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开关电源模块并联供电系统设计大全

摘要

在电源的实际使用过程中，各种负载对于供电的可靠性要求不同，当单台电源不能提供负载的全部容量的时，就需要多个电源模块并联使用，以提高电源的容量和运行的可靠性。

在实际的使用过程并不是简单的把各个电源并联使用就可以让电源平均承担功率。这是由于电源各自参数的分散性，使得每个电源的开路电压和内阻均会存在差异，通常开关电源的内阻都非常小，因此开路电压很小的差异就会导致各电源的输出电流有较大的差异，这种状态会导致各个电源的寿命衰减不一致，达不到电源的可靠性和稳定性的要求，这就要求在电源并联使用过程中使用均流技术。

关键词：开关电源电源并联均流技术

一：设计要求

1）任务

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 1）。

2）要求

1.基本要求

（1）调整负载电阻至额定输出功率工作状态，供电系统的直流输出电压

U O=8.0±0.4V。

（2）额定输出功率工作状态下，供电系统的效率不低于 60%。

（3）调整负载电阻，保持输出电压U O=8.0±0.4V，使两个模块输出电流之

和I O=1.0A 且按I1:I2=1:1模式自动分配电流，每个模块的输出电流的相对

误差绝对值不大于 5%。

（4）调整负载电阻，保持输出电压U O=8.0±0.4V，使两个模块输出电流之

和I O=1.5A 且按I1:I2= 1:2模式自动分配电流，每个模块输出电流的相对误差绝对值不大于5%。

2．发挥部分

（1）调整负载电阻，保持输出电压UO=8.0±0.4V，使负载电流IO在 1.5~3.5A 之间变化时，两个模块的输出电流可在（0.5~2.0）范围内按指定的比例自动

分配，每个模块的输出电流相对误差的绝对值不大于2%。

（2）调整负载电阻，保持输出电压 UO=8.0±0.4V，使两个模块输出电流之

和IO=4.0A 且按I1:I2=1:1 模式自动分配电流，每个模块的输出电流的相对误差的绝对值不大于2%。

（3）额定输出功率工作状态下，进一步提高供电系统效率。

（4）具有负载短路保护及自动恢复功能，保护阈值电流为 4.5A（调试时允许有±0.2A 的偏差）。

（5）其他。

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

摘要 1

一、方案论证 3

1.方案比较与选择 3

（1） DC/DC模块 3

（2）控制方式设计 3

2.系统总体方案描述 4

二、理论分析与参数计算 5

1.DC/DC变换器稳压方法 5

2.电流电压检测 6

3.均流方法 6

4.过流保护 6

三、单元模块设计 6

1．DC供电模块设计 6

2．电压电流反馈电路设计 6

3．单片机控制电路设计7

4．控制算法设计7

5．主要器件介绍 7

四、系统测试及结果分析8

1.测试方法与仪器8

2.测试结果分析8

3.产生偏差原因 9

4.改进方法9

五、总结9 参考文献9

附录 10

一、方案论证

1. 方案比较与选择

根据题目要求，调整负载电阻至额定输出功率状态，供电系统保持输出电压0U =8.0±0.4V ，保证供电效率不低于60%，使两个模块输出电流之和0I =1A 且按I1:I2= 1:1 模式和0I =1.5A 、5.1:1:21 I I 自动分配电流。对此，我们考虑以下几种方案：

(1) DC/DC 模块：

在大功率DC ／DC 开关电源中，为了获得更大的功率，特别是为了得到大电流时，经常采用N 个单元并联的方法。多个单元并联具有高可靠性，并能实现电路模块标准化等优点。方案一：电流源并联模式。

由两路可控电流源并联，通过开关控制其给系统供电。方案二：纯BUCK 电路并联模式。

由两路独立的BUCK 电路并联控制系统输出，给系统供电。方案三：BUCK 电路加防环流设计。

BUCK 电路可以方便地用单片机控制电压输出，并联供电也没有电流源的互相干扰输出的情况。结合防环流设计的BUCK 电路能很好地实现非均分电流输出。在这里，我们选择方案三。 (2) 控制方式设计：

