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HVCCPS V1.4 是一款基于 STM32G474CBT6 的数控高压 DC-DC 电源，功率级采用 PSFB（Phase-Shifted Full Bridge，移相全桥） 拓扑。它可用于高压电容充电及实验室高压供电，公开版固件支持 CV（恒压）、CC（恒流）和 CP（恒功率） 控制。

在推荐工作条件下，电源输入为 18–28 V DC，公开固件输出限制为 0–2200 V、0–200 mA、0–400 W。项目功率密度约为 40 W/in³。

PCB 使用 EasyEDA（立创 EDA 专业版）设计，仓库提供完整的 EasyEDA 工程文件、Gerber 制板文件和 BOM，便于复刻与二次开发。

为预防闭源商用或闭源抄袭，公开仓库目前仅提供编译后的固件，固件源码不直接放在公开分支中。如需源码，请加入 QQ 群 582594264，或发送邮件至 Lanyyontop@gmail.com 后免费获取。

本仓库公开内容采用 GPL-3.0 许可证。获取、修改或再分发源码及衍生作品时，请遵守许可证条款。

以下参数适用于默认 1:100 变压器及公开发布版固件。

OCP 和 OTP 触发后均会锁存停机状态。再次启动时固件会清除锁存；如果故障条件仍然存在，保护会立即再次触发。

高压副边的 PCB 电气间隙均 ≥ 9.5 mm，如有需求可以适当改版增加输出电压。

如需更高输出电压，必须重新核算并验证变压器匝比、整流二极管、输出电容和反馈网络，同时修改固件参数。

PCB 采用 4 层、1.6 mm 板厚、1 oz 铜厚设计，常用阻容器件全部采用 0805 封装，便于焊接。顶层主要布置主功率变压器，底层主要布置驱动、控制和采样电路。

顶层	底层

功率级采用 PSFB 移相全桥拓扑，通过改变两组桥臂之间的相移调节传输功率。

控制器负责电压、电流、温度和辅助电源采样，并通过 HRTIM 产生带固定死区的四路全桥驱动信号。独立比较器和 HRTIM Fault 通路用于硬件过流关断。

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flowchart LR
  Host["上位机 / A-B 按键<br/>CV、CC、CP、运行时间"] --> Cmd["运行目标与 active 配置<br/>PI 参数、软启动、变频策略"]
  ADC["同步 ADC 采样<br/>VSEC / ISEC / VPRI / IPRI_DC<br/>AUX12 / AUX5 / VCC / 温度"] --> Filter["全周期聚合与滤波<br/>24 点高速均值/峰值<br/>辅助电源滑动平均"]
  Filter --> Protect{"保护判断"}
  Protect -->|"UVLO/OVP 或 OTP"| GateOff["实际输出关断<br/>duty = 0"]
  Protect -->|"OCP"| Fault["HRTIM FAULT4<br/>硬件异步关断"]
  Protect -->|"正常"| Fb["反馈量<br/>Vout、Iout、Pin/Pout"]
  Cmd --> PI["三环 PI 并行计算<br/>CV：电压误差<br/>CC：副边电流误差<br/>CP：功率误差"]
  Fb --> PI
  PI --> Min["min(CC, CV, CP)<br/>低占空比者接管"]
  Min --> Slew["软启动限速<br/>只限制 duty 上升"]
  Slew --> Duty["移相 duty → HRTIM CMP3"]
  Duty --> PSFB["PSFB 功率级<br/>固定约 200 ns 死区"]
  PSFB --> ADC
  Duty --> Freq["TIM7 自动变频监督<br/>按 duty 计分与前馈"]
  Freq --> Duty

控制器本质上是 三环并联的占空比限制器：CV、CC、CP 三个 PI 同时给出允许的移相占空比，固件取其中最小值作为实际控制量，再经过软启动限速后写入 HRTIM。

