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开关电源模块并联供电系统设计报告

开关电源模块并联供电系统（A题）

摘要：

本系统给出了以分立元件构成的DC/DC变换模块为核心的开关电源，并制作一个由两个额定输出功率均为16W的8VDC/DC模块构成的并联供电系统。系统采用

STC89C52单片机进行监控，并用高精度的德州仪器芯片TLC5615IP和TLC2543CN进行数模、模数转换，实现电流的实时测量、人机交互、电流比例设定、输出电流显示、过流保护及自动恢复功能。经测试，系统较好地完成了基本部分和发挥部分的要求，工作稳定，用户界友好。

关键词：分立元件；DC/DC变换模块；开关电源；并联；德州仪器芯片

1 方案比较与论证

1.1 DC/DC变换电路的选择

方案一：由LM2576开关型降压稳压器构成

LM2576系列的稳压器是单片集成电路，能提供降压开关稳压器（buck）的各种功能，能驱动3A的负载，有优异的线性和负载调整能力，使用该器件构成的DC/DC变换电路的设计思想如下：

图1.1(a) 由LM2576构成的DC/DC变换电路

该稳压器内部含有频率补偿器和一个固定频率振荡器，将外部元件的数目减到最少，使用简单，但由于集成电路工艺制造的元器件，各元器件参数的据对精度不是很高，而且受温度的影响也比较大，因此我们放弃这种方案。

方案二: 由分立元件构成

本电路是自己设计的，由施密特触发器74HC14、运算放大器LM324、三极管、二极管、电阻、电容以及电感等器件组成的核心电路，提供了自由调整的余地，另外为了不致过载、过流、过热等损坏元件，需要加以复杂的保护电路。下图为DC/DC 主回路的拓扑结构：

图1.1(b) 由分立元件构成构成的DC/DC变换电路

由于由分立元件构成的DC/DC变换电路，电路选择得好，参数选择恰当，元件性能就很优良，设计和调试的好，则性能也很优良。因此本系统选择方案二。

1.2 控制方法及实现方案

STC89C52单片机内部具有电擦除的8KBEPROM，易于通过ALL03等编程与擦除，而且具有结构简单、且资料丰富、低成本、速度快、功耗低等特点。本设计采用常用的STC9S52单片机作为整机的控制单元。利用单片机程控通过红外遥控来改变输出电流比。通过AD/DA转换器对电源供电系统进行检测和调整。由于本系统需满足高精度、低功耗、高效率的要求，因此不能使用普通的AD/DA转换器。

方案一：数模转换器采用的DAC0832，模数转换器采用ADC0804

DAC0832是一个8位数模转换芯片，内部不包含运算放大器，所以输出端要加一个运算放大器进行匹配，以实现电压输出，才能构成完整的DA转换器。ADC0804是采样分辨率为8位的、以逐次逼近原理进行模/数转换的器件。对于满幅度输入阶跃跳变，8位DAC转换速率最大只有640KHz。该方案虽然能实现功能，但硬件电路复杂，逻辑电路繁琐， A/D、D/A采用并行转换器，占用单片机口线资源较多，处理数据的精度不够，因此在本系统中不采用该方案。

方案二：数模转换器采用TLC5615IP，模数转换器采用TLC2543CN

TLC5615IP和TLC2543C N都是美国德州仪器（TI）公司近几年推出的性能价格比较优的转换芯片。

TLC5615IP是带由缓冲基准输入的10位电压输出数模转换器（DAC）。DAC具有基准电压两倍的输出范围。器件使用简单，用单5V电源工作。器件具有上电复位功能（power-on-reset）以确保可重复启动。TLC5615IP的数字控制通过3条串行总线，它与CMOS兼容并且易于和工业标准微处理器和微控制器接口。数模更新速率受片选信号CS周期限制，通常情况下的D/A转换速率可达1.21MHz，最大功耗为1.75mW.

TLC2543是TI公司的12位串行模数转换器（ADC），使用开关电容逐次逼近技术完成A/D转换过程。由于是串行输入结构，能节省单片机I/O资源；且价格适中，分辨率较高，因此在仪器仪表中有较为广泛的应用。

综上所述，从电路的简洁性、高精度、低功耗以及高效率方面考虑，选择方案二。

1.3 PWM产生方式

方案一：由单片机直接产生

SPCE061A单片机可以直接输出可调PWM波，虽然应用简单，但是其输出波形频率较高，脉宽较小，使得调节范围较大，不利于精确控制。

方案二：由施密特触发器产生

电路结构简单，便于用单片机进行控制，配合模拟图腾柱电路，使PWM波的上升下降沿时间短，降低其在开关管上的功耗，从而提高其输出效率。故系统采用方案二。

1.4 电流取样电阻的选择方案

产生电流可以采用在电阻两端加电压的方法，测量电流一般采用的方法是测量电流流经电阻两端的电压进行间接计算得到的。因此在产生电流或者测量电流值时，取样电阻的选择非常重要。

方案一：采用大功率电阻

为了满足流过大电流的要求，可以采用大功率电阻，通过2A 电流时一定不会被烧断。但是此时流过的大电流将会使电阻大量发热，导致电阻温度急剧上升，将产生很大的测量误差。因此不能使用温度漂移严重的普通大功率电阻。

方案二：采用康锰铜电阻

康锰铜电阻是电流测量中很常用取样电阻，其特点在于温度漂移量非常小。经过测试，在1Ω的康锰铜电阻上通过约2A电流，由于产生的热量引起的升温，只会引起0.02Ω左右的阻值变化，对电流的稳定起了很重要的作用。另一方面，1Ω的康锰铜电阻约长1m，由于和外界接触面积大，即使通过大电流也能很快的散热，进一步的减小温度漂移带来的影响。

