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开关电源并联供电

题目: 开关电源模块并联供电系统

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.

1．DC/DC模块主电路

方案一：采用反激式变换器。反激式变换器适合小功率输出，输入电压大范围波动时，仍可有较稳定的输出，并且可以实现带隔离的DC/DC变换，但其反激式变压器设计比较复杂，且整体效率较低。

方案二：采用BUCK变换器。BUCK是一种降压斩波电路，该拓扑效率高，电路结构结构简单，参数设计也比较简单。

综合比较，电压有24V变换到8V，为降压模式，且不要求隔离功能，为提高系统的效率，且方便电路的设计，本设计采用方案二。

2. 开关管驱动电路

方案一：由开关电源驱动电路芯片GT3525产生驱动信号。通过单片机控制GT3525芯片的基准电压调整PWM信号的占空比，从而控制主电路的输出。

方案二：由单片机直接产生PWM信号，经过IR2110芯片进行电平变换后，驱动开关管。通过检测输出电压和电流，由单片机直接调整PWM信号的脉宽，从而调整主电路的输出。

方案二省去了开关电源驱动电路芯片，通过单片机直接控制脉宽，设计灵活，控制简单。综合考虑，选择方案二。

3. 辅助电源电路

辅助电源用于给单片机电路和驱动电路供电，需要+5V和+15V两路电源。

方案一：采用反激电路实现。一路反激电路可以同时输出+5V和+15V，但反激电路结构复杂，需要变压器，效率较低。

方案二：基于单片开关电源LM2576的降压电路方案。此方案每路电源只能有一路输出，因此要同时提供+5V和+15V，需要两路辅助电源电路。但基于LM2576的降压电路外围器件很少，无需变压器和独立的开关管驱动电路，结构非常简单，调试方便。

综合考虑，选择方案二。

系统总体方案，包括DC/DC模块主电路、开关管驱动电路、辅助电源电路、电流采样电路、电压采样电路、单片机电路、键盘电路和显示电路，系统总体框图如图1所示。

图 1 系统总体框图

二、理论分析与计算

1. DC/DC变换器稳压方法

DC/DC变换器采用BUCK电路结构，由单片机产生PWM信号驱动功率开关管，从而实现稳压和稳流功能，电路如图2所示。电路主要由功率开关管、输出整流二极管和滤波电路等组成。

图2 DC/DC 主电路

DC/DC 变换器输入电压为24VDC ，输出为8VDC 。我们选择占空比为0.5，根据反激电路工作原理，开关管两端最大电压为V D

V V 485

.0124

1in

Q =-=

。我们选择功率开关

MOS 管IXTH200N10T ，该MOS 管耐压为100V ，电流为200A ，导通电阻只有5.5m ?，耐压值留有足够的余量，而且由于导通电阻小，能有效的减小损耗。

由于反激电路在开关管关断时产生很大的电压尖峰，会损坏开关管，因此需要在变压器原边增加钳位电路。我们选择RCD 钳位电路，选择电阻为2.2k ?/2 w ，二极管型号为MUR1100，电容为300pF ，钳位效果良好。

为提高效率，减少干扰，我们选择整流二极管为超快恢复整流二极管MBR1060，平均整流电流为10A ，反向击穿电压为60V ，反向电流的恢复时间非常短，满足本设计要求。

反激电路通常使用由一个二极管和一个电容组成的半波整流滤波电路。本设计中负载电流最高可达2A ，常规的半波整流会产生很大的电流纹波，给电流检测和控制带来困难。我们选择两个电容和一个电感构成的π型滤波电路，使输出电压纹波和电容纹波均较小。滤波电容均选择2200μH/50V 的电解电容，电感选择自行绕制的1mH/3A 电感。

