平行開關(guān)電源設計組件系統(tǒng)的研究

1、譯文：平行開關(guān)電源設計組件系統(tǒng)的研究摘要：電源設計系統(tǒng)由一些平行電源組件組成，如何實現(xiàn)平行組件穩(wěn)定的電壓分流是電源設計的一項最重要的問題。本篇論文研究重點在于雙向閉合回路控制系統(tǒng)，它起著重要的作用，比如，系統(tǒng)結(jié)構(gòu)式簡易的，系統(tǒng)操作是穩(wěn)定的，我們就可以暫時性的控制固定值以及它的完全實際性。系統(tǒng)的硬件部分是由抗壓的開關(guān)電源設計，主要電路，控制電路，保護電路等部件組成的。本篇論文重心在于主從控制。運用TL494作為控制核心建立PWM波伏，以及使用下降的DC/DC開關(guān)電源，它有著最高效的作業(yè)效率去創(chuàng)建穩(wěn)定的8伏輸出，TL494的內(nèi)部的錯誤擴大器能夠生效雙向的閉合回路（外環(huán)電壓，內(nèi)環(huán)電流），接著，我們就

2、可以實現(xiàn)電流分布。我們可以調(diào)節(jié)參考電壓來改變具體的分布比例。而且，本論文討論的是基本原理以及介紹實施方案。關(guān)鍵詞-平行電源組件；DC/DC下降系統(tǒng)；PWM控制；電流分布1. 介紹 最近，因為高效的作業(yè)效率，容量小，重量輕，開關(guān)電源組件發(fā)展快速。目前，PWM是開關(guān)電源操作的控制方式?？刂齐娐返牟僮魇寝D(zhuǎn)變整個機器操作的核心。有時，一些系統(tǒng)理應平行的構(gòu)成開關(guān)電源組件，這樣就可以獲得更多的容量和更高的可信性。為了使平行工作的更可信賴的，最重要的解決穩(wěn)定電壓分路。當輸入和輸出數(shù)據(jù)改變的時候，一個電壓組件應該裝備自我調(diào)節(jié)的功能。這意味著主要電路應該穩(wěn)定地輸出電壓和電流，控制電路應該檢測到輸入和輸出電流，比

3、較檢測值和參考值，然后得出錯誤值。計算過錯誤值之后，我們可以控制主要電路，使輸出值無限地接近參考值。最后實現(xiàn)穩(wěn)定輸出。平行電源組件系統(tǒng)的問題如果我們想要平衡規(guī)定的電源組件，我們需要解決如何平均電流負荷?？偟膩碚f，如果不采取任何措施，電源組件直接被平衡，電流負荷將不會被平等地均分。主要原因如下：1. 單元組件電壓不會完全的穩(wěn)定。2. 不同單元組件的I-V輸出特點曲線并不都相似，這意味著不同的電源組件的電池內(nèi)阻也并不相似。3. 系統(tǒng)內(nèi)阻包括接觸電阻和電線電阻也是不同的。當系統(tǒng)與DC控制電源組件平衡，抽樣點的反饋總是設定在單元組件或者引線端子的輸出終端。以及如果我們平衡DC控制電源組件，抽樣點的反饋

4、電壓不是單一電源電壓而是幾個電源組件的混合電壓。這一現(xiàn)象會加大輸出電壓和平行電源組件間的不同。二、系統(tǒng)原理和硬件電路的分析A.使用TL494作為開關(guān)電源組件的控制值1.閉合回路DC/DC下降的開關(guān)電源組件由一些簡易的外部的電路和TL494芯片構(gòu)成，它由PWM控制著。系統(tǒng)圖展示如下：2.DC/DC下降的電路平衡系統(tǒng)：DC/DC下降電路平衡系統(tǒng)展示在表格2中。明顯地，接口2是參考電壓的輸入接口。圖1圖2我們選擇低電源MOS IRF9540作為開關(guān)管。主要的限制參數(shù)是Vdss=100v;Id=-23A;Rds=0.117歐。這些數(shù)據(jù)可以保證電路正常操作。感應參數(shù)值L1可以根據(jù)公式1-1來計算：L=在

5、這個公式中，Vin=24v,Vout=8v,Vds=1.6v,Ton=23.75us(輸入頻率是40赫茲)根據(jù)這個公式，我們可以計算出Iomax=85.5uF.但是根據(jù)實際，當L=123uF,C5=100Uf,電源效率達到最高值。B.主要電路原理分析PWM電線是通過TL494建立的，以及電線控制MOS的開關(guān)。MOS是被PWM電線控制的，PWM的占空因數(shù)是D。通過L和C過濾器，然后在電阻R里獲得穩(wěn)定直接的電流輸出電壓。平行的兩個DC/DC模塊獲得主要的電路。主要電路展示在圖表3中：C控制電路分析TL494創(chuàng)建了PWM線路，控制著開關(guān)管的向?qū)?。Ct=102,Rt=24K F=44KHZ, 是TL4

6、94接地的第十三接口。使用單一接口輸出，試著減少芯片的內(nèi)部能量消耗。傾銷感應值可以通過公式1-2來計算：L=D. 檢測電路的分析檢測電路線路前段電壓來控制閉合線路電流。電阻輸出電壓反饋控制著閉合線路電壓，電壓集中在8伏，根據(jù)實際情況來調(diào)節(jié)電流。III 設計方案和原理A. 是DC/DC拓撲學結(jié)構(gòu)的選擇方案1：平行的開關(guān)結(jié)構(gòu)。平行結(jié)構(gòu)原理和一系列原理是相似的。但是平行電路是遞升的，當開關(guān)打開，感應器儲存能量，當開關(guān)關(guān)閉，感應器輸出能量。這是升高的線路，方案展示在圖表4：方案2：一系列的開關(guān)結(jié)構(gòu)。開關(guān)管子V1被PWM線路控制著。轉(zhuǎn)換開關(guān)打開和關(guān)閉，通過L和C過濾器在電阻R里獲得穩(wěn)定直接的電流輸出電壓

