开关电源模块并联供电系统(A题)
2011全国电赛A题
2011年全国大学生电子设计竞赛试题开关电源模块并联供电系统（A题）【本科组】一、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）。
图1 两个DC/DC 模块并联供电系统主电路示意图二、要求1.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%。
2. 发挥部分（1）调整负载电阻，保持输出电压UO=8.0±0.4V，使负载电流IO在 1.5~3.5A 之间变化时，两个模块的输出电流可在（0.5~2.0）范围内按指定的比例自动分配，每个模块的输出电流相对误差的绝对值不大于2%。
（2）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 =4.0A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的绝对值不大于2%。
（3）额定输出功率工作状态下，进一步提高供电系统效率。
（4）具有负载短路保护及自动恢复功能，保护阈值电流为4.5A（调试时允许有±0.2A的偏差）。
（5）其他。
四、说明（1）不允许使用线性电源及成品的DC/DC 模块。
A-3（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。
开关电源模块并联供电系统全国二等奖作品
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】2011年9月6日摘要在电源的实际使用过程中，各种负载对于供电的可靠性要求不同，当单台电源不能提供负载的全部容量的时，就需要多个电源模块并联使用，以提高电源的容量和运行的可靠性。
在实际的使用过程并不是简单的把各个电源并联使用就可以让电源平均承担功率。
这是由于电源各自参数的分散性，使得每个电源的开路电压和内阻均会存在差异，通常开关电源的内阻都非常小，因此开路电压很小的差异就会导致各电源的输出电流有较大的差异，这种状态会导致各个电源的寿命衰减不一致，达不到电源的可靠性和稳定性的要求，这就要求在电源并联使用过程中使用均流技术。
本系统以Buck升压斩波电路为核心，以12c5a60s2单片机为主控制器和PWM信号发生器，根据反馈信号对PWM信号做出调整，进行可靠的闭环控制，从而实现稳压输出。
系统输出直流电压8V，可以通过键盘设定和步进调整，最大输出电流达到2A，电压调整率和负载调整率低，DC-DC变换器的效率达到%。
能对输入电压、输出电压和输出电流进行测量和显示。
关键词：开关电源电源并联均流技术开关电源模块并联供电系统（A题）【本科组】1系统方案本系统主要由DC/DC模块、PWM模块、电流采集模块、电源模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。
一、方案论证选择方案一，间接直流变流电路：将电压降至下一级的最简单方法是使用LDO 稳压器。
LDO 具有成本低，封装小、外围器件少和噪声小的特点。
超低的输出电压噪声是LDO 最大的优势，从而非常适用于作为对噪声敏感的RF 和音频电路的供电电路。
同时由于LDO 采用线性调节方案，因此不存在开关期间大电流所引起的电磁干扰（EMI），所以有利于对音频放大器、RF 电路系统或摄像机CCD 感光器等的“噪声”开关模式稳压输出进行后置滤波。
但是LDO 的缺点是低效率，且只能用于降压的场合。
LDO 的效率取决于输出电压和输入电压之比：?=V out/V in。
开关电源并联模块1
开关电源模块并联供电系统（A题）摘要本系统通过两个额定输出功率均为16W的8VDC/DC模块构成并联供电系统。
开关电源芯片采用降压型开关稳压电源的芯片LM2596。
系统采用主从电源模块的方法来实现均流控制，主电源模块工作于电压源方式，从电源工作于电流源方式，电流值可以独立设置。
为了提高效率，我们没有增加额外的过流保护芯片，而是在LM2596的基础上用单片机采样，通过单片机的处理来控制LM2596芯片的开关。
系统采用超低功耗MSP430FG439单片机作为系统主控制电路。
一、系统方案1. 方案比较与选择 （1） DC/DC 模块DC/DC 变换电路是将一组电参数的直流电能转换为另一组电参数的直流电能的电路。
根据题目要求，本模块须采用DC/DC 降压变换电路（Buck 电路），实现8V 直流输出电压。
Buck 电路的实现可以由分离原件与专用集成芯片组成。
方案一：利用功率开关管，电感，电容等分离原件来搭建一个Buck 电路，通过控制电路，是电子开关器件不停的“接通”和“关断”，让电子开关器件对输入电压进行脉冲调制，从而实现DC/DC 电压变化。
方案二：利用开关电压转换器LM2596集成芯片来构建DC/DC 降压变换电路。
LM2596是一款降压型的 PWM 调节方式的开关稳压电源的芯片，内部振荡源频率为150KHZ ，最大输出电流3A ，最大输出电压40V ，基本可以满足题目要求。
它通常被作为恒压电源应用，此时其通过电压取样电压反馈稳压方式达到稳定电压的目的。
考虑到使用集成芯片构建的电源模块结构简单、集成度高、转换效率高、控制精度高，故采用方案二。
（2）均流控制方法两个电源模块的直接并联会由于各单元模块之间的不一致而出现承受负载不均衡，导致某些电源模块由于输出电流偏大使其寿命缩短，甚至可能发生故障。
因此就需要通过均流技术来均衡各个电源模块的输出电流。
方案一 ：利用均流芯片UC3902实现电流均衡。
UC3902是在两路地线上各串联一精密采样电阻，再将其两端电压供给各自电路的均流芯片。
2011年电子设计竞赛设计报告(A题)
2011年全国大学生电子设计竞赛设计报告开关电源模块并联供电系统（A题）2011年全国大学生电子设计竞赛设计报告开关电源模块并联供电系统（A题）摘要本次设计的开关电源模块并联供电系统由两个LM2596进行DC/DC变换，用8051单片机作主控芯片。
输入DC 24V，输出DC 8.0V，额定输出功率为32W，采用对等互补均流方式进行电流自动分配输出，具有过流和短路保护功能，系统转换效率达到70%以上。