主变压器是反激电路最关键的器件，设计如下：

参考现有的磁芯规格，选择磁芯有效截面积e A =1322mm ，所选磁芯饱和磁通密度

0.3s B T =。本系统选择开关电源工作频率f=10kHz ，频率较低，单片机较容易实现，并可减

小损耗。

总功率： e P =30W 峰值电流： e p in 2230

5240.5

P I U D ?=

==?A 电感量： in p 4

p 240.5

240510U D L uH I f ?=

==? 原边匝数： o p 64

s e 80.5

30.31321010U D N B A f -?=

==?? 取30。副边匝数： p o s in (130810.510240.5N U D N U D -??-===?）（）

线径选择： f =10kHz

，趋肤深度0.72mm ε=

为减小电路损耗，应尽量选择直径大的漆包线绕制。但考虑到趋肤效应问题，应该选择线径不大于趋肤深度的线。本设计中，我们选择直径为0.50mm 的双股漆包线绕制，既能减小损耗，又消除趋肤效应的影响。

根据参数制作变压器，测量得到实际原边电感 2.58mH ，适当增加气隙，使原边电感为220uH ，满足设计要求。

2. 电流、电压检测

电流采样的方法有两种：一种是使用康铜丝。将康铜丝串入输出回路，输出电流将在康铜丝上形成压降然后做差分放大处理。该方案简单，但存在不足。康铜丝的实际电阻不易准确测量而且由于测量电路和功率电路没有隔离，必然引入噪声。本设计采用霍尔电流传感器对电流进行采样。霍尔传感器ACS712是一款将小电流信号测量转换为较大电压测量的高精度隔离测流芯片，其内部还集成了滤波放大器件，使测量精度大大提高。单片机根据采样的电压值计算出两路DC/DC 模块的电流1I 和2I ，并根据o 12I I I =+计算总电流o I 。

电压的采样是通过电阻分压，直接从输出取样，然后进行A/D 转换。根据取样电压值和分压比可计算出输出电压值o U 。

3. 均流方法

本系统在通电后首先给负载两端提供稳定电压，然后通过单片机分别调整两路DC/DC 主电路驱动信号的脉宽，来调整各自的电流I1和I2，实现电流按比例分配。通过同时调整两路DC/DC模块的占空比来调整总的负载电流I o。

4. 过流保护

当I1和I2有任意一路大于2.5A时，或者总电流I o大于4.5A时，电路进行过流保护，单片机关闭PWM信号输出，关断输出电压，并通过蜂鸣器报警。延时5秒后再次开通电源，如果仍然过流，则再此关闭电源。如果不过流，电路正常工作，过流保护恢复。

三、硬件电路与软件设计

1. 硬件电路设计

（1）DC/DC主电路

系统中两路DC/DC模块采用BUCK电路，结构比较简单，驱动信号由单片机直接输出，驱动电路比较容易实现。系统设计PWM信号频率为15.6KHz，频率较低，开关耗损小，效率较高。DC/DC主电路如图2所示。

（2）辅助电源电路

本系统通过单片开关电源LM2576的降压电路来实现，使用两路辅助电源分别提供+5V 供单片机工作和+15供驱动电路工作。LM2576的降压电路外围器件很少，无需变压器和独立的开关管驱动电路，结构非常简单，调试方便。辅助电源电路如图3所示。

图3 辅助电源电路

(3）测控电路

测控电路是以A VR 单片机Atmage16L-8PU 为核心的控制电路，如图4所示。电流检测利用ACS712实现，由A/D 采样其输出电压并计算出电流1I 、2I ，根据o 12I I I =+计算o I ；

当o I <1A 时，12I I ：按1：1自动分配；当o I ∈（1，1.5）时，12I I ：按1：2自动分配；

当o I ∈ (1.5，3.5)时，12I I ：在（0.5，2）范围内按指定比例自动分配；当o I =4.0A 时，12I I ：按1：1自动分配。

输出电压的检测同样是利用电阻分压，由A/D 采样输出电压值，根据分压比计算o U 。电源电路的三路采样都反馈给单片机，由单片机根据要求做出调整，从而形成了一个闭环回路，使o U 稳定在8V 。