7、。這個電路是個加快的線路，方案展示在圖表5：這一電路目標在于把24伏輸入電壓降到8伏輸出電壓。因此，我們選擇加快的線路。DC/DC平行電路的實際電路方案展示在圖表6中。B. 控制方式的選擇方案1：MCU創(chuàng)建了PWM線路，它控制著打開和關(guān)閉開關(guān)?；贏/D之后的電壓反饋改變占空比，使輸出電壓更加接近設定值。電流負荷最終輸入MCU。當電壓上升到固定值，關(guān)閉開關(guān)管，線路處在電流保護中。這一方案以軟件為基礎(chǔ)，所以算法困難，速度緩慢。輸出電壓的穩(wěn)定性并不好?？偠灾@一線路很難自我恢復。方案2：直接使用PWM控制器，芯片可以來回拉伸或者單一結(jié)束輸出。頻率在1到300KHZ,輸出電壓可以達到40伏，包括

8、5伏的參考電壓。輸出接口的沖洗電流可以達到200毫安，驅(qū)動能力相對較高。在這一芯片中，有兩個內(nèi)部錯誤比較儀，一個是電壓比較儀，另一個是電流比較儀。我們可以設置電壓比較儀接近作為閉合回路控制，速度很快。比較這兩項方案，由于相對簡單的結(jié)構(gòu)，速度快，很好的穩(wěn)定性，我們最終選擇方案2。PWM線路總體圖表方案展示在表7中：C. 平均電流系統(tǒng)的選擇方案1：改變單元輸出電阻。設定Uo作為固定值，改變斜度，設定斜度作為固定值，改變輸出電壓。方案2：主從控制方式雙向的回路控制系統(tǒng)由外部回路電壓和內(nèi)部回路電流組成。它意味著電壓控制著電流源頭。作為電阻和完全電流不改變，如果我們改變一項分支電流，其他幾項也會改變的。

9、所以這項方案能夠?qū)崿F(xiàn)電流可調(diào)節(jié)性。D. 最終系統(tǒng)方案總結(jié)以上的各項討論，我們獲得最終系統(tǒng)方案，如圖表8： IV.比較測試后的方案 在路上總的IO采樣銅絲電壓。發(fā)送的值對A/D芯片和計算電流?；跇颖镜哪涂剐灾岛屯ㄟ^單片機的對應的電壓。采用TL494電壓閉環(huán)環(huán)路檢測電壓。比較參考電壓與輸出端口的反饋電壓，我們可以調(diào)整占空比讓輸出電壓接近8V的檢測方案。方法如圖所示。使用電流表A1，A2檢測電流I1，I2，和電壓表是用來檢測輸出電壓U0 V的測試結(jié)果 在數(shù)字萬用表接入直流/直流，這當前日期是在與數(shù)字萬用表的訪問后,直流/直流數(shù)據(jù)I0他們都是直流電流。相應的電壓的UIN和u0可以顯示在示波器。測試結(jié)

10、果顯示在表1。從上面的圖，我們可以得到直流輸出電源電壓模塊額定系統(tǒng)輸出功率都16W。在這種情況下，效率供應系統(tǒng)= 78%。兩個模塊和輸出當前IO = 1A。兩個輸出電流I1 I2 = 0.49a比例：0.51a1:1；當總和兩個模塊的輸出電流IO= 1.5A，兩個輸出電流I1 I2 = 0.5A的比率：1.01a1:2；當總和兩個模塊的輸出電流I0 = 3.5A，比兩個輸出電流I1 I2 =：1.51a：2.04a3:4。當總和兩個模塊的輸出電流為5A的IO，兩個輸出電流I1

11、比：I2 = 2.00a：2.01a1；2模塊的輸出電流基于固定比例自動范圍從0.5A的 2a，每一個模塊的絕對值相對誤差小于2%。六、結(jié)論電源系統(tǒng)由幾個平行的電源模塊，如何實現(xiàn)穩(wěn)定的電壓并聯(lián)的并行模塊的一個最重要的問題電源設計。本文主要論述基本原理和并聯(lián)開關(guān)電源的實現(xiàn)方案供應。最后，我們設計了一個供應系統(tǒng)與兩個DC/DC模塊。額定輸出功率與輸出電壓每一個模塊16W和8V的。我們選擇雙閉環(huán)閉環(huán)控制系統(tǒng)，實現(xiàn)穩(wěn)壓分流。使用TL494作為控制核心，產(chǎn)生PWM波，并使用降壓直流/直流開關(guān)具有最高功率控制效率，創(chuàng)造穩(wěn)定的8V輸出。內(nèi)部的TL494誤差放大器能夠?qū)崿F(xiàn)雙閉環(huán)（外環(huán)的電壓，電流內(nèi)環(huán)）然后我們就可以實現(xiàn)電流分布。試驗結(jié)果表明這樣，輸出額定功率的情況下，效率電源系統(tǒng)是相對高。兩個模塊的輸出基于固定比例自動范圍從 2A電流0.5A，每一個模塊的相對誤差的絕對值小于超過2%。此外，該并聯(lián)系統(tǒng)有很多優(yōu)勢。如系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是很容易的，該系統(tǒng)性能穩(wěn)定，這是完全實用性。參考文獻【1】羅節(jié)，謝姊妹。電子電路設計。實驗測試（第四版）M.。北京：電子工業(yè)出版社