全国电子设计大赛A组.doc

2011年全国大学生电子设计竞赛 开关电源模块并联供电系统（A题） 【本科组】 设计报告 2011年9月3日  摘 要 系统由DC/DC并联模块、AD和单片机、显示控制模块、控制模块构成。DC/DC模块由TL494芯片并联搭建，由负载反馈提供电流的比例控制，通过分析直流变换器的基本电路结构和工作原理，给出主电路结构、工作原理、主要关系式。系统实现了保持稳定电压输出8V，负载电流I在1.5-3.5A之间变化，两个模块的输出电流可在（0.5-2.0）范围内指定比例调节，系统采用开关电源电路具有调整速度快，精度高，效率高，输出纹波小等优点。 关键词：DC\DC模块 单片机 目 录 1方案论证与设计 3 1.1 DC\DC的论证与选择 3 1.2 控制系统的论证与选择 3 2程序设计与参数计算 4 2.1 电路设计 4 2.2 DC\DC的原理图 5 2.3 DC\DC的计算 8 2.4程序设计与参数计算 8 3 电路与程序设计………………………………………………………………………………….8 3.1 电路设计…………………………………………………………………………………..8 3.2 DC/DC的原理图…………………………………………………………………………..9 3.3 TL494 原理图及工作状态………………………………………………………………10 3.4 参数计算………………………………………………………………………...……….10 4测试方案与测试结果 10 4.1测试方案 10 4.2 测试条件与仪器 11 4.3 测试结果及分析 11 4.3.1测试结果(数据) 11 4.3.2测试分析与结论 11 附录1：源程序 13 附录2：参考文献 20 开关电源模块并联供电系统（A题） 【本科组】 一．设计要求 1.1任务 设计并制作一个由两个额定输出功率均为 16W 的 8V DC/DC 模块构成的并联供电系统（见图 1）。 1.2要求基本要求 （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=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，每个模块输出电流的相对误差绝对值不大于 5%。 发挥部分1）不允许使用线性电源及成品的DC/DC 模块。 （2）供电系统含测控电路并由UIN 供电，其能耗纳入系统效率计算。 （3）除负载电阻为手动调整以及发挥部分（1）由手动设定电流比例外，其他功能的测试过程均不允许手动干预。 （4）供电系统应留出UIN、UO、IIN 、IO、I1、I2 参数的测试端子，供测试 时使用。 （5）每项测量须在5秒钟内给出稳定读数。 （6）设计制作时，应充分考虑系统散热问题，保证测试过程中系统能连续安全工作。 二．方案论证与设计 本系统主要由DC\DC模块、AD\DA、4×4键盘，四位七段数码显示以及51单片机控制模块组成。下面分别论证设计方案的选择以及模块的选择。 2.1 设计方案的论证与选择 方案一： 采用分别控制两个DC/DC模块，达到控制两个DC/DC模块的输出电流，以完成设计题目要求的两DC/DC模块之间的输出电流比例。但是由于考虑到用两个单片机分别控制两个DC/DC模块会造成电路复杂，工作量大，程序过于繁琐等不利因素。于是我们并没有选用此方案。 方案二： 采用两个DC/DC模块之间利用模拟信号或数字信号进行相互控制的方法来实现题目要求的输出电流比例。次方案不仅能够节省与单片机相关的大量操作。（如程序编写，核心系统板的制作等）但是由于考虑到我们组三名成员对此项技术并不是十分了解，并不能够在有效时间之内很好的完成设计任务，于是暂时放弃了此项方案用作备用。 方案三： 采用一种比较简单的单项控制方式，即设计一个DC/DC模块，使其最大输出电流不能超过某一个预定的值，并且使该DC/DC模块的输出电流与预定输出值尽量的接近或相等。而后通过单片机控制领一个DC/DC模块的输出电流，使其能够变化，以满足大赛题目的设计要求，即所要求的两个DC/DC模块输出电流成一定比例。此方案即能够节省单片机（程序设计核心部分）方面的设计时间，又能够很好的完成大赛设计题目的基本要求。缺点是发挥部分的要求指标并不能够轻松的达到，甚至会比较困难。 小结： 经过我组三名成员的对三种方案的对比和思考，最终决定使用方案三来完成此