方案三：采用普通电阻

在电流比较小的情况下，普通的1/4W 或者1/8W 的电阻可以被用作电流测量，但是本题需要测量的是最大输出电流需要达到2A的电源。因此即使是比较小的电阻，通过2A 电流时功率也会大大超过普通电阻的额定功率，电阻将被烧断。因此在本系统中，测量电流的取样电阻不能直接选用普通电阻，然而可以选用几个阻值相近的电阻并联作为采样电阻，同样能够满足要求。

鉴于上面分析，由于身边没有适当阻值的康锰铜电阻，本设计采用方案三，用11个2.2Ω的电阻并联得到0.2Ω的采样电阻。

2系统硬件设计与实现

2.1系统硬件的整体组成部分

系统硬件整体分为电源电路和控制电路两部分，通过单片机实现电源输出的采样及显示，过流保护，及闭环控制，两部分的有机结合，使单调的电源变得更加智能化，人性化，其具体结构如下图：

图2.1 硬件的整体结构

电源电路部分主要由开关调整管、滤波电容、脉冲调制电路、比较放大器、基准电压和采样电路组成。其中电压调节为脉宽调制型，并引入反馈调节，使主电路输出

更加稳定。

控制电路采用STC89C52单片机，加上外围采样电路，红外模块、显示电路及一些指示电路，组成一个完整闭环控制系统。单片机首先通过检测两路的电流并作出比较，如果超过设定的比例范围，就通过单片机反馈电压进行调整。整个系统经过测试，单元电路能够很好的协调工作。

2.2各单元电路的设计

2.2.1主电源电路的设计

图2.2.1 主电源电路图

在进行电源设计初期，考虑到最大电流输出达2A，及具有2.5A动作电流的功率要求，一切器件均以大功率要求进行计算设计。开关电路的设计，开关电路采用由两个额定输出功率均为16W的8VDC/DC模块构成的并联供电系统。每一路DC-DC模块是由分立元件构成的DC-DC变换电路，电路中由施密特触发器74HC14、二极管、电阻、电容以及电感组成的高频整流滤波电路以及产生固定频率的三角波。

2.2.2单片机控制电路的设计

图2.2.2 单片机控制电路图

2.2.3闭环反馈电路的设计

闭环在控制系统中用的很多，它能提高系统稳定性。本设计中，当输入直流电压或负载电流波动而引起输出电压发生变化，采样电路将输出电压变化量的一部分送到比较放大电路，与基准电压进行比较并将二者的差值放大后送至脉冲调制电路，使脉冲波形的占空比发生变化。此脉冲信号作为开关调整管得输入信号，使调整管导通和截止时间的比例也随之发生变化，从而使滤波以后输出电压的平均值基本保持不变。

该部分的设计采用电阻比例电路实现闭环反馈，考虑到功耗，及检测吸收能力，通过实验测试，R2=150K,R11=5K(可调)，R4=10K，在既满足反馈要求，且功耗低。

三、理论分析与计算

3.1 系统供电部分

模拟电路部分：根据系统所需电源的要求，选用1台直流稳压源，提供+24V的供电。

数字部分：数字部分由+24V分压得到，同时由TL431将+24V的IN转换得到+5V和+2.5V

的稳定的直流电压为为TLC2543和TLC5615提供基准电压。如下图所示：

图3.1由TL431输出直流电压图

由于TL431内部含有一个2.5V 的基准电压，所以当在REF 端引入输出反馈时，器件可以通过从阴极到阳极很宽的范围的分流，控制输出电压，其大小为：

REF 2

Z V *)R 1V R +

=（ Z V 调整使A 点保持在REF V 值，改变R 1、R 2可以调整。此处选择R 1=R 2，最终可得到+5V 和+2.5V 的稳定的直流电压。 3.2 模数转化部分

利用STC89C52单片机的通用I/O 口（P1口）与TLC5615构成的DAC 电路如图4所示。分别用P1.0、P1.2模拟时钟SCLK 和片选CS ，只有当片选CS 为低电平时，在每一个SCLK 时钟的上升沿将DIN 的一位数据移入16位寄存器，待转换的二进制数从P1.1输出到TLC5615的数据输入端DIN 。由TLC5615的时序图可计算得最大串行时钟速率为：

z 14)()

)(max MH CS t CH t sclk f w w ≈+=

16位移位寄存器分为高4位虚拟位、低2位填充位以及10位有效位。本设计采用了单片TLC5615的12位数据序列的工作方式，需向16位寄存器按先后输入10位有效数字和低2位填充位，2位填充位数据任意，其输出电压为：

1024*N

V V REFIN OUT =

其中，REFIN V 是参考电压，N 为输入的二进制数。 3.3 DC/DC 变换电路运行参数的计数（1）脉冲调制电路振荡频率的计算

脉冲电路是由74HC14和RC 网络组成的，图3.3(a)所示为震荡电路的波形图。由于电容在单向脉冲电压的间隔之间下降的电压量1C U ?与放电电流强度、放电时间成正比，与电容量成反比：

I U C ?=

? 可得到震荡频率为：

U I T f C

??==

图3.3（a ）震荡电路的波形图

（2）电流电压检测的计算

经过测试可知采样电阻R x 上的电压x x R I U *x ≈，可知输出电压与采样电阻存在

近似线性关系。由于采样电阻阻值比较小，在该电阻上的压降相应也小，为了提高系统控制的灵敏度，将采样电阻上的电压U R1和U R2经过仪表芯片INA128进行放大，再送到TLC2543进行A/D 转换。数据由单片机系统进行相应处理。本设计中INA128放大比例为：