图4 单片机系统

2. 软件设计

系统采用A VR 单片机Atmage16L-8PU 实现闭环控制，系统软件编程采用模块化设计，分为四个子程序——PWM 产生、A/D 转换、液晶显示和键盘控制。它们所实现的功能分别为：①PWM 是利用单片机的定时器T 1比较匹配中断产生，采用快速PWM 模式，T 1的计数

最大值由输入捕捉寄存器的值决定，根据电路需要产生15.6KHz的PWM信号。由于T1有两个比较匹配寄存器，可以同时产生两路比较匹配输出，因此只用T1即能产生两路PWM输出。②由于ATmega16L自带了一个10位8通道的A/D转换器，因此不用外扩电路即能实现系统中要求的两路电流和一路电压采样。③液晶显示采用12864液晶屏，主要用来显示电流比、输出电压和两路电流。④键盘控制部分主要实现电流任意比的输入。

控制电路系统软件流程图如图5所示。

图5系统程序流程图

系统软件主函数的设计思想如下：

①系统初始化；

②分别对三个采样点进行采样；

③根据采样值计算出I1、I2、U o的值然后进行占空比的调整：

首先判断U o是否在7.93V～8.08V之间，若是则根据总电流I o（I o= I1+I2）的大小，计算I1、I2依照题意所给比例（或者手动输入比例）分流后的理论值，判断I1、I2是否在各自理论值允许的范围内，然后对两路信号的占空比分别作相应的调整；否则同时对两路信号的占空比作相应调整。

④循环执行2、3操作。

中断服务程序设计：

首先判断是否过流，是则关闭定时器并将PWM输出变为低电平，延时2秒钟，重新启动定时器产生PWM。否则，根据主函数的结果，改变匹配值，调整占空比。

四、测试条件与结果

1．测试仪器设备

系统测试所用仪器设备如表1所示。

表1 仪器设备

2．基本要求测试数据

（1）额定功率条件下测试结果

U IN=23.70V，I IN=2.291A，U O=7.98V，R L=1.95Ω，I O=4.09A

计算得到效率η= 60.11%

（2）调整负载电阻下测试结果如表2所示。

表2 基本部分各项指标

从以上结果看，测试基本部分均满足指标要求。输出总电流在1A和1.5A时，两路电流都能按照1:1和1:2的比例分配，且相对误差控制在3%以内，优于指标要求，且输出电压指标一直满足要求。

3．发挥部分测试数据

（1）调整负载电阻进行电流测试，结果如表3所示。

表3 发挥部分各项指标

从以上结果看，总电流在1.5A～3.5A变化时，可以通过键盘输入任意电流比，两路电流按比例自动分配，电流相对误差均控制在2%以内，满足发挥部分要求。

（2）过流保护测试

减小负载电阻，当负载电流大于4.5A时保护电路动作，输出电压为0，蜂鸣器报警，延时2秒后重新启动，若仍过流，则再次关闭输出。如果负载电流小于4.5A，正常输出，满足发挥部分要求。

（3）其它

系统键控输入模块设计了10个数字键和三个功能键实现任意电流比例的输入，同时电路用1602液晶实时显示输出电压值和两路DC/DC模块的电流及输出总电流，显示结果与测试结果基本一致。过流保护设计用蜂鸣器告警。

4、结果分析

从以上结果可以看出，系统额定负载条件下效率超过80%。任何条件下，输出电压U o 均稳定8±0.4V 以内，电流1I 和2I 相对误差均在2%以内。实现了过流保护和自恢复功能。此外，还实现了键盘输入电流比例，液晶屏显示输出电压和电流，以及过流蜂鸣器报警功能。系统各项指标均达到题目要求，部分指标优于题目要求。

五、参考文献

[1] 林欣.功率电子技术. 北京：清华大学出版社,2009.

