多路直流电源并联供电Word文件下载.doc

多路直流电源并联供电Word文件下载.doc

《多路直流电源并联供电Word文件下载.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《多路直流电源并联供电Word文件下载.doc（39页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

二〇一二年六月

摘要

开关电源模块供电系统由并联稳压电源和检测控制系统组成．该系统主要由AVR高档单片机ATmega8[1，2]控制，主回路由两个Buck斩波电路将24V转换为两个8V电源并联输出．测控电路由电阻分压实现电压检测，电流通过取样电阻，然后经过差分放大器AD8205送给单片机，单片机产生PWM[3]信号控制IR2103来实现MOS管的通断，已形成闭环反馈电路保证输出电压的稳定和电流按规定比例分配，并使系统效率达到75%以上．本系统具有系统效率高、精度高、稳压、输出文波小、负载短路保护及自动恢复功能，自身抗干扰性强、调整速度快等优点．

关键词：

单片机；

开关电源；

PWM控制；

BUCK斩波;

Abstract

SwitchingpowersupplymodulepowersupplysystemwascomposedofShuntregulatedpowersupplyandcontrolsystemtesting.ThesystemismainlyconsistsofanewAVRhigh-gradeMCUATmega8control,themainreturnroutetwoBuckchoppercircuittoconvertthe24Vtotwo8Vpoweroutput.Measurementandcontrolcircuitiscomposedofaresistordividervoltagedetection,currentflowsthroughthesamplingresistor,andthenthroughthedifferentialamplifierAD8205forsingle-chipgeneratedPWMsignaltocontroltheIR2103torealizetheMOSpipeon-off,hasformedaclosedloopfeedbackcircuittoguaranteethestabilityoftheoutputvoltageandcurrentattheprescribedproportionallocation,andmakethesystemefficiencycanreachabove75%.Thissystemhastheadvantagesofsmallvolume,lightweight,highconversionefficiency.Itsstronganti-interference,widevoltagerange,adjustingspeed,highaccuracy,highsystemefficiency,voltageandcurrentstabilizing,smalloutputripple,loadshort-circuitprotectionandautomaticrestorationoffunctionetc..

Keywords:

Singlechipmicrocomputer;

switchingpowersupply;

PWM;

Buck;

目录

第1章绪论 1

1.1选题准备工作 1

1.1.1选题背景 1

1.1.2选题的科学依据 1

1.2开关电源简介 2

1.2.1开关电源的定义和用途 2

1.2.2开关电源的发展 2

1.2.2开关电源的工作原理 3

1.3任务要求 3

1.3.1设计任务 3

1.3.2基本要求 3

第2章系统方案的比较和理论分析 5

2.1方案比较和选择 5

2.1.1DC/DC模块 5

2.1.2控制方法设计 6

2.1.3分流方案选择 6

2.1.4单片机选择 7

2.1.5单片机供电方案选择 8

2.1.6系统总体方案描述 8

2.2理论分析 8

2.2.1DC/DC变换器的稳压方法 8

2.2.2电压电流检测分析 9

2.2.3过流保护 9

第3章硬件电路设计 11

3.1概述 11

3.2整体模块设计 11

3.2.1DC供电模块 11

3.2.2电流电压检测设计 12

3.2.3辅助电源模块设计 13

3.2.4门极控制电路设计 14

3.2.5显示部分设计 16

3.3主回路参数计算和器件选择 17

3.3.1磁芯和线径的选择 17

3.3.2主回路及参数设计 17

3.3.3位开关电源选着合适的电感 19

3.3.4控制电路设计 20

3.3.5效率分析 20

3.3.6保护电路设计 20

3.3.7其他元器件选择 21

第4章软件部分设计 23

4.1Atmega8介绍 23

4.2主程序流程图 24

4.3初始化框图 24

4.4输入部分流程图 25

4.5处理部分流程图 25

4.6输出部分流程图 27

第5章指标测试和总结 29

5.1测试所需仪器 29

5.2调试可能遇到的问题 29

5.3指标测试 29

5.4可能出现的误差 29

5.5总体结论 29

参考文献 31

致谢 32

附录 33

附件一主要原器件清单 33

附件二系统原理图（无显示部分） 34

IV

多路直流电源并联供电

第1章绪论

1.1选题准备工作

1.1.1选题背景

随着电力电子技术的发展,以及大量电子设备的广泛应用,对大容量、高安全可靠性电源系统的需求日益迫切．受目前半导体开关器件水平的限制,单台大容量（兆瓦级）电源技术尚不成熟,因此模块化的大功率电源系统应运而生,即多个并联运行的大功率电源模块共同为负载提供电能．受误差的不可避免性和工艺水平的限制等因素影响,并联运行的各电源模块的参数都会存在差异,致使其外特性不尽相同．带载运行时,会导致输出电流大的电源模块热应力变大,损坏机率上升,可靠性降低．因此,在多电源模块并联运行的电源系统中必须引入有效的负载电流均流控制,防止一台或多台电源模块运行在电流极限值（限流）状态．