V R K

A 501+

= 其中，R G =10K ，即A V =6；

由于两路的采样方法相同，再由R11R1I *R U = ,R222I *R U =R 可得流过采样电阻的电流大小为：

111R1R1R U *1R U I A ==

, 2

22R2R2R U

*1R U I A == 最终得到两模块输出电流之和R2R10I I I +=。

以上计算式中U 1和U 2为U R1和U R2经过仪表芯片INA128进行放大后的电压值。（2）均流方法

假设检测到的A 路电流为I R1，B 路电流为I R2

若I R1 > I R2，则增大数字部分的反馈电压，提高DC/DC (A)的参考电压，从而减小调整管的导通时间，即减小脉冲波形的占空比，使得A 路电压有效值降低，这样A 路电压低于B 路电压，通过A 路的电流就减小；

若I R1< I R2，则减小反馈电压，降低DC/DC (A)的参考电压，从而增加调整管的导通时间，使得A 路电压有效值增大，这样A 路电压高于B 路电压，通过A 路的电流就增大。

单片机不停的检测、调整，直到A 、B 两路的电压比达到预设的比例。（3）过流保护及自动恢复电路的计算

考虑到单片机的识别能力及功耗问题，经反复测试，选用电阻值为0.4Ω，可以精确采样到其两端电压，经过公式：

U I 计算输出电流值，当其输出约为4.5A 时，控制TL494进行过流保护。当电流故障排除后，电源输出自动恢复。

四、系统的软件设计

4.1 主程序的设计

软件设计主程序流程图如图：

图4.1 系统主程序流程图

五、系统测试与分析

5.1 测试仪器

5.2 输出电压、电流的测试

注：表中误差为绝对误差，总电流为A路和B电流之和。

六、设计总结

综合上述各部分的测试结果：本设计圆满地完成了题目基本部分的要求，还较好地完成了题目发挥部分的要求，输出的电流能以任意比例进行控制并能在LCD液晶上显示。

参考文献

[1] 张毅刚. 单片机原理及应用 . 高等教育出版社. 2004.1

[2] 沙占友. 新型单片机开关电源设计与应用技术 . 电子工业出版社. 2005.5

[3] 杨素行. 模拟电子技术基础简明教程. 高等教育出版社. 2005.10

[4] 彭琦. 模拟电路分析基础 . 湖北科学技术出版社. 2011.7

开关电源模块并联供电系统设计报告

开关电源模块并联供电系统（A题）摘要：本系统给出了以分立元件构成的DC/DC变换模块为核心的开关电源，并制作一个由两个额定输出功率均为16W的8VDC/DC模块构成的并联供电系统。系统采用 STC89C52单片机进行监控，并用高精度的德州仪器芯片TLC5615IP和TLC2543CN进行数模、模数转换，实现电流的实时测量、人机交互、电流比例设定、输出电流显示、过流保护及自动恢复功能。经测试，系统较好地完成了基本部分和发挥部分的要求，工作稳定，用户界友好。关键词：分立元件；DC/DC变换模块；开关电源；并联；德州仪器芯片

1 方案比较与论证 1.1 DC/DC变换电路的选择方案一：由LM2576开关型降压稳压器构成 LM2576系列的稳压器是单片集成电路，能提供降压开关稳压器（buck）的各种功能，能驱动3A的负载，有优异的线性和负载调整能力，使用该器件构成的DC/DC变换电路的设计思想如下：图1.1(a) 由LM2576构成的DC/DC变换电路该稳压器内部含有频率补偿器和一个固定频率振荡器，将外部元件的数目减到最少，使用简单，但由于集成电路工艺制造的元器件，各元器件参数的据对精度不是很高，而且受温度的影响也比较大，因此我们放弃这种方案。方案二: 由分立元件构成本电路是自己设计的，由施密特触发器74HC14、运算放大器LM324、三极管、二极管、电阻、电容以及电感等器件组成的核心电路，提供了自由调整的余地，另外为了不致过载、过流、过热等损坏元件，需要加以复杂的保护电路。下图为DC/DC 主回路的拓扑结构：图1.1(b) 由分立元件构成构成的DC/DC变换电路由于由分立元件构成的DC/DC变换电路，电路选择得好，参数选择恰当，元件性能就很优良，设计和调试的好，则性能也很优良。因此本系统选择方案二。 1.2 控制方法及实现方案

开关电源实验报告

开关电源实验报告一开关电源原理如下图30W开关电源电路图所示，市电先经过由电容CX1和滤波电感LF1A组成的滤波电路后，再经过型号为KBP210的整流桥BD1和C1组成的整流电路，输出直流电。直流电又经过由UC3842和2N60等元器件组成的高频逆变电路后，变成高频的交流电，经高频变压器输出为低电压的高频交流电。高频交流经肖基特二极管SR1060后变为脉动的直流电，最后经滤波电容和滤波电感变为我们想要的直流电输出。

MOV2、MOV3：F1、F2、F3、FDG1组成的电路进行保护。当加在压敏电阻两端的电压超过其工作电压时，其阻值降低，使高压能量消耗在压敏电阻上，若电流过大，F1、F2、F3会烧毁保护后级电路。（2）输入滤波电路：C1、L1、C2、C3组成的双π型滤波网络主要是对输入电源的电磁噪声及杂波信号进行抑制，防止对电源干扰，同时也防止电源本身产生的高频杂波对电网干扰。当电源开启瞬间，要对C5充电，由于瞬间电流大，加RT1（热敏电阻）就能有效的防止浪涌电流。因瞬时能量全消耗在RT1电阻上，一定时间后温度升高后RT1阻值减小（RT1是负温系数元件），这时它消耗的能量非常小，后级电路可正常工作。（3）整流滤波电路：交流电压经BRG1整流后，经C5滤波后得到较为纯净的直流电压。若C5容量变小，输出的交流纹波将增大。

