基于单片机的开关电源并联供电系统的设计

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基于单片机控制的开关电源及其设计

基于单片机控制的开关电源及其设计单片机控制的开关电源是一种高效率、高稳定性的电源系统，常用于电子设备中。

本文将介绍基于单片机控制的开关电源的原理、设计步骤以及相关注意事项。

一、原理1.1开关电源的工作原理开关电源的核心部分是一个开关管，它通过不断开闭来调整输出电压和电流。

当开关管关断时，电源输入端的电压会通过变压器产生瞬态电流，这个电流被蓄能电容器存储在电容中。

当开关管打开时，储存在电容中的能量被释放，通过滤波电感得到稳定的电压输出。

1.2单片机控制开关电源的工作原理在单片机控制的开关电源中，单片机通过控制开关管的开闭状态来调整输出电压和电流。

单片机能够实时监测电源的输入和输出情况，并根据设定的参数进行调整。

同时，单片机还可以实现一些保护功能，如过压、过流、过温等保护。

二、设计步骤2.1确定需求首先要确定开关电源的功率需求、输入电压范围和输出电压范围。

根据需求选择合适的开关管和变压器等元器件。

2.2定义控制策略根据开关电源的工作原理以及需求，确定单片机的控制策略。

可以采用PWM（脉宽调制）控制方法来控制开关管的开闭时间，以实现对输出电压的调节。

2.3确定单片机和外围电路选择合适的单片机控制器，并设计相应的外围电路，包括ADC（模拟数字转换）模块、PWM输出模块、电流传感器等。

2.4编写软件程序根据控制策略，编写单片机的控制程序，并完成软件的调试和优化。

2.5PCB设计与制造根据电路原理图设计PCB布局，并制造相关的电路板。

2.6装配与测试完成PCB板的焊接与装配，进行电源的测试和调试。

三、注意事项3.1安全性开关电源具有高电压、高电流的特点，因此在设计和使用过程中要注意安全性。

应采用合适的绝缘措施，保证电源与其他电路之间的隔离。

3.2效率和稳定性开关电源的效率和稳定性是设计过程中需要考虑的重要因素。

应合理选择元器件，控制开关管的导通和关断时间，以提高电源的效率和稳定性。

3.3EMC（电磁兼容）设计开关电源由于工作频率较高，容易产生电磁干扰。

基于单片机的开关电源设计

众所周知，许多科学实验都离不开电源，并且在这些实验经常会对通电时间、电压高低、电流大小以及动态指标有着特殊的要求，然而目前实验所用的直流电源大多输出精度和稳定性不高；在测量上，传统的电源一般采用指针式或数码管显示电压或电流，搭配电位器来调整所要的电压及电流输出值。使用上若压要调整精确的电或者电流输出，须搭配精确的显示仪表测量，又因电位器的阻值特性非线性，在调整时，需要花费一定的时间，况且还要当心漂移，使用起来非常不方便。因此，开关电源不仅具备良好的输出质量而且还具有多功能以及一定的智化，以精确的微机控制取代精确度小的人为操作，在实验开始之前就对一些参数进行预设，这将会给各个领域中的实验研究带来不同程度的便捷与高效。
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之间比率，维持稳定输出电压的一种电源，具有高效率、体积小的特点。从上世纪90年代以来开关电源相继进入各种电子、电器设备领域，计算机、程控交换机、通讯、电子检测设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源。开关电源向着高频化、模块化和智能化方向发展
图2.1.1开关电源工作原理图
串联式开关电源输出电压滤波电路
大多数开关电源输出都是直流电压，因此，一般开关电源的输出电路都带有整流滤波电路。图2.1.2是带有整流滤波功能的串联式开关电源工作原理图。
图2.1.2带有整流滤波功能的串联式开关电源工作原理图
图2.1.2中由一个整流二极管和一个LC滤波电路组成。其中L是储能滤波电感，它的作用是在控制开关K接通期间Ton限制大电流通过，防止输入电压Ui直接加到负载R上，对负载R进行电压冲击，同时对流过电感的电流iL转化成磁能进行能量存储，然后在控制开关K关断期间Toff把磁能转化成电流iL继续向负载R提供能量输出；C是储能滤波电容，它的作用是在控制开关K接通期间Ton把流过储能电感L的部分电流转化成电荷进行存储，然后在控制开关K关断期间Toff把电荷转化成电流继续向负载R提供能量输出；D是整流二极管，主要功能是续流作用，故称它为续流二极管，其作用是在控制开关关断期间Toff，给储能滤波电感L释放能量提供电流通路。在控制开关关断期间Toff，储能电感L将产生反电动势，流过储能电感L的电流iL由反电动势eL的正极流出，通过负载R，再经过续流二极管D的正极，然后从续流二极管D的负极流出，最后回到反电动势eL的负极。

基于单片机控制的开关电源及其设计

2、基于单片机控制的开关电源的可选设计方案由单片机控制的开关电源, 从对电源输出的控制来说, 可以有三种控制方式, 因此, 可供选择的设计方案有三种:( 1) 单片机输出一个电压( 经D/AC 芯片或PWM方式) , 用作开关电源的基准电压。

这种方案仅仅就是用单片机代替了原来开关电源的基准电压, 可以用按键设定电源的输出电压值, 单片机并没有加入电源的反馈环, 电源电路并没有什么改动。

这种方式最简单。

( 2) 单片机与开关电源专用PWM芯片相结合。

此方案利用单片机扩展A/D 转换器, 不断检测电源的输出电压, 根据电源输出电压与设定值之差, 调整D/A 转换器的输出, 控制PWM芯片, 间接控制电源的工作。

