开关电源模块并联供电系统Word文件下载.docx
- 文档编号:16371600
- 上传时间:2022-11-23
- 格式:DOCX
- 页数:12
- 大小:58.05KB
开关电源模块并联供电系统Word文件下载.docx
《开关电源模块并联供电系统Word文件下载.docx》由会员分享,可在线阅读,更多相关《开关电源模块并联供电系统Word文件下载.docx(12页珍藏版)》请在冰豆网上搜索。
2系统理论分析与计算3
2.1PWM控制芯片的分析3
2.2MOSFET参数的计算4
3电路与程序设计4
3.1电路的设计4
3.1.1系统总体框图4
3.1.2稳压电源子系统框图与电路原理图5
3.1.3稳流电源子系统框图与电路原理图5
3.2程序的设计5
3.2.1程序功能描述与设计思路5
3.2.2程序流程图6
4测试方案与测试结果6
4.1测试方案6
4.2测试条件与仪器6
4.3测试结果及分析6
4.3.1测试结果(数据)6
4.3.2测试分析与结论6
附录1:
电路原理图7
附录2:
源程序8
1系统方案
本系统主要由稳压源模块、稳流源模块、控制模块组成,下面分别论证这几个模块的选择。
1.1DC-DC模块的论证与选择
方案一:
单端正激式变换器
该种方式电路结构简单,但其变压器利用率低且结构复杂,不适合自己绕制,体积也较大。
方案二:
双管正激式变换器
双管正激变换器由于具有开关电压应力低,内在抗桥臂直通能力强,可靠性高,变压器利用率高体积小等优点,被广泛应用于高输入电压的中、大功率等级的电源产品中。
方案三:
直接DC-DC变换
根据本设计要求,可以直接控制开关管利用升降压斩波电路对直流降压,在用电容滤波就可以得到较为稳定的直流电源。
综合以上三种方案,选择方案三。
1.2PWM控制的论证与选择
由单片机直接产生
单片机可以直接输出可调PWM波,虽然应用简单,但是其输出脉宽最小调节范围较大,不利于精确控制。
方案二:
由三角波比较产生
采用三角波与可调电压经比较器比较,也可以实现脉宽可调,但是驱动能力有限,用运算放大后,可以满足要求,但是电路结构复杂,不便于制作。
使用PWM集成控制器
使用单芯片的PWM集成控制器,电路结构简单,便于用单片机进行控制,配合模拟图腾柱电路,驱动开关管较为理想。
故系统采用方案三。
1.3电流取样电阻的选择方案的论证与选择
产生电流可以采用在电阻两端加电压的方法,测量电流一般采用的方法是测量电流流经电阻两端的电压进行间接计算得到的。
因此在产生电流或者测量电流值时,取样电阻的选择非常重要。
采用普通电阻
采用大功率电阻
采用康锰铜电阻丝
康锰铜电阻丝是电流测量中很常用取样电阻,其特点在于温度漂移量非常小。
经过测试,在1Ω的康锰铜电阻丝上通过约2A电流,由于产生的热量引起的升温,只会引起0.02Ω左右的阻值变化,对电流的稳定起了很重要的作用。
另一方面,1Ω的康锰铜电阻丝约长1m,由于和外界接触面积大,即使通过大电流也能很快的散热,进一步的减小温度漂移带来的影响。
鉴于上面分析,本设计采用方案三。
1.4均流方法的论证与选择
改变单元输出内阻法(斜率控制法、电压下垂式、输出特性斜率控制式)
实现方式:
·
UO固定,改变斜率
斜率固定,改变输出电压
单元输出电流Io1增加时,Io1在电流检测电阻RS上的压降增加,致使A1输出电压增加,与单元电压反馈信号Uf叠加后送至A2反相输入端,经A2放大后输出Ur变负,利用这个Ur电压控制单元输出电流,从而实现均流。
改变单元输出内阻法(斜率法)
小电流时均流效果较差,这点可从公式△Imax=0.05Imax看出。
大电流时均流效果较好。
对电压源来说,内阻RO(斜率)应越小越好,但是这种均流方法利用改变RO来实现均流,降低了电源输出的负载特性,即以牺牲电路的技术指标来实现均流。
随着微处理器技术的发展,这种方法很容易实现程控,从而实现比较理想的均流控制特性。
综合考虑采用方案二。
2系统理论分析与计算
2.1PWM控制芯片的分析
采用单片开关电源专用控制芯片UC3842、大功率开关管MOSFET和高频开关变压器。
优点是转换效率高,电压在一定范围内可调;
缺点是电路较复杂,电流小步幅精确调整范围困难。