关键词：DC/DC变换，并联供电系统，开关电源AbstractThe design of the switching power supply module consists of two LM2596 in parallel power supply system for DC / DC converter, with 8051 as main chip. Input DC 24V, output DC 8.0V, the rated output power of 32W, the application of the complementary stream are automatically assigned to the current output, with over-current and short circuit protection, system conversion efficiency of 70%.Keywords: DC / DC converter, parallel power supply systems, power目录1 方案论证与比较 (3)方案一恒流控制法 (3)方案二外部电路控制法 (3)方案三对等互补分流法 (3)2 系统设计与分析 (4)2.1总体框架分析 (4)2.2 单元电路设计 (4)2.2.1 降压电路设计 (4)2.2.2采样放大电路设计 (5)2.2.3 A/D转换模块设计 (5)2.2.4 控制模块设计 (5)2.2.5 负电压产生电路设计 (5)3 理论分析与计算 (5)3.1 DC/DC 变换器稳压 (6)3.2 电流电压检测 (6)3.3 均流方法 (6)3.4 过流保护 (6)4 软件设计 (6)5 系统测试 (7)5.1 测试仪器 (7)5.2 测试方法 (7)5.3 测试数据 (7)6 结论 (9)参考文献 (10)附录 (11)1 方案论证与比较方案一恒流控制法图1 恒流控制示意图系统由第二个LM2596接收到10K的电位器的反馈电压，实现恒流输出，不足的功率由第一个LM2596互补输出，实现电流分配。
第二队-开关电源模块并联供电系统设计报告-A题
B B路 路PWM PWM
MSP430F5438A MSP430F5438A 电源 电源 模块 模块 液晶显示 液晶显示 键盘 键盘
图 1-1：系统整体电路框图
该系统的硬件部分主要由 DC-DC 并联模块、负载短路保护模块、电压电流 采集模块、按键和液晶显示模块组成。 主回路为两个同步 Buck 降压模块并联而成；反馈回路由双路电流采样电路 和输出电压采样电路及总电流采样电路组成；控制部分以超低功耗、系统工作稳 定、处理能力强大，开发环境高效灵活的单片机 MSP430F5438A 为核心，调控 PWM 波占空比，经过驱动电路将其放大以控制 DC-DC 并联模块的输出电压， 间接控制输出电流； 保护电路对负载过流和短路情况进行保护，并在故障解除后 自动恢复正常工作状态； 辅助电源为整个系统的芯片进行供电， 保证其正常工作。 本系统以 MSP430F5438A 单片机为控制核心，使输出电压稳定，输出电流 比例精确控制，抗干扰性强，效率高。
三、系统整体最终方案
系统电路原理总图 3-1 见附件 1。 作品的软件部分以超低功耗、系统工作稳定、处理能力强大，开发环境高效 灵活的单片机 MSP430F5438A 为核心，硬件部分采用仪用放大器 INA282，场效 应管 IFR640，半桥驱动 IR2111，12V 继电器，按键和液晶显示屏组成。 本设计是将 24V 直流电压经 Buck 降压斩波电路降压后再滤波得到平滑的 8V 直流电压输出。单片机通过其内部定时器的比较功能，产生 PWM 波驱动开 关管从而控制闭环反馈。若采集到的输出电压偏低，单片机输出的 PWM 波占空 比减小，使得输出电压升高，按照同样的道理，当输出电压偏高，单片机输出的 PWM 波占空比增大。此闭环反馈调节，最终使输出电压稳定在 8V 左右。负载 电流在 1.5~3.5A 范围内变化时，两个模块经扩流后输出电流比例可以在 0.5~2.0 任意可调，并且本电路具有负载短路保护及自动恢复功能，当输出电流接近 4.5± 0.2A 时，单片机会给驱动电路一个信号，触发继电器使主电路断开起到保护 功能。
00-开关电源模块并联供电系统(A题)--整体报告(完整版)
开关电源模块并联供电系统报告摘要：本装置由2个BUCK电路构成的DC-DC模块、PWM控制模块和单片机控制模块、过流保护模块等4个部分组成。
2个BUCK电路分别构成恒压源和恒流源。
恒流源控制一条并联支路的电流维持恒定，恒压源控制输出电压恒定在8V，并提供分流部分电流，从而实现并联开关电源任意比例的均流。
软件根据检测的输出总电流及预置的比例系数改变恒流源的给定量，并通过实时监测负载电流实现4.5A 阈值过流保护功能。
本系统实现了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，且能在一定输出电流范围内对两个DC-DC模块按指定的比例自动分配电流，供电系统的效率超过60% ，完全满足题目基本和发挥部分的要求。
关键词：并联供电、均流、BUCK斩波电路、恒压源、恒流源一、系统方案1、方案设计与论证1）DC-DC转换方案论证与实现鉴于此系统输入为直流电24V，输出为直流电8V。
故采用降压斩波电路。
方案一：采用TI 公司的PWM 控制芯片TL494，驱动P沟道MOS 管IRF9630。
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，内部自带5V基准，能够对输出电压实现精确控制。
方案二：采用TI 公司的集成芯片TPS5430。
该芯片内部集成110 mΩ的MOS 开关管，效率高达95%，输出电流最高3A，能够满足题目的要求。
该芯片固定为500KHz 开关频率，可以采用较小的滤波电容、电感消除纹波。
而且此芯片只需要配合少许外部元件便可精确、稳定地得到输出电压。