这种方式单片机已加入到电源的反馈环中, 代替原来的比较放大环节, 单片机的程序要采用比较复杂的PID 算法。

( 3) 单片机直接控制型。

即单片机扩展A/DC, 不断检测电源的输出电压, 根据电源输出电压与设定值之差, 输出PWM波, 直接控制电源的工作。

这种方式单片机介入电源工作最多。

3、最优设计方案分析三种方案比较第一种方案: 单片机输出一个电压( 经D/AC芯片或PWM方式) , 用作开关电源的基准电压。

这种方案中, 仅仅就是用单片机代替了原来开关电源的基准电压, 没有什么实际性的意义。

第二种方案: 由单片机调整D/AC 的输出, 控制PWM芯片, 间接控制电源的工作。

这种方案中单片机可以只就是完成一些弹性的模拟给定, 后面则由开关电源专用PWM芯片完成一些工作。

在这种方案中,对单片机的要求不就是很高, 51 系列单片机已可胜任; 从成本上考虑,51 系列单片机与许多PWM控制芯片的价格低廉; 另外, 此方案充分解决了由单片机直接控制型的开关电源普遍存在的问题———由于单片机输出的的PWM脉冲频率低, 导致精度低, 不能满足要求的问题。

因此, 单片机与PWM芯片相结合, 就是一种完全可行的方案。

基于单片机的开关电源设计

摘要本设计由STC89S52单片机系统，PWM脉宽调制信号控制芯片TL494，开关电源Buck串联降压电路, A/D模块, D/A模块, 键盘输入和LCD显示输出模块，制作了一个输出电压为5V-15V可调DC/DC模块构成的供电系统。

电源模块由TL494控制Buck电流构成，通过电压反馈控制将输出电压稳压到所需要的电压。

STC89C52单片机控制器采样输出电压，通过给电源模块一个调节信号，改变各电源模块的内部输出电压，从而实现输出稳定可调的电压。

关键词：STC89C52单片机; TL494; PWM脉宽调制信号; Buck电路AbstractThe design microcontroller system by STC89S52, PWM pulse width modulation signal control chip TL494 switching power supply Buck series buck circuit modules of the A / D, D / A module, keyboard input and LCD displays the output modules to produce an output voltage of 5V-15V adjustable power supply system of the DC / DC module. The power module is controlled by the TL494 Buck current is constituted by the voltage feedback control of theoutput voltage regulator to the desired voltage. STC89C52 microcontroller controller the sampling output voltage by a regulating signal to the power supply module, the internal output voltage of to change each power module, in order to achieve stable output adjustable voltage.Keywords：STC89C52CM; TL494; PWM Any diversion; Buck circuit目录摘要 (I)Abstract................................................................................................................................................... I I 第一章绪论. (1)1.1引言 (1)1.2 开关电源简介 (1)第二章开关电源DC/DC电路设计思路 (2)2.1 开关电源的工作原理 (2)2.2 开关电源的常见拓扑结构简介 (3)2.3 开关电源DC/DC拓扑设计思路 (4)2.3.1 DC/DC基本拓扑设计方案 (4)2.4 DC/DC电路实现 (5)2.4.1 DC/DC回路参数设计 (7)2.5 系统供电模块设计 (8)2.5.1 整流滤波电路设计 (8)2.5.2 工作辅助电源参数设计 (9)第三章控制系统的设计思路 (10)3.2 单片机模块的设计 (11)3.2.1 STC89C52性能简介 (11)3.2.2 最小系统设计 (11)3.3 A/D模块设计 (12)3.3.1芯片介绍 (12)3.3.2 TLC549工作时序 (13)3.3.3 A/D电路设计 (14)3.4 D/A模块设计 (15)3.4.1 D/A芯片功能介绍 (15)3.4.2 D/A芯片I2C总线数据通信基本协议 (15)3.5 接口电路的设计 (17)3.5.1显示接口电路设计 (17)3.5.2 显示接口电路设计 (17)第四章程序设计 (19)4.1 主程序流程图的设计 (19)4.2 键盘扫描程序设计 (20)4.3 A/D程序设计 (21)4.4 D/A程序设计 (22)第五章系统仿真 (23)5.1 仿真仪器 (23)5.2 仿真方法 (23)5.3 仿真结果与分析 (23)参考文献 (24)附录一：系统整体原理图 (25)附录二：程序代码 (26)结论与展望...........................................................................致谢 (35)第一章绪论1.1引言随着电子技术的发展，数字电路应用领域的扩展，现今社会，产品智能化、数字化已成为人们追求的一种趋势，设备的性能、价格、发展空间等备受人们的关注，尤其对电子设备的精密度和稳定度最为关心。

基于单片机控制的开关电源及其设计

2.基于单片机控制的开关电源的可选设计方案由单片机控制的开关电源, 从对电源输出的控制来说, 可以有三种控制方式, 因此, 可供选择的设计方案有三种:( 1) 单片机输出一个电压( 经D/AC 芯片或PWM方式) , 用作开关电源的基准电压。

这种方案仅仅是用单片机代替了原来开关电源的基准电压, 可以用按键设定电源的输出电压值, 单片机并没有加入电源的反馈环, 电源电路并没有什么改动。

这种方式最简单。

( 2) 单片机和开关电源专用PWM芯片相结合。

此方案利用单片机扩展A/D 转换器, 不断检测电源的输出电压, 根据电源输出电压与设定值之差, 调整D/A 转换器的输出, 控制PWM芯片, 间接控制电源的工作。

这种方式单片机已加入到电源的反馈环中, 代替原来的比较放大环节, 单片机的程序要采用比较复杂的PID 算法。

( 3) 单片机直接控制型。

即单片机扩展A/DC, 不断检测电源的输出电压, 根据电源输出电压与设定值之差, 输出PWM波, 直接控制电源的工作。

这种方式单片机介入电源工作最多。

3.最优设计方案分析三种方案比较第一种方案: 单片机输出一个电压( 经D/AC芯片或PWM方式) , 用作开关电源的基准电压。

这种方案中, 仅仅是用单片机代替了原来开关电源的基准电压, 没有什么实际性的意义。

第二种方案: 由单片机调整D/AC 的输出, 控制PWM芯片, 间接控制电源的工作。

这种方案中单片机可以只是完成一些弹性的模拟给定, 后面则由开关电源专用PWM芯片完成一些工作。

在这种方案中,对单片机的要求不是很高, 51 系列单片机已可胜任; 从成本上考虑,51 系列单片机和许多PWM控制芯片的价格低廉; 另外, 此方案充分解决了由单片机直接控制型的开关电源普遍存在的问题———由于单片机输出的的PWM脉冲频率低, 导致精度低, 不能满足要求的问题。