方案一：利用PWM 专用芯片产生PWM 控制信号。

此法较易实现，工作较稳定，但不易实现输出电压的键盘设定和步进调整。

方案二：采用单片机产生PWM 控制信号。

让单片机根据反馈信号对PWM 信号做出相应调整以实现稳压

输出。这种方案实现起来较为灵活，可以通过调试针对本身

系统做出配套的优化，有利于提高精度。

综合比较，我们选择方案二。

2.系统总体方案描述

本系统采用单片机作为数据处理和控制核心，辅以Buck电路、数字电位器作电流采集、光耦电路等电路，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。将设计任务划分为DC/DC供电模块设计、电压电流反馈电路设计、单片机控制电路设计、控制算法设计。系统整体框图如下：

二、理论分析与计算

稳压原理：输出电压通过电阻分压于基准电压ref V 比较，其差值通过误差放大器放大为E V ,通过PWM 波调整，从而稳定电压。

电流测量：电流检测采用在主电路中串接1欧电阻然后通过AD采样测量电阻两端电压实现，为了能检测两路电流，采用固态继电器切换AD采样电路。电压检测由于目标电压为8V，故加装减法器降低被采样电压再输入到单片机。

均流方法：要控制电流比例关系，就要求电路中必须对各自输出的电流进行采样，通过数字电位器放大，当要实现1:1的输出电流比例关系时，两路电源的该环节放大倍数一样，当要实现其他比例关系时，则将两路电源的该环节放大倍数进行调整，同时可监测输出电流确定。

过流保护：是电流超过设定值(包括输出短路)的时候,保护电路工作,变换器工作中止。

三、单元模块设计

1.DC供电模块设计

在输入电压和效率已确定时，使得该DC/DC模块必须要用开关电源方式实现，由于没有限制一定要隔离输出，所以考虑使用BUCK结

构实现。

同时采用IRF840电源芯片，通过光耦隔离与单片机PWM输出端相连。为了防止环流产生，在并联输出端接一个大电容,从而实现了

控制最大2A电流输出。

2.电压电流反馈电路设计

电流检测采用在主电路中串接1欧电阻然后通过AD采样测量电阻两端电压实现，为了能检测两路电流，采用固态继电器切换AD采

样电路。电压检测由于目标电压为8V，故加装减法器降低被采样电

压再输入到单片机。

3.单片机控制电路设计

假设1:1均流工作，加入1路输出电流偏大一点，由于1路和2路放大倍数电位器设定一样，则比较环节运放1输出高电压将其FB拉高，其开关电源输出要相应降低，则其输出电流也要相应降低。同时由于2路电流输出相对来说教小，运放B的输出电压较低将模块2的FB拉低，从而导致其PWM占空比加大，输出电压抬升，自然其电流也就抬升了。

4.控制算法设计

本系统控制算法采用增量式控制，其主要思路为：

（1）信号检测，获得I1、I2、U

（2）所获信号和8V电压对比，按设定比例同时增减U1和U2

（3）根据当前I1、I2的比值和目标比值对比，相应增减U1或者U2

（4）重复第一步。

5．主要器件介绍

AT89S51单片机的功能特点：

AT89S51是一个低功耗，高性能CMOS 8位单片机，片内含4kBytes 的可反复擦写1000次的Flash只读程序存储器，器件采用ATMEL公司的高密度、非易失性存储技术制造，兼容标准MCS-51指令系统及80C51引脚结构，芯片内集成了通用8位中央处理器和ISPFlash存储单元，功能强大的微型计算机的AT89S51可为许多嵌入式控制应用系统提供高性价比

的解决方案。AT89S51具有如下特点：40个引脚；4k BytesFlash 片内程序存储器；128 bytes 的随机存取数据存储器（RAM ）；32个外部双向输入/输出（I/O ）口；5个中断优先级2层中断嵌套中断；2个16位可编程定时计数器；2个全双工串行通信口；看门狗（WDT ）电路；片内时钟振荡器。