由于本电路每个DC-DC模块要达到的额定功率为16W，电流工作范围为0.5A~2A，而TPS5430的开关管集成在芯片内部，不利于散热，因此我们采用TL494驱动P沟道MOS管的方案。
2）均流控制方案论证与实现方案一：输出阻抗法即Droop(下垂，倾斜)法调节开关变换器的外特性倾斜度(即调节输出阻抗)，以达到并联模块接近均流的目的。
开关电源模块并联供电系统A题Word版
开关电源模块并联供电系统A题Word版开关电源模块并联供电系统摘要:本设计以微控制器TMS320F28044为控制核⼼，基于开关电源同步降压原理，使⽤双相并联控制技术，实现了⼀个开关电源模块并联供电系统。
本供电系统对输出电流、电压进⾏采样，采⽤软件补偿⽹络和数字PID算法实现电压反馈环和电流反馈环，达到输出恒压和成⽐例分流的⽬的。
最终使电源输出电压值稳定在8V，误差⼩于0.25V，当输出电流在1.5~3.5A内变化时，两个电源模块的输出电流⽐可在0.5~2之间调节。
该并联供电系统外围电路简单，具有精度⾼、反应灵敏、稳定性好、输出范围宽的特点，且供电系统还具备输出电流电压显⽰的功能，控制⽅便，⼈机交互界⾯友好。
关键字:双相并联；同步降压；软件补偿；分流；PID闭环控制⽅案论证1.1 系统总⽅案系统由开关电源、反馈回路、控制部分、保护电路和供电电路组成。
系统框图如图1.1所⽰。
主回路为两个同步降压模块；反馈回路主要为两路电流检测和电压检测电路；控制部分以TMS320F28044为核⼼，利⽤了其⾃带的ADC 和PWM 波产⽣模块；保护电路主要对过流和短路进⾏保护，并在排除故障后⾃动恢复正常⼯作。
整个系统以微控制器为控制核⼼，合成软件补偿⽹络，进⾏PID 数字闭环调节，输出电压稳定，输出电流⽐例可精确控制，抗⼲扰能⼒强。
1.2 开关电源拓扑选择⽅案⼀: 降压斩波电路(BUCK)。
降压电路见附图1，它由MOSFET 开关管Q 、肖特基⼆极管D 、LC 低通滤波器组成。
当Q 导通时，D 截⽌，MOSFET 漏极电流通过LC 滤波器向负载供电，同时LC ⾃⾝储存⼀定能量；当Q 截⽌时，其漏极电流为零，电感L 上的感应电动势极性为左负右正，D 导通，电感和电容中存储的能量对负载继续供电。
⽅案⼆：同步降压电路(Synchronous BUCK)。
电路如图1.2所⽰，同步降压与传统降压的主要区别在于前者将肖特基⼆极管换成了开关管，从⽽⾼边Q1低边Q2同时⼯作，⽤两路互补的PWM 波对Q1、Q2控制，再经过LC 滤波输出。
开关电源模块并联供电系统(A题)
2011年全国大学生电子设计竞赛设计报告开关电源模块并联供电系统（A题）摘要：本供电系统采用开关电源芯片TPS5430 为核心制作的两路DC-DC开关电源，由ATmega16作为系统的主控制电器。
利用MAX531加电压放大器接入TPS5430的电压反馈端口，通过单片机控制MAX531改变电路的反馈端，自动控制调节稳定输出电压。
进而改变电流，使电流实现自动分配。
该系统电路简洁，输出电压稳定，输出电流可调且稳定可靠，纹波小，高效率，具有输出过流保护功能等特点。
在实际应用中能解决电流自动分配的问题，具有一定的实用价值。
关键词：DC-DC TPS5430 自动分配电流高效率一、系统的案论证1．电源变换拓扑案论证案一、采用单片机PWM控制采用单片机产生PWM波,控制N-MOSFET 的导通与截止。
根据A/D采样反馈电压程控改变占空比，使输出电压稳定在设定值。
负载电流在金属壳电阻上取样经A/D后输入单片机，当该电压达到一定值时关闭开关管，形成过流保护。
该案主要由软件实现，控制算法比较复杂，速度慢，而且输出电压不稳定实现起来比较困难。
案二、采用脉宽调制控制器TL494该芯片可推挽或单端输出，最高工作频率为300KHz，输出电压可达40V,有5V的电压基准，输出级的拉、灌电流可达200mA，驱动能力较强。
芯片部有两个误差比较器，能实现电流模式控制，便做过流保护。
但由于BUCK 型拓扑的MOS 管驱动需外加上管驱动芯片IR2110，而IR2110 会有0.2W 左右的功耗，会降低系统的效率。
案三、采用TPS5430采用TI公司的BUCK 型DC/DC 芯片TPS5430，其最大输出电流3A，部集成有驱动电路和1.221V 基准源，固定工作频率500KHz，效率高达95%。
用TPS5430 可使电路结构简单，只需要配合少外部元件便可精确、稳定地得到输出电压，可靠性高，且在高的工作频率减小了对电容和电感的要求。
综合比较，为了能使系统具有较高的效率和可靠性，所以我们采用更为可靠、稳定的TPS5430 芯片作为DC-DC 模块的主器件。
2011全国大学生电子设计大赛国家一等奖A题
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）2011年9月3日摘要本系统以ATmega128为主要控制核心，系统主要由DC/DC变换电路、恒流源控制电路、D/A数模转换模块、电流电压测量模块、电源模块、显示模块、过流过压保护模块等，DC/DC变换采用简单的Buck变换电路，恒流源控制系统采用集成运算放大器构成的具有深度负反馈的数字可控直流源。
关键词：Buck电路电流控制 D/A 开关电源并联AbstractThis system take ATmega128 as the primary control core, the system mainly by the DC/DC transfer network, the constant current control circuit, the isolation module, the D/A digital-analog conversion module, the electric current voltage measurement module, the power source module, the display module, the overflow overvoltage protection module and so on, the DC/DC transformation uses the single end to stir up-like the transfer network, the constant current control system uses the integration operational amplifier to constitute has the depth negative feedback digital controllable cocurrent source.一、方案比较与论证整个系统可以划分为控制模块、DC/DC降压模块、电流控制模块、电压控制模块、隔离模块、电源模块、显示模块、D/A转换模块、电压电流测量模块、过压过流保护模块等辅助模块。
