开关电源模块并联供电系统

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1、目录1.设计要求及方案论证选择11.1设计任务及要求21.2设计方案21.2.1方案一21.2.2方案二41.2.3方案三42单元模块设计52.1供电部分52.2PWM波产生电路62.3DC-DC部分82.4单片机控制显示部分92.4.1电压采样说明92.4.2程序流程及PROTEUS仿真图93系统测试及结果说明10参考文献12附录A控制程序12附录Bproteus仿真截图1411.设计要求及方案论证选择1.1设计任务及要求设计要求设计并制作一个由两个额定输出功率均为16W的8VDC/DC模块构

2、成的并联供电系统。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Uo=8.0±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=8.0±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UO=8.0±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

3、的相对误差绝对值不大于5%。2．发挥部分（1）调整负载电阻，保持输出电压UO=8.0±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（0.5~2.0）范围内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=8.0±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，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

4、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设计方案1.2.1方案一以LM22596为核心的系统设计，LM2596系列是美国半导体公司生产的3A电流输出降压开关型集成稳压芯片，它内含固定频率振荡器（150KHZ），和基准稳压器（1.23v），并具有完善的保护电路：电流限制、热关断电路等。利用该器件只需极少的外围器件便可构成高效稳压电路。提供有：3.3V、5V、12V及可调（ADJ）等多个电压档次产品。14单片集成电路LM2596，能够输出3A

5、的驱动电流，同时具有很好的线性和负载调节特性。固定输出版本有3.3V、5V、12V，可调版本可以输出小于37V的各种电压。该器件内部集成频率补偿和固定频率发生器，开关频率为150KHz，与低频开关调节器相比较，可以使用更小规格的滤波元件。由于该器件只需4个外接元件，可以使用通用的标准电感，极大地简化了开关电源电路的设计。其封装形式包括标准的5脚TO-220封装（DIP）和5脚TO-263表贴封装（SMD）。该器件还有其他一些特点：在特定的输入电压和输出负载的条件下，输出电压的误差可以保证在±4%

6、的范围内，振荡频率误差在±15%的范围内；可以用仅80μA的待机电流，实现外部断电；具有自我保护电路（一个两级降频限流保护和一个在异常情况下断电的过温完全保护电路）LM2596系列开关稳压集成电路的主要特性如下：(1)最大输出电流3A；(2)最高输入电压40V；(3)输出电压3.3V、5V、12V及ADJ等，最大输出电压37V；(4)震荡频率150KHZ；(5)转换效率75%~88%（不同电压输出时的转换效率不同）；(6)工作温度范围-40℃~+125℃；(7)有低功耗和正常两种模式，可外部控制

7、；(8)工作模式控制：TTL电平相容；(9)所需外部组件较少，仅四个（不可调）或六个（可调）；(10)具有热关断及电流限制器件保护等措施；(11)具有5脚（TO-220(T)和TO-263(S))两种封装形式。LM2596内部包含150KHZ振荡器、1.23v基准稳压电路、热关断电路、电流限制电路、和内部放大器、比较器稳压电路等。为了产生不同的输出电压，通常将比较器的负端接基准电压（1.23V），正端接分压电阻网络，其中R1=1KΩ，R2分别为1.7KΩ（3.3v），3.1KΩ（5V），8.8K

8、Ω（12V）、0（ADJ）。将输出电压的分压电阻网络的输出同内部基准稳压值1.23V进行比较，若电压有偏差，则可用放大器控制内部振荡器的输出占空比，从而使输出电压保持稳定的+8V输出。电路如下图1所示。14图1.8V恒定电压产生电路1.2.2方案二采用Buck型DC-DC降压器。当晶体管导通时，二极管截止(t=0~DTs)，输入电压Vs向能量传递电感L充磁，同時提供能量给负载和电容；当晶体管截止时，二极管导通(t=DTs~Ts)，电感把前一阶段贮存的能量全部释放给负载和电容．显然，晶体管导通的时