開關(guān)電源模塊并聯(lián)供電系統(tǒng)的設(shè)計(jì)分析方案.docx

1、開關(guān)電源模塊并聯(lián)供電系統(tǒng)摘要基于電路設(shè)計(jì)的基本要求，開關(guān)電源模塊并聯(lián)供電系統(tǒng)電路主要由兩個(gè)并聯(lián) DC/DC 模塊 額定功率 16W、輸出電壓 8V）、穩(wěn)壓二極管、負(fù)載電阻等電路模塊組成。該系統(tǒng)選擇由以LM2576 集成塊為主要部件的DC/DC 模塊來實(shí)現(xiàn) DC/DC變換穩(wěn)壓，外圍元件極少，轉(zhuǎn)換效率高，選用小導(dǎo)通電阻，選用快速恢復(fù)二極管進(jìn)行整流，降低損耗，防止反向電流導(dǎo)通造成短路從而燒毀供電系統(tǒng)。通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，本電路實(shí)現(xiàn)了設(shè)計(jì)要求的全部基本指標(biāo)，并且該DC/DC 轉(zhuǎn)換效率可達(dá)到 75%。但因時(shí)間倉(cāng)促，本電路設(shè)計(jì)還有諸多不足，各項(xiàng)設(shè)計(jì)指標(biāo)有待進(jìn)一步提高。1 / 7一、系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)與論證1. 設(shè)計(jì)思

2、路基于題目的要求，可以采用圖1 所示的方案。該系統(tǒng)主要由以LM2576 集成塊為中心組成的16W 的 8V DC/DC 變換器，負(fù)載電阻等電路模塊組成。DC/DC 變換模塊實(shí)現(xiàn)24V DC 變壓為 8V DC，該模塊同時(shí)實(shí)現(xiàn)了輸出電流過流保護(hù)功能；同時(shí)，通過對(duì)負(fù)載電阻的調(diào)節(jié)可以逐步實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求和功能要求。圖 1 系統(tǒng)方案圖2. 方案的論證2.1 DC/DC 變換模塊本模塊的設(shè)計(jì)要求是進(jìn)行降壓變換，因此該模塊采用由LM2576 以集成塊為中心組成的16W 的 8V DC/DC 模塊進(jìn)行降壓變換。該降壓變換電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由電容，電感，二極管，電阻等元件組成，便于進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。而且該降壓變換

3、電路穩(wěn)壓性能好，并且轉(zhuǎn)換效率高。其原理圖如圖2 所示：2 / 7圖 2變換器原理圖該變換器最高輸入電壓為 50V，輸出電壓匯范圍為 5.1-40.0V 連續(xù)可調(diào)，額定電流為 2.5A，變換效率為 90%，脈沖占空比可以在 0-100%內(nèi)調(diào)整。2.2 控制方法及實(shí)現(xiàn)方案本小組為該系統(tǒng)設(shè)計(jì)兩種方案:方案一：?jiǎn)纹瑱C(jī)來實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的功能。該方案的優(yōu)點(diǎn)：布線簡(jiǎn)單，硬件設(shè)計(jì)時(shí)間短；該方案的缺點(diǎn)：1）軟件的編程工作量大，難度大；2）所有的功能都由單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)，對(duì)單片機(jī)的硬件資源要求很高，加之硬件籌備比較困難；3） 該設(shè)計(jì)要求對(duì)DC/DC 變換器實(shí)現(xiàn)PWM 控制的開關(guān)頻率至少要為100HZ，在單片機(jī)上難于實(shí)現(xiàn)

4、；方案二：由 DC/DC 變換器和負(fù)載的調(diào)制共同實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的功能。該方案的優(yōu)點(diǎn)：1）控制系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)無需軟件編程，難度不大；系統(tǒng)中沒有單片機(jī)控制的任務(wù)，因此我們不用籌備要求很高的單片機(jī)硬件資源，從而減少資金的投入，提高性價(jià)比。該方案的缺點(diǎn)：3 / 72）電路板的布線焊接工作量較大。3）對(duì)負(fù)載有一定的要求。經(jīng)過方案比較與論證，本小組最終選擇方案二DC/DC 變換器和負(fù)載的調(diào)制共同實(shí)現(xiàn)整個(gè)系統(tǒng)的功能。整個(gè)系統(tǒng)的組成框圖如圖3 所示，直流電壓的降壓變換直接由 DC/DC 變換模塊來實(shí)現(xiàn)，各路電流的比值直接由負(fù)載電阻的調(diào)制來實(shí)現(xiàn)，同時(shí)為了防止直流電源并聯(lián)供電時(shí)可能產(chǎn)生回流從而縮短元件壽命，我們?cè)陔娫?