因此, 单片机和PWM芯片相结合, 是一种完全可行的方案。

第三种方案: 是最彻底的单片机控制开关电源, 但对单片机的要求也高。

基于单片机控制的开关电源的设计

基于单片机控制的开关电源的设计开关电源是一种常见的电源供应器，其基本原理是通过开关器件（如MOSFET、IGBT等）的开关行为来实现电源的稳定输出。

在单片机控制下，可以实现更精确的电压和电流调节，从而提高功率转换效率和供电稳定性。

本文将详细介绍基于单片机控制的开关电源的设计。

首先，我们需要选择合适的单片机。

在选择单片机时，应考虑其性能、成本和易用性。

常用的单片机有PIC、AVR、STM32等，可以根据实际需求选择最适合的单片机类型。

接下来，进行开关电源的电路设计。

开关电源的基本电路包括输入滤波电路、整流电路、开关器件、输出滤波电路和反馈控制电路。

输入滤波电路的作用是滤除输入电源中的高频噪声，以保证电源的稳定性。

整流电路用于将交流输入转换为直流电压。

开关器件是开关电源的关键部分，通过控制开关器件的开关状态，可以实现电源的输出调节。

输出滤波电路用于滤波输出的脉动电压，以获得稳定的直流电压输出。

反馈控制电路用于监测输出电压，并通过单片机进行调节。

在设计过程中，要考虑电路的稳定性和效率。

一方面，电路应具有足够的稳定性以保证电源输出的精度和稳定性。

另一方面，电路应具有较高的功率转换效率，以减少功耗和热量产生。

根据设计要求，可以选择合适的电路元件，如电感、电容、二极管等，以提高电路的稳定性和效率。

在单片机控制下，可以实现电源的自动调节和保护功能。

通过单片机的输入输出引脚连接到开关器件的驱动电路，可以实现开关器件的开关控制。

通过单片机的AD转换功能，可以实时监测电源的输出电压，并通过PID控制算法进行调节，从而实现电源输出的精确控制。

此外，可以通过单片机的IO口连接各种传感器，如温度传感器和过流保护电路，实现对电源工作状态的实时监测和保护功能。

在程序设计方面，可以利用单片机的中断和定时器功能来实现电源的调节和保护。

通过中断，可以实现对输入电压的过压和欠压保护，以防止电源工作在不正常的电压范围内。

通过定时器，可以实现对输出电流的过流保护，以避免电源损坏或者对负载产生过大的影响。

基于单片机控制的开关电源及其设计

基于单片机控制的开关电源及其设计
开关电源是一种广泛应用于电子设备中的电源，它具有高效率、稳定
性好、体积小等优点。

基于单片机控制的开关电源则是在传统开关电源的
基础上结合了单片机的控制功能，可以实现更精确、智能的控制。

首先，输入滤波模块用于滤除输入电源中的高频噪声，以保证后续电
路正常工作。

整流滤波模块则将输入电源的交流信号经过整流后变为直流
信号，并进行滤波以减小波动。

接下来，开关变换模块是整个开关电源的关键。

该模块中包含了主要
的开关电源拓扑结构，如Buck、Boost、Buck-Boost等。

通过开关元件的
开关动作，实现电源输入电压到输出电压的变换。

在设计中，需要考虑开
关频率、开关管的选择以及辅助器件的设计。

输出滤波和稳压控制模块用于进一步滤除开关变换模块输出电压中的
高频噪声，并稳定输出电压。

可以使用电容、电感等元件来实现滤波功能，并通过反馈控制实现稳压功能。

最后，单片机控制模块通过采集输入电压、输出电压等信号，实时监
控电源的工作状态，并根据需要进行调节。

比如，可以通过PWM信号控制
开关元件的开关频率，从而实现输出电压的调节。

同时，单片机还可以实
现过压、过流、过温等保护功能，提高开关电源的安全性和可靠性。

总结起来，基于单片机控制的开关电源通过单片机的控制功能，实现
了对开关电源的精确控制。

在设计中需要注重滤波和稳压控制模块的性能
选择和设计，同时合理选择开关变换模块的拓扑结构和开关元件，以确保
开关电源的效率和稳定性。

基于单片机的智能稳压型开关电源模块并联供电硬件系统的设计

Single Chip Microcomputer ZHANG Tieshan, REN Zhong
（China University of Mining and Technology Yinchuan College, Yinchuan 750021, China）
Abstract: This paper designs a hardware system for a regulated power supply using a C8051F microcontroller. The system uses EXB841 as the core component of IGBT drive circuit, and uses Buck type circuit as the main circuit. It adopts voltage negative feedback method and external control current sharing method to control the output voltage and current, so that the switching power supply can intelligently adjust the voltage and current. Keywords: intelligent voltage regulator;hardware system;single chip microcomputer;switching power supply
本文主电路所选用的Buck电路，如图2所示。
1.2 控制方法的选择
稳压型开关电源中开关
L
S V GS
管的控制 V1
D1
C