2011全国大学生电子大赛开关电源模块并联供电系统(A题)论文方案
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）【XX组】2011年9月6日摘要本设计是要求制作一个由两个小功率DC/DC 模块构成的并联供电系统。
综合考虑题目基本部分和发挥部分的要求。
可以看出该供电系统要求有较高的效率和稳定的电压电流输出。
最主要的目的是达到供电系统自动均流的效果。
我们根据以上要点设计了一个模拟电路和数字电路相结合的系统。
模拟电路部分采用双端驱动集成电路——TL494来完成。
数字控制系统由单片机STC12C5A60S2、DA模块、高精度放大模块、以及按键设定模块和1602液晶显示组成人机交互界面。
其组成电路可以实现以下几个功能：1.控制DC/DC模块的输出电流，使其按比例输出2.测试输出电流并显示3.比较两个DC/DC 模块的输出电流并显示比值。
关键词：TL494 单片机STC12C5A60S2 1602液晶显示开关电源模块并联供电系统（A题）【XX组】1系统方案本系统主要由DC/DC 模块、控制模块、DA转换模块、液晶显示模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。
1.1 DC/DC模块的论证与选择方案一：采用电压控制脉宽调整技术，产生频率固定，脉冲宽度可调整的方波脉冲，采用电压反馈环控制系统，它的反馈信息取自输出电压，用反馈电压调整控制器的输出脉冲宽度，改变脉冲占空比，实现开关电源的稳定。
方案二：采用电流控制脉宽调制，此技术相比传统的仅有输出电压反馈的PWM 系统比较增加了一个电感电流反馈。
此反馈就做为PWM 的斜坡函数，就不再需要锯齿波发生器，更重要的是使用电感电流反馈使系统的性能有了明显的改善。
一使系统具有快速的瞬态响应及高速的稳定性，二，输出电压精度很高。
三，具有内在的对功率开关电流的控制及限流能力。
四，具有良好的并联运行能力。
综合以上两种方案，选择方案二。
1.2 控制系统的论证与选择方案一、采用AT89C51单片机进行控制。
AT89C51价格低廉，结构简单,且资料丰富；但是51单片机系统资源有限，8位控制器，运算能力有限,无法达到较高的精度。
2011电子设计大赛A题开关电源模块并联供电系统技术报告
开关电源模块并联供电系统（A题）摘要本系统对效率要求非常高，所以尽量减少电路的损耗为设计的基本要求，便设计了模拟数字相组合的系统。
模拟部分为BUCK降压斩波电路，数字电路部分以C8051F340单片机系统为核心，采用其内置的10位A/D，PWM信号发生器。
通过AD检测到的电压和电流反馈信号来调整PWM信号的占空比，使电压稳定输出和电流按比例输出。
经测试得系统的效率达到70%，电压基本稳定在8V，4A电流下测试，电路工作正常，满足系统要求。
系统的最大亮点在于：由于C8051F340内部PWM发生器的精度和频率太低，会大大影响BUCK电路的性能，我们便将控制器的PWM输出信号经过D/A 输出，将此直流信号和由ICL8038产生的高频100K的三角波经高速比较器LM361来产生高频高精度的PWM信号。
电路测试结果表明，这大大提高了系统的性能.一、系统方案的比较与选择1.1：系统方案的比较与选择方案1：斩波电路模块部分采用集成芯片如MC34063、UC3842外加IR2111或者IR2104实现，由控制核心产生控制信号调节输出电压和电流。
该方案能完成题目的设计要求，但电路设计调试比较复杂，控制过程也比较难。
方案2：使用可编程逻辑器件（CPLD、FPGA、ARM等）作为控制系统核心，产生占空比可变PWM驱动MOS管，电源斩波部分。
该系统能产生高频率高精度的PWM信号，但是运用太多集成电路，性价比太低方案3：控制系统选用自带PWM信号发生器的单片机系统，方便对开关管的控制，能大大简化电路，控制方便简单。
显然，方案3比方案1简洁，新颖，且性价比比方案2优越，能大大降低系统成本。
1.2：选用的系统方案本系统采用BUCK降压斩波电路和单片机C8051F340控制系统实现。
基本的BUCK电路简单，控制容易，且性能稳定，选用的单片机系统C8051F340具有丰富的资源：10位精度的ADC、5路PWM输出，IC调试接口等。
全国大学生电子设计大赛报告
题目名称：开关电源模块并联供电系统（A题）摘要开关电源模块并联供电系统是采用8位Atmega88的开关电源，主电路采用LM2576和LM2596作为两块并联的开关电源。
LM2576作为恒压源，LM2596作为恒流源。
该两块开关电源保证系统的效率，电流电压调整率和输出精度要求。
系统具有限流保护功能，HD7279键盘输入输出等多种功能。
该系统主要采用硬件反馈调节，调整能力强，使单片机负载小。
本系统功能完善，在支路在0.5-2A输出范围内，干路电流输出范围使1-4A其分压比由外界输入。
由AD采用，读出干路电流，经数字电位器调整恒流源工作状态，使其自调整实现固定分压比，并且电流精度满足在百分之五以内。
关机或过流保护收后，具有可以记忆参数、自恢复功能。
