模块并联供电系统.docx

1、模块并联供电系统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3日【摘要】：通过对高频开关电源与传统相控电源的技术经济比较，结合工程实践，提出在水电站等各个领域选项中的不断消化，吸收新产品、新技术，不断优化产品设计，提高产品质量以及工作效率，是能量的利用率达到一个高的水准，跟上时代对对能源的要求，在市场竞争中始终立于不败之地【关键字】：开关电源；并联供电；相控电源；稳压精度；稳流精度；DC/DC控制；整流系统；运算放大器前言从80年代以来，我国水电等行业直流操作电源一直沿用体积庞大，且操作、维护复杂的可控硅式电源。80年代后期，国外许多厂家纷纷推出结构

2、轻巧且功能齐全，性能优越且维护便捷的高频开关电源，这一产品一经问世，便受广大工程技术人员的热切关注，高频开关电源首先在国外水电工程中得到应用。我国发展较慢，知道90年代中期才接受和引进这一技术，经过近十年努力，高频开关电源设备选项几经更新替换，目前这一技术日益成熟，已经在我国各个领域都得到了广泛的引用，成为了人们生活，国家工业化发展不可缺少的部分和内容，对高频开关电源的研究，对于我们的生活质量提高，国家经济发展有重要意义。 目录【摘要】： 2前言 2二、系统方案： 52.1、DC/DC模块的论证与选择： 52.2、 UC3907均流模块的选择： 72.3单片机模块： 8三、电路与程序的设计：

3、93.1、电路设计： 93.2、程序设计： 9四、测试方式与测试结果： 134.1、测试方案： 134.1.1、硬件测试 134.1.2、软件仿真测试 144.1.3、硬件软件联调 14 开关电源模块并联供电系统（A题）【本科组】一、概述：开关电源是一种电压转换电路，主要的工作内容是升压和降压，广泛应用于现代电子产品。因为开关三极管总是工作在 “开” 和“关” 的状态，所以叫开关电源。开关电源实质就是一个振荡电路，这种转换电能的方式，不仅应用在电源电路，在其它的电路应用也很普遍，如液晶显示器的背光电路、日光灯等。开关源与变压器相比具有效率高、稳性好、体积小等优点，缺点是功率相对较小，而且会对电

4、路产生高频干扰，电路复杂不易维修等。开关电源振按荡方式分，可以分为自激式和它激式两种，自激式是无须外加信号源能自行振荡，自激式完全可以把它看作是一个变压器反馈式振荡电路，而它激式则完全依赖于外部维持振荡，在实际应用中自激式应用比较广泛。根据激励信号结构分类；可分为脉冲调宽和脉冲调幅两种，脉冲调宽是控制信号的宽度，也就是频率，脉冲调幅控制信号的幅度，两者的作用相同都是使振荡频率维持在某一范围内，达到稳定电压的效果，变压器的绕组一般可以分成三种类型，一组是参与振荡的初级绕组，一组是维持振荡的反馈绕组，还有一组是负载绕组在家用电器中使用的开关电源，将220V的交流电经过桥式整流，变换成300V左右的

5、直流电，滤波后进入变压器后加到开关管的集电极进行高频振荡，反馈绕组反馈到基极维持电路振荡，负载绕组感应的电信号，经整流、滤波、稳压得到的直流电压给负载提供电能。负载绕组在提供电能的同时，也肩负起稳定电压的能力，其原理是在电压输出电路接一个电压取样装置，监测输出电压的变化情况，及时反馈给振荡电路调整振荡频率，从而达到稳定电压的目的，为了避免电路的干扰，反馈回振荡电路的电压会用光电耦合器隔离。大多数开关电源有待机电路，在待机状态开关电源还在振荡，只是频率比正常工作时要低。 二、系统方案：本系统主要由 DC/DC模块 uc3907均流模块 单片机模块等组成，下面是分别认证这几个模块的选择：2.1、D

6、C/DC模块的论证与选择：方案一： 两个DC/DC模块如图所示，上部分为第一个模块，下部分为第二个模块。由运算放大器具有虚短虚断的特点，基于此，图中用了四个运算放大器。左边两个运算放大器就具有整流，变压的作用，是向后面输入的电压为8V，以满足DC/DC模块的电压要求。同时输出电压比取决于连个电阻R1、R2之比（输入电压为24V,不会超过预算放大器电压的极限值36V），同时由于题目要求的电流超过了1A，故在运算放大器后面加了一个具有散热片晶体管2N4116。同时右边的运算放大器起到了从电压到电流的转换。R3的左边的电压值为8V，运算放大器的虚短虚断，使其右边电压为0V，使电压变为电流，通过电阻R