基于51单片机控制的开关电源设计

基于51单片机控制的开关电源设计一、引言开关电源是一种将交流电转换为直流电的电子设备，广泛应用于各个领域。

本文将以基于51单片机控制的开关电源设计为题，介绍设计的原理和实现过程。

二、设计原理开关电源的设计主要包括输入电路、滤波电路、变压器、整流电路、滤波电路、稳压电路以及控制电路。

其中，控制电路起到控制和调节输出电压的作用。

在本设计中，我们采用了51单片机作为控制电路的核心，通过编程控制电路的开关状态，实现对输出电压的精准调节。

三、设计过程1. 输入电路的设计：输入电路主要用于将交流电转换为直流电，并对电压进行稳压处理。

我们选择了整流桥和滤波电容作为输入电路的核心元件，通过整流和滤波，将交流电转换为平稳的直流电。

2. 变压器的设计：变压器是开关电源的重要组成部分，用于提高或降低输入电压的大小。

我们根据实际需求选择合适的变压器，使得输出电压与输入电压之间满足所需的关系。

3. 整流电路的设计：整流电路用于将输入电压转换为脉冲电压，我们选择了二极管桥整流电路，通过将输入电压进行整流，得到脉冲电压。

4. 控制电路的设计：控制电路是整个开关电源设计中最关键的部分，我们选择了51单片机作为控制电路的核心。

通过编程，我们可以控制开关管的开关状态，从而实现对输出电压的调节和稳定。

5. 输出电路的设计：输出电路主要用于输出稳定的直流电压。

我们选择了稳压电路和滤波电容作为输出电路的核心元件，通过稳压和滤波，得到稳定的输出电压。

四、实现效果通过以上的设计过程，我们成功实现了基于51单片机控制的开关电源。

通过编程控制，我们可以实现对输出电压的精确调节和稳定控制。

该开关电源具有输出电压稳定、效率高、响应速度快等特点，适用于各种电子设备的供电需求。

五、总结本文以基于51单片机控制的开关电源设计为题，介绍了设计的原理和实现过程。

通过该设计，我们可以实现对输出电压的精确调节和稳定控制，满足各种电子设备的供电需求。

希望本文能为读者提供有关开关电源设计的参考和借鉴，同时也希望读者能够通过自己的努力和创新，设计出更加高效和稳定的开关电源。

基于单片机控制的开关电源的设计

基于单片机控制的开关电源的设计开关电源是一种将输入的电能转化为所需输出电能的电源，它具有效率高、体积小、重量轻、可靠性高等特点，被广泛应用于各种电子设备中。

本文将介绍一种基于单片机控制的开关电源的设计。

一、设计原理开关电源的核心是DC-DC变换器，其输入端接受交流电源，通过整流滤波电路将交流电源转化为直流电源，并经过DC-DC变换器将直流电源转化为所需输出电压。

此外，为了实现对输出电压的控制和保护功能，需要使用单片机进行控制和监测。

1.输入电路输入电路由输入滤波电路和整流电路组成。

输入滤波电路主要是为了去除交流电源中的高频干扰，通常采用电容和电感组成的滤波网络。

整流电路将交流电源转换为直流电源，常见的整流电路有整流桥和二极管整流电路。

2.DC-DC变换器DC-DC变换器是开关电源的核心部分，它将输入的直流电源转变为所需的输出电压。

常见的DC-DC变换器有：（1）Buck变换器：输出电压小于输入电压；（2）Boost变换器：输出电压大于输入电压；（3）Buck-Boost变换器：输出电压可大于也可小于输入电压。

