开关电源并联供电系题统（a题

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1、2011年全国大学生电子设计竞赛开关电源并联供电系题统（A题）2011年9月3日14目录目录1摘要21．系统方案论证与比较21.1DC/DC降压模块21.2电压并联供电均流模块31.3单片机主控的A/D和D/A控制模块51.4系统电路工作电源解决方案52．详细软硬件分析62.1整体框图62.3核心电路原理图72.4软件设计73．系统调试83.1硬件调试83.2软件调试83.3软硬联调94．指标测试94.1测试仪器94.2测试结果94.3系统对题目完成情况94.4测试结果分析94.5作品使用方法95.结论9参考文献10附录一：完整电路原理图11附录二：源程

2、序1214开关电源并联供电系统（A题）摘要：本系统以宏晶STC12C5A60S2单片机为控制核心，采用LM2596实现电源模块DC/DC的转换，采用16位高精度DA芯片AD669实现电流分配的控制，利用下垂法实现电流的分配，制成了开关电源并联供电系统，满足题目设计要求，并可通过LCD显示采样所得的输入电压Ui、输入电流Ii、负载电压Uo、负载电流Io、I1、I2、额定效率、及电流比值。关键词：开关电源；并联供电；STC12C5A60S2；LM2596；AD6691．系统方案论证与比较本系统主要由LM2596组成的DC/DC降压模块、电源并联供电均流模块、

3、DA控制模块、以STC12C5A60S2单片机为控制核心的控制模块组成，下面分别论述这几个模块的选择。1.1DC/DC降压模块方案一：采用MC34063AMC34063A芯片优点使用简单，价格比较便宜；缺点是最大可输出电流为1.5A，题目发挥部分要求负载电流可达2A，所以需在输出端扩流，即在2端口接三极管，经测试发现扩流后电路输出效率低，电压不稳定且MC34063A内置比较器开换工作，占空比不稳定，容易出现单脉冲反复震荡的情况。图1MC34063ADC/DC降压电路方案二：采用LTC385514LTC3855是LinearTechnologyCorpor

4、ation推出的双输出高效率（高达95%）同步降压型DC/DC控制器，该器件具有多相工作模式、差分输出电压采样和集成的锁相环同步。LTC3855全部采用N沟道MOSFET，在4.5V~38V的输入电压范围内工作，可产生±0.75%准确度和0.6V~12.5V的输出电压。通过监控输出电感器（DCR）两端的压降或使用一个采样电阻，可以对输出电流采样。可编程设定的DCR温度补偿在一个宽温度范围内保持准确恒定的电流性质，可提供精确的电流分配。但此芯片性价比较低，手中样片较少且采购不易，可续性差，且集成度较高与此电子设计的宗旨不符。图2LTC3855DC/DC降压

5、电路方案三：采用用LM2596LM2596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，具有自我保护电路，经调节后完全可实现题目的要求。图3LM2596DC/DC降压电路基于实际测试，经过综合考虑，最终决定采用方案三。1.2电压并联供电均流模块方案一：自动均流法14动均流法也叫单线法，其工作原理是，将各电源模块都通过一个电流传感器及一个采样电阻接到一条均流母线上。如图4所示，当输出达到均流时，输出电流I1为零。反之，则电阻R上由于有电流I1流过，在其两端产生一个电压Uab，这

6、个电压经过放大器A输出电压Uc，它与基准电压Ur比较后的ΔU，反馈回电源模块的控制部分，从而调节输输出电流。图5单线法工作原理图自动均流法的优点是，电路简单，容易实现。缺点是，如果有一个模块与均流总线短路，则系统就无法均流，而且单个模块限流也可能引起系统不稳定。方案二：主从电源法主从电源法是将并联的多个电源模块中的一个作为主模块，其他模块跟随主模块工作。具体工作过程是：主模块的工作电流与输出反馈信号进行比较，将差值信号反馈回各电源模块（包括主模块和从模块）的控制电路，从而调节各模块的输出电流大小。其基本工作原理电路如图6所示，设模块1为主模块，其输出电流

7、的采样电压为V1，其他模块输出电流的采样电压为Vn。当某一模块输出电流偏大时，相应的Vn增大，与V1比较，得到的Ven减小，反馈给该模块的控制电路中，减小其输出电流，从而实现均流。图5主从电源法工作原理图主从电源法的优点是不须外加专门的控制电路。其缺点是，各个模块间需要有通信联系，连线比较复杂；其最大缺点是，一旦主模块出现故障，则整个电源系统将崩溃。14方案三：下垂法下垂法全称外特性下垂法，也叫做斜率控制法。在并联电源模块系统中，各个电源模块是独立工作的。每个模块根据其外特性以及电压参数值来确定输出电流。在下垂法中，主要是利用电流反馈信号来调节各模块的输

8、出阻抗，也就是调节Vo=f(Io)的斜率，从而调节输出电流。其工作原理图如图5所