文档介绍：摘要
本系统设计了低功耗高效率的开关电源并联供电系统,以集成降压电压转换芯片TPS5450为DC/DC控制模块核心,以超低导通电压的新型二极管LTC4352作为保护二极管,以超低功耗的高速单片机MSP430F2816为控制系统核心。采用数字和模拟两种反馈调节的方法,--1A的范围内以任意比例分配,两路输出的相对误差绝对值小于1%,,整体系统以低功耗高效率为设计标准,供电系统的效率在80%以上。
关键词
开关电源并联供电电流均流低功耗
DC/DC模块反馈调节
目录
绪论 1
第 1 章方案论证与设计 1
DC/DC控制模块 1
电压电流控制及均流 1
第 2 章电路设计与参数计算 4
系统主控电路 4
DC/DC控制模块电路 5
电压电流控制及均流电路 7
第 3 章系统功能与软件设计 7
系统功能设计 7
主控软件结构 9
调试 14
第 4 章系统测试与分析 14
系统参数测试 14
系统功能测试 16
测试结果分析 17
第 5 章技术总结与展望 17
参考资料 18
附录 19
附录一测试仪器清单 19
附录二元器件清单 19
附录三原理电路图 19
附录五源程序 19
绪论
问题的提出
随着功率电子技术的发展,开关电源在各个领域得到了广泛的应用。开关电源是利用现代电力电子技术,控制开关管开通和关断的时间比率,维持稳定输出电压的一种电源,开关电源一般由脉冲宽度调制PWM控制和场效应管构成。在大功率DC/DC开关电源中,为了获得更大的功率,特别是为了得到大电流时,经常采用多个单元并联的方法。多个单元并联具有高可靠性,并能实现电路模块标准化。然而在并联中遇到的主要问题就是电流不均,特别在加重负载时,会引起较为严重的后果,因此采用均流就显得十分重要,它能把电流按一定的比例适当非配到各个单元,既能增加供电的安全性,又能提高供电的效率。保证系统在不断电的情况下更换系统的失效模块,提高了系统的可维护性。分布式的电源系统具有很好的灵活性,可以将模块的开关频率进一步提高,从而提高模块的功率密度,使电源的体积,重量下降。系统的单个模块的电流应力减小,提高了系统的可靠性。另外,开关电源的效率高,功耗低,这为开关电源提供了广阔的发展空间。
设计开关电源模块并联供电系统涉及到DC/DC稳压变换模块、电流电压检测和均流等内容,下面简单介绍其基本原理。
DC/DC稳压变换模块
是指将一个固定的直流电压变换为可变的直流电压,上述控制获得加速平稳、快速响应的性能,并同时收到节约电能的效果。用直流斩波器代替变阻器可节约电能(20~30)%。直流斩波器不仅能起调压的作用,同时还能起到有效地抑制电网侧谐波电流噪声的作用。DC/DC变换是将原直流电通过调整其PWM(占空比)来控制输出的有效电压的大小。
电流电压检测和均流
在大功率DC/DC开关电源中,为了获得更大的功率,特别是为了得到大电流时,经常采用多个单元并联的方法。然而在并联中遇到的主要问题就是电流不均,特别在加重负载时,会引起较为严重的后果,因此采用均流就显得十分重要,它能把电流按一定的比例适当非配到各个单元,既能增加供电的安全性,又能提高供电的效率。在本系统中我们采用两个开关电源单元并联的方案。
方案论证与原理设计
开关电源模块并联供电系统结构框图
要求设计制作一个有两路额定功率均为16W的8V的DC/DC模块构成的并联供电系统,在本系统中我们采用两个开关电源单元并联的方案。保证输出电压为8V,并且能按预置的比例在适当的范围内自动分配电流,达到均流的目的。
图1-1两个DC/DC模块并联供电系统结构示意图
DC/DC控制模块方案
方案一:降压开关型集成稳压芯片LM2596
LM2596开关电压调节器是降压型电源管理单片集成电路,具有很好的线性和负载调节特性。--37V,误差范围为4%,能够输出最大3A的驱动电流。功耗低,关断电流仅为80uA,具备过压保护和过热保护功能。
方案二:降压转换器TPS5450
由集成电压转换器芯片TPS5450作为电压转换芯片,TPS5450是一款低功耗的降压型集成稳压芯片,—36V,%。最大输出电流为5A。关断电流仅为18uA,具备过压保护和过热保护功能。工作温度范围是-40—125。+24V电源经过降压稳压后输出要求的电压8V。
基于低功耗和简化设计的考虑,—,输出电压范围要求为8