logo资料库

开关电源模块并联供电系统.doc

发布时间：2022-06-13 发布人：admin 分类：说明书 资料大小：0.45M 资料格式：doc 举报 版权申诉
第1页 / 共14页
第2页 / 共14页
第3页 / 共14页
第4页 / 共14页
第5页 / 共14页
第6页 / 共14页
第7页 / 共14页
第8页 / 共14页
资料共14页，剩余部分请下载后查看
    1．作品要求
    2．方案设计与论证
    3.理论分析与计算
    4 电路的设计
    5 系统调试
    6 总结
    8 参考文献
    HEFEI UNIVERSITY 电子设计竞赛暑期培训报告 作品名称： 开关电源模块并联供电系统 系 别： 合肥学院电子系 10 级（3）班 队员姓名： _ 都 平 葛如成 舒强红
    电子设计大赛暑期培训 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/D C 模块以 LM2596 芯片为核心，配以一定的外围电路实现 24V-8V 的降压与稳压。 采用 LM324 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。经测试本系统的直流 输出电压可以稳定在 8V，供电效率高于 60%，两个供电模块的电流分配比例基本 符合题目的要求。 关键词：DC/DC 模块 LM2596 LM324 定比分流
    电子设计大赛暑期培训 1．作品要求 1.1 任务 一、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）。 图 1 两 DC/DC 模块并联供电系统主电路示意图 二、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 O =8.0 0.4V U  ，使两个模块输出电流之和 OI  1.0 A I ，且按 1 2: I  模式自动分配电流，每个模块的输出电流的相 1:1 对误差绝对值不大于 5%。 （4）调整负载电阻，保持输出电压 O =8.0 0.4V U  ，使两个模块输出电流之和 OI  1.5 A I ，且按 1 : I  模式自动分配电流，每个模块输出电流的相对 2 1: 2 误差绝对值不大于 5%。 第 1 页 共 12 页
    电子设计大赛暑期培训 2．发挥部分 （1）调整负载电阻，保持输出电压 O =8.0 0.4V U  ，使负载电流 OI 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 O =8.0 0.4V U  ，使两个模块输出电流之和 OI =4.0A 且按 1 I 2: I  模式自动分配电流，每个模块的输出电流的相对误 1:1 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。 2．说明 （1）不允许使用线性电源及成品的 DC/DC 模块。 （2）供电系统含测控电路并由 Uin 供电，其能耗纳入系统效率计算。 （3）除负载电阻为手动调整以及发挥部分（1）由手动设定电流比例外，其 他功能的测试过程均不允许手动干预。 （4）供电系统应留出 Uin、U0、Iin、I0、I1、I2 参数的测试端子，供测试时使 用。 （5）每项测量须在 5 秒钟内给出稳定读数。 （6）设计制作时，应充分考虑系统散热问题，保证测试过程中系统能连续安全 工作。 第 2 页 共 12 页
    电子设计大赛暑期培训 2．方案设计与论证 2.1 总体方案论证 方案一：使用 LM2596 开关电压调节器芯片设计两路开关电源，一路开关电 源通过反馈使输出电压能够稳定 U0 为 8V 作为恒压源；另一路开关电源，通过采 样电流跟随放大再跟随，作为恒流源输出恒定电流。为了使开关电源的输出电流 可调，采样后用电子电位器通过单片机调节电阻值影响反馈值，调得所需的电流。 电路接通后电压源稳定输出为 8V，通过键盘输入给单片机信号，使电子电位器 输出固定值并作为反馈影响 LM2596 的输出电压，使此路电流源作为电路补偿输 出恒流值并使电路电流满足指标要求。示意图如下图所示： 电压源 电流源 图 2 电路示意图 方案二：根据 LM2596 开关电压调节器芯片设计两路恒压电源，通过反馈使 输出电压能够稳定为 8V。为了使两路开关电源的输出电流可调，在其中一路开 关电源的输出端串入一组不同阻值的阻值精密电阻，根据所需比例通过电子开关 选择串入的阻值，对两路电流进行比例配置。由于电源要求输出电压一定，通过 改变“内阻”即可调节输出电流。当电路接通后 U0 稳定为 8V，调节负载滑动变 阻器，使电流达到题目指定的大小后，单片机给出控制信号控制电子开关对电阻 进行选择，即可调整电流大小。示意图如下图所示： 第 3 页 共 12 页
