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并联开关电源供电系统 指导教师：张为堂 李翠花 摘要：本系统设计制作了一个双DC-DC开关电源并联供电系统。该供电系统选用开关电源芯片LM2576，以单片机ATMEGA128为控制核心。为实现扩流输出，两个开关电源采样并联结构，实时的采样，监控两路输出电流。该供电系统采用四个AD传感器对输出端的电压和电流进行采集，再由两个12位的DA传感器实现对整个供电系统的控制。经测试该系统能够在额定16W输出时的输出电压达到8V，当调节负载保持输出电压，输出总电流Io分别为、时，两支路电流I1，I2均能实现均流输出，并保证其准确度。由于DA模块出现问题，最终不能实现通过软件自动分配其输出电流比例，只能通过手动调节。因为负载本身的功率限制，无法完成输出为4A时的测试。 关键词：开关电源 LM2576 并联 ATMEGA128 题目要求 设定并制作一个由两个额定输出功率均为16W的8VDC/DC模块构成的并联供电系统。原理图如图一所示： 图1：由两个DC/DC模块构成的并联供电系统 系统满足要求如下： 系统满足要求如下： （1）在额定输出功率下，系统输出电压为，而且效率不小于60%，尽可能的提高效率。 （2）调整负载，保持输出电流电压为： ①使两个模块输出电流之和为且按模式自动分配电流，每个模块输出电流的相对误差绝对值不大于5%。 ②使两个模块输出电流之和为且按模式自动分配电流，每个模块输出电流的相对误差绝对值不大于5%。 ③使两个模块输出电流之和为且按模式自动分配电流，每个模块输出电流的相对误差绝对值不大于2%。 ④使两个模块输出电流之和在之间变化时，两个模块的电流在.0范围内能够按指定的任意比例自动分配，每个模块输出电流的相对误差绝对值不大于2%。 二 总体方案设计 系统总体框图如图2所示。本设计以mega128为控制核心模块，可设定输出电压，对电路进行过压过流保护，还可对电流实时采样，以实现任意比例电流输出。根据题目要求，系统需要采用两个DC-DC变换电路并联实现。系统的效率、输出电压和两个DC-DC模块的均流误差是本设计的难点与重点，既要提高效率，又要使分流准确。两条支路采用的均流方法为比较法。通过霍尔传感器采集两个模块的电流，然后经过mega128进行比较。当所采集电流值不等于预设的比例电流值时，就通过DA传感器对2模块电压进行微调，其中一个调高，另一个调低，然后循环此法直至传感器所采集的电流达到预设值为止。此调整过程中要求电压稳定。若电压过低则两模块电压需要同时增大，若电压过高则需要同时减小。 图2 系统总体方框图 液晶显示器主要显示各支路输出电流，回路电流以及负载两端电压。 三 方案论证与选择 3.1 单片机选择 采用ATMEGA128单片机为核心控制器件，通过内部A/D采集输出反馈电压，将反馈电压与设定电压比较，使输出PWM波的占空比按规律变化去控制开关管，实现输出电压稳定在8.0V，电流分均流使用取样电阻采集电压计算出电流与设定值比较，控制输出PWM波占空比，进而实现电流按比例调节。系统框图2如图所示： 图3 方案一原理框图 通过对反馈点采样，单片机将采集的反馈点电压与设定值比较，调整输出PWM波的占空比，从而实现稳压和分流 3.2 均流方案选择 方案一：主从法—在并联电源系统中人为地指定一个模块为主模块，并直接连接到均流母线，其余的为从模块，从母线上获取均流电流。主模块工作于电压源方式，从模块的误差电压放大器接成跟随器的形式，工作于电流源方式。 方案二：比较法—与主从法最大的不同之处在于，它是以嵌入式进行计算分析而得到的分流比例，而不是通过硬件电路采集。本系统通过霍尔电流传感器采集 2个模块的电流，然后经 ATMEGA128比对。当所采集电流值不等于预设的比例电流值时，就通过 D/A对 2模块电压进行微调，其中一个调高，另一个调低，然后循环此法直至传感器所采集的电流达到预设值为止。此调整过程中要求电压稳定。若电压过低，2模块电压需同时增大 ;若电压过高时则同时降低。 主从法中，由于系统在同一误差电压下进行调整，模块的输出电流误差与电压成正比，所以不管负载电流如何变化，各模块的电流总是相等。采用这种均流法精度很高，控制简单，模块间连线少利于拓展为多路。缺点是一旦主模块出现故障，整个系统将瘫痪。而比较法中，不但能继承它的所有优势，还可以实现 1∶ 1的均流甚至任意比例的电流。尤其是在拓展为多路时硬件电路更为简单，且不存在主模块，所以若任一模块受损不会影响整个系统的正常运行，而且受损模块所承担的电流将由其他模块共同分担。本设计的缺点是软件设计较为复杂。 3.3 采样电路选择 该部分完成对输出电流的采集，从而实现对电流监测，实现输出的控制。 方案一：对于电阻采样电路。将该点信号进行放大或衰减至A/D可采范围内后直接采样