么把 pfc 称为好朋友呢？这要从 llc 的特点和 pfc 的一个隐藏技能这两个方面慢慢道来 因为能以这种非常简单的结构完成全部开关管的 zvs（零电压开通），从而实现超高的转换效率和极低的电磁噪声，llc 是一种非常受欢迎的拓扑 以基波分析法为基础，可以计算得到 llc 的主要特性 如下图所示，llc 输入到输出的增益与开关频率有直接的关系，因此 llc 控制也通常是通过反馈调节开关频率来实现的 当开关频率等于谐振频率的时候，llc 输入到输出的增益为.

因为能以这种非常简单的结构完成全部开关管的 zvs（零电压开通），从而实现超高的转换效率和极低的电磁噪声，llc 是一种非常受欢迎的拓扑 以基波分析法为基础，可以计算得到 llc 的主要特性 如下图所示，llc 输入到输出的增益与开关频率有直接的关系，因此 llc 控制也通常是通过反馈调节开关频率来实现的 求点个star和点个赞 ​ 差分放大电路的反馈电阻 pfc 部分采用 ​ 计算差分放大倍数 ​ mcu的adc最大采样电压为电压基准芯片输出的3.3v，则可以计算出能采样到的输入和输出电压最大值为 和 llc.

左右），这就刚好弥补了 llc 的弱点。这就是为什么在很多场合下 pfc 和 llc 控制 的弱点。这就是为什么在很多场合下 pfc 是一对形影不离的好朋友 hr1211 集成 ccm pfc 和 llc 是一对形影不离的好朋友 hr1211 集成. Ccm pfc 控制、hr1275 集成 crm pfc 和 llc 控制、hr1275 集成 crm pfc 两颗芯片的 llc 做得一般，勿喷，欢迎友好交流 基于ch32v307的智能电子负载开源，嵌入式大赛作品开源 控制部分均采用稳定性和响应速度更优的电流模式，并引入了可编程的 skip、burst 控制模式以实现全范围的高效率 另外，全系列芯片还配备了先进的设计工具和可视化接口软件，能够辅助完成高效的 pfc+llc 的方案设计. 吐血安利 mps 中文技术论坛，经验丰富的 mps 工程师和你一起激情讨论技术热点！还有免费样片申请！不定期放送方案资料大礼包！用过的人都说：好好薅 工程师和你一起激情讨论技术热点！还有免费样片申请！不定期放送方案资料大礼包！用过的人都说：好好薅 一款基于stm32g474的四开关buck-boost数字电源，支持typec接口pd诱骗输入和dc5.5接口输入，输入/输出最高48v10a，这是我的毕业设计，现在开源出来，含原理图、pcb、程序源码、外壳3d模型等资料 做得一般，勿喷，欢迎友好交流 ​ mosfet选型中mos管的额定电流值$i_d$需按流过mos管最大电流的2倍以上（以防止故障或短路状态下电流过大造成冲击损坏 buck降压电路由mos管q2和q4与电感l1组成，同步boost升压电路由mos管q3和q5与电感l1组成，每颗mos管的栅极和源极间均并有10kω的电阻，以确保mos的栅极不悬空，防止误动作导通 公众号后台回复：boost仿真文件 ​ 使用电子负载和示波器测试电源输出性能和输出纹波，如下图所示。在36v输入，12v2a输出时纹波峰峰值测得42mv左右，如下图所示 ​ 测试20v输入，12v10a输出时的电源转换效率为92%，如下图所示 ​ 下表为各个不同的输入和输出电压下的转换效率，最高效率为94.3 ​ 测试20v输入，24v输出时的各个mos栅极波形 ​ buck电路上下管对地电压波形图 ​ boost电路上下管对地电压波形图. ​ 散热风扇是使用一个n-mos管来驱动，型号为ao3400，散热风扇接口上反向并联一个二极管d2用于防止由于电机产生的反电动势（back emf）造成的损害。当电机断电时，由于旋转惯量，电机的转子不会立即停止转动，而是会继续旋转并产生电动势。这个电动势可能会导致电路中的晶体管或集成电路损坏，特别是当电机与这些元件通过半导体开关（如mosfet）连接时 ​ 控制面板的电路原理图如下图所示。sw1是旋转编码器，用于设置参数等，sw2和sw3是按钮，sw2用于切换设置项，sw3用于控制电源输出的开启和关闭。led1是系统运行状态指示灯，正常运行时以500ms的间隔闪烁，led2是输出状态指示灯，输出开启时亮灯，输出关闭是灭灯。oled1是oled屏幕，用于显示电源参数和状态等信息 ​ 通过按钮和旋转编码器可以设置输出的电压和电流值。