2011年电子设计竞赛设计报告(A题)

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1、2011年全国大学生电子设计竞赛设计报告开关电源模块并联供电系统（A题）112011年全国大学生电子设计竞赛设计报告开关电源模块并联供电系统（A题）摘要本次设计的开关电源模块并联供电系统由两个LM2596进行DC/DC变换，用8051单片机作主控芯片。输入DC24V，输出DC8.0V，额定输出功率为32W，采用对等互补均流方式进行电流自动分配输出，具有过流和短路保护功能，系统转换效率达到70%以上。关键词：DC/DC变换，并联供电系统，开关电源AbstractThedesignoftheswitchi

2、ngpowersupplymoduleconsistsoftwoLM2596inparallelpowersupplysystemforDC/DCconverter,with8051asmainchip.InputDC24V,outputDC8.0V,theratedoutputpowerof32W,theapplicationofthecomplementarystreamareautomaticallyassignedtothecurrentoutput,withover-currentandsh

3、ortcircuitprotection,systemconversionefficiencyof70%.Keywords:DC/DCconverter,parallelpowersupplysystems,power11目录1方案论证与比较3方案一恒流控制法3方案二外部电路控制法3方案三对等互补分流法32系统设计与分析42.1总体框架分析42.2单元电路设计42.2.1降压电路设计42.2.2采样放大电路设计52.2.3A/D转换模块设计52.2.4控制模块设计52.2.5负电压产生电路设计53理论

4、分析与计算53.1DC/DC变换器稳压63.2电流电压检测63.3均流方法63.4过流保护64软件设计65系统测试75.1测试仪器75.2测试方法75.3测试数据76结论9参考文献10附录11111方案论证与比较方案一恒流控制法图1恒流控制示意图系统由第二个LM2596接收到10K的电位器的反馈电压，实现恒流输出，不足的功率由第一个LM2596互补输出，实现电流分配。优点：电路简单，稳定。缺点：电流比例不稳定。结论：只能完成基本部份，方案不可取。方案二外部电路控制法采用两个DC/DC电源模块组成，在每

5、一个输出模块加一个电流检测电路，产生反馈信号来调节每个模块的电流，从而达到均流的目的，该方案均流效果好，但是每个单元需附加一个电流控制电路，成为控制环路的一部分，需满足环路的总体要求，否则会降低单元的技术指标及工作稳定性，降低系统的动态响应特性。优点：均流效果好。缺点：电路复杂，稳定性较差。结论：从稳定性上考虑，方案不可取。方案三对等互补分流法系统由恒压输出模块和电流互补模块组成，让两个模块的输出电流分别流经两个0.1Ω水泥电阻，然后采样水泥电阻两端的电压，经过运算放大器放大电压后，使用A/D模块（A

6、DC0804）将模拟信号转换为数字信号传输给单片机，经过单片机运算后转换成电流，单片机根据收到的两个模块输出电流之和来判断输出电流之比，再通过电子开关控制运放来反馈给电流互补模块来实现电流互补，并按比例输出。优点：输出稳定，代码执行效率高，调试简单，能够进行电流自动分配。缺点：电路复杂，运放放大器需要负电压供电。结论：综合考虑，该方案能实现题目要求，方案可行。112系统设计与分析2.1总体框架分析图2总体原理框图系统由恒压输出模块和电流互补模块组成，让两个模块的输出电流分别流经两个0.1Ω水泥电阻，然

7、后采样水泥电阻两端的电压，经过运算放大器放大电压后，使用A/D模块（ADC0804）将模拟信号转换为数字信号传输给单片机，经过单片机运算后转换成电流，单片机根据收到的两个模块输出电流之和来判断输出电流之比，再通过电子开关控制运放来反馈给电流互补模块来实现电流互补，并按比例输出。2.2单元电路设计2.2.1降压电路设计降压电路部分采用LM2596芯片实现，为后续电路工作提供所需的电源。如图3所示。LM2596具有很好的线性和负载调节特性。由于该器件只需4个外接元件，可以使用通用的标准电感，极大地简化了开

8、关电源电路的设计。而且具有自我保护电路，输出电压在1.2V~37V可调，输出电流可高达3A，输入电压可达40V。本系统中LM2596输入DC24V电源，输出≈8.0V（=1.23V）11图3LM2596降压电路示意图2.2.2采样放大电路设计让两个DC/DC模块的输出电流分别流经两个0.1Ω水泥电阻，然后采样水泥电阻两端的电压，经过运算放大器放大，实现电压采样。2.2.3A/D转换模块设计A/D转换模块使用ADC0804实现，ADC0804从采样电路得到