直流电源的均流

“TI”杯四川省电子设计竞赛一等奖作品

题目：直流电源的均流指导教师：钟洪声

杨忠孝、崔红玲队员及年

级：郭继舜、姜振宇、王尚2006 级

学校及院系：电子科技大学电子工程学院

摘要

本文介绍了直流稳压电源的原理和设计：市电经功率变换后，分成既可相互独立又可并联组合的两路直流稳压电源。该系统具有电路简洁，输出电压可调，负载效应很小，电源效率高，稳定可靠的特点；当两路并联使用时能过自动均衡电流，并具有由MPS4301611 单片机实现的过流保护及自动恢复功能。在芯片选择上，我们选用了开关电源芯片TPS5430 和load sharing 芯片UCC29002。利用TPS5430 的4 脚VSENSE 对地电压值能够稳定在1.221V 的特性，将4 脚作为电压参考点，通过与串联电阻分压网络相连接，实现5V 稳压输出。使用5 毫欧采样电阻对两路并联电路进行电流采样，并选用两片load sharing 芯片UCC29002 的配合使用，通过调节上路电路中连接在UCC29002 的1 脚与8 脚之间的电位器，使上下两路对称，实现自动均流。

Abstract

In this paper, the principle of direct current voltage-stable power supply is introduced，along with the design of it: after the power conversion, commercial power will be divided into two DC power supplies, which can be used not only in an independent way ,but also parallel and combined. The system has a simple circuit, an adjustable output voltage and the load effect is very small, the power efficiency is particularly high, stable and reliable; When one DC power supply parallels the other , the system is capable of achieving current-share function, with single chip MPS430F1611 to achieve the over-current protection ,as well as automatic restoration of function. As for the chips to choose, we select the switching power supply chips TPS5430 and load sharing chips UCC29002. We make use of the features of TPS5430 that the VSENSE pin is able to be adjustable down to the value of the voltage of 1.221V ,and choose the VSENSE pin as a reference point, with the series resistance divider network connected to the chip, to achieve 5V output regulator. With the use of 5 milliohm sampling resistance to the two parallel circuits for current sampling, coupled with the choice of two load sharing chips UCC29002, we achieve the two-way symmetry and automatic current sharing

by regulating the potentiometer connected to the CS- pin and the CSO pin.

一、作品简介

1、设计目标设计并制作直流稳压电源，两路，并联输出，自动实现输出

电路均衡。

2、详细指标要求

(1)输出特性要求

单路输出电压 Vo:+5V; 输出电压范围:±10%；负载效应：±0.5%Vo

（10%~100%满负载，典型输入电压）；输出纹波：基本部分要求不大于

250mV, 发挥部分要求不大于100ｍV; 单路输出功率：5W;

(2)保护功能要求单路输出过流保护点:1.2~1.3A，故障解除后

能够自动恢复。

(3)均流特性要求两路并联使用时，能够实现自动均恒电流。发挥部分对

均流控制的要分电流相差±15%与±5%两个级别。

（4）发挥部分对电源总效率（满载时）的要求分为大于70%和大于80%；两个级别。

二、作品实现

1、设计方案论证

本系统的核心是能够实现自动均衡电流的两路并联输出的直流稳压部分，并要求实现过流保护功能，有如下方案：

方案一：采用线性稳压电源。经过220V 交流整流稳压滤波后，进入线性稳压电路。该电源的特点是输出电压稳定性较好，负载调整率高，可使纹波电压大大减小，不过效率难以保证。由单片机通过软件实现过流保护以及故障解除后自动恢复的功能。实现过流保护的原理是A/D 采样回来，与预设过流保护参考相电位比较，然后断开D/A 等。

方案二：采用开关稳压电源。使用开关稳压器后，输出电压和输出电流范围能大大提高，而且此种电源效率较高。但一般也同时具有纹波电压较大的弱点。由硬件电路实现过流保护以及故障解除后自动恢复的功能。其保护的原理大都是在控制回路中串入取样电阻，以该取样电阻上的压降而反映出该回路电流的大小，一旦电流大于额定值时，就会使相应的“电子开关”电路动作，对电流过大的电路进行分流或是切断该回路中的电流，以达到保护的目的。此方案响应时间、有效保护、自动纠错都较理想。通过继电器或MOSFET 管的开关性能和多级比较器实现故障解除后的自动恢复功能。

方案三：综合以上两种设计方案，采用开关稳压电源保证系统有较高的总效率，采用单片机来完成题目要求的保护功能，使保护功能能够做到精准稳定。

比较以上三种电路方案：方案一采用线性电源，效率不高，难以达到达到本系统要求的技术指标。方案二，由硬件电路实现过流保护及故障解除后自动恢复的保护功能，可靠性不高，稳定性不好。方案三综合了二者的合理选择，采用开关稳压电源，保证整个系统有较高的总效率。采用单片机，通过软件实现题目要求的保护功能。