如下图所示，反色显示的数值为当前要设置的位，通过旋转编码器可以增加或减少，按下编码器可以切换到下一位进行设置，通过sw2按键可以切换要设置的项目。设置的数据会自动保存到flash存储芯片里，下次开机会从存储芯片里读出数据 ​ sw3按钮开启/关闭电源输出 ​ 可切换到数据显示页面查看电源当前的输入输出电压和电流，以及主板温度和mcu温度等信息，如下图所示 ​ 可切换到设置页面设置过温/过流/过压保护的阈值，如下图所示。设置的数据会自动保存到flash存储芯片里，下次开机会从存储芯片里读出数据 ​ 使用电子负载和示波器测试电源输出性能和输出纹波，如下图所示。在36v输入，12v2a输出时纹波峰峰值测得42mv左右，如下图所示 emf）造成的损害。当电机断电时，由于旋转惯量，电机的转子不会立即停止转动，而是会继续旋转并产生电动势。这个电动势可能会导致电路中的晶体管或集成电路损坏，特别是当电机与这些元件通过半导体开关（如mosfet）连接时 ​ 控制面板的电路原理图如下图所示。sw1是旋转编码器，用于设置参数等，sw2和sw3是按钮，sw2用于切换设置项，sw3用于控制电源输出的开启和关闭。led1是系统运行状态指示灯，正常运行时以500ms的间隔闪烁，led2是输出状态指示灯，输出开启时亮灯，输出关闭是灭灯。oled1是oled屏幕，用于显示电源参数和状态等信息 ​ 通过按钮和旋转编码器可以设置输出的电压和电流值。如下图所示，反色显示的数值为当前要设置的位，通过旋转编码器可以增加或减少，按下编码器可以切换到下一位进行设置，通过sw2按键可以切换要设置的项目。设置的数据会自动保存到flash存储芯片里，下次开机会从存储芯片里读出数据 ​ sw3按钮开启/关闭电源输出 ​ 可切换到数据显示页面查看电源当前的输入输出电压和电流，以及主板温度和mcu温度等信息，如下图所示 ​ 可切换到设置页面设置过温/过流/过压保护的阈值，如下图所示。设置的数据会自动保存到flash存储芯片里，下次开机会从存储芯片里读出数据 ​ 测试20v输入，12v10a输出时的电源转换效率为92%，如下图所示.

Boost 基础上的衍生变形 而从控制方式的角度来说，pfc 主要可以分为 ccm 和 crm 两类 ccm 控制是指 boost 电路中的电感电流处于连续导通状态，这样的好处可以用峰值比较低的电感电流实现比较大的输出功率，但同时所带来的问题是二极管反向恢复引入的开关损耗；crm 电路中的电感电流处于临界导通状态，这种状态下二极管电流是自然过零关断的，所以没有反向恢复问题，但在实现同等输出功率的情况下，crm 的电感电流峰值必然大于 ac 输入端的波形变成这样，不止可以保护电网质量，还能治好工程师的强迫症（手动狗头 pfc 可以有很多种不同实现方式，但大部分实用电路都是在 boost 或在 ccm，这不利于电感设计 基于上述特点，ccm 适合更大功率，而 crm 适合较小的功率。二者的合理分界线通常在. Crm 适合较小的功率。二者的合理分界线通常在 300w-400w 之间 hr1211 的 pfc 部分采用 ccm 控制方式，电感电流在重载情况下处于连续状态，并且开关频率可以通过数字接口进行配置。在轻载状态下 hr1211 会自动降低开关频率，并过渡到断续电流状态，以此降低开关损耗，从而达到全范围工作状态下的高效率 hr1275 的 pfc 部分采用 crm 控制方式，电感电流在重载情况下处于临界导通状态，并同样在在轻载状态下会自动降低开关频率，过渡到断续电流状态。而且无论是临界导通还是断续状态，hr1275 都会通过内部的检测电路保证谷底开通，从而将开关损耗降到最低 以此降低开关损耗，从而达到全范围工作状态下的高效率. 300w-400w 之间 hr1211 的 ccm 控制方式，电感电流在重载情况下处于连续状态，并且开关频率可以通过数字接口进行配置。