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数控开关电源-BUCK降压-恒压恒流输出@STC32G12K128
先贴电路：
主控：


电源与输出：


电流采样信号放大：

本程序使用STC32G12K128-LQFP32做的数控电源，HSPWM直接驱动MOSFET输出接功率电感和电容滤波，通过PID控制稳压或恒流， BUCK拓扑，同步整流输出。下载程序时选择IRC频率24MHz，PWM使用PLL-144MHz，主频使用PLL-144MHz/5=28.8MHz。I2C接口OLED12864显示相关参数。电路设计的OLED是SPI接口的，可以使用硬件SPI DMA访问。但本例使用IO模拟I2C访问OLED屏，以后空了再改一个SPI版本，使用DMA写屏和ADC DMA读取ADC值，用户也可以自己改一个。

输入电压：12~24V，有输入电压低压停止输出功能，用户设置低压电压，避免使用电池供电时对电池过放。输出电压：0~输入电压*0.85，分辨率0.01V。大电流负载的投切瞬间输出电压可能会有微小波动。输出电流：0~6.000A，分辨率1mA。限流设定：0.100A~6.000A，步进0.100A。PID计算处理的限流分辨率为4mA。效率：输入24V，输出12V、2A，效率不低于90%，如果除去本机静态功耗，则效率95%以上。PID处理频率（周期）：4000Hz（250us）。

通过按键调整输入电压低压保护电压、输出电压、输出电流限流值、清零容量mAH。本程序设置的参数不保存，用户自己可以添加EEPROM保存程序。当输入电压低于输入电压低压保护电压时，停止输出，指示灯1Hz闪烁(0.5秒亮0.5秒灭)，直至输入电压恢复至高于设定电压0.5V后恢复输出。当输出电流小于设定恒流值的10%时，指示灯0.5秒快闪一次提示。当输出电流大于设定恒流值的10%时，指示灯常亮提示。注意：本电源不建议用于给电池充电，如果使用，则要小心，先设置好输出电压、输出电流，再接电池。任何时候电池电压比设置的输出电压高、或者停止输出电压，电源驱动的下NMOS会连续导通，直接短路电池！用于对电池充电的，请使用“数控电源-SEPIC升降压-恒压恒流-充电器”。

按键设设置：SEL  第一次短按释放选择调整输出电压，反显设定输出电压值。     第二次短按释放选择调整输出电流限流值，反显设定输出电流限流值。     第三次短按释放选择输入电压低压保护电压值，反显输入电压低压保护电压值。      再短按释放循环前述功能。     5秒未操作则自动退出设定模式，恢复正常显示。     长按1秒会清除充电量mAH，并将输入、输出电流归0（用户可以禁止归0）。

处于调整模式、反显设定项时：UP     短按一次，设定电压+0.01V或设定电流+0.100A。长按超过1秒则每秒16个repeat key。DOWN 短按一次，设定电压-0.01V或设定电流-0.100A。长按超过1秒则每秒16个repeat key。       5秒未操作则自动退出设定模式，恢复正常显示。

非调整模式、正常显示时：UP、DOWN  短按任意一个键，都会切换输出电压、停止输出电压。

手工校准方法：程序中默认校准系数，编译、下载程序，从GND供电12V（而不是从输入DC插座，设计时没考虑到这点），并且允许输出；校准输入、输出电压：比如输入电压是12V，输入电压实际读数为12.20V，则校准系数=默认系数0.73242 *12/12.2=0.7204。输出电压读数为12V，实测为12.3V，则校准系数=默认系数0.73242 *12.3/12=0.75073。记下此时输入电流、输出电流的读数，即为0点，比如读数为0.056A，则#define Iin_ZERO 56.长按SEL键至电流清0，从OUT-和IN-（DC输入插座负极）输入校准电流，OUT-接I+，IN-接I-。比如输入2A，若输入电流读数为1.9A，则输入电流校准系数=默认系数1.0*2/1.9=1.05263。若输出电流读数为1.1A，则输出电流校准系数=默认系数1.0*2/1.1=1.8182。重新编译下载即可。

串口调试命令：串口设置：115200, 8位数据位，1位停止位，无校验。单个ASCII字符'0'：串口不打印信息。单个ASCII字符'1'：串口打印绘图曲线，1ms返回5条曲线数据。由于1ms只能返回不超过11个字节，所以参数都转成一个字节，减少发送时间：                            通道1，黄色：设定输出电压值 0~255 表示 0.0~25.5V                            通道2，绿色：当前输出电压值 0~255 表示 0.0~25.5V                            通道3，红色：设定输出电流值 0~255 表示 0.0~2.55A                            通道4，紫色：当前输出电流值 0~255 表示 0.0~2.55A                            通道5，橙色：当前输出PWM值 0~255 表示 0~2550，实际最大为180即PWM=1800

多字符命令：每个数据都以逗号结束, 不能有空格，不能有除了数字和盗号之外别的字符。1260,1000,20,15,0,1260: 设置输出电压(单位0.01V), 1260表示12.60V。1000: 设置输出电流限流(单位1mA)，1000表示1.000A。PID恒流计算分辨率为4mA。20:  比例系数(单位0.01)，20表示Kp=0.20。15:  积分系数(单位0.01)，15表示Ki=0.15。0:   微分系数(单位0.01)， 0表示Kd=0.00。发送设置命令时，最好先禁止输出，避免系数突然大改变而可能导致失控。

