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开关电源并联供电

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题目: 开关电源模块并联供电系统

目录

摘要： (1)

一、系统方案 (2)

1．DC/DC模块主电路 (2)

2.开关管驱动电路 (2)

3.辅助电源电路 (2)

4.系统总体方案 (3)

二、理论分析与计算 (3)

1.DC/DC变换器稳压方法 (3)

2.电流、电压检测 (5)

3.均流方法 (6)

4.过流保护 (6)

三、硬件电路与软件设计 (6)

1.硬件电路设计 (6)

2.软件设计 (7)

四、测试条件与结果 (9)

1．测试仪器设备 (9)

2．基本要求测试数据 (9)

3．发挥部分测试数据 (10)

4、结果分析 (11)

五、参考文献 (11)

开关电源模块并联供电系统

摘要：本设计以Atmage16L-8PU单片机为控制器，由DC/DC模块电路、开关管驱动电路、辅助电源电路、电流采样电路、单片机电路、键盘电路和显示电路组成。其中，

DC/DC模块采用BUCK电路实现，开关管驱动电路采用IR2110芯片完成，辅助电源由单片开关电源芯片LM2576产生，并增加后置线性稳压环节。单片机实现闭环控制功能，稳定输出电压，并实现两路电源自动或按指定比例分流。测试结果表明，系统各项指标均达到题目要求。

Abstract: In the design, MCU Atmage16L-8PU is used as a controller. The system is composed of DC/DC modules, switch drive circuits, auxiliary power suppliers, current and voltage detection circuits, MCU system, display and keyboard control circuits. DC/DC module is based on BUCK circuit. Switch MOSFET is drived by IR2110 chips. Auxiliary power suppliers are generated by the switch mode power supply chip LM2576 with a linear post regulator. Closed-loop control is realized by MCU, so the output voltage is stabled and the currents of the two DC/DC modules are decided automatically or by the specified proportion. Test results show that the system has definitely met the design demand.

一、系统方案

1．DC/DC模块主电路

方案一：采用反激式变换器。反激式变换器适合小功率输出，输入电压大范围波动时，仍可有较稳定的输出，并且可以实现带隔离的DC/DC变换，但其反激式变压器设计比较复杂，且整体效率较低。

方案二：采用BUCK变换器。BUCK是一种降压斩波电路，该拓扑效率高，电路结构结构简单，参数设计也比较简单。

综合比较，电压有24V变换到8V，为降压模式，且不要求隔离功能，为提高系统的效率，且方便电路的设计，本设计采用方案二。

2. 开关管驱动电路

方案一：由开关电源驱动电路芯片GT3525产生驱动信号。通过单片机控制GT3525芯片的基准电压调整PWM信号的占空比，从而控制主电路的输出。

方案二：由单片机直接产生PWM信号，经过IR2110芯片进行电平变换后，驱动开关管。通过检测输出电压和电流，由单片机直接调整PWM信号的脉宽，从而调整主电路的输出。

方案二省去了开关电源驱动电路芯片，通过单片机直接控制脉宽，设计灵活，控制简单。综合考虑，选择方案二。

3. 辅助电源电路

辅助电源用于给单片机电路和驱动电路供电，需要+5V和+15V两路电源。

方案一：采用反激电路实现。一路反激电路可以同时输出+5V和+15V，但反激电路结构复杂，需要变压器，效率较低。

方案二：基于单片开关电源LM2576的降压电路方案。此方案每路电源只能有一路输出，因此要同时提供+5V和+15V，需要两路辅助电源电路。但基于LM2576的降压电路外围器件很少，无需变压器和独立的开关管驱动电路，结构非常简单，调试方便。

综合考虑，选择方案二。

4. 系统总体方案

系统总体方案，包括DC/DC模块主电路、开关管驱动电路、辅助电源电路、电流采样电路、电压采样电路、单片机电路、键盘电路和显示电路，系统总体框图如图1所示。

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图 1 系统总体框图

二、理论分析与计算

1. DC/DC 变换器稳压方法

DC/DC 变换器采用BUCK 电路结构，由单片机产生PWM 信号驱动功率开关管，从而实现稳压和稳流功能，电路如图2所示。电路主要由功率开关管、输出整流二极管和滤波电路等组成。

图2 DC/DC 主电路

DC/DC 变换器输入电压为24VDC ，输出为8VDC 。我们选择占空比为0.5，根据反激电路工作原理，开关管两端最大电压为V D V V 485

.01241in Q =-=-=。我们选择功率开关MOS 管IXTH200N10T ，该MOS 管耐压为100V ，电流为200A ，导通电阻只有5.5m Ω，耐压值留有足够的余量，而且由于导通电阻小，能有效的减小损耗。

由于反激电路在开关管关断时产生很大的电压尖峰，会损坏开关管，因此需要在变压器原边增加钳位电路。我们选择RCD 钳位电路，选择电阻为2.2k Ω/2

w ，二极管型

号为MUR1100，电容为300pF ，钳位效果良好。