    电子设计大赛暑期培训 R R 2R 3R 4R 图 3 电路示意图 电压源 1 电压源 2 方案三：通过 DC/DC 模块，均流、分流模块，保护电路组成开关电源模块并 联供电系统。其中 DC/D C 模块以 LM2596 开关电压调节器芯片为核心，配以一定 的外围电路实现 24V-8V 的降压与稳压。采用 LM324 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 电路来实现过流保护。 分析：方案一采用的是恒流源和恒压源并联供电，虽然该方案理论上可行， 但在设计过程中，由于恒压源的内阻很小，恒流源产生的电流可能会回流到电压 源中，使电压源不能正常工作，无法满足题目的要求，故舍弃该方案。方案二采 用的是恒压源和恒压源并联供电，该方案设计起来比较复杂，对电路的控制也比 较困难，因此也不采用该种方案。方案三电路简单，控制也比较方便，同时也能 很好的完成题目要求，故我们采用该方案。 2.2 DC/DC 主回路方案论证 方案一：间接直流交流电路，电路结构如下图所示，可以实现输入端和输出 端的隔离，可以实现输入电压与输出电压之比远大于或远小于 1 的情形，但由于 采用多次变换，电路中的损耗较大，效率较低，而且结构较为复杂。 图 4 间接直流交流电路 方案二：BUCK 降压电路，电路结构如下图所示。电容的串联等效电阻（ESR） 是衡量电容是否正常的一个重要参数，同时它对电路的性能有较大的影响，特别 是对输出的电压纹波影响较大，故在建模过程中予以考虑，且在参数辨识过程中 也作为一个参数来进行辨识。但其调节起来难度比较大。 第 4 页 共 12 页
    电子设计大赛暑期培训 图 5 BUCK 降压电路 方案三：采用以芯片 LM2596 构成的降压电路，LM2596 开关电压条调节器 是降压型电源管理单片集成电路，能够输出 3A 的驱动电流，同时具有很好的线 性和负载调节特性。该芯片内部集成频率补偿和固定频率发生器，开关频率为 150KHZ，与低频开关调节器相比较，可以使用更小规格的滤波元件。由于该器 件只需 4 个外接元件，可以使用通用的标准电感，这就更加优化了 LM2596 芯片 的使用，极大的简化了开关电源电路的设计。除此之外，该器件在特定的输入电 压和输出负载的条件下，输出电压的误差可以保证在 4%的范围内，振荡频率误 差在 15%的范围内；可以用 80UA 的待机电流，实现外部断电，具有自我保护电 路（一个两级降频限流保护和一个在异常情况下断电的过温完全保护电路），并 且该元件构成以下电路，能使振荡频率误差在 15%的范围内，并且控制其 5 脚的 电压能实现分流，可以很好的达到题目的要求。电路如下图所示： 图 6 LM2596 电源变换电路 分析：综上所述我们决定采用方案三，即采用以芯片 LM2596 构成的降压电 路来进行电路设计。 第 5 页 共 12 页
    电子设计大赛暑期培训 2.3 均流和分流电路方案论证 方案一：平均电流型自动负载均流法（自动均流），电路如下图所示，这种 均流方式采用一个窄带电流放大器，输出端通过阻值为 R 的电阻连到均流母线 上，n 个单元采用 n 个这种结构。当输出达到均流时，电流放大器输出电流 I1 为零，这时 I01 处于均流工作状态。反之，在电阻 R 上产生一个 Uab，由这个电 压控制 A1，由 A1 再控制单元功率级输出电流，最终达到均流。该方案的缺点 是为了使系统在动态调节工程中始终稳定，通常要限制最大调节范围，要将所有 电压调节到电压捕捉范围以内。如果有一个模块均流线，则系统无法均流，单个 模块限流也可能引起系统不稳定。 图 7 自动均流工作框图 方案二：采用三极管均流和分流电路，电路如下图所示。利用三极管的开关 特性分别控制 LM2596 芯片的 5 号端。虽然此电路可以达到电流的分配要求，但 是负载电流的改变对输出电压影响较大，且误差很大。 图 8 三极管均流和分流电路 第 6 页 共 12 页
    分享到：
    赞 收藏

    相关推荐

    资料库

    课程资源

    共收录17145份资料，累计13个分类，关注成员有19位，主要包括：PHP,网络管理,网页制作,Java,.Net,数据库,3G/移动开发,C/C++,游戏开发,嵌入式,讲义,软件测试,专业指导

    热门标签

    PHP 网络管理 网页制作 Java .Net 数据库 3G/移动开发 C/C++ 游戏开发 嵌入式 讲义 软件测试 专业指导

    最新资料