AbstractSwitching power supply modules in parallel power supply system is the use of 8-bit Atmega88 switching power supply, the main circuit LM2576 and LM2596 as two parallel switching power supply. LM2576 as the voltage source, LM2596 as a constant current source. The two switching power supply to ensure efficiency of the system, current and output voltage regulation accuracy requirements. System has a current limit protection,HD7279 keyboard input and output functions. The system uses hardware feedback regulation, adjust the ability to make a small single-chip load.The system is functional, the branch in the output range of 0.5-2A, distributors current output range 1-4A the partial pressure than by the external input. Used by the AD, to read out the current trunk, the digital potentiometer to adjust the current source working condition, to self-adjust to achieve a fixed partial pressure ratio, and accuracy to meet the current five percent or less. After closing down or over-current protection, with memory parameters can be, since the recovery.1 方案论证与比较 (3)1.1系统方案论证 ..................................................................... 错误!未定义书签。
开关电源模块并联供电系统(A 题)106-15安平凹
开关电源模块并联供电系统（A 题）摘要：本系统基于PWM调制原理、高频开关电源并联系统的均流原理，以MSP430F149和CPLD为控制核心，利用电压电流检测电路、高精度-∆∑A/D采样芯片获取输出电压电流值，对双路并联同步整流Buck变换器闭环控制。
实现了输出稳压、输出电流可按设定比例分配、可根据负载变化自动调整两路输出负载电流比例、短路保护等功能。
系统转换效率高、输出电流电压精度高、调节速度快、采样显示输入输出电压电流值精确，键盘输入控制，人机交互友好。
关键字：同步整流Buck，并联供电，均流1方案论证1.1DC/DC模块类型选择方案一：采用同步整流Buck变换器同步整流变换器原理图如附图1所示，用Mosfet代替肖特基二极管作为续流管，由于Mosfet相对于肖特基二极管导通损耗、开关损耗较小（尤其在大电流应用场合），故同步整流Buck相对于普通Buck变换器效率高，但增加了一路Mosfet驱动，控制较复杂。
方案二：采用反激变换器反激变换器结构简单，输入输出电气隔离，输出电压纹波较大，变换器涉及高频变压器设计制作，较为复杂，反激变换器如附图2所示。
综合考虑，选择方案一作为本系统DC/DC模块设计方案。
1.2系统控制方案选择系统中控制器主要负责输出PWM波，采集和显示数据，并根据数据调节PWM波占空比，运算精度高、要求速度快、性能稳定。
有以下两种方案：方案一：采用51单片机与FPGA结合的方式。
采用51单片机为核心,能够实现对外围电路的智能控制,FPGA内部资源丰富可灵活进行数字逻辑电路设计。
但89C51为8位单片机,运算精度不高并且其指令周期较长。
方案二：采用MSP430系列单片机与CPLD结合。
MSP430为混合信号16位低功耗单片机，其指令周期短，可达到较高运算精度，但CPLD资源现对较少。
考虑到本系统程序工作量不大，对运算精度要求高，故采用MSP430系列16位单片机与资源相对较少的CPLD结合。
开关电源模块并联供电系统
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均流、稳压方法
V1 R1
DC/DC 模块一
I1
Io RL Uo=8.0V
UIN=24V
DC/DC 模块二
V2 R2 I2
① 检测输出电压Uo和Io值，计算得到负载电阻RL=Uo/Io。 ② 计算输出电压为8V时的负载电流值I=8V/RL。 ③ 计算设定比例（I1:I2=1:n）下I1和I2目标值大小， I1=I/(1+n),I2=I· n/(1+n)。 ④ 调整V1和V2使输出电流I1和I2逼近其目标值。
效率：DC/DC变换器转换效率、测控电路耗能
稳定性：控制算法、 PWM分辨率；
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谢谢！
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开关电源模块并联供电系统
说明： （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。
设计需求
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变换器方案
一、降压斩波（Buck）电路 电路结构简单，性能稳定。 二、同步整流降压（Synchronous Buck）电路 用Mosfet代替Buck电路的续流二极管，有利于提高转换效率。 三、单端反激（Flyback） 输入输出隔离，可实现降压或者升压。
PWM
PWM-A
PWM-B
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开关电源模块并联供电系统
开关稳压电源并联供电系统