[2] 谢运祥,欧阳森.电力电子单片机控制技术. 北京：机械工业出版社,2007.

[3] 全国大学生电子设计竞赛组委会.第九届全国大学生电子设计竞赛获奖作品选编[M].北

京：北京理工大学出版社，2010.

[4] 陈永珍，陈之勃.2011版全国大学生电子设计竞赛硬件电路设计精解[M].北京：电子工业

出版社，2011.

[5] 周志敏,周纪海,纪爱华等．开关电源实用技术－设计与应用（第2版）. 北京：人民邮电

出版社,2007.

[6] Pressman,A Switching Power Supply Design(Second Edition).北京：电子工业出版社，2005.

自激振荡开关电源

自激振荡（RCC）开关电源中山市技师学院一、概述目前市场上销售的手机充电器，从电路结构和充电方式上可分为两大类：第一类是“机充式”充电器，另一类是“直充式”充电器（也叫座充）。所谓“机充式”充电器，就是电源进入手机后由充电管理IC 控制预充电、恒流充电、恒压充电、电池状态检测、温度监控、充电结束低泄漏、充电状态指示等（比SL1051、BQ241010/2/3等），输出电压一般在5.5～6.5V；而“直充式”充电器也叫万能充电器，直接对电池充电，由于锂电池（充）满电压为4.2V，所以这类充电器输出电压一定要稍小或等于4.2V。手机充电器输出功率都比较小，一般在5W以下，国内厂商生产的充电器1更是小到2-3W。为了节约成本，国内许多厂商都采用RCC（Ringing Chock Converter）开关电源设计方案。RCC设计方案理论技术成熟、电路结构简单、元器件常见、成本低廉，所以深受国内厂商青睐。然而，读者可能耳闻目睹许多充电器质量事故频频发生，原因不是产品原理有问题，而是制造厂家为了追求利润使用了质量较差元件或二次回收元件造成的；更有甚者部分厂商为了能在激烈的市场竞争环境下生存，不得不使出最下策——只要能输出电压，尽其所能地节省元件! 另外，国内厂商生产的充电器初、次级通常没有设计光藕（反馈），因此输出电压很难控制，负载能力较差，空载时输出电压偏高，带上负载后电压才正常。从目前市场上流通的充电器来看，成本基本在2-3元之间。国外知名公司出于市场定位和维护自身品牌形象考量，一般采用集成电路设计方案，电路结构完善、生产用料考究、产品可靠性高，成本通常是国内厂商的3-5倍，质量当然要好。由于手机充电器输出功率较小（对电网干扰小）、产品受体积所限（消费者审美要求和拼比心理把厂家“逼上梁山”），无论国内厂商还是国外知名公司出品的手机充电器，输入侧电源滤波器（与EMC测试有关的元器件）都一概省去，部分国内厂商更是把“热地”与“冷地”之间的安规电容（Y电容）也节省掉了，所以，几乎没有任何一个厂家的手机充电器能通过EMC测试。既然通不过EMC测试，依照中国法律就不能销售，因此厂家就打“擦边球”，把充电器定位为赠品，国家对电器赠品并没有强制安规要求。再则，质量认证部门考虑到手机充电器输出功率小、对电网干扰小，在对手机作认证时对充电器“睁一只眼、闭一只眼”，于是，不符合国家标准的手机充电器就堂而皇之地进入市场了。当然，对于用户来说这些元器件的存在与否与充电的电性能几无关系，并不会影响消费者正常使用，只是与国家标准要求不符而已！ RCC充电器电路结构简单，工作频率由输入电压与输出电流（自适应）改变，控制方式为频率调制（PFM），工作频率较高，如图1是RCC充电器原理框图。 1由于许多国外知名公司的手机充电几乎都由国内厂商代工，所以该处应理解为国内厂商生产的自主品牌的内销充电器，下同。

