a题-开关电源模块并联供电系统

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1、开关电源模块并联供电系统摘要：本开关电源模块并联供电系统由TPS5430构成的DC/DC开关电源和由INA333可调增益放大器及反馈构成的电流比例控制电路共同组成。两片TPS5430构成两路精度高且稳定的直流电源，两路电路并联且可实现均流，能按不同比例模式自动分配电流，比例可通过拨码开关手动设定，为负载提供恒定的8V直流电压，每路输出额定功率16W。系统结构简单，且供电效率最高可达94%。两路电流相对误差小，具有过流保护和自动恢复功能。12本系统是由两个额定输出功率均为16W的8VDC/DC模块构成的可均流的并联供

2、电系统。一、系统基本功能：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为8.0±0.4V，且供电系统效率不低于60%。2、调整负载电阻，保持输出电压为8.0±0.4V时，两个模块输出电流之和为1.0A且两路能以1：1的模式自动分配电流，或者当两个模块输出电流之和1.5A时，两路能按1：2的模式自动分配电流，每个模块输出电流的相对误不大于5%。3、调整负载电阻，保持输出电压为8.0±0.4V时，当使负载电流在1.5~3.5A之间变化时，两个模块的输出电流可在0.5~2.0A范围内按指定的比例自动分配

3、，或者当使两个模块输出电流之和为4.0A且两个模块的电流按1:1模式自动分配时，每个模块的输出电流的相对误不大于2%。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。二、系统方案比较与选择：方案一：用两路BUCK型DC/DC电路做稳压直流电源，对两路输出电流采样，用单片机对两路采样值进行控制，以改变两路电流的比值，实现均流。此方案功耗较大，会降低电路效率，且较为复杂。方案二：用两路BUCK型DC/DC电路做稳压直流电源，用现成芯片直接实现对两路电路的均流，现成芯片具有高精度，高增益等特点，能检测到外界输

4、入的微小的电压变化量，外围电路比较简单，可通过调节反馈电阻值从而实现对两路电流不同比例的控制，但是使用复杂。但此方案中需12进一步考虑DC模块的效率问题，其中电容，电感，肖特基二级管是影响效率的3大因素。方案三：两路BUCK型DC/DC降压电路做稳压电源，通过高端检测两路输出电流值，分别送入两路仪用放大器进行放大，其中第一路仪用放大器的放大倍数固定，第二路放大器的放大倍数采用拨码开关手动控制和改变，再将仪用放大器的输出输入后一级进行比较，将比较结果反馈回第二路的DC/DC降压电路控制端，从而控制和改变第二路的输出电

5、流，当反馈回路达到稳定后即实现了两路电路的均流，且可按不同比例调节。此方案电路简洁，没有大功耗模块，所以效率也很高。方案确定：综合考虑电路的效率高低，电路的复杂和实现的难易程度，操作需简洁等问题，最终确定使用方案三。其中DC/DC稳压电源使用芯片TPS5430，因为TPS5430具有输入电压范围宽（5.5V-36V），输出电流大（3A）和很高的转换效率（最高可达95%）等特点，能很好的满足本系统的设计要求，且具有高的工作频率（500KHz），用较小的电感和电容就可以滤除纹波，配合少许外部原件便可精确、稳定地得到输出

6、电压。高端检测使用INA270，仪用放大器为INA333，比较放大器使用TLV2461。拨码开关每一位后串额定阻值的电阻，拨动开关以改变阻值。系统总体框图如下：图一：系统总体框图12三、系统基本原理分析及实现：1、DC/DC变换器稳压原理：BUCK拓扑结构基本原理简介：BUCK拓扑的主要元器件为电感，开关电路对电感不断的进行充电和放电，当电感上电流的增加与减少相同，电感上的电流不会持续增加，达到开关的开通与关断时的伏秒数相同时，电路即达到稳定状态，此时Vo=Vi×D，其中D为开通时间的占空比，所以只要D改变则输出电

7、压就改变。所以直接选用专门的DC/DC降压芯片TPS5430完成电源电路，TPS5430内部具有精度很高的1.221V基准电源，具有反馈输入端VSENSE，将输出电压经分压后通过此引脚反馈回芯片内部，形成闭环控制回路，与基准电压1.221V进行比较并控制改变开关开通时间的占空比D，从而改变输出电压，进而改变VSENSE电压，再与基准电压比较。如此循环直到输出电压稳定到所需值8V。BUCK电路关键参数电感的计算：具体到本系统中，输出VOUT=8V，输入VIN=24V，输出电流最大值为IOUT=2A，TPS5430固定

8、开关频率为FSW=500Khz，代入公式计算可得Lmin=0.027mH反馈分压电阻值计算：本系统VOUT=8V，首先确定R1为10KΩ，根据公式可得R2=1.80KΩ，根据实际电路情况，选择R2=2KΩ.。12图二：DC/DC电源模块原理图2、电流电压检测：采用INA270对两路电流进行高端检测，在输出负载的高电压端串联一33mΩ的电阻，将电流转换为电压，