四、系统测试

1. 调试方法与仪器调试仪器： Xxxx 示波器 Xxxx 万用表调试方法：

（1）基于万用表检测的数据修正AD 采样电压值。

（2）测试输入电压和电流，d U ，d I 和o1U ，o1I 效率o

P P η=

，其中 o o1o1P U I =?，d d d P U I =?。软件调试：

本程序较大，因此采用C51语言编写。采用自下而上的调试方法，先调试功能电路，再调试整个系统。在调试过程中与硬件的调试相结合，从而提高了调试效率。 2. 测试结果及分析条件：V U IN 24=

数据分析：由实验结果可以看出基本指标达到题目设计要求，系统稳

定可靠。

3.产生偏差的原因

（1）采用的器件参数的是典型值，但实际器件的参数具有明显的离散性，电路性能很可能因此无法达到理论分析值。

（2）电路的制作工艺并非理想的，会增加电路中的损耗。

4. 改进方法

（1）使用性能更好的器件，减小产生的偏差

（2）改善电路制作工艺，提高效率。

五、总结

本电路结构合理，功能齐全，性能优良，除个别指标外均达到了题目要求。由于时间紧张，任务较为繁重，本电路尚有不足之处。这也是我们以后努力改进的方向。

开关电源模块并联供电系统设计已接近尾声, 在整个设计过程中所出现的一系列问题,使我受益颇丰。在硬件的做板过程中，由于理论与实践知识水平都有限，所以出现了元件布局不恰当。焊接时制作工艺较粗糙，经常出现问题，排除起来比较麻烦。在调试过程中，硬件电路出现很多的问题，特别是对各种芯片的不熟悉，造成芯片的连接发生错误。在此期间，我们付出了很多，也收获了不少，从最初的连Protel这个最基本的制板工具都不会到现在的可以很熟练的做出自己满意的PCB，再到对51单片机深入的了解，使自己对电子制作积累了一定的基础，通过自己的动手，更是加深了以前对专业知识的学习与理解。希望以后在这方面还有更深入的发展。

参考文献

[1] 高吉祥．全国大学生电子设计竞赛培训系列教程模拟电子线路设计．北京：电子工业出版社．２０１１

[2] 张占松．开关电源的原理与设计．北京：电子工业出版社．２００４

[3] 黄智伟.全国大学生电子设计竞赛常用电路模块制作.北京：北京航天航空大学出版社.2011.

附录一元器件清单

AT89S51单片机一片,另外AD620、电阻、电容、电感等器件若干。

附录二系统原理图

1.采样

2.系统原理图

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

2019年反激式开关电源设计大全

前言对一般变压器而言，原边绕组的电流由两部分组成，一部分是负载电流分量，它的大小与副边负载有关；当副边电流加大时，原边负载电流分量也增加，以抵消副边电流的作用。另一部分是励磁电流分量，主要产生主磁通，在空载运行和负载运行时，该励磁分量均不变化。励磁电流分量就如同抽水泵中必须保持有适量的水一样，若抽水泵中无水，它就无法产生真空效应，大气压就无法将水压上来，水泵就无法正常工作；只有给水泵中加适量的水，让水泵排空，才可正常抽水。在整个抽水过程中，水泵中保持的水量又是不变的。这就是，励磁电流在变压器中必须存在，并且在整个工作过程中保持恒定。正激式变压器和上述基本一样，初级绕组的电流也由励磁电流和负载电流两部分组成；在初级绕组有电流的同时，次级绕组也有电流，初级负载电流分量去平衡次级电流，激励电流分量会使磁芯沿磁滞回线移动。而初次级负载安匝数相互抵消，它们不会使磁芯沿磁滞回线来回移动，而励磁电流占初级总电流很小一部分，一般不大于总电流10％，因此不会造成磁芯饱和。反激式变换器和以上所述大不相同，反激式变换器工作过程分两步：第一：开关管导通，母线通过初级绕组将电能转换为磁能存储起来；第二：开关管关断，存储的磁能通过次级绕组给电容充电，同时给负载供电。