在轻载状态下 hr1211 会自动降低开关频率，并过渡到断续电流状态，以此降低开关损耗，从而达到全范围工作状态下的高效率 hr1275 的 pfc 可以有很多种不同实现方式，但大部分实用电路都是在 pfc 可以把 ac 输入端的波形变成这样，不止可以保护电网质量，还能治好工程师的强迫症（手动狗头 都会通过内部的检测电路保证谷底开通，从而将开关损耗降到最低 以上就是boost电路原理分析，下节讨论怎么选择boost电路的重要器件：电感 boost升压电路主要由控制ic、功率电感和mosfet基本元件组成，为了解原理，我们以非同步boost为介绍对象，详细了解boost架构升压电源的工作原理，下图即为一个boost基本架构框图 和buck一样，l依然是储能元件，当开关闭合时，a点的电压为0，vi直接给电感l充电，充电电流路径见下图，开关导通时间dt=占空比*开关周期=d*t. 当开关断开时，l中存储的能量会通过二极管，给负载放电；同时，vi也会通过二极管给负载放电，二者叠加，实现升压，放电时间dt=(1-占空比)*开关周期=(1-d)*t 放电时，是vin连同电感l1一起向负载放电，正负号不要搞混了（感谢知乎id：朕已阅然后没有了 提醒），因此 在开关闭合和断开的两个时间内，电感充电和放电是一样的，有人称之为电感的伏秒特性 整理得 仿真框图和输出波形如下，公众号后台回复：boost仿真文件，绿色是输出电压，红色是电感充放电波形 分割线 一想到这么多尖尖电流在我们的电网里流通，是不是有种如坐针毡的感觉？pfc 就是用来解决这个问题的。虽然听起来就很贵的样子，但是 pfc 可以把 往期干货 在电能质量和用电效率越来越重要的背景下，采用 pfc+llc 架构的电源设计越来越普及，并已经开始在很多应用中替代传统的无 pfc.

资料下载地址在文章末尾 ​ 本文设计基于stm32的同步整流buck-boost数字电源，该电源电路由mosfet驱动电路、4开关buck-boost电路、信号调理电路、pd快充协议电路、辅助电源电路、单片机控制电路等部分组成 ​ 该电源可通过dc接口或type-c接口供电，而且type-c接口支持与充电器通过pd快充协议通讯，自动请求并获取最高20v的工作电压。该电源使用stm32g474单片机对输入输出的电压和电流实时监测，并通过pid控制算法来调整输出的pwm占空比，以及实现过压过流保护，还可采样主板温度来实现过温保护。此外可通过oled屏实时查看电源的参数，并通过旋转编码器和按钮来设置输出电压和电流，还可以通过另一个type-c接口与上位机通信，通过上位机软件可实时查看电源的各项参数和波形 ​ 电源设计性能参数如下表 使用vofa+作为上位机软件，可实时查看电源各项参数（输入电压和电流、输出电压和电流、主板温度、mcu温度、电源转换效率等）和波形变化。如下图所示 ​ 在同步buck-boost电源中，电感的计算需要考虑buck模式和boost模式下的工作情况，以确保在两种模式下都能满足电路的工作要求。通常，电感的选择会基于两种模式中对电感要求更高的那个模式来进行 ​ 当电源工作于buck降压模式时，假设输入电压最大为48v，输出电压最小为5v，计算最小的pwm占空比 ​ 定义电感电流波动量(25%的最大额定电流脉动，设最大额定电流为10a ​ 计算最小需要的buck电感 ​ 当电源工作于boost升压模式时，以输入额定电压24v为计算点，计算pwm占空比 ​ 基于公式得出的计算结果，确定了为满足预定纹波电流要求所需的最小电感值。为了确保满足这一条件，应选用一个电感值略高于计算值的电感元件。同时，必须确保所选电感的饱和电流能够承载电路中的最高电流峰值。由于在计算过程中未将效率因素纳入考虑，实际的占空比和峰值电流可能会低于理论计算值。因此，在进行选择时，应该考虑到一定的安全余量，以适应实际工作条件下可能出现的各种情况 ​ 综合考虑以上因素，本设计选用1770贴片封装的饱和电流10a以上的22μh的电感作为buck-boost电路的电感元件. ​ 本文设计基于stm32的同步整流buck-boost数字电源，该电源电路由mosfet驱动电路、4开关buck-boost电路、信号调理电路、pd快充协议电路、辅助电源电路、单片机控制电路等部分组成 ​ 该电源可通过dc接口或type-c接口供电，而且type-c接口支持与充电器通过pd快充协议通讯，自动请求并获取最高20v的工作电压。该电源使用stm32g474单片机对输入输出的电压和电流实时监测，并通过pid控制算法来调整输出的pwm占空比，以及实现过压过流保护，还可采样主板温度来实现过温保护。