3.控制电路为了实现对输出电压的控制和监测，需要使用单片机进行控制。

单片机可以通过PWM技术控制开关管的导通和断开，从而控制开关电源输出电压的大小。

同时，单片机还可以监测输出电压的大小，并进行保护控制，如过压保护、欠压保护、过流保护等。

二、设计步骤以下是基于单片机控制的开关电源的设计步骤：1.确定输入电压范围和输出电压要求，并选择合适的DC-DC变换器电路。

2.根据输入电压和输出电压要求，计算所需的滤波电容和电感值，并选择合适的元器件。

3.根据DC-DC变换器电路的控制方式，设计开关管的驱动电路。

常见的驱动方式有：反馈控制、定时控制、电流控制等。

4. 选择合适的单片机，并进行引脚分配。

常见的单片机有：ATmega8、STM32等。

5.编写单片机程序，实现对输出电压的控制和监测。

程序中需要包含PWM控制部分、过压保护部分、欠压保护部分、过流保护部分等。

基于单片机控制的开关电源的设计

基于单片机控制的开关电源的设计开关电源是一种电力转换装置，其工作原理是将输入的电能转换为高频交流电能，经过变压、整流、滤波等处理，输出稳定的直流电压给负载。

它具有体积小、效率高、输出稳定等优点，在各种电子设备中广泛应用。

本文的设计目标是基于单片机控制的开关电源，通过软件程序实现开关电源的控制和保护功能。

下面将从硬件设计和软件设计两方面介绍基于单片机控制的开关电源的设计过程。

硬件设计：1.选择单片机：根据需要选择适合的单片机，常用的有8051系列、AVR系列、PIC系列等。

选择时要考虑单片机的性能、IO口数量、工作电压等参数。

2.电源输入：选择合适的变压器和整流滤波电路，将输入交流电转换为直流电，供给开关电源的PWM控制电路和负载。

3.开关电源的PWM控制电路：使用单片机的PWM输出控制开关电源的工作周期和占空比，从而控制输出电压的大小。

可以使用单片机的IO口连接到MOSFET等开关元件，通过调节IO口的电平和频率来控制开关电源的输出电压。

4.电路保护：为了保护开关电源和负载不受损坏，需要添加过压保护、过流保护、过温保护等电路。

可以使用电压比较器、电流检测芯片等进行监测和保护。

软件设计：1.初始化：在程序运行开始时，对单片机的IO口、定时器等进行初始化设置。

2.输入检测：通过外部引脚读取输入电压和电流的大小，判断是否超出范围。

如果超出范围，则进行相应的保护措施，如关闭开关电源输出。

3.控制算法：根据输入电压和目标输出电压，通过控制占空比调整输出电压的大小。

可以使用PID控制算法等来实现精确控制。

4.输出控制：使用单片机的PWM输出控制开关电源的开关状态和工作周期。

根据控制算法计算的合适占空比，将其作为PWM的占空比输出。

同时，通过监测输出电压和电流的大小，进行闭环控制，使输出电压保持稳定。

5.保护机制：实现过压保护、过流保护、过温保护等功能。

当检测到异常情况时，及时关闭开关电源输出，避免负载和开关电源的损坏。

基于单片机的开关电源模块并联供电系统

压为Ｕ严３Ｖ，则电路输出电流Ｉ。＝（ＵｆｘＲ。。）／（Ｒｘ
ＴＬ４９４输出ＰＷＭ信号占空比ＤＪ，，导致ｕ。Ｊ，，从而实现稳压的目的。反之，ｕ。一 ÷ Ｊ，＿ ÷ ＩＥＪ，＿ ÷ ＩｃＪ，一Ｄｊ，一ｕ。，同样起到稳压作用。
２．４过流保护
出电流大于４．５Ａ时单片机采集的电压值为９．４６Ｖ，此时程序中对应的数据为１９８９，因此设定一个基准数据１９８９，利用程序进行判断，当输入信号的数据
本设计利用单片机控制进行过流保护，单片机实时采集两个ＤＣ／ＤＣ模块反馈的电流，根据算法输
对输出电流进行采样，采样的信号进行差分放大，放
大倍数Ａ￣Ｒ３／Ｒ４，单片机检测差分放大的信号根据算法自动调整电压预置。电压检ｉ贝０时，采用电阻、
采用下垂法实现均流方式，在模块的内部或外
部加入并联模块的电阻，用简单的控制来维持并联模块中电流的分配。这种方法简单、易实现，并联模
的电感线圈为多股包线并绕以减小高频下导线集肤效应带来的损耗，并使用铁氧体材料的磁芯以减小其磁滞损耗。电容则选用涤纶电容，它具有较好的高‘
频特性、稳定性和较小的损耗。
３电路与程序的设计
ＤＣ／ＤＣ变换主电路如图三所示。本ＤＣ／ＤＣ变换采用降压方式，当功率管闭合时２４ｖ（ｖｃｃ）直流电压除向负载供电之外，还有一部分电能储存于电感Ｌ和电容中。当功率管断开时，电感Ｌ中的电能继续传送给负载和电容。降压式输出电压Ｕｏ－ＵＩＤ，

基于C8051F020的开关电源并联模块供电系统设计

１２８
基于Ｃ８０５１Ｆ０２０的开关电源并联模块供电系统设计
基于Ｃ８０５１Ｆ０２０的开关电源并联模块供电系统设计
ＤｅｓｉｇｎｏｆＰａｒａｌｌｅｌＳｗｉｔｃｈｉｎｇＰｏｗｅｒＳｕｐｐｌｙＳｙｓｔｅｍＢａｓｅｄｏｎＣ８０５１Ｆ０２０
ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｉｓｐａｐｅｒｍａｉｎｌｙｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓａｋｉｎｄｏｆｐａｒａｌｌｅｌｓｗｉｔｃｈｉｎｇｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｂａｓｅｄｏｎｓｉｎｇｌｅｃｈｉｐ，ｉｎｃｌｕｄｉｎｇｉｔｓｗｏｒｋｉｎｇｐｒｉｎ— ｃｉｐｌｅ。ｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｈａｒｄｗａｒｅｍｏｄｕｌｅｃｉｒｃｕｉｔａｎｄｓｏｆｔｗａｒｅｄｅｓｉｇｎ．ＴｈｉｓｐａｐｅｒｐｕｔｓｆｏｒｗａｒｄａｐａｒａｌｌｅｌｓｗｉｔｃｈｉｎｇｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｓｙｓｔｅｍｄｅｓｉｇｎｗｉｔｈｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｃｏｒｅｂａｓｅｄｏｎＣ８０５１Ｆ０２０，ａｎｄｄｅｓｉｇｎｓａＤＣ／ＤＣｍｏｄｕｌｅｐａｒａｌｌｅｌｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｗｉｔｈｔｗｏｒａｔｅｄｏｕｔｐｕｔｐｏｗｅｒａｒｅａｌｌ１６Ｗ，ｏｕｔｐｕｔｖｏｌｔａｇｅａｒｅ８Ｖ．Ｔｈｅｏｕｔｐｕｔｃｕｒｒｅｎｔｏｆｔｗｏｐａｒａｌｌｅｌｍｏｄｕｌｅｉｎｔｈｅｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｓｙｓ — ｔｅｍｃａｎｂｅｉｎａｃｅｒｔａｉｎｒａｎｇｅａｎｄｔｗｏｍｏｄｕｌｅｓｃａｎｂｅｃｕｒｒｅｎｔｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｔｈｅｓｙｓｔｅｍｗｉｔｈａｐｒｏｔｅｃｔｉｏｎｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｌｏａｄｓｈＯｒｌｃｉｒｃｕｉｔ．ｔｈｅｐｏｗｅｒｓｕｐｐｌｙｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙｉｓａｂｏｕｔ８５％．

基于STM32单片机的开关电源并联供电系统

第14卷第4期2016年12月南京工程学院学报（自然科学版）Journal of Nanjing Institute of Technology(Natural Science Edition)Vol. 14,N o.4D e c.,2016d o i：10. 13960/j. issn. 1672 -2558. 2016. 04. 007投稿网址：http ://xb. njit. edu. c n 基于STM32单片机的开关电源并联供电系统张津杨\司吉旗2(1.南京工程学院工业中心，江苏南京，211167;2.南京工程学院电力工程学院，江苏南京211167)摘要:研究两个D C/D C开关电源降压电路并联供电系统的设计.该系统使用S T M32单片机芯片作为主控芯片，产生驱动M0S F E T的P W M信号脉冲，同时使用A D7656芯片采集两路降压电路的输出电流信号以及并联供电的电压信号.S T M32单片机获得电流信号和电压信号后，进行数字闭环P I D控制，以此来实现稳定输出电压的情况下两路输出电流均流的设计.试验测试结果验证了控制算法的合理性.关键词：D C/D C;开关电源；并联供电；均流中图分类号:T N86Research on Parallel Operating System of Switching Mode Power Supplybased on STM32 Single Chip MicrocomputerZHANG Jin-yang1, SI Ji-qi2(1. Industrial Center, Nanjing Institute of Technology, Nanjing 211167, China;2. School of Electric Power Engineering, Nanjing Institute of Technology, Nanjing 211167, China)Abstract: T his p a p e r studied the d e sign of a D C/D C switching m o d e p o w e r supp l y parallel operating system, In this system, S T M32single chip m i c r o c o m p u t e r w a s u s e d as a m a i n controller to generate P W M pulse w h i c h d r o v e M O S F E T.M e a n w h i l e,A D7656 chi p w a s u s e d to acquire the output voltage of p o w e r s u p p l y s y s t e m a n d the output current of e a c hb uc k converter. After the acquisition of current a nd voltage signals, close loop P I D control m e t h o d w a s e m p l o y e d to realizecurrent sharing of b u c k converters a n d stabilize output voltage of the p o w e r s u p p l y system. E x p e r i m e n t a l results s h o w that the control algorithm is feasible.Key words: D C/D C;switching m o d e powe r;parallel supply; current sharing随着工业化水平不断提高，对开关电源功率的要求也越来越高.但是单个的大功率电源设计并不是一件容易的事情，设计中存在成本过高、可靠性和稳定性难以保证的问题.如果能将多个小功率的开关电源并联使用，每个电源模块只承受部分负载功率，而且并联的电源模块之间可以形成冗余备份关系，这样将大大提高供电系统的稳定性和可靠性[1].并联供电系统中的各个开关电源模块不能做到完全一致，这将会导致在并联使用时每个模块的输出电流不一致，有的模块输出电流将会比较大，长此以往，输出电流大的模 ±夬将被损坏.因此如何使并联供电系统中各个开关电源模块能够均流输出具有很重要的研究价值[2].常用的开关电源并联供电系统的均流方法有:输出阻抗法、主从模块设置法、平均电流值自动均流法.收稿日期：2016 -09 -12;修回日期：2016-11-02基金项目：江苏省自然科学基金项目（B K20140766)作者简介：张津杨,工程师，研究方向为开关电源及控制技术.E-mail ：dndxjyz@ sina. com引文格式：张津杨，司吉旗.基于S T M32单片机的开关电源并联供电系统[J].南京工程学院学报（自然科学版），2016，14(4):38-41.硬件设计采用两路BUCK 电路[8]并联供电的设计，硬件系统框图如图1所示.本系统使用 STM 32F 103RBT 6芯片作为主控芯片.24 V 输人BUCK 降压电路产生8 V 输出电压，输出电流经过康铜丝采样转化成电压信号，这两类电压信号经过运算放大器进行信号调理，然后输人AD 7656模数转换芯片转换成数字信号，CPU 芯片通过FSMC 接口读人转换后的数字信号，进行相应的PID 算法处理，调节输出的 PWM 信号来控制两路BUCK 电路的输出电压和输出电流.采用输出阻抗法时，在开关电源并联供电系统中，各个电源模块相互独立，为使模块实现均流，通过采集输出反馈信号来调整开关电源的输出阻抗，这是最简单的均流实现方法，但是运行条件发生变化、构成系统的元器件老化都会影响电流的分配，因此，均流性能会随着运行时间的变化而大幅下降[3 4 ;主从设置法是指定其中一个电源模块为主模块，该主模块按照电压模式工作，其余的电源模块则按照电流模式工作，跟随主模块分配电流[5]，该方法把主模块电压输出误差作为从模块的电流基准，从模块按此基准值进行调节，从而实现均流的目的;但是一旦主模块出现故障，整个并联供电系统将崩溃，此外，并联供电系统在一个标准的误差电压下工作，由其它干扰因素引起误差电压的变化，都会导致模块电源输出电流的调节，从而影响均流的实际精度[6];平均电流值自动均流法是将各电源模块输出电流采样转换为电压信号，与均流母线电压相比，获取相应调节量来调节模块的输出电流，从而实现各电源模块均流[7]，但在实践中，当均流母线发生短路时，母线电压下降导致各电源模块输出电压下降，甚至到达其下限，造成故障[1].针对以上各种方法的缺点，本文提出数字均流实现方法.该方法没有主从电源模块之分，电源模块之间没有依赖关系，两个电源模块可以互为备用.而且，当其中一个电源模块出现故障导致另外的电源模块过负荷时，通过过流保护措施，保证另外的电源模块不会损坏，极大地提高了并联供电系统的稳定性和可靠性.此外该方法是闭环实现策略，可以较为准确地实现均流调节.1 DC/DC 开关电源模块并联供电系统硬件设计第14卷第4期张津杨，等:基于STM 32单片机的开关电源并联供电系统 39AMS117MP2359汔8卜OV图 1 硬件系统框图40南京工程学院学报（自然科学版)2016年12月2 DC/DC 开关电源模块并联均流的实现两个DC /DC 模块并联运行时均流实现是非常重要的环节.通过均流策略保证两路DC /DC 模块输出电流相同，从而防止其中任意一个模块输出过流，避免DC /D C 电源模块损坏.当输入电压和负载电流发生变化时，要能够及时调整DC /DC 模块的输出电压，使其稳定输出.采用PID 串级控制稳定输出电压以及实现并联模块均流的策略，PID 串级控制系统框图如图2所示. 该系统中有两个PID 控制器，PID 1是主控制器，称为外环控制器，PID 2是副控制器，称为内环控制器，其中PID 1控制器是电压控制器、PID 2控制器是电流控制器.PID 1控制器的输出作为PID 2控制器的输入给定，采用同步采样的控制方式.图2 P ID 串级控制系统DC /DC 开关电源模块并联均流控制算法的实现结构图如图3所示.PID 1控制器调节输出为电流变化量，该电流变化量与实时采样的两路电流值相加，得到在设定输出电压的情况下负载需要的总电流值. 该电流值均分后作为每路BUCK 电路输出电流的设定值，然后和实际电流采样值进行比较，差值送入 PID 2、PID 3控制器进行调节，调节输出为每路的PWM 信号占空比变化量.利用PWM 信号占空比的变化量修正输出的PWM 信号，控制BUCK 电路的输出电流值，最终实现在稳定输出电压的情况下，两路BUCK 电路均流输出.图3 DC/DC 开关电源模块并联均流控制算法的实现结构图3试验验证为了验证上述控制算法的正确性，搭建试验测试平台，DC /D C 模块的输入电压为24 V ，输出电压要求稳定在8 V .测试电路连接如图4所示，电源输入端连接电流表A 0、电压表V I ，分别测量输入电流/。

