毕业设计 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根据题目基本部分和发挥部分的要求，本设计采用LM2576芯片搭建外围电路构成BUCK型DC-DC模块产生8V，16W的开关电源；并联均流部分，本设计采用的是采样输出总电流，经AD转换送单片机进行判断处理，改变DC-DC模块的阻值进行电流的自动分配；过流保护部分，同样，采样输出电流，经AD转换送单片机处理，若大于4.5A，单片机控制前端继电器断开，从而进行过流保护。关键词：LM2576，AD转换，单片机，继电器一、方案论证与比较1、DC-DC模块方案选择根据题目要求，输入24V直流电压要得到8V稳定的直流电压，我们选用BUCK型降压

2、电路，对此有三种不同方案。方案一：用UC3842主控芯片进行PWM调制，控制大功率高速开关管IRF540N的通断时间来构建DC-DC模块，产生出8V的稳定直流电压。其电路原理图如图1所示。图1用UC3842实现DC-DC模块UC3842是美国Unitrode公司生产的一种高性能单端输出式电流控制型脉宽调制器芯片。该芯片克服了电压控制型脉宽调制开关稳压电源频响慢、电压调整率和负载调整率低的缺点。但是由于外接电路参数的不确定，调试起来比较困难，且该电路需起振才能开始工作，且反馈环节容易受到干扰。方案二：用MC34063主控芯片，控制开关管IRF540N，进行PW

3、M调制构建DC-DC模块。其电路原理图如图2所示。图2用MC34063实现DC-DC模块MC34063该芯片本身包含了DC／DC变换器所需要的主要功能的单片控制电路且价格便宜。它由具有温度自动补偿功能的基准电压发生器、比较器、占空比可控的振荡器，R—S触发器和大电流输出开关电路等组成。该器件可用于升压变换器、降压变换器、反向器的控制核心，由它构成的DC／DC变换器仅用少量的外部元器件。但是由于其输出开关电流在无外界三极管扩流的情况下，最高只可达1.5A，不满足题目要求。方案三：用LM2576-ADJ主控芯片构建DC-DC模块。其电路原理图如图3所示。图3用L

4、M2576-ADJ实现DC-DC模块LM2576系列的稳压器是单片集成电路，能提供降压开关稳压器的各种功能，能驱动3A的负载，有优异的线性和负载调整能力。内部含有频率补偿器和一个固定频率振荡器，将外部原件的数目减到最少，使用简便。LM2576的效率比流行的三段线性稳压器要高得多，是理想的替代。一般情况下不需或只需很小尺寸的外加散热片。LM2576在指定输入电压和输出负载的条件下保证输出电压的正负4%误差，以及正荡器正负10%的误差。还包括外部的关断电路。输出开关包括逐周限流，以及在故障状态下提空完全保护的热关断功能。综合考虑，我们采用方案三，用LM2576—

5、—ADJ实现DC-DC模块。2、电流自动分配方案选择方案一:用UC3902芯片实现电流的分配两个模块并联，电流最大的模块被自动确定为主模块，主模块驱使均流母线电压与它的输出电流成比例，从模块以均流母线电压为基准，达到每个模块均匀分流的目的。均流精度高，但因其外接原件较多，电路复杂，且不能实现电流的按比例分配，不满足题目要求。方案二：在负载端串联1欧姆的固定电阻，采样其上的电压，即采样输出电流，经AD转换，送单片机处理，根据题目中电流的分配要求，通过继电器的吸合与释放，改变两DC-DC模块的阻值，从而实现电流的分配，经反复实验，此方案可以达到任意电流比，是可行

6、的。所以，我们选择方案二来实现电流的自动分配。3、过流保护方案选择在负载端串联1欧姆的固定电阻，采样其上的电压，相当于间接采样流过负载的电流，经AD转换，送单片机处理，当流过负载的电流大于4.5A时，单片机控制前级输入端的一个继电器释放，切断输入电源，延时一定时间，在故障解除后，让继电器吸合，电源供电，从而可靠地保护电路安全。4、辅助电源方案设计题目要求不允许另加辅助电源，且辅助电源的损耗要计入电源的总效率中，但单片机工作需给提供5V电源，所以我们采用MC34063构建的BUCK电路，将24V降压为5V，直接给单片机供电。二、理论分析与计算1、DC-DC模块

7、的器件选择与参数计算BUCK型降压电路，其原理图如图4所示，工作原理是：当控制脉冲使V导通后，电容C开始充电，输出电压U0加到负载R的两端，在电容C充电的过程中，电感L1内的电流逐渐增加，储存的磁场能量也逐渐增加，此时，续流二极管D因反向而截止，经过时间ton后，当控制信号使V截止时，L1中电流减小，在L1两端的感应电动势使D导通，L1中储存的磁场能量通过续流二极管D传送给负载，当负载中电压低于电容C两端的电压时，C便向负载放电，经过时间toff后，控制脉冲又使V导通。上述过程重复发生。图4BUCK型降压电路图5波形图图中V为IGBT开关管，D为续流二极管。

8、当V处于通态时，UD=Ui；当V处于断态时，负载电流