开关电源模块并联供电系统（A题）设计报告摘要：此开关电源模块并联供电系统采用MC34063为主控制器，构成输出电压可调的DC-DC变换器。
由MC34063构成DC-DC模块，由MC34063与外部功率开关构成它激式单管降压型DC-DC变换器应用电路。
经过滤分流控制电路额定输出电压值。
一、方案设计与论证方案1：主模块采用自激型推挽式直流变换器，调整初、次级线圈绕组，从而得到要求输出电压值。
方案2：由MC34063构成DC-DC模块，由MC34063与外部功率开关构成它激式单管降压型DC-DC变换器应用电路。
论证：理想状态方案1 在低输出电压情况下转换效率较低，而且电路易产生不平衡。
选用方案2可以通过两个外部电阻组成分压器来调节，输出电压由2%精度。
MC34063内部的输出级含有一个中功率的开关管，所以不需要外加功率管就能直接构成中功率的DC-DC变换器。
大大简化电路的设计。
选定：方案2二、电路设计1. DC-DC单元电路设计如图，R6为采样电阻，参考电压为 1.25V。
要使输出电压为8V，只需满足1.25/(8-1.25)=R6/R5.2.过流、和分设计在输出端回路上串联一个0.1欧姆的电阻，用放大器采集其对地电压，单电流等于1.5A 时，采样电阻上的电压为0.0.15V，放大到放大到74573的高电平后输出高电平，控制模块2分流电路上的开关管，从而起到分流作用。
当0.1欧姆上电阻上的电流为4.5A时。
压降为0.45V，放大为高电平后接到反相器7404上使其输出低电平，后控制快关管关闭，当电流低于405A时，反相器输出高电平，电路自动恢复工作状态，从而起到过载保护作。
三、测试方法与测试结果对模块一和模块二进行电压测试，两模块输出点压为8.0+-0.1，四、讨论通过使用MC34063，充分了解其性能及特性，利用其构成的主控制电路可很好地完成任务的基本要求。
在电路设计、制作过程中也产生诸多错误，有些没能很好得以解决，以致在电路测试过程中任务要求存在些偏差。
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2011年全国大学生电子设计竞赛设计报告开关电源模块并联供电系统（A题）摘要：本供电系统采用开关电源芯片TPS5430 为核心制作的两路DC-DC开关电源，由ATmega16作为系统的主控制电器。
利用MAX531加电压放大器接入TPS5430的电压反馈端口，通过单片机控制MAX531改变电路的反馈端，自动控制调节稳定输出电压。
进而改变电流，使电流实现自动分配。
该系统电路简洁，输出电压稳定，输出电流可调且稳定可靠，纹波小，高效率，具有输出过流保护功能等特点。
在实际应用中能解决电流自动分配的问题，具有一定的实用价值。
关键词：DC-DC TPS5430 自动分配电流高效率一、系统的方案论证1．电源变换拓扑方案论证方案一、采用单片机PWM控制采用单片机产生PWM波,控制N-MOSFET 的导通与截止。
根据A/D采样反馈电压程控改变占空比，使输出电压稳定在设定值。
负载电流在金属壳电阻上取样经A/D后输入单片机，当该电压达到一定值时关闭开关管，形成过流保护。
该方案主要由软件实现，控制算法比较复杂，速度慢，而且输出电压不稳定实现起来比较困难。
方案二、采用脉宽调制控制器TL494该芯片可推挽或单端输出，最高工作频率为300KHz，输出电压可达40V,内有5V的电压基准，输出级的拉、灌电流可达200mA，驱动能力较强。
芯片内部有两个误差比较器，能实现电流模式控制，方便做过流保护。
但由于 BUCK 型拓扑的 MOS 管驱动需外加上管驱动芯片IR2110，而 IR2110 会有0.2W 左右的功耗，会降低系统的效率。
方案三、采用 TPS5430采用 TI公司的 BUCK 型DC/DC 芯片 TPS5430，其最大输出电流3A，内部集成有驱动电路和 1.221V 基准源，固定工作频率 500KHz，效率高达 95%。
用TPS5430 可使电路结构简单，只需要配合少许外部元件便可精确、稳定地得到输出电压，可靠性高，且在高的工作频率减小了对电容和电感的要求。
综合比较，为了能使系统具有较高的效率和可靠性，所以我们采用更为可靠、稳定的TPS5430 芯片作为DC-DC 模块的主器件。
2电流方案论证与选择方案一、下垂法下垂法（又叫斜率法）是最简单的一种均流方法，电路结构如图 1 。
其原理是利用电流反馈信号或者直接输出串联电阻，改变模块单元的输出电阻，使外特性的斜率趋于一致，达到均流。
由图2可见，下垂法的均流精度取决于各模块的电压参考值、外特性曲线平均斜率及各模块外特性的差异程度。
但此方法小电流时均流效果差，随着负载增加均流效果有所改善；对本系统而言，我们希望外特性斜率越小越好，而下垂法则以降低电压调整率为代价来获取均流，该法只适合应用在均流精度大于或等于10％的场合；很难达到 5%的均流效果。
图1 图2方案二、主从均流法环内调整结构的主从均流法。
把主模块作为基准模块，从模块接入电压放大器接成跟随器的形式，工作于电流源方式。
控制MAX531输出的电压使电压放大器调节从模块的反馈电压降低，从而调整输出电压使之稳定在规定的范围内。
所以不管负载电流如何变化，各模块的电压总是保持相等的。
采用这种均流法，精度很高，控制结构简单，模块间联线少，易于控制。
综合比较，方案二只需通过单片机控制MAX531输出电压改变电压放大器，从而改变模块的反馈电压，使模块通过调整电压达到输出范围，进而改变电流，实现自动分配。
因此，我们采用方案二。
3．A/D转换芯片的比较与选择方案一、采用MAX187MAX187是串行12 位模数转换器可以在单5V电源下工作，接受0－5V 的模拟输入。
MAX187 为逐次逼近式ADC，快速采样/保持（1.5uS），片内时钟，高速3 线串行接口。
MAX187 转换速度为75Ksps。
通过一个外部时钟从内部读取数据，并可省却外部硬件而与绝大多数的数字信号处理器或微控制器通讯。
MAX187 有内部基准，优异的AC 特性和极低的电源消耗，能应用于对电源消耗和空间极为苛刻的地方。
方案二、采用ATmega16内部ADCATmega16内部带有一个10位的逐次逼近型ADC。
ADC与一个8通道的模拟多路复用器连接，对来自端口 A 的 8 路单端输入电压进行采样。