基于单片机控制的开关电源设计

基于单片机控制的开关电源设计随着电子技术的快速发展，电源技术也在不断演进。

目前，基于单片机控制的开关电源设计成为了一种趋势。

本文将从开关电源的概念、工作原理、单片机的选择、开关电源的设计要点等方面进行讨论。

开关电源是一种能够将交流电转换为稳定直流电的电源装置。

与传统的线性电源相比，开关电源具有高效率、体积小、重量轻以及可调节性强的特点。

基于单片机控制的开关电源设计，通过单片机的智能控制和精确调节，可以实现更加稳定和精确的电源输出。

首先，我们来了解一下开关电源的工作原理。

开关电源主要由输入滤波电路、整流电路、变换电路和输出电路四部分组成。

其中，输入滤波电路用于滤除电源输入的杂波干扰，整流电路将交流电转换为直流电，变换电路通过变换器件（如MOSFET、继电器）来调节输出电压和电流，输出电路将变换后的电源输出给负载。

在基于单片机控制的开关电源设计中，单片机是一个重要的组成部分。

选择合适的单片机，可以更好地满足设计需求。

在选择单片机时，需要考虑以下几个方面：性能、接口和IO数量、编程方式、工作频率、功耗和成本等。

根据具体的设计要求，选择性能合适、接口丰富的单片机是非常重要的。

接下来，我们将介绍一些开关电源设计的要点。

首先是开关电源的稳压和稳流控制。

通过单片机控制，可以实现对输出电压和电流的精确调节，保证稳定的输出。

同时，还需要注意开关电源的过流、过压、过温等保护功能的设计，以避免电源损坏和负载设备受损。

此外，还需要考虑开关电源的高效率设计，以减少功耗和热量产生，提高电源的使用寿命。

此外，开关电源的电磁兼容性和故障诊断能力也需要进行充分考虑。

最后，我们还需要关注一些细节问题，如电路调试和信号处理等。

在电路调试中，需要通过实际测量和观察数据来分析和确认电路的工作状态，进一步优化和调整电路性能。

信号处理可以使用单片机的AD转换功能来采集和处理信号，实现对电源工作状态的监测和控制。

综上所述，基于单片机控制的开关电源设计是一项重要而有挑战的工作。

基于单片机的开关电源设计与实现

基于单片机的开关电源设计与实现1.引言开关电源是一种将输入直流或交流电转换为稳定输出的电源系统。

它具有高效率、小体积、轻重量等特点，被广泛应用于电子设备和工业领域。

本文旨在介绍基于单片机的开关电源设计与实现，包括原理、设计步骤以及实际搭建过程。

2.基本原理开关电源的基本原理是通过快速开关元件（如MO SF ET）控制输入电压的开关时间，将输入电压转换成高频脉冲信号，并通过滤波电路得到稳定的输出电压。

而单片机作为开关电源的智能控制核心，通过调节开关元件的开关频率和占空比，实现对输出电压的精确调节。

3.设计步骤3.1选择开关元件和滤波电路在设计开关电源时，首先需要选取合适的开关元件和滤波电路。

开关元件应具有低导通压降和快速开关速度，常用的有MO SF ET和I G BT。

滤波电路可采用LC滤波或者P I滤波，用于去除高频脉冲信号中的杂波。

3.2确定控制策略通过单片机控制开关元件的开关频率和占空比，可以实现对输出电压的调节。

控制策略可以采用开环控制或闭环控制，其中闭环控制更加精确稳定。

根据具体的需求和应用场景选择合适的控制策略。

3.3编写控制程序使用单片机的开发工具，编写控制程序并烧录到单片机中。

程序应包括对开关元件的开关频率和占空比的控制，以及保护功能的实现。

根据具体需要，还可以添加过温保护、过流保护等功能。

3.4搭建电路并测试按照设计方案，搭建开关电源的电路，并连接单片机及其他所需的外围电路。

在搭建完成后，进行电路的功能测试。

通过实验验证电路的性能是否符合设计要求，如输出电压的稳定性、响应速度等。

4.实现案例以设计一个12V输出、电流可调节的开关电源为例，使用单片机控制开关频率和占空比。

具体实现步骤如下：1.选择合适的M OS FE T开关元件，并设计电路以实现12V输出。

2.通过脉宽调制（PW M）控制单片机的输出端口，调节开关频率。

3.使用反馈电路和AD C模块实现对输出电流的检测和调节，实现电流可调节功能。

开关电源模块并联供电系统

摘要本设计以单片机作为核心，辅以Buck电路、数字电位器作电流采集、光耦电路等电路，实现了一个由两个额定输出功率均为16W的8VDC/DC模块构成的开关电源模块并联供电系统的设计。

系统输出电压8V稳定，两个模块电流可以按固定比例输出,供电系统效率达到60%以上。

期间，我们解决了输出电压稳定问题、双路开关电源并联均流及非均流问题、通过单片机对电流及电压进行AD采样问题等问题。

本系统具有调整速度高、精度高、散热性好等特点，保证了系统稳定性。

关键词：开关电源并联供电AbstractThis design is based on the MCU as the core,supplemented by Buck circuit,digital potentiometer for current collection,optocoupler circuit,has achieved a two rating output power is16W8V DC/DC module switching power supply module parallel power supply system design.The output voltage of8V stability,two current module can be fixed scale output,power supply system efficiency can reach above60%.During the period,we solve the output voltage stability problem,dual switching power supply parallel current equalization and non-uniform flow problem, through the single-chip microcomputer to current and voltage of the AD sampling and other problems.The system has a high tuning speed,high precision,good heat dissipation characteristics,to ensure the stability of the system.Keyword：Switch Power supply Parallel connection Power supply目录摘要1一、方案论证31.方案比较与选择3（1）DC/DC模块3（2）控制方式设计32.系统总体方案描述4二、理论分析与参数计算51.DC/DC变换器稳压方法52.电流电压检测63.均流方法64.过流保护6三、单元模块设计61．DC供电模块设计62．电压电流反馈电路设计63．单片机控制电路设计74．控制算法设计75．主要器件介绍7四、系统测试及结果分析81.测试方法与仪器82.测试结果分析83.产生偏差原因94.改进方法9五、总结9参考文献9附录10一、方案论证1.方案比较与选择根据题目要求，调整负载电阻至额定输出功率状态，供电系统保持输出电压0U =8.0±0.4V，保证供电效率不低于60%，使两个模块输出电流之和0I =1A 且按I1:I2=1:1模式和0I =1.5A、5.1:1:21=I I 自动分配电流。