可见，反激式变换器开关管导通时，次级绕组均没构成回路，整个变压器如同仅有一个初级绕组的带磁芯的电感器一样，此时仅有初级电流，转换器没有次级安匝数去抵消它。初级的全部电流用于磁芯沿磁滞回线移动，实现电能向磁能的转换；这种情况极易使磁芯饱和。磁芯饱和时，很短的时间内极易使开关管损坏。因为当磁芯饱和时，磁感应强度基本不变，dB/dt近似为零，根据电磁感应定律，将不会产生自感电动势去抵消母线电压，初级绕组线圈的电阻很小，这样母线电压将几乎全部加在开关管上，开关管会瞬时损坏。由上边分析可知，反激式开关电源的设计，在保证输出功率的前提下，首要解决的是磁芯饱和问题。如何解决磁芯饱和问题？磁场能量存于何处？将在下一篇文章：反激式开关电源变压器设计的思考二中讨论。反激式开关电源设计的思考二---气隙的作用 “反激式开关电源设计的思考一”文中，分析了反激式变换器的特殊性防止磁芯和的重要性，那么如何防止磁芯的饱和呢？大家知道增加气隙可在相同ΔB的情况下，ΔIW的变化范围扩大许多,为什么气隙有此作用呢? 由全电流定律可知:

开关电源设计

③U2从15V变到21V时，电压调整率SU≤2%（IO=2A）； ④IO从0变到2A时，负载调整率SI≤5%（U2=18V）； ⑤输出噪声纹波电压峰-峰值UOPP≤1V（U2=18V,UO=36V,IO=2A）； ⑥DC-DC变换器的效率≥70%（U2=18V,UO=36V,IO=2A）； ⑦具有过流保护功能，动作电流IO（th）=±；发挥部分 (1)排除短路故障后，自动恢复为正常状态； (2)过热保护；二、方案设计与论证开关式直流稳压电源的控制方式可分为调宽式和调频式两种。实际应用中，调宽式应用较多，在目前开发和使用的开关电源集成电路中，绝大多数为脉宽调制（PWM）型。开关电源的工作原理就是通过改变开关器件的开通时间和工作周期的比值，即占空比来改变输出电压，通常有三种方式：脉冲宽度调制（PWM）、脉冲频率调制（PFM）和混合调制。PWM调制是指开关周期恒定，通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式。因为周期恒定，滤波电路的设计比较简单，因此本次设计采用PWM调制方式实现电路设计要求。主要框架如图1所示。由变压器降压得到交流电压，再经过整流滤波电路，将交流电变成直流电，然后再经过DC-DC变换，由PWM的驱动电路去控制开关管的导通和截止，从而产生一个稳定的电压源。

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

开关电源类PCB电路板设计规范大全(一)

开关电源类PCB电路板设计规范大全（一）来源：华强PCB 在任何开关电源设计中,PCB板的物理设计都是最后一个环节,如果设计方法不当,PCB可能会辐射过多的电磁干扰,造成电源工作不稳定,以下针对各个步骤中所需注意的事项进行分析: 一、从原理图到PCB的设计流程建立元件参数->输入原理网表->设计参数设置->手工布局->手工布线->验证设计->复查->CAM输出. 二、参数设置相邻导线间距必须能满足电气安全要求,而且为了便于操作和生产,间距也应尽量宽些.最小间距至少要能适合承受的电压,在布线密度较低时,信号线的间距可适当地加大,对高、低电平悬殊的信号线应尽可能地短且加大间距,一般情况下将走线间距设为8mil. 焊盘内孔边缘到印制板边的距离要大于1mm,这样可以避免加工时导致焊盘缺损.当与焊盘连接的走线较细时,要将焊盘与走线之间的连接设计成水滴状,这样的好处是焊盘不容易起皮,而是走线与焊盘不易断开. 三、元器件布局实践证明,即使电路原理图设计正确,印制电路板设计不当,也会对电子设备的可靠性产生不利影响.例如,如果印制板两条细平行线靠得很近,则会形成信号波形的延迟,在传输线的终端形成反射噪声;由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰,会使产品的性能下降,因此,在设计印制电路板的时候,应注意采用正确的方法.每一个开关电源都有四个电流回路: (1). 电源开关交流回路