采用TI公司的PWM产生芯片TL494,以及低导通电阻的MOS管IRF3205构成DC/DC模块。
TL494内部集成两个误差放大器,通过反馈能对PWM信号的占空比进行调节,从而精确地调整输出电具有高驱动能力,开关管能工作在完全导通或完全截止的理想状态,从而使该DC/DC模块具有较高效率。
TL494是一种固定频率脉宽调制电路,它包含了开关电源控制所需的全部功能,广泛应用于单端正激双管式、半桥式、全桥式开关电源。
TL494有SO-16和PDIP-16两种。
工作原理简述:
TL494是一个固定频率的脉冲宽度调制电路,内置了线性锯齿波振荡器,振荡频率可以通过外部的一个电阻和一个电容进行调节。
输出电容的脉冲其实是通过电容上的正极性锯齿波电压与另外2个控制信号进行比较来实现。
功率输出管Q1和Q2受控于或非门。
当双稳触压器的时钟信号为低电平时才会被通过,即只有在锯齿波电压大于控制信号期间才会被选通。
当控制信号增大,输出脉冲的宽度将减小。
控制信号由集成电路外部输入,一路送至时间死区时间比较器,一路送往误差放大器的输入端。
死区时间比较器具有120mV的输入补偿电压,它限制了最小输出死区时间约等于锯齿波的周期4%,当输出端接地,最大输出占空比为96%,而输出端接参考电平时,占空比为48%。
当把死区时间控制输入端街上固定的电压,即能在输出脉冲上产生附加的死区时间。
脉冲宽度调制比较器为误差放大器调节输出脉宽提供了一个手段:
当反馈电压从0.5V变化到3.5时,输出的脉冲宽度从被死区确定的最大导通百分比时间中下降为零。
2个误差放大器具有从-0.3V到(Vcc-2.0)的共模输入范围,这可能从电源的输出电压和电流察觉到。
误差放大器的输出端常处于高电平,它与脉冲宽度调智器的反相输入端进行“或”运算,真是这种电路结构,放大器只需最小的输出即可支配控制电路。
我们采用方案二TL494。
2.2MOSFET参数计算
开关管与同步整流管的工作条件不同,其损耗也不一样。
开关管有传导损耗(或称导通损耗)和栅极驱动损耗(或称开关损耗),而同步整流管只有传导损耗。
传导损耗是由MOSFET的导通电阻RDS(on)造成的,其损耗与I2D、RDS(on)及占空比大小有关,要减少传导损耗需要选用RDS(on)小的功率MOSFET。
新型MOSFET的RDS(on)在VGS=10V时约
10mΩ左右,有一些新产品在VGS=10V时可做到RDS(on)约2~3mΩ。
栅极驱动损耗是在开关管导通及关断瞬间,在一定的栅源电压VGS下,对MOSFET的极间电容(如图2所示)进行充电(建立VGS电压,使MOSFET导通)和放电(让VGS=0,使MOSFET关断)造成的损耗。
此损耗与MOSFET的输入电容Ciss或反馈电容Crss、栅极驱动电压VGS及开关频率fsw成比例。
要减小此损耗,就要选择Css或Crss小、阈值电压VGS(th)低的功率MOSFET。
我们采用的MOSFET的型号为IRE3205,这个开关管的参数为:
BRDSS(V)
55
RDS(on)10V(mOhms)
8.0
ID@25C(A)
98
ID@100C(A)
69
内阻比较小,开关管不容易发热,有助于保护和提高效率。
3电路与程序设计
3.1电路的设计
3.1.1系统总体框图
系统总体框图如图3.1所示:
图3.1系统总体框图
3.1.2恒压源子系统电路原理图
图3.1恒压源子系统电路图
3.1.3恒流源子系统电路原理图
图3.2恒流源子系统电路图
3.2程序的设计
3.2.1程序功能描述与设计思路
通过调节TL494的基准电压来改变模块2的输出电流,单片机通过TLC5616给TL494基准电压,需要设置按键来改变TLC5615的输出电压,从达到控制电流的目的。
程序只需要处理根据按键值是增大还是减小TLC5615的输出电压。
4测试方案与测试结果
4.1测试方案
测试采用电流表串联进电路进行测量,电压表并联电路进行测量。
同时测量并记录测试结果,计算输入输出功率。
同时用示波器测量两个电源模块控制芯片的输出占空比波形。
4.2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:
