STM32F103+IR2104驱动同步Buck电路

<think>好的，我需要帮助用户找到关于使用STM32F103与IR2104驱动同步Buck电路的设计方案或实现方法。首先，我得回顾用户提供的三个引用内容，看看是否有相关信息。 引用[1]提到STM32数控Buck同步整流电路的设计，包括驱动电路使用IR2104芯片，适合高效率转换和恒压闭环控制。这里可能涉及到STM32与IR2104的配合，需要详细查看这部分内容。同时，闭环控制部分可能涉及PWM生成和反馈机制，这对用户的问题很重要。 引用[2]指出IR2104的参数如ton、toff等可能不适合高频Buck应用，但用户之前的设计实现了5A充电。这说明虽然IR2104在某些参数上可能不是最优，但在特定条件下仍然可行。需要提醒用户注意频率限制，并可能建议替代方案如LM5106，但用户明确询问IR2104，所以重点还是IR2104的设计要点。 引用[3]提到基于STM32F103的简易不间断直流电源设计，涉及电池充放电和自动转换功能。这可能包含STM32的PWM配置、ADC采样以及闭环控制逻辑，这些对同步Buck电路设计有参考价值，尤其是电源管理部分。 接下来，我需要整理这些信息，形成结构化的回答。首先，系统架构方面，STM32负责控制，IR2104驱动半桥，同步Buck拓扑。然后，驱动电路设计要点，包括IR2104的配置、死区时间设置和布局。接着是PWM生成，STM32的定时器配置，以及闭环控制中的电压电流采样和PID调节。最后，软件实现步骤和需要注意的问题，比如频率限制、死区时间、散热和软件滤波。 用户可能需要了解具体的代码示例，所以提供PWM初始化和ADC采样的伪代码会有帮助。同时，引用中提到的参数问题需要作为注意事项强调，比如IR2104的频率限制和替代方案建议。 最后，生成的相关问题需要围绕设计中的关键点，如驱动电路优化、闭环控制实现、IR2104的替代方案、同步Buck的PCB布局以及STM32的PWM配置，这样用户能进一步深入探讨各个部分。</think>### STM32F103与IR2104同步Buck电路设计方案 #### 一、系统架构设计 采用STM32F103作为主控芯片，通过PWM输出控制IR2104驱动半桥MOSFET，构建同步Buck拓扑。系统包含： 1. **PWM控制模块**：TIM1/TIM8高级定时器生成互补PWM 2. **驱动电路**：IR2104实现高边/低边驱动，需注意死区时间设置 3. **反馈回路**：ADC采样输出电压，实现闭环控制（PID算法） 4. **保护电路**：过流/过压检测，通过比较器触发硬件保护[^1] #### 二、关键设计要点 1. **IR2104驱动电路设计** - 自举电容选择：推荐0.1μF~1μF陶瓷电容（X7R/X5R材质） - 栅极电阻计算：$R_g = \frac{V_{CC}-V_{GS(th)}}{I_{peak}}$，典型值5-20Ω - 死区时间设置：需满足$t_{dead} > t_{d(off)} - t_{d(on)}$，建议200ns以上[^2] 2. **STM32 PWM配置** ```c // 高级定时器配置示例（TIM1） TIM_TimeBaseInitTypeDef TIM_InitStructure; TIM_OCInitTypeDef TIM_OCInitStructure; TIM_InitStructure.TIM_Prescaler = 72-1; // 72MHz/72=1MHz TIM_InitStructure.TIM_Period = 1000-1; // 1MHz/1000=1kHz开关频率 TIM_TimeBaseInit(TIM1, &TIM_InitStructure); TIM_OCInitStructure.TIM_OCMode = TIM_OCMode_PWM1; TIM_OCInitStructure.TIM_Pulse = 300; // 初始占空比30% TIM_OC1Init(TIM1, &TIM_OCInitStructure); TIM_OC1PreloadConfig(TIM1, TIM_OCPreload_Enable); TIM_BDTRInitStructure.TIM_DeadTime = 0x18; // 约400ns死区时间 TIM_BDTRConfig(TIM1, &TIM_BDTRInitStructure); ``` 3. **闭环控制实现** - 电压采样：12位ADC采样输出电压，建议采样率≥10倍环路带宽 - PID算法实现： $$ u(t) = K_p e(t) + K_i \int_0^t e(\tau)d\tau + K_d \frac{de(t)}{dt} $$ - 数字滤波器设计：推荐二阶IIR滤波器平滑采样值 #### 三、硬件设计注意事项 1. 功率回路布局： - 遵循"高di/dt回路最小化"原则 - 同步MOSFET应就近放置续流二极管 2. 自举电路优化： - 添加快恢复二极管（如UF4007）提升自举充电效率 - 高边驱动供电需保证$V_{CC} ≥ V_{bootstrap} + 0.7V$[^1] #### 四、软件实现步骤 1. PWM初始化配置（带死区控制） 2. ADC采样配置（DMA模式） 3. PID参数整定（Ziegler-Nichols法） 4. 保护中断服务程序 5. 软启动功能实现（占空比斜坡上升） #### 五、典型参数参考 | 参数项 | 推荐值 | 依据来源 | |--------------|--------------|------------| | 开关频率 | 50-100kHz | | | 死区时间 | 200-500ns | | | ADC采样率 | ≥10kSPS | [^3] | | 栅极驱动电压 | 10-12V | |