1.2功率变换电路（1）MOS管的工作原理：目前应用最广泛的绝缘栅场效应管是MOSFET（MOS管），是利用半导体表面的电声效应进行工作的。也称为表面场效应器件。由于它的栅极处于不导电状态，所以输入电阻可以大大提高，最高可达105欧姆，MOS管是利用栅源电压的大小，来改变半导体表面感生电荷的多少，从而控制漏极电流的大小。（2）常见的原理图：（3）工作原理 R4、C3、R5、R6、C4、D1、D2组成缓冲器，和开关MOS管并接，使开关管电压应力减少，EMI减少，不发生二次击穿。在开关管Q1关断时，变压器的原边线圈易产生尖峰电压和尖峰电流，这些元件组合一起，能很好地吸收尖峰电压和电流。从R3测得的电流峰值信号参与当前工作周波的占空比控制，因此是当前工作周波的电流限制。当R5上的电压达到1V时，UC3842停止工作，开关管Q1立即关断。

开关电源设计报告

1开关电源主电路设计 1.1主电路拓扑结构选择由于本设计的要求为输入电压176-264 V 交流电，输出为24V 直流电,因此中间需要将输入侧的交流电转换为直流电，考虑采用两级电路。前级电路可以选用含电容滤波的单相不可控整流电路对电能进行转换，后级由隔离型全桥Buck 电路构成。总体要求是先将AC176-264V 整流滤波，然后再经过BUCK 电路稳压到24V 。考虑到变换器最大负输出功率为1000W ，因此需采用功率级较高的Buck 电路类型，且必须保证工作在CCM 工作状态下，因此综合考虑，本文采用全桥隔离型Buck 变换器。其主电路拓扑结构如下图所示：图1-1 主电路拓扑结构 1.2开关电源电路稳态分析下面将对全桥隔离型BUCK 变换器进行稳态分析，主要是推导前级输出电压g V 与后级输出电压V 之间的关系，为主电路参数的设计提供参考。将前级输出电压g V 代替前级电路，作为后级电路的输入，且后级BUCK 变换器工作在CCM 模式，BUCK 电路中的变压器可以用等效电路代替。由于全桥隔离型BUCK 变换器中变压器二次侧存在两个引出端，使得后级BUCK 电路的工作频率等同于前级二倍的工作频率，如图1-1所示。在S T 2的工作时间内，总共可分为四种开关阶段，其具体分析过程如下： 1) 当S DT t <<0时，此时1Q 、4Q 和5D 导通，其等效电路图如图1-2所示。

i () t R v i ‘ 图1-2 在S DT t <<0时等效电路 g nv v =s （1-1） v nv v g -L = （1-2） R v i i /-C = （1-3） 2) 当S S T t DT <<时，此时1Q ~4Q 全部关断，6D 和5D 导通，其等效电路图如图1-3 所示。此时前级输出g V 为0，假设磁化电流为0，则流过6D 和5D 电流相等，均为L i 2 1 。。 i () t R i ‘ 图1-3 在S S T t DT <<时等效电路 0=s v （1-4） v v -L = （1-5） R v i i /-C = （1-6） 3) 当S S T D t T ）（ +1<<时，此时2Q 、3Q 和6D 导通，其等效电路图如图1-2所示。

开关电源并联供电系统(很全版本)

课程设计Ⅱ 题目开关电源模块并联供电系统学生姓名学号所在院(系)物电学院专业班级电信081班指导教师刘东完成地点陕西理工学院 2011年 11月28日

开关电源模块并联供电系统康恺（陕西理工学院物电学院电子信息科学与技术专业08级1班，陕西汉中 723001）指导老师：刘东【摘要】：开关电源模块供电系统由并联稳压电源和检测控制系统组成。稳压电源使用电压调节器LM2596实现降压，监测控制电路采用AT89C51单片机作为控制核心，采集两路电流信号，通过算法分配误差值，修正每一路的电流大小，并显示电流的相对误差。系统的负载电流超过设定值时，启动保护电路切断电源并延时一定时间后自动恢复供电。经测试，供电系统能够较好的实现两路电流分配，效率可以达到70%以上，每路电流的相对误差3%左右。【关键词】：LM2596；开关电源；并联均流 Switching Power Supply Module Parallel Power Supply System kangkai （Grade08，Class1,Majiothe physics electronic information science ,Dept, Shannxi University of the Technology,Hanzhong,723001,Shannxi） Instructor: Liu don Abstract: Switching power supply module power supply system was composed of Shunt regulated power supply and control system testing. Power supply used LM2596 regulator to achieve step-down voltage. Monitoring and control circuit based on AT89C51 microcontroller collected two current signals, the error value was assigned by the algorithm, the amendment of the current size of each road, and displays the current relative error. System load current exceeds the set value, the start delay protection circuit cut off power and restore power automatically after a certain time. Tested, the power supply system can achieve a better distribution of two current efficiency can reach 70% or more, each current relative error 3%. Key words: LM2596; switch power; power supply in parallel

XXXX年全国大学生电子设计大赛A开关电源模块并联供电系统

２01１年全国大学生电子设计竞赛陕西赛区竞赛设计报告封面作品编号: （由组委会填写) 作品编号: （由组委会填写) 说明 1.为保证本次竞赛评选的公平、公正,将对竞赛设计报告采用二次编码; 2.本页作为竞赛设计报告的封面和设计报告一同装订； 3.“作品编号”由组委会统一编制，参赛学校请勿填写； 4.“参赛队编号”由参赛学校编写，其中“学校编号”应按照巡视员提供的组委会印制编号填写，“组(队)编号”由参赛学校根据本校参赛队数按顺序编排,“选题编号”由参赛队员根据所选试题编号填写，例如:“０10５Ｂ”或“3３6７Ｆ”。 5.本页允许各参赛学校复印。