高精度的数字毫伏表,模拟示波器,数字万用表,指针式万用表。
4.3测试结果及分析
4.3.1测试结果(数据)
表4-1测试结果记录
数据
电
流比例
负载电阻
(Ω)
模块1电流(I)
模块2电流(I)
输出电压
(V)
输入电流
(I)
效率
(%)
1:
1
8
0.50
0.54
61.7
2
5.3
0.48
0.98
0.82
59.34
4.3.2测试分析与结论
根据上述测试数据,可以得出以下结论:
1、电源系统的输出电压基本上可以达到稳定。
2、电源的自动分流可以完成。
3、带能源的效率不是太好。
综上所述,本设计达到设计的基本要求。
源程序
#include<
reg51.h>
#include<
intrins.h>
#defineucharunsignedchar
#defineuintunsignedint
sbitdin=P2^2;
sbitsck=P2^0;
sbitcs=P2^1;
sbitz=P3^7;
voiddelay(uintz)
{
uintx,y;
for(x=0x3ff;
x>
0;
x--)
for(y=z;
y>
y--);
}
voidDA(uintdate)
uchari;
date<
<
=6;
sck=0;
cs=0;
for(i=0;
i<
12;
i++)
{
din=(bit)(date&
0x8000);
sck=1;
=1;
}
cs=1;
}
staticvoidDelayanjian(unsignedchart)
{
do
{
_nop_();
}while(--t);
voidmain()
uinta=00;
L:
P1=0xff;
_nop_();
if(P1==0xfe)
DA(a);
a++;
delay(5);
gotoL;
if(P1==0xfd)
a=a++;
l2:
if(P1!
=0xff)
gotol2;
L3:
if(P1==0xfb)
a--;
gotoL3;
if(a<
0)
a=0;
l4:
gotol4;
心得体会
首先非常感谢学校为我们提供了比赛锻炼的机会和优越的实验条件,感谢一直以来辛勤培养我们的老师——是你们教授了我们扎实的理论知识和丰富的实践经验,再次感谢我的战友。
是你们的鼓励和坚持铸就了我们的成功,自从大二听说了全国电子设计大赛那时,一颗小小的种子就已默默埋入了我的心底,我大一成绩不好,还挂过科,对人生没有规划。
大一结束时家里给我了很深刻的教育,我意识到不能再这样堕落下去了,背负着家人的期望与对电子大赛的向往,我开始了艰辛的准备。
大二的课程虽不像大一那么枯燥,但模电数电C语言等专业基础课也是有一定难度的,我硬着头皮,顶着压力,看不懂就一遍一遍看,题目不会做就请教老师同学,上网下载课程视频,去论坛求助,2点前几乎没有睡过觉,在这同时,我还在准备着大一的补考,可以说大二这段时间是相当辛苦的,但是冬去春来,辛苦是最终有了回报,我通过了大一的全部科目,并且熟练掌握了模电数电C语言。
而且最重要的我对电子,对编程产生了兴趣。
大三了,我们开更多专业课了,我深知我只是赶上了我的同学,现在才是真正起跑的时刻,我不能放松对自己的要求,因为我即将面对的是电子大赛!
就这样我仍然以120%的努力去学习单片机,自控原理,程序设计等等,还买了单片机开发板来实践,平时也多多关注其他相关知识和技术。
电子设计大赛圆满结束了,人生的征途还依然再继续,电子设计大赛的经历已然成为我人生中最为宝贵的一段回忆,它教会了我拼搏,不服输的精神,培养了我团结协作的意识。
参考文献
1赵同贺.新型开关电源典型电路设计与应用.北京:
机械工业出版社,2009.9
2杨素行.模拟电子技术基础简明教程.北京:
高等教育出版社,2006.10
3沈长生.电子技术自学宝典.北京:
人民邮电出版社,2010.6
4王兆安 刘进军.电力电子技术.北京:
机械工业出版社,2009.5
5张华林 周小方.电子设计竞赛实训教程.北京:
北京航空航天大学出版社,2007.7
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 开关电源 模块 并联 供电系统