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

常见几种开关电源工作原理及电路图

一、开关式稳压电源的基本工作原理开关式稳压电源接控制方式分为调宽式和调频式两种，在实际的应用中，调宽式使用得较多，在目前开发和使用的开关电源集成电路中，绝大多数也为脉宽调制型。因此下面就主要介绍调宽式开关稳压电源。调宽式开关稳压电源的基本原理可参见下图。对于单极性矩形脉冲来说，其直流平均电压Uo取决于矩形脉冲的宽度，脉冲越宽，其直流平均电压值就越高。直流平均电压Ｕ。可由公式计算，即Uo=Um×T1/T 式中Um为矩形脉冲最大电压值；T为矩形脉冲周期；T1为矩形脉冲宽度。从上式可以看出，当Um 与T 不变时，直流平均电压Uo 将与脉冲宽度T1 成正比。这样，只要我们设法使脉冲宽度随稳压电源输出电压的增高而变窄，就可以达到稳定电压的目的。二、开关式稳压电源的原理电路 1、基本电路

图二开关电源基本电路框图开关式稳压电源的基本电路框图如图二所示。交流电压经整流电路及滤波电路整流滤波后，变成含有一定脉动成份的直流电压，该电压进人高频变换器被转换成所需电压值的方波，最后再将这个方波电压经整流滤波变为所需要的直流电压。控制电路为一脉冲宽度调制器，它主要由取样器、比较器、振荡器、脉宽调制及基准电压等电路构成。这部分电路目前已集成化，制成了各种开关电源用集成电路。控制电路用来调整高频开关元件的开关时间比例，以达到稳定输出电压的目的。２．单端反激式开关电源单端反激式开关电源的典型电路如图三所示。电路中所谓的单端是指高频变换器的磁芯仅工作在磁滞回线的一侧。所谓的反激，是指当开关管VT1 导通时，高频变压器Ｔ初级绕组的感应电压为上正下负，整流二极管VD1处于截止状态，在初级绕组中储存能量。当开关管VT1截止时，变压器Ｔ初级绕组中存储的能量，通过次级绕组及VD1 整流和电容Ｃ滤波后向负载输出。

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

开关电源电路详解图

开关电源电路详解图一、开关电源的电路组成开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器（EMI）、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。开关电源的电路组成方框图如下：二、输入电路的原理及常见电路 1、AC 输入整流滤波电路原理： ①防雷电路：当有雷击，产生高压经电网导入电源时，由MOV1、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。

2、DC 输入滤波电路原理： ①输入滤波电路：C1、L1、C2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。C3、C4 为安规电容，L2、L3为差模电感。 ② R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。在起机的瞬间，由于C6的存在Q2不导通，电流经RT1构成回路。当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。如果C8漏电或后级电路短路现象，在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大，Q1导通使Q2没有栅极电压不导通，RT1将会在很短的时间烧毁，以保护后级电路。三、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

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.

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

开关电源各模块原理实图讲解

开关电源原理一、开关电源的电路组成：开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器（EMI）、整流滤波电路、功率变换电路、PWM 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。

时Q2导通。如果C8漏电或后级电路短路现象，在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大，Q1导通使Q2没有栅极电压不导通，RT1将会在很短的时间烧毁，以保护后级电路。三、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。 R1和Q1中的结电容C GS、C GD一起组成RC网络，电容的充放电直接影响着开关管的开关速度。R1过小，易引起振荡，电磁干扰也会很大；R1过大，会降低开关管的开关速度。Z1通常将MOS管的GS电压限制在18V以下，从而保护了MOS管。 Q1的栅极受控电压为锯形波，当其占空比越大时，Q1导通时间越长，变压器所储存的能量

