1、自我介绍

本人是在校学生，STM32稍微入门的水平，想学习多一种单片机，GD32或许是个不错选择。

2、项目简介

想要做一个功能尽可能全都要的电源，见识过IMAXB6充电器，发现了几个缺点，于是在他的基础上进行改造。

3、项目描述

作为数控电源，首先要分成4大模块：功率，数模，模数，人机交互。

授人以鱼不如授人以渔。

我认为硬件开源的项目，比起只是把图丢出来，秀秀功能，发个HEX。还不如把原理讲清，让别人吃透你的设计，才算分享。

硬件细节

说到电源，首先从功率部分讲起

功率回路：

输入-->xl4501(我以前开源的升降压拓扑,点我个人主页查看）-->LM317(进一步稳压)-->ACS712(霍尔电流采样)-->输出

假负载回路：

输出端电流反向流入-->ACS712(霍尔电流采样)-->IRF1404(低导通电阻MOS管)-->R12(取样电阻)-->GND

外设电压产生：

首先是中间电压：

功率5V供电：

-5V产生：

其实降压拓扑的ic都是可以用来产生负压的（包括同步整流的ic），

而现在新的PDF一般不会写出来。你百度出来的图基本都是MC34063，这个芯片很全能，但效率上不去。

话虽如此，但里面的拓扑很值得学习。

简单的电源滤波电路：

RC滤波后，经过三极管放大，从而抑制纹波。

关于电源这图的线性降压为什么不用1117-5，而是用7805呢？

这要从纹波抑制这个参数说起。

下面这图是1117的，作为低压差稳压块（LDO）来说，由于用P管作调整管，这曲线符合预期。

下图是7805的，由于采用N管调整，对输入的干扰不是敏感，所以高频的纹波抑制上去的。

这对于DCDC再线性稳压给精密部分是有好处的。

（功率部分线性稳压采用LM317同理，大电流低压降的型号有LM1084）

反馈调节部分：

预稳压跟随：

LM317的电压经过R6,R7分压，输入进Q3（PMOS），当Q3的GS电压到达导通阀值时，Q3导通，FB拉高，

使得XL4051输出变低，不通过单片机控制便能电压跟随，按照图上的参数，实测LM317两端电压为3V。

而且R10的下方并不是接GND的，而是接到其中一个DAC的输出，这样便可以0V起调了。

【假设：忽略Q3,DCDC_CTRL的电压为1.25V(FB的内部参考电压也是1.25V)，则输出电压也稳定在1.25V，

如果DCDC_CTRL电压比1.25V高，则输出会比1.25V低（前提是带负载，如果空载，电流会从反馈电阻流到输出）。好比一个反相比例放大电路】

DAC驱动放大：

第一个运放组成巴特沃斯滤波器，用作滤波和增加输入电阻

第二个运放组成反相比例放大器，使DAC动态范围在运放电源轨内任意调节，充分发挥DAC位数。

单端转差分电路：

由于想把ADC的分辨率用起来，所以用GS8592(性价比很高的精密轨对轨运放)，做了单端转差分电路，
但目前的情况是电流读数不是很稳定，不确定这个电路是可靠的，等排查了问题修改了电路再重新编辑。

人机交互的IO复用：

LCD1602是EN下降沿才加载数据，其他时候数据脚是可以做其他用途的，

这里我引出一个按键使能端，置低后，便能读取按键状态了

软件细节

这是温度采样的原理图，通过三极管电流镜电路产生4mA的恒定电流流过NTC电阻

这是从pdf里复制出的电阻表，经过excel的计算转换，导出数组，推荐大家也这么操作

（末尾给出腾讯文档链接，可以学习下对应函数）

经过二分查表法，便能将adc电压转成对于温度，代码如下：

//输出16~99度
uint8_t ntc_decode(uint16_t dat)//以降序排序的二分法查表
{
	uint8_t min=0;
	uint8_t max=83;//限制最大显示99度
	uint8_t temp;
	uint8_t i;
	for(i=0;i<3;i++)//二分查表
	{
		temp=(min+max)/2;
		if(dat>=ntc_code[temp])
			max=temp;
		else
			min=temp;
	}
	for(i=min;i=ntc_code[i])
			break;
	}
	return i+16;
}