单端电压输入以 0V (GND) 为基准。
另外还支持16路差分电压输入组合，但精度不高。
综合比较，使用MAX187精度远远超过要求，但本系统需要进行4路A/D采样，需要4片MAX187，成本较高，而且电路设计重复，降低了效率。
因此，我们采样方案二，既节省了资源，也符合题目精度在4%左右的要求。
二、理论分析与计算1. DC-DC电源的设计与计算经过分析题目后，我们决定做两路对称的 DC/DC模块电源给后级供电。
题目要求输入电压为24V，输出电压为8.0V，由于 BUCK电路要求接入负载后输出的电压压差小于0.4V，所以采用 TI 公司的开关电源芯片TPS5430,其开关频率为500KHz，内部基准电压 1.221V，通过控制基准电压调整输出电压，使输出稳定，可获得较高效率。
电压变换的单路电路如图3所示。
输出电压计算公式：R1+Res Tap1Vo=1.221*（1 + ———————）R22. 电流电压检测的设计网络标签TPS5430_Vsense为TPS5430反馈端，AV为电压放大器的输出端口，RL为负载（滑动变阻器）。
电路通过调整输出电压的高低来影响TPS5430的反馈电路，从而使电路的输出进行调节到稳定，如图4所示。
图4 电流电压检测原理图3. 均流方法的设计TPS5430反馈电路加R2到地，通过MAX531控制电压放大器降低电压。
此时有附加电流流过R1后，Rf点电压下降，从而基准电压也下降，而不再是1.221V。
为了使 VSENSE恢复到1.22V，TPS5430将增加PWM脉冲宽度，增加 Uout从而使输出电压稳定，然后提高该路电流输出，达到自动流的目的。
图3输出电压稳压原理图4.纹波测试方法两路电源独立工作，上电后接上负载，将示波器的两探头分别接到两路电源的输出端，调节示波器至 mV 档，然后将负载从轻载缓慢的调至重载，记录下示波器显示的最大峰峰值 Vpp，即最大纹波。
测试结果见表1。
表1 纹波系数检测测试点200mA 618mA 973mA 1152mA 1647mA 2024mV主路20mV 20mV 24mV 25mV 25mV 27mV从路20mV 20mV 24mV 25mV 25mV 27mV并联20mV 20mV 24mV 25mV 25mV 27mV4.过流保护电路的设计本供电系统的过流保护电路主要通过软件来控制。
预先设定一个电流 4.5A 过流保护点，通过A/D采样，把数据传送到单片机上，计算电路的流过负载电流值。
当电流达到过流保护点时，单片机控制DC-DC模块的使能，使芯片停止工作，同时使蜂鸣器导通发出警报。
当故障点解除后，电路自动恢复工作。
三、系统设计1．总体系统框架设计DC-DC电源模块输出的电压通过A/D转换器进行取样，把数据送到单片机。
假如输出电压减少，单片机控制D/A转化器调节控制电压放大器，使电源模块的反馈端发生改变，TPS5430进行自动调节使电压稳定。
另外，可通过按键来键入电流比例。
系统总体框架如图5所示。
图5 系统总体设计框架图2.硬件部分 （1）主控制电路DC-DC 电源模块OUTATmega16 单片机按键LCD 显示D/A 转换器A/D 转换器电压放大器图6 主控制电路原理图由ATmega16单片机作为主控芯片，片内资源丰富，方便扩展外围电路。
使用ISP在线下载方便程序下载调试。
采用LCD12864显示。
（2）DC-DC电源模块电路图7 DC-DC电源模块原理图以TPS5430作为核心芯片，通过改变外围器件的数值，改变电压电流，使之达到题目要求的指标。
（3）调节控制电路图8 调节控制电路通过单片机控制MAX531的输出电压，改变电压放大器的电压，使之与DC-DC 模块的反馈端产生电压差，从而改变模块的输出电压。
3.软件设计软件实现可电压调节，实现电压稳定，电路自动分配的流程图。
主程序开始系统初始化按键按下自动分流调整反馈电压控制输出电压检测与比较达到自动分流N符合要求Y显示结果图9 电压稳定，电路自动分配的流程图4.测试结果（1）输出电压Uo：8000±180 mV。
（2）输出电流调节范围：最小输出电流最大输出电流主路100mA 2.5A从路100mA 2.5A并联200mA 4.5A（保护）（3）自动分配电流偏差测试结果；次数主路输出电流mA 从路输出电流mA 并联输出电流mA1 124 124 2482 418 418 8353 755 756 15104 1024 1024 20465 1307 1310 26196 1618 1621 32407 2045 2044 4095四、结论综上所述，经过对系统的检测，我们小组的作品实现了题目的大部分要求，在某些方面系统性能还超过了题目的要求，比如输出电压误差绝对值范围在0.1V 以内，纹波系数远低于普通的开关电源纹波系数等。
但由于时间紧，工作量大，系统还存在许多可以改进的地方，比如电路布局和抗干扰方面还有待提高，相信经过改进之后效率会有进一步的提升。
本次比赛让我们得到了锻炼的机会，极大地提高各方面的能力。
尽管在比赛中我们遇到了很多困难和障碍，但总体上是成功与失败交替，希望与困难并存。
经过这次比赛，我们知道了自己的不足，我们将继续努力，争取获得更大的进步。
五、参考文献[1] 康华光.电子技术基础-模拟部分[M].第五版.北京：高等教育出版社，2006.[2] 杨龙麒.电子测量技术[M].第三版.北京：人民邮电出版社，2009.[3] 铃木雅臣. 晶体管电路设计[M].北京：科学出版社，2006.[5] 刘海成.AVR单片机原理及测控工程应用[M].