(2).输出整流交流回路 (3). 输入信号源电流回路 (4). 输出负载电流回路输入回路通过一个近似直流的电流对输入电容充电,滤波电容主要起到一个宽带储能作用;类似地,输出滤波电容也用来储存来自输出整流器的高频能量,同时消除输出负载回路的直流能量.所以,输入和输出滤波电容的接线端十分重要,输入及输出电流回路应分别只从滤波电容的接线端连接到电源;如果在输入/输出回路和电源开关/整流回路之间的连接无法与电容的接线端直接相连,交流能量将由输入或输出滤波电容并辐射到环境中去.电源开关交流回路和整流器的交流回路包含高幅梯形电流,这些电流中谐波成分很高,其频率远大于开关基频,峰值幅度可高达持续输入/输出直流电流幅度的5倍,过渡时间通常约为50ns.这两个回路最容易产生电磁干扰,因此必须在电源中其它印制线布线之前先布好这些交流回路,每个回路的三种主要的元件滤波电容、电源开关或整流器、电感或变压器应彼此相邻地进行放置,调整元件位置使它们之间的电流路径尽可能短.建立开关电源布局的最好方法与其电气设计相似,最佳设计流程如下: ·放置变压器 ·设计电源开关电流回路 ·设计输出整流器电流回路

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

开关电源设计教学内容

开关电源设计

开关直流稳压电源设计摘要直流稳压电源应用广泛，几乎所有电器，电力或者电子设备都毫不例外的需要稳定的直流电压（电流）供电，它是电子电路工作的“能源”和“动力”。不同的电路对电源的要求是不同的。在很多电子设备和电路中需要一种当电网电压波动或负载发生变化时，输出电压仍能基本保持不点的电源。电子设备中的电源一般由交流电网提供，如何将交流电压（电流）变为直流电压（电流）供电？又如何使直流电压（电流）稳定？这是电子技术的一个基本问题。解决这个问题的方案很多，归纳起来大致可分为线性电子稳压电源和开关稳压电源两类，他们又各自可以用集成电路或分立元件构成。开关稳压电源具有效率高，输出功率大，输入电压变化范围宽，节约能耗等优点。一、引言 1.1基本要求稳压电源。 1.基本要求 ①输出电压UO可调范围：12V～15V； ②最大输出电流IOmax：2A； ③U2从15V变到21V时，电压调整率SU≤2%（IO=2A）； ④IO从0变到2A时，负载调整率SI≤5%（U2=18V）； ⑤输出噪声纹波电压峰-峰值UOPP≤1V（U2=18V,UO=36V,IO=2A）； ⑥DC-DC变换器的效率≥70%（U2=18V,UO=36V,IO=2A）； ⑦具有过流保护功能，动作电流IO（th）=2.5±0.2A； 1.2发挥部分 (1)排除短路故障后，自动恢复为正常状态； (2)过热保护；二、方案设计与论证开关式直流稳压电源的控制方式可分为调宽式和调频式两种。实际应用中，调宽式应用较多，在目前开发和使用的开关电源集成电路中，绝大多数为脉宽调制（PWM）型。开关电源的工作原理就是通过改变开关器件的开通时间和工作周期的比值，即占空比来改变输出电压，通常有三种方式：脉冲宽度调制（PWM）、脉冲频率调制（PFM）和混合调制。PWM调制是指开关周期恒定，通过改变脉冲宽度来改变占空比的方式。因为周期恒定，滤波电路的设计比较简单，因此本次设计采用PWM调制方式实现电路设计要求。主要框架如图1所示。由变压器降压得到交流电压，再经过整流滤波电路，将交流电变成直流电，然后再经过DC-DC变换，由PWM的驱动电路去控制开关管的导通和截止，从而产生一个稳定的电压源。

开关电源设计

& 课程设计任务书学生姓名：专业班级：指导教师：工作单位：题目: 开关电源设计初始条件：输入交流电源：单相220V，频率50Hz。要求完成的主要任务:（包括课程设计工作量及其技术要求，以及说明书撰写等具体要求）? 1、输出两路直流电压：12V，5V。 2、直流最大输出电流1A。 3、完成总电路设计和参数设计。时间安排：课程设计时间为两周，将其分为三个阶段。第一阶段：复习有关知识，阅读课程设计指导书，搞懂原理，并准备收集设计资料，此阶段约占总时间的20%。第二阶段：根据设计的技术指标要求选择方案，设计计算。）第三阶段：完成设计和文档整理，约占总时间的40%。指导教师签名：年月日系主任（或责任教师）签名：年月日