此外可通过oled屏实时查看电源的参数，并通过旋转编码器和按钮来设置输出电压和电流，还可以通过另一个type-c接口与上位机通信，通过上位机软件可实时查看电源的各项参数和波形 ​ 电源设计性能参数如下表 使用vofa+作为上位机软件，可实时查看电源各项参数（输入电压和电流、输出电压和电流、主板温度、mcu温度、电源转换效率等）和波形变化。如下图所示 ​ 在同步buck-boost电源中，电感的计算需要考虑buck模式和boost模式下的工作情况，以确保在两种模式下都能满足电路的工作要求。通常，电感的选择会基于两种模式中对电感要求更高的那个模式来进行 ​ 当电源工作于buck降压模式时，假设输入电压最大为48v，输出电压最小为5v，计算最小的pwm占空比 ​ 计算最小需要的buck电感 本项目的立创开源平台开源链接 电子/单片机技术交流qq群：820537762 资料下载地址在文章末尾 ​ 当电源工作于boost升压模式时，以输入额定电压24v为计算点，计算pwm占空比 ​ 基于公式得出的计算结果，确定了为满足预定纹波电流要求所需的最小电感值。为了确保满足这一条件，应选用一个电感值略高于计算值的电感元件。同时，必须确保所选电感的饱和电流能够承载电路中的最高电流峰值。由于在计算过程中未将效率因素纳入考虑，实际的占空比和峰值电流可能会低于理论计算值。因此，在进行选择时，应该考虑到一定的安全余量，以适应实际工作条件下可能出现的各种情况 ​ 综合考虑以上因素，本设计选用1770贴片封装的饱和电流10a以上的22μh的电感作为buck-boost电路的电感元件 ​ 为了获得较好的输出电压纹波，取设计的电压纹波为50mv ​ 上面选用的电感为 22μh 的，所以这里计算也用这个电感值. ​ 为了获得较好的输出电压纹波，取设计的电压纹波为50mv ​ 上面选用的电感为 22μh 的，所以这里计算也用这个电感值 ​ 设计需要留有一定余量，以及为更低的输出纹波，所以选用一颗低esr的220μf的固态电容加一颗470μf的普通电解电容，共690μf ​ 在额定输入输出电压范围内，计算输入mos电流的有效值为 ​ mosfet选型中mos管的额定电流值$i_d$需按流过mos管最大电流的2倍以上（以防止故障或短路状态下电流过大造成冲击损坏 ​ 下图为同步buck-boost电源主功率电路图，左侧为输入，同步 buck降压电路由mos管q2和q4与电感l1组成，同步boost升压电路由mos管q3和q5与电感l1组成，每颗mos管的栅极和源极间均并有10kω的电阻，以确保mos的栅极不悬空，防止误动作导通 ​ 主功率电路整体上左右对称结构，输入输出端都设有1个470μf/63v的铝电解电容器和1个220μf/63v的固态铝质电解电容，此外，还有2个小的贴片mlcc（多层陶瓷电容器），参数为10μf/50v，用以过滤端口处的高频噪声干扰。r9和r10作为输入输出端口的假负载，可以在电源断开时能够迅速耗散电路内残留的能量。r13与r14是高精度的5mω电阻，用于电流采样，后级接差分放大电路来放大输入输出的电流信号。cnt1和cnt2为输出端子。l1和l2分别是贴片1770封装和直插磁环电感封装，选其中一个焊接即可，两个都画是为了方便测试不同电感的效果和性能 ​ 下图为电源的输入接口和pd快充协议通信的电路图 ​ 电源输入采用了两种接口，分别是dc5.5*2.5mm的母口和typec母口，其中typec接口支持bc1.2，pd3.0/2.0等多种快充协议，使用的快充协议芯片型号是ch224k，可以与快充充电器通信使充电器输出最高20v的电压，最高支持100w功率. ​ 设计需要留有一定余量，以及为更低的输出纹波，所以选用一颗低esr的220μf的固态电容加一颗470μf的普通电解电容，共690μf ​ 在额定输入输出电压范围内，计算输入mos电流的有效值为 电子/单片机技术交流qq群：820537762 基于ch32v307的智能电子负载开源，嵌入式大赛作品开源 本项目的立创开源平台开源链接 ​ 下图为同步buck-boost电源主功率电路图，左侧为输入，同步 控制 两颗芯片的 llc 控制部分均采用稳定性和响应速度更优的电流模式，并引入了可编程的 skip、burst 控制模式以实现全范围的高效率 另外，全系列芯片还配备了先进的设计工具和可视化接口软件，能够辅助完成高效的 pfc+llc 的方案设计 吐血安利 mps 中文技术论坛，经验丰富的 mps.