北京：北京航空航天大学出版社，2008附录一：图10 ATmega16控制电路原理图图11 TPS5430开关电源模块附录二：主要元器件清单开关电源TPS5430 单片机ATmega16 LCD12864液晶 MAX531 金属壳电阻1N5822 LM2596 100uH绕线电感等附录三：单片机主程序#include <iom16v.h>#include <macros.h>#include <math.h>#define uchar unsigned char#define uint unsigned int#define ulong unsigned longuint time1=0;uchar flage=0,flage1=0;#include"scan.h"#include"lcd12864.c"#include"ad.c"#include"max531.c"#include "timer1.h"#include "init.h"void sys_init(){DDRB|=0xB3;DDRD |= 1<<7;DDRA |= 1<<7;DDRA |= 1<<6;PORTD |= (1<<7);PORTA |= (1<<7);PORTA |= (1<<6);SPCR=0x50;init12864();desplay12864chars(1,2,"欢迎使用");desplay12864chars(3,1,"开关电源模块");desplay12864chars(4,1,"并联供电系统");delay(300);init12864();timer1_init();desplay12864chars(1,0,"输出电压: "); desplay12864chars(1,7,"mV"); desplay12864chars(2,0,"电流 1: "); desplay12864chars(2,7,"mA"); desplay12864chars(3,0,"电流 2: "); desplay12864chars(3,7,"mA"); desplay12864chars(4,0,"I1 : I2 = "); desplay12864chars(4,6,": "); }void timer1_init(void){TCCR1B = 0x00;//停止定时器TIMSK |= 0x04;//中断允许TCNT1H = 0xC2;TCNT1L = 0xF7;//初始值TCCR1A = 0x00;TCCR1B = 0x04;//启动定时器SEI();//开全局中断}#pragma interrupt_handler timer1_ovf_isr:9void timer1_ovf_isr(void){TCNT1H = 0xC2;TCNT1L = 0xF7;//初始值flage=1; flage1=1;}void guol(uchar a){if(a){PORTD |= (1<<7);PORTA &= ~(1<<7);PORTA &= ~(1<<6);}else{PORTD &= ~(1<<7);PORTA |= (1<<7);PORTA |= (1<<6);}}void main(void){uint num1=0,num2=0;uint i,j;uint num = 100;uchar bili1=1,bili2=1;uint data_531=0,data_da=0;uint ad_data4=0,ad_data3=0,ad_data2=0,ad_data1=0,ad_data0=0; uint vcc1=0,vcc2=0;uint big=0,small=0;uchar key=0;uint dianl0,dianl1,dianl2;data_da = data_531 = 3128;//空载sys_init();while(1){key = scan();if(key==1){bili1++;key = 0;if(bili1>=99)bili1=99;}if(key==2){bili1--;key = 0;if(bili1<=0)bili1=1;}if(key==3){bili2++;key = 0;if(bili2>=99)bili2=99;}if(key==4){bili2--;key = 0;if(bili2<=0)bili2=1;}ad_data0 = mega16_ad(0)+50;//ad_data1 = mega16_ad(1)+50;//+40ad_data2 = mega16_ad(2)-30;//ad_data3 = mega16_ad(3)+255;//ad_data4 = mega16_ad(4)-5;//+30vcc1 = (abs(ad_data1 - ad_data0)-20)*bili2;vcc2 = (abs(ad_data3 - ad_data2)-20)*bili1;dianl1 = (vcc1/bili2)<<1; dianl2 = (vcc2/bili1)<<1; dianl0 = dianl1 + dianl2;if(flage1 == 1)if(bili1==1 && bili2==1){if(dianl0>=1400 && dianl0<=1600){bili1 = 1;bili2 = 2;}}if(flage1 == 1)if(bili1==1 && bili2==2){if(dianl0<=1300 || dianl0>=1600)//{bili1 = 1;bili2 = 1;}}if(flage1 == 1)if(dianl0>=2000 || dianl1>=1000 || dianl2>=1000){guol(1);}elseguol(0);big = 0;small = 0;for(j=100;j>0;j--){if(((vcc1 - vcc2)>10) && ((vcc1-vcc2)<3000))//big++;if(((vcc2 - vcc1)>10) && ((vcc2-vcc1)<3000))//small++;}if(big >30) data_531+=10;if(small>30) data_531-=10;if(ad_data4>8350)data_531=data_da;spi531(data_531);if(flage){desplay12864num(4,1,5,ad_data4);desplay12864num(4,2,5,dianl1);//(vcc1/bili2)<<1 desplay12864num(4,3,5,dianl2);//(vcc2/bili1)<<1 desplay12864num(2,4,5,bili1);desplay12864num(2,4,7,bili2);flage=0;}}}。