本发明属于电源领域，具体涉及一种基于双向同步整流buck-boost数字电源。
背景技术：
随着不可再生资源的日益减少，人们对新型清洁能源的需求增加，促进了诸如太阳能发电、风力发电、微电网行业的发展，在这些行业产品中需要能量的存储释放以及能量的双向流动，比如太阳能、风力发出的电需要升压逆变之后才能接入电网，而对于电池或者超级电容的充放电则需要系统能够同时具备升压和降压的功能，实现能量双向流动功能整流驱动电路拓扑有很多种，双向dc-dc变换器一般可以通过用mos管代替经典拓扑电路中整流二极管得到新的拓扑，例如双向cuk电路、sepic电路、zeta电路等，其中双向cuk电路需要多个电感，输出负电压，输出的电流较小；而sepic电路有非常复杂的控制环路特性，且效率低；zeta电路是双sepic电路，要求更高的输入电压纹波、大容量的飞跨电容。
目前市场上单纯的buck电路或boost电路，只能是单向流动，不能实现能量的双向流动，只能在同一方向实现升降压功能。
因此,现有技术还需要进一步改进和发展。
技术实现要素：
本发明的目的是为了提供一种基于双向同步整流buck-boost数字电源,旨在解决目前市场上的电路不能实现能量的双向流动，只能在同一方向实现升降压功能的问题。
所采用的技术方案为：
一种基于双向同步整流buck-boost数字电源，包括buck-boost主电路、mos管、辅助电源、驱动电路、信号调理电路、adc模块以及主控电路，主控电路控制，驱动电路驱动mos管，信号调理电路和adc模块采集输入电压、输出电压、输出电流的信号，采集的信号进行运算控制，恒压恒流输出。
buck-boost主电路由同步buck电路和同步boost电路级联而成。
驱动电路采用半桥驱动芯片，芯片内部集成自举二极管，外部连接自举电容。
辅助电源通过二极管隔离从buck-boost电路的输入端和输出端取电。
信号调理电路设置运算放大器tlv237，信号调理电路包括输入输出电压检测电路和输出电流检测电路，运算放大器tlv237采用差分电路将输出电压缩小，adc模块采样实现输入输出电压检测，运算放大器tlv237采样差分实现输入输出电流检测。
主控电路以stm32f334作为主控芯片，驱动电路为ucc27211驱动电路，stm32f334的hrpwm模块产生pwm，ucc27211驱动电路驱动mos管。
有益效果：本发明提供了一种基于双向同步整流buck-boost数字电源，采用同步buck电路和同步boost电路级联而成的同步整流buck-boost电路拓扑，利用mos管代替电路中的整流二极管，由于mos管开通时mos管上的压降相对较低，能够显著提高电源的效率，并采用stm32f334高性能32位armcortex-m4mcu构建数字电源，实时跟踪输出电压，减少系统的稳定误差。
附图说明
图1是本发明一种基于双向同步整流buck-boost数字电源的结构示意图；
图2是本发明一种基于双向同步整流buck-boost数字电源的buck-boost主电路的电路图；
图3是本发明一种基于双向同步整流buck-boost数字电源的mos管驱动电路的电路图；
图4是本发明一种基于双向同步整流buck-boost数字电源的辅助电源的电路图；
图5是本发明一种基于双向同步整流buck-boost数字电源的输入输出电压检测的电路图；
图6是本发明一种基于双向同步整流buck-boost数字电源的输出电流检测的电路图；
图7是本发明一种基于双向同步整流buck-boost数字电源的基准电压的电路图；
图8是本发明一种基于双向同步整流buck-boost数字电源的系统软件的流程图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚、明确，以下参照附图并举实施例对本发明进一步详细说明。
如图1所示的一种基于双向同步整流buck-boost数字电源，包括buck-boost主电路、mos管、辅助电源、old驱动电路、信号调理电路、adc模块以及stm32f334主控电路。其中stm32f334作为主控芯片，利用f334的hrpwm模块产生所需pwm，通过ucc27211驱动器驱动mos管；通过信号调理电路和adc模块采集输入电压、输出电压、输出电流等信号，并利用采集的信号进行运算控制，以达到恒压恒流输出的目的。辅助电源采用xl7005a、ams1117-3.0分别变换产生12v、3.3v两路电源，并为mos驱动电路、信号调理电路、oled驱动电路、主控芯片供电；oled显示系统的工作状态、输出电压、输出电流等信息。
如图2所示，双向同步整流buck-boost电路拓扑是由同步buck电路和同步boost电路级联而成，双向同步整流buck-boost电路在同一方向上实现了升降压功能，并且双向同步整流buck-boost电路中利用mos管代替电路中的整流二极管，由于mos管开通时mos管上的压降相对较低，能够显著提高电源的效率。
如图3所示，mos管驱动电路采用ti具有独立的高侧和低侧驱动的半桥驱动芯片ucc27211，该芯片内部集成自举二极管，外部需要连接自举电容，采用自举升压的方式驱动高侧mos管；自举电容选取0.47uf,芯片驱动电流峰值高达4a，最大引导电压直流120v；在pwm信号输入引脚加10k的下拉电阻，防止pwm信号输入开路或高阻时mos管误动作；mos管驱动电阻采用2ω，芯片内部不带有死区功能，为防止上下桥臂通时导通，需要在软件上实现死区功能。
如图4所示，辅助电源通过二极管隔离从buck-boost电路的输入端和输出端取电，经过xl7005a变换产生直流12v，通过ams1117-3.3变换产生3.3v、a3.3v两路电源；直流12v为驱动芯片供电以驱动mos管工作；直流3.3v、a3.3v为stm32f334和运放供电。
如图5所示，输入输出电压通过运放tlv2374采用差分电路将输出电压按比例缩小至adc模块能够采样的范围，再使用adc模块采样，软件解算出输出电压。输入电压采样是通过f334内部运放按比例缩小在送到adc模块进行采样的。
如图6所示，输出电流检测电路通过运算放大器tlv2374采样差分放大电路实现；采样电阻放在低端，若采样电阻放在高端，会有较大的共模电压使采样电流不准确，采样电阻为10mω，由于采样电阻较小，采样电阻上的压降较小，不利于直接采样，需要放大后再采样；由于本设计中电流双向流动有正有负，mcu不能采样负电压，所以需要一个基准电压将放大后的负电压抬升至正电压供mcu采样；如图7所示，基准电压用3.3v通过1:1电阻分压产生1.65v，经运算放大器tlv2374组成的电压跟随器输出1.65v供电路使用。
f334主控电路的引脚如表1所示。
表1
数字电源中采用电压控制模式，即通过采样输出电压与期望输出电压比较产生误差信号，将误差输入pid算法计算出所需占空比，通过改变占空比来达到稳压输出的目的。如图8所示，在定时器3的中断程序里进行pid运算和更新占空比，pid算法分为增量式和位置式。
应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。