7、4后，还是电流值不变，同时使R3、R4电阻值想同，则电压不变同时固定R3的值是达到16欧，电流固定。负载电压不变，改变其负载电阻，则电流改变。由基尔霍夫电流定律可知，输入节点的总电流值等于输出节点的电流值，则DC/DC模块2的电流可以改变，达到要求的比例。方案二：用VMOS管做开关调整管，以提高开关的频率，其频率约为100kHz，从而减少输出纹波。直流在R1 R2上产生分压，此分压加到VMOS管的栅极，使其很快饱和导通，电压经过VMOS管 电感向C1充电，并向负载供电。同时，误差放大管 PNP集电极电流增，此电流经R3向C4充电C4，C4的极性上负下正，NPN导通，于是VMOS管截止。VOMS

8、截止后电感中的磁能变为极性相反的电能，它通过蓄留二极管D2继续向负载供电，使负载获得平滑的直流。与此同时，C4从充电状态变为放电状态， C4的极性上正下负，PNP截止，于是VOMS又很快饱和导通。上述过程周而复始形成振荡。振荡频率取决为R3 C4。2.2、 UC3907均流模块的选择：负载共享控制器 Ic UC3907 系列提供了所有必要的这种并行的功能，以允许将多个独立的电源模块每个模块提供了只总负载电流的比例份额。这种共享被通过控制每个模块的电源阶段用命令产生的电压反馈放大器的请参阅-球形可独立调整中常见的共享总线的回应电压。通过监视当前从每个模块，当前共享总线线路确定哪种并联的模块通常会

9、高-est 输出电流，并与本单位作为主节点，ad-指定黑珍珠增加其输出电流到 2.5%的范围内有其他模块这样的主人。互连并联的所有模块的当前共享总线信号低阻抗、 噪音不区分大小写的行而不会干扰允许每个模块独立行事应成为巴士打开或短路到地面。UC3907 控制器将驻留的每个输出一边供应电压反馈回路电源模块和其整体功能。功率阶段的具体的体系结构并不重要。要么开关-ing 或线性设计可能被利用和控制信号可能会要么迪-rectly 耦合或虽然孤立的光电耦合器或使用孤立的介质。UC3907 的其他功能包括 1.25%准确的参考：低损耗、 固定增益当前感放大器，全差分高阻抗电压感应能力和 desig-状态

10、指示灯哪种模块执行作为主节点的伟大。负载共享控制器功能全差分高阻抗电压感应为准确电流放大器精确电流共享2.3单片机模块：利用单片机 数码管显示 AD 测得所需各点的数值！三、电路与程序的设计：3.1、电路设计：3.2、程序设计：#include unsigned char code dispbitcode=0xfe,0xfd,0xfb,0xf7, 0xef,0xdf,0xbf,0x7f;unsigned char code dispcode=0x3f,0x06,0x5b,0x4f,0x66, 0x6d,0x7d,0x07,0x7f,0x6f,0x00;unsigned char dispbuf

11、8=10,10,10,10,0,0,0,0;unsigned char dispcount;unsigned char getdata;unsigned int temp;unsigned char i;sbit ST=P30;sbit OE=P31;sbit EOC=P32;sbit CLK=P33;void main(void) ST=0; OE=0; ET0=1; ET1=1; EA=1; TMOD=0x12; TH0=216; TL0=216; TH1=(65536-4000)/256; TL1=(65536-4000)%256; TR1=1; TR0=1; ST=1; ST=0; w

12、hile(1) if(EOC=1) OE=1; getdata=P0; OE=0; temp=getdata*235; temp=temp/128; i=5; dispbuf0=10; dispbuf1=10; dispbuf2=10; dispbuf3=10; dispbuf4=10; dispbuf5=0; dispbuf6=0; dispbuf7=0; while(temp/10) dispbufi=temp%10; temp=temp/10; i+; dispbufi=temp; ST=1; ST=0; void t0(void) interrupt 1 using 0 CLK=CLK;void t1(void) interrupt 3 using 0 TH1=(65536-4000)/256; TL1=(65536-4000)%256; P1=dispcodedispbufdispcount; P2=dispbitcodedispcount; if(dispcount=7) P1=P1 | 0x80; dispcount+; if(dispcount=8) dispcount=0; 四、测试方式与测试结果：4.1、测试方案：4.1.1、硬件测试4.1.2、软件仿真测试