開關電源并聯供電系統裝置

徐　曉

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開關電源并聯供電系統裝置

徐曉

(湖南科技學院電子與信息工程學院，湖南永州425199）

制作一個16W的8V DC/DC 模塊構成的并聯供電裝置，使用了單端反擊式和電氣隔離技術以及自主均流法，用UC3845產生PWM控制DC-DC模塊的電流輸出，并通過使用高共模抑制比低溫漂的直流放大器OP07構成深度負反饋的放大器，實現自主分流，使其各項性能指標得到顯著提高。用單片機實現電流模式的切換和電流電壓的顯示。經測試，整個裝置供電效率達到85%。

UC3845；PWM；高共模抑制比；OP07；自主均流

隨著電子技術快速發展，各種電子設備對供電電源的功率轉化效率越來越高，電流也由原來的小電流變化為大電流[1]。當今時代，單一開關電源供電的各項指標已經不能滿足要求。而開關電源并聯供電具有擴展性、通用性、功率轉化效率和性價比高的優點，可以解決單一電源本文設計并制作了一個16W的8V DC/DC 模塊構成的并聯供電系統裝置，實現了雙開關電源模塊并聯供電，通過自主均流控制實現大功率電源和冗余電源的技術。提高了系統供電效率，并較好的實現了電流自動分配。

1　任　務

設計并制作一個輸出為8V DC/DC 模塊構成的能同時提供兩個輸出功率均為16W的并聯供電裝置。

圖1.兩個DC/DC 模塊并聯供電裝置電路圖

2　總體設計方案

2.1設計思路

設計并制作一個由兩個額定輸出功率均為16W的8V DC/DC 模塊構成的并聯供電系統，設計分DC-DC變換模塊和電流分配兩大模塊，DC-DC變換模塊采用單端反擊式和電流控制型脈寬技術，通過接反饋電流來調節脈寬，在脈寬比較器的輸入端直接用流過輸出電感線圈的信號與誤差放大器的輸出信號進行比較，從而調節占空比是輸出的電感峰峰值電流跟隨誤差電壓變化而變化[2]。電路分配模塊采用自主均流法，以輸出電流最大的模塊為主模塊，另一個為從模塊，從模塊從均流母線上的電流信號作為本模塊的電流基準，跟蹤基準信號，達到跟主模塊均流的目的，從而實現電流的分配要求。為了盡量降低波形失真和震蕩影響，必須采用反饋自動調節。

2.2系統組成

系統結構方框圖如圖2所示

圖2.系統結構方框圖

2.2.1DC-DC模塊電路的設計

單端反激電路如圖3，將變壓器原邊地與副邊地短接，輸入輸出共地，可以方便信號取樣，輸入輸出關系見式（1）而且該方案成本低，電路簡單，可以防止電流倒灌，在較大的輸入電壓時都能正常工作，效率可以做到85%以上。

圖3.單端反激電路原理圖

2.2.2開關電源并聯裝置的均流設計

本文開關電源并聯裝置的均流，是以輸出電流大小來劃分主次模塊的。在兩個并聯模塊中，通過電流的大小自動排序，電流大的成為主模塊，它的優點是有較好的均流效果，響應快并且穩定性好，并且外圍驅動電路設計和制作比較容易，制作可做成熱插拔式，很好的實現了冗余技術。

圖4.自主均流原理框圖

2.2.3控制模塊的設計

采用STC89C52單片機進行控制，能夠實現對外圍電路的智能控制，本設計需要使用的軟件資源比較簡單，只需要完成模式切換以及顯示輸出功能。采用AT89C51進行控制輸入輸出比較容易，I/O接口已經可以滿足所需要求。

3　系統的具體設計與實現

DC-DC變換器采用UC3845驅動場效應管IRF540，按驅動信號PWM波交替導通，輸出所需要的電流。UC3845可作為DC-DC變換器的控制器，它外部驅動電路元件很少，因此性價比非常高。只要微調振蕩器、就能實現占空比控制和溫度補償，達到電流取樣比較器有較大電流輸出，滿足并聯開關供給大電流的要求。

4　系統的軟件設計

負載獲得電壓UO=8±0.2 V上是通過次模塊采樣控制電壓的反饋來實現。當次模塊電流大于2.6A時，發送控制信號給主模塊控制器，這時采樣電流，將次模塊電流穩定在2 A±3%.如果收到主模塊的控制信號就返回控制電壓的循環[3]。若收到過流信號則關閉PWM輸出。此模塊的電流控制策略流程圖如圖5所示。

圖5.電流控制策略圖

5　裝置的測試結果

輸出電壓Uo=16.0±0.2V

次數Iin/AUIN/Vpin/WR1IoPOη 11.7622.816.22.652.0313.985.4% 21.7722.816.12.62.0213.885.3% 31.7822.815.92.52.0413.785.2%

從表中的數據可知，主次模塊的輸出電流相對誤差的絕對值不大于3%，效率達到85%。

6　結論和誤差分析

通過調整負載電阻對設計裝置的數據測試，主次模塊的輸出電流之和為4 A范圍內很好的實現了自動分配兩種不同比例的電流，它們相對誤差絕對值不大于3%。實現負載過流保護功能[4]。由于電路中各種器件在一定的工作電壓下都有壓降，產生一定的損耗，所以輸入的功率不等于輸出的功率，系統供電效率只能達到η≥85%，但隨著智能控制技術的發展，可以在本裝置的基礎上結合模控制技術，增加電感線徑減小電感阻值和提高采樣電阻精度進一步提高系統轉化效率。

[1]閻石.數字電子技術基礎[M].高等教育出版社,2006.12.

[2]孔鵬鵬,秦逸平.智能逆變器的設計[J].科技致富向導,2013,(11):25-27.

[3]郭天祥.新概念51單片機C語言教程[M].電子工業出國版社,2009.

[4]姜晟,孫道宗,黃明星.基于C8051F340的開關電源模塊并聯供電系[J].電子設計工程,2012,(4):20.

（責任編校：宮彥軍）

2015－04－28

湖南永州科技局項目[編號永科2012（9）]。

徐曉（1974－），男，湖南岳陽，副教授，主要研究方向為測控技術。

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1673-2219（2015）10-0031-02