目录）引言 (1) 1设计意义及要求 (2) 设计意义 (2) 开关电源的组成部分 (2) 开关电源的工作过程 (2) 开关电源的工作方式 (3) 脉宽调制器的基本原理 (3) 2方案设计 (5) ）设计要求 (5) 方案选择 (5) 整流滤波部分 (6) 降压斩波电路 (7) 脉宽调制电路 (8) MOSFET管的驱动电路 (9) 总电路图 (11) 3主电路参数设定 (12) { 变压器、二极管、MOSFET管选择 (12) 反馈回路的设计 (13) MOSFET的驱动设计 (14) 结束语 (15) 参考文献 (16)

附录一 (17) ]

引言随着电力电子技术的高速发展，电力电子设备与人们的工作、生活的关系日益密切，而电子设备都离不开可靠的电源，进入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90年代开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，远程控制交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源，更促进了开关电源技术的迅速发展。开关电源高频化是其发展的方向，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了高新技术产品的小型化、轻便化。开关电源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，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IGBT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。开关电源根据输入输出的性质不同可分为AC/DC和DC/DC两大类。AC/DC称为一次电源，也常称为开关整流器。值得指出的是，AC-DC变换不单是整流的意义，而是整流后又做DC-DC变换。所以说，DC-DC变换器是开关电源的核心。DC/DC称为二次电源，其设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化，所以学习设计开关电源有重要的意义。

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

基于TPSwitch的开关电源设计

基于TOPSwitch Ⅱ的开关电源设计 1 引言功率开关管、PWM控制器和高频变压器是开关电源必不可少的组成部分。传统的开关电源一般均采用分立的高频功率开关管和多引脚的PWM集成控制器，例如采用UC3842＋MOSFET是国内小功率开关电源中较为普及的设计方法。 90年代以来，出现了PWM/MOSFET二合一集成芯片，他大大降低了开关电源设计的复杂性，减少了开关电源设计所需的时间，从而加快了产品进入市场的速度。二合一集成控制芯片多采用3脚，4脚，5脚，7脚和8脚封装，其中美国功率集成公司于97年推出的三端脱线式TOPSwitch Ⅱ系列二合一集成控制器件，是该类器件的代表性产品。 2 TOPSwitch Ⅱ器件简介 TOPSwitch系列器件是三端脱线式PWM开关（Three－terminal Off－line PWM Swtich）的英文缩写。TOPSwitch 系列器件仅用了3个管脚就将脱线式开关电源所必需的具有通态可控栅极驱动电路的高压N沟道功率的MOS场效应管，电压型PWM控制器，100kHz高频振荡器，高压启动偏置电路，带隙基准，用于环路补偿的并联偏置调整器以及误差放大器和故障保护等功能全部组合在一起了。

TOPSwitch Ⅱ系列器件是TOPSwitch的升级产品，同后者相比，内部电路做了许多改进，器件对于电路板布局以及输入总线瞬变的敏感性大大减少，故设计更为方便，性能有所增强。其型号包括TOP221－TOP227，内部结构如图1所示[1]。 TOPSwitch Ⅱ是一个自偏置、自保护的电流－占空比线性控制转换器。由于采用CMOS工艺，转换效率与采用双集成电路和分立元件相比，偏置电流大大减少，并省去了用于电流传导和提供启动偏置电流的外接电阻。漏极连接内部MOSFET的漏极，在启动时，通过内部高压开关电流源提供内部偏置电流。源极连接内部MOSFET的源极，是初级电路的公共点和基准点。控制极误差放大电路和反馈电流的输入端。在正常工作时，由内部并联调整器提供内部偏流。系统关闭时，可激发输入电流，同时也是提供旁路、自动重启和补偿功能的电容连接点。控制电压控制极的电压V c给控制器和驱动器供电或提供偏压。接在控制极和源极之间的外部旁路电容C T，为栅极提

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