=======================================================================使用STC32G12K128-LQFP32的初衷，是因为其是一颗32位内核MCU，ADC带参考电压输入端，PID需要较多计算，8位内核处理速度慢不推荐。下面是焊好的样板照片：

大电流的回路，开了镀锡层，减小电阻。稳压芯片、MOSFET贴上散热片，插上OLED屏，完整版如下：

显示屏的内容我是随便安排的，用户可以根据自己的喜好安排。设置电压：设置输出电压值，步进0.1V，输出最高电压为输入电压的0.85倍。设计者电流：设置输出电流限流值，当负载电流到达这个电流后，进入恒流模式。            以下条件任意一个满足，则会退出恒流模式。            1、输出电压比设置电压高0.05V。            2、输出电流比设置的恒流值低36mA。设置低压：设置输入电压低压保护。当输入电压低于这个设置电压，就会关闭输入，对于电池供电时，          能避免电池过放。低压保护时，LED秒闪提示（亮0.5秒、0.5灭）。输出效率：输出效率 = 输出功率/ 输入功率 * 100.0%输入功率：输入电源的功率。输出PWM：输出的PWM值。输出状态：STOP--停止输出，此时，下面的NMOS导通，具有超过20A的下拉能力。          Output：输出电压，此时提供稳压、恒流的功率输出。输出电压：正在输出的电压值。输出电流：正在输出的电流值。输入电压：正在输入的电压值。输入电流：正在输入的电流值。输出功率：输出电源的功率。输出电量：输出的mAH数。

设置输出12.00V，设置限流1.000A，接5欧姆负载，恒流输出1.001A，电压5.11V（线路有内阻）。由于电路静态损耗有0.91瓦（见上图），所以1A电流输出时，效率不高，只有78.7%

设置输出12.00V，设置限流2.000A，接5欧姆负载，恒流输出2.000A，电压10.16V（线路有内阻）。1A电流输出时，电路静态损耗占比变小，所以效率升高至91.9%

不接负载，长按SEL键超过1秒，输入、输出电流归0。

再接上负载，2A电流输出，此时效率为96.8%，0.5A以上电流的效率基本就在95%以上。

短按SEL键，选择调整设置项，此时可以使用UP和DOWN键调整参数。

具体电路可以参考附件中PDF版本，除了PWM驱动输出电路和电流采样放大电路，别的都是常规电路。本电路使用同步整流输出的BUCK电路（可以认为是一个大电流的推挽输出电路），电路本身可以连续输出超过10A的电流（可能要加散热风扇），本电路电流检测最大7.8A，最大限流6A，PWM1P、PWM1N分别驱动上管和下管，由于MOSFET和电感的内阻小，电容的ESR也小，会得到高效率的转换，这部分电路输出12V时的效率能超过95%。

下图为输出电流检测、放大电路，20mR采样，放大16倍，满量程7.8A，程序设置恒流值为6A。

==================================================================PID调试：使用串口绘图来配合PID调试，没有这些曲线显示是很难调试PID的。打开AiCube-ISP-v6.95Z.exe，再打开“串口绘图”：

设置曲线参数：点击右上角的“设置”，进入下面的设置界面，勾选5条曲线，单字节数据格式。

串口命令设置：点“功能”里的“命令设设置”，

命令1填入1，这是请求返回绘图数据的命令，命令4填入0，这是停止返回数据的命令。点确定。

点击上面的“命令1”或“Ctrl+1”，MCU开始返回数据，这些数据可以保存起来的。点击“命令4”或“Ctrl+4”，MCU停止返回数据。

可以在“数据”里“加载数据”，就可以打开保存的数据：

下面是输出12.00V，恒流2.000A，负载5欧姆，投切负载时的响应曲线，黄色为设定输出电压值（0.1V），绿色为当前输出电压值（0.1V），红色为设定输出电流值（0.01A），紫色为当前输出电流值（0.01A），橙色为当前输出PWM值（x10）。

放大至采样点，一个点为1ms，可见接通负载后，紫色电流曲线先出现较大值（因为输出电容12V加载到5欧负载上），10ms后电流降到红色恒流值2.00A，绿色输出电压曲线跟着下降，稳定在10V左右。断开负载后，紫色电流急剧降为0，几个ms后绿色电压上升至设定值并稳定，负载的投切，输出电压没有大的过冲，这算是比较理想的，但是由于PID处理速度是4000Hz，所以需要几个ms的响应速度。

串口设置PID参数：下图 “多字符串发送”栏填上要发送的参数，每个数据都以逗号结束,不能有空格，不能有除了数字和盗号之外别的字符。点击字符串的序号，即可发送出去。也可以鼠标指向序号右键定义此字符串的名字。比如：1260,1000,20,15,0,1260: 设置输出电压(单位0.01V), 1260表示12.60V。1000: 设置输出电流限流(单位1mA)，1000表示1.000A。PID恒流计算分辨率为4mA。20:  比例系数(单位0.01)，20表示Kp=0.20。15:  积分系数(单位0.01)，15表示Ki=0.15。0:   微分系数(单位0.01)， 0表示Kd=0.00。发送设置命令时，最好先禁止输出，避免系数突然大改变而可能导致失控。

程序源码、电路、PCB

数控电源-BUCK降压-恒压恒流-同步整流-2025-7-29.rar