开关电源模块并联供电系统设计与总结报告摘要:本设计是针对20１1年全国电子设计大赛A题,电路的设计是基于BUCK 拓扑的开关稳压电路的拓扑结构,以美国ＮSC的LM25７6为功率输出核心，提出一种基于并联Buｃk变换器的自主均流控制方法，该方法基于并联Buck变换器状态方程,设计了由控制电路、保护电路和驱动电路组成的自主均流的开关电源模块并联供电系统关键词:并联型自主均流控制

方案一：隔离式ＤＣ／DＣ转换器，通常采用变压器来实现，由于变压器具有变压的功能，所以有利于扩大转换器的输出应用范围,也便于实现不同电压的多路输出，或相同电压的多种输出；并有效地实现实现输出与输入电气隔离，但对变压器的要求较高。方案二：非隔离式DＣ／DC转换器。由于变压器存在漏磁和损耗,会造成效率低下,故采用非隔离型,题目要求是将２４Ｖ直流电压转换为8V，为降压电路,因此ｂuck型非隔离式DC-DC转换器。（4)控制方法方案一：电压型控制方法，开关变换器输出的电压VＥB与参考电压比较并放大，得到误差信号VＥ,VE又与PＭW比较器和锯齿波信号相比较，从而输出一系列脉冲，这些脉冲的宽度随误差信号VE的变化而变化。此方法夫人单环回路容易设计和分析，锯齿波幅度比较大,抗干扰能力比较强,但输入或输出的变化只能在输出改变时才能控制并反馈进行修正，响应速度慢,电压型控制对负载电流没有限制，因而需要额外电路限制输出电流。方案二：电流型控制方法，实在传统的电压型控制基础上,增加了一个内环(电流反馈环),使其成为一个双环路控制系统。此电路中回路稳定性好，负载响应快，具有过流保护和可并联性。双反馈回路使得电路分析变得比较复杂,由于控制回路需要电感电流控制信息，控制电路的存在增加了整个变换器设计的复杂性，同时也会影响变换器的效应。综合以上分析，本系统采用电流型控制电路。 (5）电源电路由于提供2４V直流电,采用７8XＸ系列稳压以及ＬM１１１７逐级降压为ＭSP430提供３．3V供电电压。采用ICL76６产生负极性的电压供给仪表放大器AD6２0.。二.理论分析 1 DC-DC变换器稳压方法利用无源磁性元件和电容电路元件的能量存储特性,从输入电压获取分离的能量,暂时地把能量以磁场形式存储在电感器中，或以电场形式存储在电容器中,然后将能量转换到负载,实现DC-DC转换。其中采用ＰＷM技术,从输入电源提取能量随脉宽变化,在一个固定周期内实现平均能量转换。最终达到将固定的直流电压变换成可变的直流电压。 2 电流电压的检测使用与电感串联电阻来检测电流,控制信号和补偿斜坡通过比较器与误差放大器的输出进行比较，从而进行脉宽调制。 3 均流的方法在两个并联的模块中,以输出最大电流的模块为主模块,其余为从模块,利用二

开关电源课程设计报告

现代电源技术课程实践报告院系：物理与电气工程学院班级：电气自动化一班姓名: 李向伟学号: 111101007 指导老师:苗风东

一、设计要求（1）输入电压：AC220±10%V （2）输出电压: 12V （3）输出功率:12W （4）开关频率: 80kHz 二、反激稳压电源的工作原理

图2-1 反激稳压电源的电路图三、反激电路主电路设计 (1)(1)Np Vdc Ton Vo Tr Nsm -=+ （3-1） 1. 反激变压器主电路工作原理反激式变换器以其电路结构简单,成本低廉而深受广大开发工程师的喜爱,它特别适合小功率电源以及各种电源适配器.但是反激式变换器的设计难点是变压器的设计,因为输入电压范围宽,特别是在低输入电压,满负载条件下变压器会工作在连续电流模式(CCM),而在高输入电压,轻负载条件下变压器又会工作在不连续电流模式(DCM);另外关于CCM 模式反激变压器设计的论述文章极少,在大多数开关电源技术书籍的论述中, 反激变压器的设计均按完全能量传递方式(DCM

模式)或临界模式来计算,但这样的设计并未真实反映反激变压器的实际工作情况,变压器的工作状态可能不是最佳.因此结合本人的实际调试经验和心得,讲述一下不完全能量传递方式(CCM) 反激变压器的设计. 1）工作过程： S 开通后，VD 处于断态，W1绕组的电流线性增长，电感储能增加； S 关断后，W1绕组的电流被切断，变压器中的磁场能量通过W2绕组和VD 向输出端释放。反激电路的工作模式：反激电路的理想化波形 S u S i S i V D t o t o ff t t t t U i O O O O 反激电路原理图

开关电源并联供电

题目: 开关电源模块并联供电系统

目录摘要： (1) 一、系统方案 1．DC/DC模块主电路 (2) 2.开关管驱动电路 (2) 3.辅助电源电路 (2) 4.系统总体方案 (3) 二、理论分析与计算 (3) 1.DC/DC变换器稳压方法 (3) 2.电流、电压检测 (5) 3.均流方法 (6) 4.过流保护 (6) 三、硬件电路与软件设计 (6) 1.硬件电路设计 (6) 2.软件设计 (7) 四、测试条件与结果 (9) 1．测试仪器设备 (9) 2．基本要求测试数据 (9) 3．发挥部分测试数据 (10) 4、结果分析 (11) 五、参考文献 (11)

开关电源模块并联供电系统摘要：本设计以Atmage16L-8PU单片机为控制器，由DC/DC模块电路、开关管驱动电路、辅助电源电路、电流采样电路、单片机电路、键盘电路和显示电路组成。其中，DC/DC 模块采用BUCK电路实现，开关管驱动电路采用IR2110芯片完成，辅助电源由单片开关电源芯片LM2576产生，并增加后置线性稳压环节。单片机实现闭环控制功能，稳定输出电压，并实现两路电源自动或按指定比例分流。测试结果表明，系统各项指标均达到题目要求。 Abstract:In the design, MCU Atmage16L-8PU is used as a controller. The system is composed of DC/DC modules, switch drive circuits, auxiliary power suppliers, current and voltage detection circuits, MCU system, display and keyboard control circuits. DC/DC module is based on BUCK circuit. Switch MOSFET is drived by IR2110 chips. Auxiliary power suppliers are generated by the switch mode power supply chip LM2576 with a linear post regulator. Closed-loop control is realized by MCU, so the output voltage is stabled and the currents of the two DC/DC modules are decided automatically or by the specified proportion. Test results show that the system has definitely met the design demand.