开关电源模块并联供电系统的设计

开关电源模块并联供电系统的设计钟小军（陕西理工学院物理与电信工程学院电子信息工程专业，2008级082班，陕西汉中 723003）指导教师：龙光利[摘要] 为了将两个开关电源模块并联起来供电，设计了一种开关电源模块并联供电系统，它以LM2596开关调节器为核心组成开关电源模块，LM324集成运放组成电流反馈网络，以LM7812和LM7805构成辅助供电模块。

在Proteus 环境下进行硬件仿真，通过后将有关元器件焊接在PCB板上，用多个2Ω/10W的水泥电阻模拟负载，上电，输出电流在4A时输出电压在8V左右，可调节两个开关电源模块使它们输出电流之比为1:1、1:2和其它比例，转换效率可达60%以上。

[关键词] 开关电源；并联；电流；效率Design of switching power supply system in parallelZhong Xiaojun（Grade08,Class2,Major of Electronic and Information Engineering,School Of Physics and Telecommunicatons Engineering, Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723003, Shaanxi）Tutor: Long GuangliAbstract: A switching power supply system in parallel has been designed for put two switching power supply work in parallel. The design with LM2596 switching regulator as the core components constitute switching power supply module, with LM324 integrated operational amplifier constitute current feedback network, with LM7812 and LM7805 constitute auxiliary power supply module. Using Proteus environment to simulation hardware. After successfully simulation, related components be welded in PCB board, imitated load with some 2Ω/10W resistance s and turning on power then output voltage is about 8V when output current is 4A.Two switching power supply module can be ajusted to make proportion of their output current to1:1、1:2 and so on. The efficiency of the system could be up to 60%.Key words: switching power supply; parallel; current; efficiency目录1绪论 (1)1.1 课题研究背景 (1)1.2 国内外研究现状 (1)1.3 研究的目的和意义 (2)1.4 开关电源模块并联供电系统的研究思路 (2)2方案的论证和选择 (4)2.1 方案一：基于单片机控制开关电源模块并联供电系统的设计 (4)2.2 方案二：基于DSP控制开关电源模块并联供电系统的设计 (4)2.3 方案三：基于差分控制开关电源模块并联供电系统的设计 (5)2.4 方案的选择 (6)3 电路的设计 (7)3.1 DC-DC模块的设计 (7)3.1.1 DC-DC模块的电路设计 (7)3.1.2 DC-DC模块的参数计算 (8)3.2 分流反馈模块的设计 (10)3.2.1 分流反馈模块的电路设计 (10)3.2.2分流反馈模块电路参数计算 (11)3.3 辅助供电电路的设计和参数计算 (12)4 Proteus仿真与制作 (13)4.1 Proteus 仿真 (13)4.1.1 分流反馈模块的仿真调试 (13)4.1.2 辅助供电模块的仿真调试 (14)4.1.3 过流保护模块的仿真调试 (15)4.2 开关电压模块并联供电系统的制作与测试 (15)4.2.1 DC-DC模块的制作 (15)4.2.2 分流反馈模块的制作 (16)4.2.3 辅助供电模块的制作 (16)4.3 系统总体电路的组装与测试 (16)4.3.1 系统的总体组装 (16)4.3.2 系统的测试与数据分析 (18)4.3.3 方案改进分析 (21)结束语 (22)致谢 (23)参考文献 (24)附录A 英文文献原文 (25)附录B 英文文献译文 (34)附录C 系统电路总图 (41)附录D 元器件清单 (42)1 绪论1.1 课题研究背景随着电力电子技术的发展，电源技术被广泛地应用到计算机系统、工业仪表、航天、军事等领域，涉及到各个行业，各种电子设备对电源的稳定性、功率等各项性能都有了更高的要求。

基于STM32单片机的开关电源并联供电系统

摘要本系统以STM32单片机为主控制器，以TL494为核心，设计并实现一开关电源并联供电系统。

系统由稳压模块、PWM驱动模块和同步BUCK斩波电路构成的DC-DC模块单片机显示控制模块四部分组成。

在AD采集到由电流互感器CSM006NPT的感应电压后，单片机通过TL494的PWM波控制两个恒流源实现了输出电压恒定以及对输出电流任意比的控制。

本系统通过场效应管IRF3205代替续流二极管减小损耗从而提高电源效率，并且利用TL494死区引脚实现过流关断，有效的保护了电路，经测试，系统能够实现基础部分所有要求。

关键词：TL494；并联供电；同步BUCK斩波；恒流源；恒压一、方案设计1、方案比较与论证（1） DC/DC拓扑结构方案一：采用传统降压拓扑结构LM2596输出电压1.2V~37V可调，输出最高电流可达3A，输出线性好负载可调，系统效率高，可以用仅80μA的待机电流，实现外部断电，具有过流保护功能，经调节后完全可实现题目的基本要求。

但是LM2596内部电阻导通电阻相对较大，同时续流二极管的损耗较大，只能作为开关电源稳压模块，不满足系统对DC-DC模块高效率高效率的要求。

方案二：采用同步整流BUCK结构采用具有同步整流的BUCK结构，利用MOS管IRF3205代替二极管续流，IRF3205是具有极低阻抗（开态电阻为8ｍΩ），电压典型值为55V，电流续流连续110A，175℃运行温度，具有快速转换速率，无铅环保等优点。

考虑到系统MOS 管导通电阻低，效率比传统BUCK高，为了满足扩展部分效率尽可能高的要求，本作品选用同步BUCK拓扑结构。

（2）均流控制方案方案一：主从法在并联运行的电源模块单元中，选定一个工作于电压源方式电源模块单元作为主电源模块，另一个工作于电流源方式电源模块作为从流电源模块。

主模块直接调整电压，从电源模块设置电流分配。

但是在这种方式下，一旦主模块失效，则整个系统崩溃，不具备冗余功能。