自激式开关电源的原理

第3章自激式开关电源的原理与应用自激式开关电源利用调整管、变压器辅助绕组构成正反馈通路，实现自激振荡，再借助反馈信号稳定电压输出。由于调整管兼作振荡管，所以无须专设振荡器，故所用的元器件较少，电路简单、成本低，在一定程度上简化了电路。由于自激式开关电源经济实用，目前仍有较多的电子设备采用自激式开关电源，比如手机充电器、打印机、自动化仪器仪表、电视机和显示器等。本章拟在讲述自激式开关电源基本电路的基础上，以几种变压器耦合型自激式开关电源的电路实例为载体，配合关键点的测试波形，剖析它们的工作原理，希望引领读者进入开关电源的万千世界。 3-1 自激式开关电源的工作原理 3.1.1 自激式开关电源的特点 1．自激式开关电源现在所有由市电供电的AC-DC设备，几乎全部采用变压器耦合型开关电源，也称为隔离型开关电源。功率管周期性通断，控制开关变压器初级绕组存储输入电源的能量，通过次级绕组进行能量释放。显然，开关电源的输入与输出是通过变压器的磁耦合传递能量的。由于变压器绕组之间是绝缘的，因此初次级绕组完全隔离，即“热地”和“冷地”是绝缘的，且绝缘电阻和抗电强度均可达到很高，这一特点对用电安全尤为重要。若开关管的激励脉冲是由变压器辅助绕组与开关管构成的正反馈环路自激振荡产生的，称为自激式开关电源。由于自激式开关电源的调整管兼作振荡管，因此无须专设振荡器。除非特别说明，本书讲述的自激式开关电源均是指自激式变压器耦合型开关电源，下面就介绍这方面的知识。 2．自激式开关电源的特点（1）自激式开关电源结构简单，生产制造成本低廉。（2）自激式开关电源的脉冲信号是自激振荡产生的，是一种非固定频率的变换电路，随输入电压和负载变化而变化，轻载时开关频率较高或间歇振荡，满载时频率会自动降低。 U相对值发生变化，因此D （3）自激式开关电源在占空比D发生改变时，开关管的C I与CE 变化范围较小，一般小于50%。（4）自激式开关电源具备一定的自保护功能，一旦负载过重，必然破坏反馈条件，振荡将因损耗过大而减少或和间歇振荡，因此保护电路比较简单，这是自激式开关电源的一大优点。（5）自激式开关电源的电流峰值高、纹波电流大，由于工作频率随输入电压和负载电流变化而变化，在高功率、大电流工作时稳定性差，故仅适宜60W以下的小功率场合。由于许多办公设备、手机充电器和仪器仪表等在这个功率范围之下，故自激式开关电源的使用相当普遍。

开关电源入门必读：开关电源工作原理超详细解析

开关电源入门必读：开关电源工作原理超详细解析第1页：前言：PC电源知多少个人PC所采用的电源都是基于一种名为“开关模式”的技术，所以我们经常会将个人PC电源称之为——开关电源（Sw itching Mode P ow er Supplies，简称SMPS），它还有一个绰号——DC-DC转化器。本次文章我们将会为您解读开关电源的工作模式和原理、开关电源内部的元器件的介绍以及这些元器件的功能。 ●线性电源知多少目前主要包括两种电源类型：线性电源（linear）和开关电源（sw itching）。线性电源的工作原理是首先将127 V或者220V市电通过变压器转为低压电，比如说12V，而且经过转换后的低压依然是AC交流电；然后再通过一系列的二极管进行矫正和整流，并将低压AC交流电转化为脉动电压（配图1和2中的“3”）；下一步需要对脉动电压进行滤波，通过电容完成，然后将经过滤波后的低压交流电转换成DC直流电（配图1和2中的“4”）；此时得到的低压直流电依然不够纯净，会有一定的波动（这种电压波动就是我们常说的纹波），所以还需要稳压二极管或者电压整流电路进行矫正。最后，我们就可以得到纯净的低压DC直流电输出了（配图1和2中的“5”）配图1：标准的线性电源设计图

