开关电源并联供电.doc

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1、.设计报告设计题目：开关电源并联供电系统设计者：指导老师：设计时间：2013年8月22日..摘要：系统以PIC16F877A单片机为控制核心，由LM2576HV-ADJ实现DC/DC功能，采用两个LM2576HV-ADJ模块级联实现2路并联供电，通过单片机PIC16F877A部10位高速电压输入型A/D转换器将模拟量电压转化成数字量，并通过8位串行数模转换器MCP41010将数字量转换成模拟量，实现2路输出电流的自动分配的数字化控制系统，同时系统具有输出过流保护功能，且可实现对输入电压、输出电压及

2、输出电流的测量和检测。关键词:PIC16F877A，LM2576HV-ADJ，开关电源，并联供电..1.系统设计1.1设计要求1.1.1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UO=5.0±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UO=5.0±0.4V，使两个模块输出电流之和IO=1.0A且按I1:I2=1:1模式自动分配电流，每个模块的输出电流的相对误差绝对值不大于5%。（4）调整负载电阻，保持输出电压U

3、O=5.0±0.4V，使两个模块输出电流之和IO=1.5A且按I1:I2=1:2模式自动分配电流，每个模块输出电流的相对误差绝对值不大于5%。1.1.2发挥部分（1）调整负载电阻，保持输出电压UO=5.0±0.4V，使负载电流IO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）围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UO=5.0±0.4V，使两个模块输出电流之和IO=4.0A且按I1:I2=1:1模式自动分配电流

4、，每个模块的输出电流的相对误差的绝对值不大于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。1.2方案论证1.2.1控制模块方案一：采用ATMEL公司的AT89C51单片机作为系统的控制器。89系列单片机算术运算功能强，软件编写灵活、自由度大，可用软件编程实现各种算法和逻辑控制，并有功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点。但89C51单片机外围资源少，指令多为双周期，抗干扰能力不强

5、。..方案二:采用PIC16F877A单片机作为系统控制器。PIC单片机具有89C51单片机的上述优点。PIC系列单片机指令系统设计精炼，且具有性能完善、功能强大、开发应用方便以及人机界面友好等突出优点，系统具有更高的性价比。二者方案比较，采用方案二。1.2.2DC/DC模块方案方案一：降压模块采用直流斩波电路中的Buck电路，该电路使用一个可控器件（如晶闸管、IGBT），并且包括该器件的控制电路。方案二：采用LM2576HV-ADJ降压单片开关稳压器芯片及简单的外围电路，它在规定的输入电压和输出

6、负载的条件下，输出电压可调且负载电流可达到3A。由于本设计要求两个输出功率均为16W，输出电压为8V的DC/DC模块并联，考虑采用性价比较高的LM2576芯片，它的转换效率高于77%，应用时比较简单且外围元件较少，并且置的过流保护电路和过热保护电路，控制简单且成本较低，基于上述原因选择方案二。1.2.3过流保护方案方案一：通过检测电路，把检测到的信号与设定值相比较，比较电路产生的输出信号使控制电路失效，逆变电源的输出或输入被切断，从而达到保护的目的。方案二：利用单片机编程，检测输出电流标志，当输出

7、电流大于4.5A时通过软件给与LM2576第5脚连接的引脚高电平。由于电源并联系统的硬件连接比较复杂，通过软件编程提供过流保护可以减轻硬件负担并充分利用了单片机的优越性，故选择方案二对电路进行过电流保护。1.3系统设计框图根据设计要求，系统模块需要包括PIC16F877A核心控制模块，DC/DC模块，D/A转换模块和人机对话等模块组成开关电源并联供电系统模块，系统结构框图可见图1-3。图1-3系统结构框图..1.单元模块设计2.1核心控制模块2.1.1电路原理图图2-1-1PIC16F877A2.

8、1.2工作原理控制器主要是接受并判断各种检测电路的输出信号并输出相应的控制信号。采用PIC16F877A单片机作为控制器，只要在单片机的外围引脚加上相应的人工复位电路、体震荡电路等即可。具体电路如图2-1-1所示。PIC16F877A部有多个专用功能模块：串行通信捕捉/比较/脉宽调制模块、并行数据传送模块、A/D转换器（ADC）等模块。共有33个I/O口，在本最小系统板中I/O口分配如下：RA口用于A/D采集；RB、RE口用作数码管显示位的选择；RC口用于D/A转换；RD口用于按键