基于TMS320F28335的开关电源模块并联供电系统

开关电源模块并联供电系统（A题）【本科组】摘要本系统以DSPMS320C28335作为主控，以单端反激式电路作为核心，根据AD采集两路DC模块输出电路分别控制两路PWM，做出相应调整，从而实现在4.0A以内，A、B两路DC模块电流比例在0.5~2.0之间步进为0.1的比例可调。测试表明，本系统达到了题目的基本要求和扩展要求的全部功能。

开关电源模块并联供电系统（A题）【本科组】一、系统方案本系统主要由DC-DC主回路模块、信号采样模块、主控模块、电源模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。 1.1 DC-DC主回路的论证与选择方案一：采用推挽拓扑。推挽拓扑因其变压器工作在双端磁化情况下而适合应用在低压大电流的场合。但是，推挽电路中的高频变压器如果在绕制中两臂不对称，就会使变压器因磁通不平衡而饱和，从何导致开关管烧毁；同时，由于电路中需要两个开关管，系统损耗将会很大。方案二：采用Boost升压拓扑。 Boost电路结构简单、元件少，因此损耗较少，电路转换效率高。但是，Boost电路只能实现升压而不能降压，而且输入/输出不隔离。方案三：采用单端反激拓扑。单端反激电路结构简单，适合应用在大电压小功率的场合。由于不需要储能电感，输出电阻大等原因，电路并联使用时均流性较好。方案论证：上述方案中，方案一系统损耗大，方案二不能实现输入输出隔离，而方案三虽然对高频变压器设计要求较高，但系统要求两个DCDC模块并联，并且对效率有一定要求。因此，选择单端反激电路作为本系统的主回路拓扑。 1.2 控制方法及实现方案方案一：采用专用的开关电源芯片及并联开关电源均流芯片。这种方案的优点是技艺成熟，且均流的精度高，实现成本较低。但这种方案的缺点是控制系统的性能取决于外围电路元件参数的选择，如果参数选择不当，则输出电压难以维持稳定。方案二：采用TI公司的DSP TMS320C28335作为主控，实现PWM输出，并控制A/D对输入输出的电压电流信号进行采样，从而进行可靠的闭环控制。与模拟控制方法相比，数字控制方法灵活性高、可靠性好、抗干扰能力强。但DSP成本不低，而且功耗较大，对系统的效率有一定影响。方案论证：上述方案中，考虑到题目要求的电流比例可调的指标，方案一较难实现，并且方案二开发简单，可以缩短开发周期。所以，选择方案二来实现本系统要求。

开关电源模块并联供电系统设计

选修课设计 (论文) 题目开关电源模块并联供电系统设计专业电子信息工程班级 111 112班姓名邓逸博孙浙飞汪超指导教师王章权所在学院信息学院完成时间：2014年5月

开关电源模块并联供电系统设计电子信息工程专业邓逸博孙浙飞汪超摘要：本设计设计制作的是开关电源模块并联供电系统，能够广泛应用在小功率及各种电子设备领域，能够输出8V定压，功率可达到16W，并根据要求对两路电流进行按比例分配。本系统由DC/DC模块，均流、分流模块，保护电路组成。DC/DC模块以IRF9530芯片为开关，配以BUCK的外围电路实现24V-8V的降压与稳压。采用LM328比较电路实现电流和电压的检测，控制由DC/DC模块构成的并联供电系统均流与分流工作模式，通过比较器电路实现过流保护。同时进行LCD1602液晶同步显示、独立键盘输入控制。输入的值经过单片机处理程序来控制输出电压，且输出电压和电流可实时显示。关键词：DC/DC模块，BUCK，电流分流

一、绪论分布式直流开关电源系统取代传统的集中式直流开关电源系统已成为大功率电源系统的发展方向：（1）单台大功率电源容易受技术、成本的限制；（2）单台直流开关电源故障会导致整个系统的故障，而分布式电源系统由若干电源模块并联组成，某个电源模块故障不会导致整个电源故障；（3）可根据实际负荷的变化，自动确定需要投入运行的模块数量或者解列退出的模块数量，对变负荷运行很有意义；（4）由于多个电源模块并联运行，使每个电源模块承受的电应力较小，具有较高的运行效率，且具有较好的动态和静态特性。分布式电源系统需要解决的主要问题是实现多个并联运行的模块输出相同的功率。随着通信电源技术的高速发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而通信电子设备都离不开可靠的电源。进入20世纪80年代，计算机电源全面实现了开关电源化，率先完成计算机的电源换代；进入20世纪90年代，开关电源相继进入各种电子、电气设备领域，程控交换机、通信、电力检测设备电源、控制设备电源等都已广泛使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。二、设计的目标与基本要求（一）、设计目标设计并制作一个由两个额定输出功率均为16W的8V DC/DC模块构成的并联供电系统（见图）图两路buck电路并联供电