使用仓库中的 Gerber 制板文件下单，推荐参数如下：

• 层数：4 层
• 板厚：1.6 mm
• 外层铜厚：1 oz
• 内层铜厚：0.5 oz

初级绕组应尽量选用较粗导线，载流能力需 ≥ 30 A。灌胶前裁掉 1、4、6、7 脚及中间两个多余引脚；绕线方向正反均可。

当前项目的变压器是在淘宝店铺“祥润电子磁芯骨架”定做打样的。

完整物料清单见 Docs/BOM.xlsx。以下器件在采购时需要特别留意：

其余元器件请按照 BOM 采购。

推荐使用锡膏和加热台或回流焊完成贴片焊接。这里就不过多赘述了，相信复刻本项目的同学都是焊接老手了。

作为通用高压电源使用时，可外接 4000 V、0.2 µF 薄膜电容作为输出滤波电容（购买链接）；作为高压电容充电器使用时，可以不安装该电容。

连接电容的时候先在引脚上焊接端子，再使用螺丝固定到输出端。

发布固件由两个 Intel HEX 文件组成，可从 GitHub Releases 下载：

准备以下设备：

• ST-Link V2
• USB 转 TTL 模块
• SH1.0 转 2.54 mm 转接板
• SH1.0 接口连接线

在电脑中下载安装 STM32 ST-LINK Utility，并建议先下载当前工程（ZIP）或使用在线烧录器或在线上位机。

完整操作过程见：固件烧录视频教程。

板上通信接口依次为 SWCLK、SWDIO、TX、RX、GND、3.3 V、SDA 和 SCL。烧录分为以下两个阶段：

1. 将板卡的 SWCLK、SWDIO、GND 和 3.3 V 与 ST-Link V2 对应连接。

2. 打开 STM32 ST-LINK Utility，选择 Bootloader HEX 文件并执行烧录。

   

3. 烧录完成后复位板卡；若 LED_A 点亮，说明 Bootloader 已正常启动。

4. 断开 ST-Link，改用 USB 转 TTL 模块连接板卡的 TX、RX、GND 和 3.3 V，其中 TX 与 RX 需要交叉连接。

5. 推荐在已下载的工程中打开 BootLoaderHostUI/index.html；也可以直接使用在线 IAP 烧录页面。请使用最新版 Chrome 或 Edge。

6. 在页面中连接串口并选择 App HEX 文件，点击烧录后按下板卡的 RST 键。

   

7. 等待传输和校验完成。再次复位板卡后，若 LED_A 持续闪烁，说明 App 已成功启动。

推荐下载工程后打开 AppHostUI/index.html 离线使用；也可以直接打开在线电源控制上位机。页面通过 WebSerial 提供以下功能：

首次使用建议先观看：上位机连接与控制视频教程。

• 启停控制及 CV、CC、CP 目标设置
• 固定占空比调试
• 电压、电流、功率、温度和保护状态遥测
• 实时曲线及单周期采样波形
• PI、开关频率、自动变频及软启动参数配置
• 前面板 A/B 按键预设管理

连接参数为 115200 baud、8N1。建议使用最新版 Chrome 或 Edge，并一次只打开一个占用该串口的页面。

输出 V/I 校准需要使用 V0.0.3 或更新版本 App 固件。校准表会写入 App 独立保留的 flash 区，IAP 更新 App 时不会擦除；但写表和启用校准都会操作 flash，必须在输出关闭时进行。