CGRAM作模拟条显示的代码，具体效果看下面视频

通过这个模拟条，节省了1602本来不多的屏幕空间

通过实际值与目标值的百分比，让使用者知道当前是恒流还是恒压模式，预估当前设定的值，

便于查看更快的变化(万用表刷新的速度一般是4HZ，我这里的字符刷新是5HZ，模拟条是10HZ)

void lcd_write(uint8_t dat,uint8_t cmd);//1602写数据，cmd为0为命令，1为数据

void LCD_analog(uint8_t add,uint8_t dat)//模拟条CGRAM加载
{
	uint8_t temp;
	lcd_write(0x40+(add<<3),0);//CGRAM地址
	if(dat<=40)//正向百分比显示
	{
		for(temp=40;temp>dat+4;temp-=5)
			lcd_write(0x00,1);//一次填充一行空白
		if(dat>0)
		{
			dat--;
			lcd_write(0x1f<<(4-dat%5),1);
			temp-=5;
		}
		temp-=5;//当作渲染了一行
		for(;temp<40;temp-=5)//如果还没有负溢出，继续填充
			lcd_write(0x1F,1);//一次填充一行黑点
	}
	else if(dat<80)//反向百分比显示
	{
		dat-=39;//偏移，然后同理
		for(temp=40;temp>dat+4;temp-=5)
			lcd_write(0x1f,1);
		if(dat>0)
		{
			dat--;
			lcd_write(0x1f>>(dat%5),1);
			temp-=5;
		}
		temp-=5;
		for(;temp<40;temp-=5)
			lcd_write(0x00,1);
	}
}

其他代码就不放出来了，函数间耦合度很高，不是简单展示一两个函数就能表达清楚，等软硬件完善后再公开代码！

核心算法：

该电源的核心算法就是二分查表，在校准的时候，把对应DAC和ADC一并保存到flash里，

跳过的中间值用等比例填充。需要用的时候再查表找出来。

优点：简单快捷，消除了ADC的非线性误差。

缺点：避免不了PT8211的时飘和温飘带来输出的变化。而且仅校准数据占用了64kB的flash空间

（小声BB：ST家的103c8t6是有128kBflash的喔，GD家的还不知道）。

如果后面要修正误差就要加入PID运算了。

元件和遇到的问题：

物料名称	遇到的问题
CS1237（电子秤ADC）	逻辑电压要求是0.7VDD，然而3.3是5的0.66，所以要经过电平转换才能驱动
PT8211（音频DAC）	可以用SPI兼容I2S总线，但实际输出位数远远少于标出来的16位
GS8592（精密运放）	该项目用的比较多的的元件，低失调电压对于仪表类应用很合适，但不知道是布线还是ACS712问题，电流读数总是在跳。
STM32F103C8T6	PWM的CH2N通道用HAL库死活调不通，刚好就是led背光驱动的IO
GD32F103C8T6	还没开始移植

机械设计：

整体采用子母板设计，通过FPC排线连接，方便调整高度或者拔插STM32最小系统板

(粘白色胶带的电位器是校准好的标识)

成品图片：

画大饼：

作为一个全能型选手，怎么可能就这！

已开发的功能：	待开发的功能：
完整的人机交互操作	高效率输出模式
温度读取并控制风扇	两象限模式
可调恒流恒压低噪声输出	外接模块达到更多功能
假负载模式	***

拓展模块功能：

锂电池平衡放电与单节电池电压检测

T12烙铁接口的温度读取

接到电脑上位机

视频

功能演示视频地址：https://b23.tv/sxZvqv

做视频也是门技术，可惜我没更多精力去专注其他东西，视频很差，没剪辑，没切镜。还请多多包涵。

图纸文档

【腾讯文档】NTC温度电压对照表：https://docs.qq.com/sheet/DVHR0Tk9NRnRDeWZ1

当前电路存在的问题：

恒流输出或负载时纹波较大，该版本PCB是无法解决的了，需要用仿真，修改运放的有源滤波电路，把零点极点调对才能正常使用。