5、1 和電源 2 上分別串聯(lián)一個(gè)二極管 IN5822）。圖 3 系統(tǒng)的組成框圖二、理論分析與參數(shù)計(jì)算根據(jù)設(shè)計(jì)要求， DC/DC 變換器的輸入電壓V s=24V，輸出電壓Vo =8V，由此分別計(jì)算電感，電容，二極管的參數(shù)：1）實(shí)現(xiàn) I1:I 2=1:1， I0=1.0A ；調(diào)節(jié) U1 使輸出電壓為 8.4V；調(diào)節(jié) U2 使輸出電壓為7.6V，由基爾霍夫定律得：8.4=0.5R1+R21）7.6=R22）得到R1=1.6；2；R =7.6將所需負(fù)載接入電路則可實(shí)現(xiàn)。2）實(shí)現(xiàn) I1:I 2=1:2， I0= I 1+I2 =1.5A；調(diào)節(jié) U1 使輸出電壓為8.4V；調(diào)節(jié) U2 使輸出電壓為7.6V。

6、由基爾霍夫定律得：8.4=0.5R1+1.5R23）7.6=1.5R24）得到負(fù)載R1 =1.6 ；R2=5.1 ；4 / 7將所需負(fù)載接入電路則可實(shí)現(xiàn)。3）實(shí)現(xiàn) I1:I 2=1:1, I0= I1+I2=4A。調(diào)節(jié) U1 使輸出電壓為8.4V；調(diào)節(jié) U2 使輸出電壓為7.6V，由基爾霍夫定律得到：8.4=2R1+4R25）7.6=4R26）得到負(fù)載R1=0.4 ；R2=1.9 ；將所需負(fù)載接入電路則可以實(shí)現(xiàn)。三、系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)1. 模塊功能的簡(jiǎn)介該模塊 如圖 2 所示）采用了以LM2576 集成塊為中心組成的16W 的 8VDC/DC 模塊進(jìn)行降壓變換。該降壓變換電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，由電容，電感，

7、二極管，電阻等元件組成，便于進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。該模塊實(shí)現(xiàn)了24V DC 變壓為 8VDC，而且該降壓變換電路穩(wěn)壓性能好，轉(zhuǎn)換效率高，并且該模塊還具有自動(dòng)限流保護(hù)功能，當(dāng)電路中通過的電流超過該電路所能承受的最大電流時(shí)，該電路會(huì)自動(dòng)進(jìn)行過流保護(hù)。2. 電路設(shè)計(jì)基于題目的要求，該系統(tǒng)主要由兩個(gè)以LM2576 集成塊為中心組成的16W的 8V DC/DC 變換器、穩(wěn)壓二極管、負(fù)載電阻等電路模塊組成。16W 的 8VDC/DC 變換模塊實(shí)現(xiàn)24V DC 變壓為 8V DC, 穩(wěn)壓二極管實(shí)現(xiàn)了輸出電流過流保護(hù)功能；同時(shí)，通過對(duì)負(fù)載電阻的調(diào)節(jié)可以逐步實(shí)現(xiàn)該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)要求和功能要求。具體電路圖如圖五所示：5 /

8、7圖 5 系統(tǒng)具體調(diào)節(jié)電路圖上圖中 U1 為 16W 的 8V DC/DC 變換模塊一的輸出電壓，U2 為 16W 的 8VDC/DC 變換模塊二的輸出電壓。3. 功能器件 LM2576）簡(jiǎn)介L(zhǎng)M2576系列開關(guān)穩(wěn)壓集成電路是線性三端穩(wěn)壓器件如78xx 系列端穩(wěn)壓集成電路）的替代品，它具有可靠的工作性能、較高的工作效率和較強(qiáng)的輸出電流驅(qū)動(dòng)能力，從而為 MCU的穩(wěn)定、可靠工作提供了強(qiáng)有力的保證。 LM2576內(nèi)部包含 52kHz 振蕩器、 1.23V 基準(zhǔn)穩(wěn)壓電路、熱關(guān)斷電路、電流限制電路、放大器、比較器及內(nèi)部穩(wěn)壓電路等。為了產(chǎn)生不同的輸出電壓，通常將比較器的負(fù)端接基準(zhǔn)電壓 1.23V），正端接

9、分壓電阻網(wǎng)絡(luò)，這樣可根據(jù)輸出電壓的不同選定不同的阻值，其中R1=1k可調(diào) -ADJ 時(shí)開路）， R2分別為 1.7k 3.3V）、3.1k 5V）、 8.84k 12V）、 11.3 k 15V）和 0-ADJ），上述電阻依據(jù)型號(hào)不同已在芯片內(nèi)部做了精確調(diào)整，因而無需使用者考慮。將輸出電壓分壓電阻網(wǎng)絡(luò)的輸出同內(nèi)部基準(zhǔn)穩(wěn)壓值1.23V 進(jìn)行比較，若電壓有偏差，則可用放大器控制內(nèi)部振蕩器的輸出占空比，從而使輸出電壓保持穩(wěn)定。四、測(cè)試方案與測(cè)試結(jié)果1.測(cè)試方法測(cè)試所用主要儀器有：能提供24V 的穩(wěn)壓電源，電流表 2 個(gè)），電壓表 2個(gè)），滑動(dòng)變阻器 2 個(gè)），定值電阻 11.54I1 (A0.50.52.0I 2(A0.51.02.0R1( 1.61.60.4R2( 7.65.11.9五、報(bào)告總結(jié)通過參加本次設(shè)計(jì)制作，使小組各成員積累了許多電路設(shè)計(jì)的思路、熟悉并掌握了很多制作電路的技巧，對(duì)電子設(shè)計(jì)制作有了新的認(rèn)識(shí)。但由于所學(xué)知識(shí)有限，小組成員對(duì)電路的分析不夠透徹，對(duì)電路的制作不夠熟練，尤其在制作電感時(shí)