2011国赛开关电源.doc

开关电源模块并联供电系统（题） 【组】 1系统方案 本系统主要由模块、模块、模块、电模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。 1.1 的论证与选择 方案一：。方案二：。方案三：。综合以上三种方案，选择方案三。 1.2 的论证与选择 方案一：。方案二：。方案三：。综合以上三种方案，选择方案三。1.3 DC/DC降压模块功率开关管选取论证与选择 1.4 PWM信号产生模块的论证与选择方案一：方案二：。综合以上种方案，选择方案。1.5 分流的论证与选择方案一：方案二：。综合以上种方案，选择方案。1.6 电流采集模块的论证与选择 方案一：。方案二：，检测输出电压，输出电流（为电感内阻），该方案硬件简单，并且损耗极小，但是采集电压纹波较大，滤波繁琐。 方案三：将电流通过采样电阻转换成电压，经差分放大送入检测电路。测量精度和线性度大为提高。 综合考虑采用。 1.的论证与选择 方案一：。方案二：。综合考虑采用。 2系统理论分析与计算 2.1的分析 2.1.1，输出要求，根据其输出电压公式，得出D在33%左右。 2.1.2频率计算 该系统采用BUCK电路，选用P沟道MOS管IRF9540，该开关管的开关时间比较长，内阻比较大，为降低开关损耗，使导通时间远远大于开关时间，在此取开关时间的400倍作为导通时间，则频率为，约为120ns，因此。 2.1.3 电感量计算 输出电压，工作开关周期，占空比取，设置纹波电流，电感值，计算结果约，为进一步减小纹波，该系统选取1.1mH。 2.2 开关电源并联分流的计算,的电流为，的电流为（其中，），由此可知两个模块输出电流与电压和频率有关，由于开关频率一定，即一定，因此调节各模块输出电压可以调节输出电流达到任意比例。 图1 电源并联等效电路 2.3提高效率分析 BUCK电路电源转换效率，可以采用以下方案提高效率。 2.3.1减小输入噪声 在电源输入端穿上一个磁珠，其对高频信号有比较好的阻碍作用，消除开关纹波电压，可有效地减小开关管上输出的纹波电压，从而提高转换效率。 2.3.2减小开关管损耗 减小开关管损耗包括减小通态损耗和开关损耗，因，选用导通电阻小的开关管，驱动电压足够强，可以减小通态损耗，开关损耗很小忽略不计。 2.3.3减小二极管损耗 在关断开关管后二极管续流，其损耗为，可以采用导通压降较低的肖特基二极管减小其损耗。 2.3.4 减小滤波电路损耗 滤波电感使用直径为40mm铁硅铝磁环，其饱和电流比较大，滤波效果好，用0.7漆包线双股并绕，消除大电流的趋肤效应，采用LC滤波，最终效果比较理想。 3电路设计 3.1系统总体框图系统总体框图如图，和，通过程序算法调节两块模块的输出电压，实现任意比分流，采用LCD12864显示相关参数，并实现过流保护且自动恢复功能。 图 系统总体框图 3.2 框图与电路原理图 1 DC/DC模块框图 图3 DC/DC模块框图 3.2.2 DC/DC模块电路 DC/DC模块直接采用TL494完成，TL494自带两个误差放大器，只需屏蔽一个误差放大器，在另一个误差放大器负端设置参考电压，正端接入反馈网络实现自动调节PWM信号占空比，实现恒压。功率管采用P沟道MOS管并联方式减小开关管损耗。电路原理图如图4。 图3.3 采集模块电路 1。 图2 电流采集模块电路 采用仪器仪表差分放大芯片AD623直接差分放大电流采样信号，调节增益倍数，输出适合的电压范围供给单片机采集,电路如图6。 图电路 程序设计 .1程序功能描述与设计思路 程序功能描述 根据题目要求软件部分主要实现键盘的设置显示。 ）键盘实现功能：设置。 ）显示部分：显示电压值、、。 程序设计思路 .2程序流程图 图7 程序流程图 5测试方案与测试结果 .1测试方案 测试图8 测试框图 B 测试方法 调节输出负载电阻RL使得输出电流表四输出1A读出电流表和电压表读数，调节负载使输出电流达到1.5A读出电流表和电压表读数，设置好电流输出比后调节负载电阻，使得输出电流在1.5A-3.5A变化，读出电表读数，调节负载使得输出电流达到4A读出电表读数。调节负载使输出电流达到4.5A观察是否短路保护。 5.2 测试条件与仪器 测试条件：检查多次，仿真电路和硬件电路必须与系统原理图完全相同，并且检查无误，硬件电路保证无虚焊。 测试仪器：，，。 .3 测试结果及分析 测试结果下表(%) (%) (V) 效率 实测比例 3 输出过流保护和自动恢复功能：输出短路或者输出过流电路进入过流保护，过流保护动作电流________A，当除去短路或者减小电流后，电路恢复正常。 4 电源转换效率 （额定功率输出) 6总