1. 烧录或更新到 V0.0.3 App 固件，连接电源控制上位机，确认串口通讯正常。
2. 打开上位机顶栏的 Calibrate 面板，先保持 Apply calibration to the control loop 关闭。
3. 在目标电压、电流和负载点下运行电源，用外部万用表或高压表记录实际输出。
4. 停止输出并放电，在校准面板中填写采样点：
   • 电压点填写上位机显示的 RAW VSEC 和外部表测得的电压。
   • 如果该电压点对应固定负载电流，可同时填写外部表测得的电流，用于负载相关的二维电压修正。
   • 电流点填写上位机显示的 RAW ISEC 和外部表测得的电流。
5. 建议先采 2–5 个覆盖常用工作区的电压点；如果只关心某个工作点，也可以先采单点。电流校准可按常用负载电流范围补充 1–3 个点。
6. 点击 Compile & Preview，检查预览表中的修正量是否合理。固件会把电压修正钳位在 ±50 V、电流修正钳位在 ±50 mA，超出这个范围说明采样点或外部测量可能有误。
7. 确认输出仍为关闭状态后，点击 Write Table to Flash，等待上传进度完成。
8. 勾选 Apply calibration to the control loop，上位机会把启用开关写入并保存到配置 flash。
9. 重新低功率启动，使用外部表复测输出。如果误差仍偏大，保持校准关闭重新采集 RAW 点，或补充新的采样点后再次写表。

校准点应始终使用校准关闭时的 RAW 值作为输入。不要把已经应用校准后的普通 VSEC / ISEC 读数再次填入 RAW 列，否则会把修正量重复叠加。

本地页面 BootLoaderHostUI/index.html 和在线 IAP 烧录页面均支持 Intel HEX 解析、地址范围校验、串口握手、分块传输、进度显示和错误日志，仅用于更新 App 固件。

本项目的教程及测试视频统一收录在 HVCCPS V1.4 视频教程与测试 Release 中。

测试仪器：

• SDS804X 示波器
• VC980D 万用表

实测主功率管能够实现 ZVS 零电压开通：开关节点电压先降至 0 V 附近，随后栅极驱动信号到来并使 MOSFET 导通。移相全桥利用变压器漏感续流实现软开关，以降低高频开关损耗。

示波器探头连接方式如下：

测试重点观察较难实现 ZVS 的滞后桥臂下管；当滞后桥臂满足 ZVS 条件时，超前桥臂通常也能实现 ZVS。

ZVS 波形 1	ZVS 波形 2	ZVS 波形 3

图中蓝色波形为滞后桥臂 SW，红色波形为超前桥臂 SW，黄色波形为滞后桥臂下管的栅极驱动信号。

波形 1	波形 2

图中蓝色波形为滞后桥臂 SW，红色波形为超前桥臂 SW，黄色波形为电流互感器信号经整流采样后转换得到的电压信号。

波形 1	波形 2

图中蓝色波形为滞后桥臂 SW，红色波形为超前桥臂 SW，黄色波形为 AMC1301 采样信号经差分放大后反馈至原边的电压信号。

副边电压波形 1	副边电压波形 2

图中蓝色波形为滞后桥臂 SW，红色波形为超前桥臂 SW，黄色波形为 AMC1311B 采样信号经差分放大后反馈至原边的电压信号。

启动波形在 3 kΩ 阻性负载下测得；150 V 输出时负载电流约为 50 mA，230 V 输出时负载电流约为 77 mA。测试用于观察闭环启动过程中的输出电压建立情况。

150 V / 50 mA	230 V / 77 mA

输出电压纹波同样在 3 kΩ 阻性负载下测得；下图分别对应 150 V / 50 mA 和 230 V / 77 mA 两组工况。

150 V / 50 mA	230 V / 77 mA

观看完整测试视频

测试使用两个 1100 µF 电容串联，等效容量约为 550 µF；上位机设置目标电压为 2000 V、限流为 200 mA。整个充电过程约耗时 5.6 s，电容电压基本呈线性上升，峰值输出功率约为 390 W。根据电容储能公式计算，平均充电功率约为 195 W。

观看完整测试视频

测试将 5 kΩ 铝壳电阻连接至输出端，并将输出电压设定为 800 V。测试过程中输出电压保持稳定，用于验证恒压环路及持续输出能力。

观看完整测试视频

拉弧测试用于直观展示高压输出效果。电弧测试具有极高危险性，必须采取可靠的绝缘、接地、限流、放电及外部急停措施，请勿模仿或在无人监护的情况下操作。

本仓库采用 GPL-3.0 许可证。项目的版本变化和详细修改内容见 log.md。