开关电源实验报告

开关电源实验报告一、开关电源电路图及清单 1.1 60W-12V开关电源电路图图1-1 开关电源电路原理1.2.60W-12V开关电源电清单

二、开关电源介绍开关电源大致由主电路、控制电路、检测电路、辅助电源四大部份组成。开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器，电子冰箱，液晶显示器，LED灯具，通讯设备，视听产品，安防监控，LED 灯袋，电脑机箱，数码产品和仪器类等领域。它是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成。随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新。目前，开关电源以小型、轻量和高效率的特点被广泛应用几乎所有的电子设备，是当今电子信息产业飞速发展不可缺少的一种电源方式。开关电源的发展方向是高频、高可靠、低耗、低噪声、抗干扰和模块化。由于开关电源轻、小、薄的关键技术是高频化，因此国外各大开关电源制造商都致力于同步开发新型高智能化的元器件，特别是改善二次整流器件的损耗，并在功率铁氧体材料上加大科技创新，以提高在高频率和较大磁通密度（Bs)下获得高的磁性能，而电容器的小型化也是一项关键技术。SMT技术的应用使得开关电源取得了长足的进展，在电路板两面布置元器件，以确保开关电源的轻、小、薄。开关电源的高频化就必然对传统的PWM开关技术进行创新，实现ZVS、ZCS的软开关技术已成为开关电源的主流技术，并大幅提高了开关电源的工作效率。对于高可靠性指标，美国的开关电源生产商通过降低运行电流，降低结温等措施以减少器件的应力，使得产品的可靠性大大提高。模块化是开关电源发展的总体趋势，可以采用模块化电源组成分布式电源系统，可以设计成N+1冗余电源系统，并实现并联方式的容量扩展。针对开关电源运行噪声大这一缺点，若单独追求高频化其噪声也必将随着增大，而采用部分谐振转换电路技术，在理论上即可实现高频化又可降低噪声，但部分谐振转换技术的实际应用仍存在着技术问题，故仍需在这一领域开展大量的工作，以使得该项技术得以实用化。电力电子技术的不断创新，使开关电源产业有着广阔的发展前景。要加快我国开关电源产业的发展速度，就必须走技术创新之路，走出有中国

简易开关电源设计报告

四川教育学院应用电子设计报告课程名称：Protel99 电路设计系部：物理与电子技术系专业班级：应用电子技术0901 学生姓名：x x x 学号：指导教师：完成时间：

开关电源电路设计报告一. 设计要求：直流稳定电源主要包括线性稳定电源和开关型稳定电源，由于开关稳压电源的优点是体积小，重量轻，稳定可靠，适用性强，故选择设计可调开关稳压电源，其具体设计要求如下：（1）．所选元器件和电路必须达到在一定范围内输出电压连续可调，输出电压U0=+6V —— +9V连续可调，输出额定电流为500mA；（2）．输出电压应能够适应所带负载的启动性能,且输出电压短路时，对各元器件不会产生影响；（3）．电路还必须简单可靠，有过流保护电路，能够输出足够大的电流。二.方案选择及电路的工作原理方案一：首先用一个桥式整流电路将输入的交流电压变成直流电压，然后经过电容滤波，然后在经过一个NPN型三级管Q1调整管，最后整过电路形成一个通路，达到最终的效果。方案二：开关电源同其它电子装置一样，短路是最严重的故障，短路保护是否可靠，是影响开关电源可靠性的重要因素。IGBT（绝缘栅双极型晶体管）兼有场效

应晶体管输入阻抗高、驱动功率小和双极型晶体管电压、电流容量大及管压降低的特点，是目前中、大功率开关电源最普遍使用的电力电子开关器件[6]。IGBT能够承受的短路时间取决于它的饱和压降和短路电流的大小，一般仅为几μs至几十μs。短路电流过大不仅使短路承受时间缩短，而且使关断时电流下降率过大，由于漏感及引线电感的存在，导致IGBT集电极过电压，该过电压可使IGBT锁定失效，同时高的过电压会使IGBT击穿。因此，当出现短路过流时，必须采取有效的保护措施。为了实现IGBT的短路保护，则必须进行过流检测。适用IGBT过流检测的方法，通常是采用霍尔电流传感器直接检测IGBT的电流Ic，然后与设定的阈值比较，用比较器的输出去控制驱动信号的关断；或者采用间接电压法，检测过流时IGBT的电压降Vce，因为管压降含有短路电流信息，过流时Vce增大，且基本上为线性关系，检测过流时的Vce并与设定的阈值进行比较，比较器的输出控制驱动电路的关断。在短路电流出现时，为了避免关断电流的过大形成过电压，导致IGBT 锁定无效和损坏，以及为了降低电磁干扰，通常采用软降栅压和软关断综合保护技术。在设计降栅压保护电路时，要正确选择降栅压幅度和速度，如果降栅压幅度大（比如7.5V），降栅压速度不要太快，一般可采用2μs下降时间的软降栅压，由于降栅压幅度大，集电极电流已经较小，在故障状态封锁栅极可快些，不必采用软关断；如果降栅压幅度较小（比如5V以下），降栅速度可快些，而封锁栅压的速度必须慢，即采用软关断，以避免过电压发生。为了使电源在短路故障状态不中断工作，又能避免在原工作频率下连续进行短路保护产生热积累而造成IGBT损坏，采用降栅压保护即可不必在一次短路保护立即封锁电路，而使工作频率降低（比如1Hz左右），形成间歇“打嗝”的保护方法，故障消除后即恢复正常工作。下面是几种IGBT短路保护的实用电路及工作原理。利用IGBT的Vce设计过流保护电路