配图2：线性电源的波形尽管说线性电源非常适合为低功耗设备供电，比如说无绳电话、PlayStation/W ii/Xbox等游戏主机等等，但是对于高功耗设备而言，线性电源将会力不从心。对于线性电源而言，其内部电容以及变压器的大小和AC市电的频率成反比：也即说如果输入市电的频率越低时，线性电源就需要越大的电容和变压器，反之亦然。由于当前一直采用的是60Hz（有些国家是50Hz）频率的AC市电，这是一个相对较低的频率，所以其变压器以及电容的个头往往都相对比较大。此外，AC市电的浪涌越大，线性电源的变压器的个头就越大。由此可见，对于个人PC领域而言，制造一台线性电源将会是一件疯狂的举动，因为它的体积将会非常大、重量也会非常的重。所以说个人PC用户并不适合用线性电源。 ●开关电源知多少开关电源可以通过高频开关模式很好的解决这一问题。对于高频开关电源而言，AC输入电压可以在进入变压器之前升压（升压前一般是50-60KHz）。随着输入电压的升高，变压器以及电容等元器件的个头就不用像线性电源那么的大。这种高频开关电源正是我们的个人PC以及像VCR录像机这样的设备所需要的。需要说明的是，我们经常所说的“开关电源”其实是“高频开关电源”的缩写形式，和电源本身的关闭和开启式没有任何关系的。事实上，终端用户的PC的电源采用的是一种更为优化的方案：闭回路系统（closed loop system）——负责控制开关管的电路，从电源的输出获得反馈信号，然后根据PC的功耗来增加或者降低某一周期内的电压的频率以便能够适应电源的变压器（这个方法称作PW M，Pulse W idth Modulation，脉冲宽度调制）。所以说，开关电源可以根据与之相连的耗电设备的功耗的大小来自我调整，从而可以让变压器以及其他的元器件带走更少量的能量，而且降低发热量。反观线性电源，它的设计理念就是功率至上，即便负载电路并不需要很大电流。这样做的后果就是所有元件即便非必要的时候也工作在满负荷下，结果产生高很多的热量。第2页：看图说话：图解开关电源下图3和4描述的是开关电源的PW M反馈机制。图3描述的是没有PFC(P ow er Factor Correction，功率因素校正)电路的廉价电源，图4描述的是采用主动式PFC设计的中高端电源。图3：没有PFC电路的电源图4：有PFC电路的电源通过图3和图4的对比我们可以看出两者的不同之处：一个具备主动式PFC电路而另一个不具备，前者没有110/220V转换器，而且也没有电压倍压电路。下文我们的重点将会是主动式PFC电源的讲解。

开关电源原理图精讲.pdf

开关电源原理（希望能帮到同行的你更加深入的了解开关电源，温故而知新吗！！）一、开关电源的电路组成[/b]：：开关电源的主要电路是由输入电磁干扰滤波器（EMI）、整流滤波电路、功率变换电路、PWM控制器电路、输出整流滤波电路组成。辅助电路有输入过欠压保护电路、输出过欠压保护电路、输出过流保护电路、输出短路保护电路等。开关电源的电路组成方框图如下：二、输入电路的原理及常见电路[/b]：： 1、AC输入整流滤波电路原理： ①防雷电路：当有雷击，产生高压经电网导入电源时，由MOV1、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。 2、 DC输入滤波电路原理： ①输入滤波电路：C1、L1、C2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。C3、C4为安规电容，L2、L3为差模电感。 ② R1、R2、R3、Z1、C6、Q1、Z2、R4、R5、Q2、RT1、C7组成抗浪涌电路。在起机的瞬间，由于C6的存在Q2不导通，电流经RT1构成回路。当C6上的电压充至Z1的稳压值时Q2导通。如果C8漏电或后级电路短路现象，在起机的瞬间电流在RT1上产生的压降增大，Q1导通使Q2没有栅极电压不导通，RT1将会在很短的时间烧毁，以保护后级电路。三、功率变换电路[/b]：： 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：

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

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