在2011年下半年里，我在无锡金枫林电器有限公司实习，实习期间我做过插件、手工焊、面板组装、检测和维修等，培养了了做事细心、耐心并有责任心．主要工作学习了解用单片机做的淋浴控制器应用，提高本专业各学科综合知识的实际运用能力，与此同时也提高自身的分析能力与实际动手能力，增强自身对设计的科学性、系统性、及全面性的理解，为能较好完成今年的毕业设计做好基础．在此我要感谢实习期间给我帮助的同事和领导，也预祝自己的论文能够早日完成．

1.1.2选题的科学依据

国内开关电源技术的发展【4】，基本上起源于20世纪70年代末和80年代初．当时引进的开关电源技术，在高等院校和一些科研院所停留在实验开发和教学阶段．20世纪80年代中期开关电源产品开始推广和应用．20世纪80年代开关电源的特点是采用20kHz脉宽调制（PWM）技术，效率可达65%~70%．经过20多年的不断发展，开关电源技术有了重大进步和突破．新型功率器件的开发促进了开关电源的高频化，功率MOSFET和IGBT可使小型开关电源的工作频率达到400kHz（AC/DC）或1MHz（DC/DC）;

软开关技术使高频开关电源的实现有了可能，它不仅可以减少电源的体积和重量，而且提高了电源的效率（国产6kW通信开关电源采用软开关技术，效率可达93%）；

控制技术的发展以及专用控制芯片的生产，不仅使电源电路大幅度简化，而且使开关电源的动态性能和可靠性大大提高；

有源功率因数校正技术（APFC）的开发，提高了AC/DC开关电源的功率因数，既治理了电网的谐波污染，又提高了开关电源的整体效率．

在开关电源领域，我国的民族产业在国内一直占有举足轻重的地位．在开关电源应用的起步阶段，很多生产厂家采取的都是小作坊的生产模式．经过20余年的不懈努力，逐步向大规模生产转化，产品也从单一品种走向系列化．现在，我国已形成一批上亿元甚至10亿元以上产值的电源企业，有些产品已进入国际市场．我国信息产业、国防工业、家电行业，特别是电信业的迅猛发展，是电源市场发展的强大推动力．国家统计局最新资料显示，当前我国电子信息产业的产区、产出，销售总规模以及对国家经济增长的贡献均居全国工业行业之首，成为我国工业第一支柱产业．开关电源巨大的市场需求孕育了大批电源生产企业．目前成规模的企业有十几家，分为3种类型：

第一类是自主研制开发，已生产出具有先进水平的系列电源产品，不仅可以满足各种电子设备的需求，而且在航空、铁路、电力、国防及家电等领域中得到了广泛应用；

第二类是中外合资企业，采用国外较为先进的技术，在国内用户中有较高的信誉度；

第三类是进口部件在国内组装，然后直接销售到国外市场．这些产品质量好但成本也高，对国内市场的适应能力差．每年几十亿元的电源市场孕育了几百家开关电源生产企业，而且已有大量的国外产品和公司进入国内，今后的竞争将是技术的竞争、质量的竞争和服务的竞争，品牌效应越来越突出．市场的竞争和发展必将促使产业内部分化和重组，实现大企业的产品互动和整合营销，而适应不了市场竞争的企业将被淘汰．

1.2开关电源简介

1.2.1开关电源的定义和用途

开关电源【5】是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源，开关电源一般由脉冲宽度调制（PWM）控制IC和MOSFET构成．开关电源和线性电源相比，二者的成本都随着输出功率的增加而增长，但二者增长速率各异．线性电源成本在某一输出功率点上，反而高于开关电源，这一点称为成本反转点．随着电力电子技术的发展和创新，使得开关电源技术也在不断地创新，这一成本反转点日益向低输出电力端移动，这为开关电源提供了广阔的发展空间．

开关电源产品广泛应用于工业自动化控制、军工设备、科研设备、LED照明、工控设备、通讯设备、电力设备、仪器仪表、医疗设备、半导体制冷制热、空气净化器，电子冰箱，液晶显示器，LED灯具，通讯设备，视听产品，安防，电脑机箱，数码产品和仪器类等领域．

1.2.2开关电源的发展

开关电源高频化是其发展的方向【6】，高频化使开关电源小型化，并使开关电源进入更广泛的应用领域，特别是在高新技术领域的应用，推动了开关电源的发展前进，每年以超过两位数字的增长率向着轻、小、薄、低噪声、高可靠、抗干扰的方向发展．开关电源可分为AC/DC和DC/DC两大类，DC/DC变换器现已实现模块化，且设计技术及生产工艺在国内外均已成熟和标准化，并已得到用户的认可，但AC/DC的模块化，因其自身的特性使得在模块化的进程中，遇到较为复杂的技术和工艺制造问题．另外，开关电源的发展与应用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有重要的意义．开关电源中应用的电力电子器件主要为二极管、IGBT和MOSFET．SCR在开关电源输入整流电路及软启动电路中有少量应用，GTR驱动困难，开关频率低，逐渐被IGBT和MOSFET取代．

开关电源的发展方向是高频