开关电源模块并联供电系统

摘要本设计以单片机作为核心，辅以Buck电路、数字电位器作电流采集、光耦电路等电路，实现了一个由两个额定输出功率均为16W的8VDC/DC模块构成的开关电源模块并联供电系统的设计。系统输出电压8V稳定，两个模块电流可以按固定比例输出,供电系统效率达到60%以上。期间，我们解决了输出电压稳定问题、双路开关电源并联均流及非均流问题、通过单片机对电流及电压进行AD采样问题等问题。本系统具有调整速度高、精度高、散热性好等特点，保证了系统稳定性。关键词：开关电源并联供电 Abstract This design is based on the MCU as the core, supplemented by Buck circuit, digital potentiometer for current collection, optocoupler circuit, has achieved a two rating output power is 16W 8V DC / DC module switching power supply module parallel power supply system design. The output voltage of 8V stability, two current module can be fixed scale output, power supply system efficiency can reach above 60%. During the period, we solve the output voltage stability problem, dual switching power supply parallel current equalization and non-uniform flow problem, through the single-chip microcomputer to current and voltage of the AD sampling and other problems. The system has a high tuning speed, high precision, good heat dissipation characteristics, to ensure the stability of the system. Keyword：Switch Power supply Parallel connection Power supply

基于STM32单片机的开关电源并联供电系统

摘要本系统以STM32单片机为主控制器，以TL494为核心，设计并实现一开关电源并联供电系统。系统由稳压模块、PWM驱动模块和同步BUCK斩波电路构成的DC-DC模块单片机显示控制模块四部分组成。在AD采集到由电流互感器CSM006NPT的感应电压后，单片机通过TL494的PWM波控制两个恒流源实现了输出电压恒定以及对输出电流任意比的控制。本系统通过场效应管IRF3205代替续流二极管减小损耗从而提高电源效率，并且利用TL494死区引脚实现过流关断，有效的保护了电路，经测试，系统能够实现基础部分所有要求。关键词：TL494；并联供电；同步BUCK斩波；恒流源；恒压一、方案设计 1、方案比较与论证（1） DC/DC拓扑结构方案一：采用传统降压拓扑结构 LM2596输出电压1.2V~37V可调，输出最高电流可达3A，输出线性好负载可调，系统效率高，可以用仅80μA的待机电流，实现外部断电，具有过流保护功能，经调节后完全可实现题目的基本要求。但是LM2596内部电阻导通电阻相对较大，同时续流二极管的损耗较大，只能作为开关电源稳压模块，不满足系统对DC-DC模块高效率高效率的要求。方案二：采用同步整流BUCK结构采用具有同步整流的BUCK结构，利用MOS管IRF3205代替二极管续流，IRF3205是具有极低阻抗（开态电阻为8ｍΩ），电压典型值为55V，电流续流连续110A，175℃运行温度，具有快速转换速率，无铅环保等优点。考虑到系统MOS 管导通电阻低，效率比传统BUCK高，为了满足扩展部分效率尽可能高的要求，本作品选用同步BUCK拓扑结构。（2）均流控制方案方案一：主从法在并联运行的电源模块单元中，选定一个工作于电压源方式电源模块单元作为主电源模块，另一个工作于电流源方式电源模块作为从流电源模块。主模块直接调整电压，从电源模块设置电流分配。但是在这种方式下，一旦主模块失效，则整个系统崩溃，不具备冗余功能。方案二：平均电流自动均流法这种方法不用外加均流控制器，在个电源模块单元间接一条公共均流母线CSB，均流母线的电压Ub为N个电源模块代表各自输出电流的电压信号Ui的平均值（即代表电源系统的平均电流）。Ub与每个电源模块的取样电压比较后，通过调整放大器输出一个误差电压，从而调节模块单元的输出电流，达到均流的目的。平均电流法可以精确的实现均流，但当公共母线CSB发生短路或接在母线的任一电源模块单元不工作时，使CSB电压下降，结果促使个电源模块输出电压下

2011全国大赛A题开关电源模块并联供电系统设计报告

开关电源模块并联供电系统2011----A题指导老师：时斌孙其昌队员：08级张林 08级宋杰 09级汲建玲学校：南京师范大学学院：中北学院

摘要：本文介绍了直流均流源的原理，设计思路及方法，整个系统以MSP430单片机为控制器，控制均流，采用开关电源芯片LM2576为电源芯片。通过独立键盘控制电源电压的输出，其操作方便简单。两路电源能够在外接负载变化的情况下自动均流，整个系统具有电路简单，输出电压范围大，精度高，稳定可靠的特点，并具有过流保护及自动恢复功能，很好的达到了题目的各项要求。关键词：均流源MSP430 LM2576 自动均流 Abstract :A DC current source was introduced in this paper . In this article we introduce a theory of a DC current source and how to design .The system is made up of MSP430 which play a role of microcontroller , and LM2576 as Power chip .the system is perfect in large output voltage range ,high precision ,high stability and in current-liminting and auto-resume . Keywords:current source MSP430 LM2576 Automatic Current

开关电源模块并联供电系统设计

选修课设计(论文)题目开关电源模块并联供电系统设计专业电子信息工程班级 111 112班姓名邓逸博孙浙飞汪超指导教师王章权所在学院信息学院完成时间：2014年 5月

开关电源模块并联供电系统设计电子信息工程专业邓逸博孙浙飞汪超摘要：本设计设计制作的是开关电源模块并联供电系统，能够广泛应用在小功率及各种电子设备领域，能够输出8V定压，功率可达到16W，并根据要求对两路电流进行按比例分配。本系统由DC/DC模块，均流、分流模块，保护电路组成。DC/DC 模块以IRF9530芯片为开关，配以BUCK的外围电路实现24V-8V的降压与稳压。采用LM328比较电路实现电流和电压的检测，控制由DC/DC模块构成的并联供电系统均流与分流工作模式，通过比较器电路实现过流保护。同时进行LCD1602液晶同步显示、独立键盘输入控制。输入的值经过单片机处理程序来控制输出电压，且输出电压和电流可实时显示。关键词：DC/DC模块，BUCK，电流分流

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