开关电源并联模块1.docx

开关电源模块并联供电系统（A题）

摘 要

本系统通过两个额定输出功率均为16W的8VDC/DC模块构成并联供电系统。开关电源芯片采用降压型开关稳压电源的芯片LM2596。系统采用主从电源模块的方法来实现均流控制，主电源模块工作于电压源方式，从电源工作于电流源方式，电流值可以独立设置。为了提高效率，我们没有增加额外的过流保护芯片，而是在LM2596的基础上用单片机采样，通过单片机的处理来控制LM2596芯片的开关。系统采用超低功耗MSP430FG439单片机作为系统主控制电路。

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一、系统方案

方案比较与选择

DC/DC模块

DC/DC变换电路是将一组电参数的直流电能转换为另一组电参数的直流电能的电路。根据题目要求，本模块须采用DC/DC降压变换电路（Buck电路），实现8V直流输出电压。Buck电路的实现可以由分离原件与专用集成芯片组成。

方案一：利用功率开关管，电感，电容等分离原件来搭建一个Buck电路，通过控制电路，是电子开关器件不停的“接通”和“关断”，让电子开关器件对输入电压进行脉冲调制，从而实现DC/DC电压变化。

方案二：利用开关电压转换器LM2596集成芯片来构建DC/DC降压变换电路。LM2596

是一款降压型的PWM调节方式的开关稳压电源的芯片，内部振荡源频率为150KHZ，最大输出电流3A，最大输出电压40V，基本可以满足题目要求。它通常被作为恒压电源应用，此时其通过电压取样电压反馈稳压方式达到稳定电压的目的。

考虑到使用集成芯片构建的电源模块结构简单、集成度高、转换效率高、控制精度高，故采用方案二。

均流控制方法

两个电源模块的直接并联会由于各单元模块之间的不一致而出现承受负载不均衡，导致某些电源模块由于输出电流偏大使其寿命缩短，甚至可能发生故障。因此就需要通过均流技术来均衡各个电源模块的输出电流。

方案一：利用均流芯片UC3902实现电流均衡。UC3902是在两路地线上各串联一精密

采样电阻，再将其两端电压供给各自电路的均流芯片。均流芯片的反馈脚ADJ与各自DC电路的反馈脚相连，通过ADJ引脚来调整各自电路，实现自动均流，电路简单。但是，地线上串接的电阻会严重影响电路的负载调整率，而芯片内部结构决定了采样电阻只能接在地线上。

方案二：利用均流芯片UCC29002实现电流均衡。UCC29002与UC3902的功能以及性能

上基本一致，不同的是采样电阻可以接在LM2596调节输出电压的电位器之前，因而不会影响电路的负载调整率。但UCC29002外部电路复杂，需要连接的外围元件较多，对器件有很大的依赖性，因此存在的很多不稳定因素。

方案三：利用主从电源模块实现电流均衡。将电压源作为主电源模块，电流源充当从属模块，在电流型电源中，由于误差电压与负载电流成正比，通过电流控制，可简化均流电路。若电源模块相同，那输出端的给定误差电压将使所有模块输出相同的负载电流。

综合考虑后选择方案三。方案三电路简单、均流效果好、功耗低、电路性能稳定。

方案描述系统框图

第 一 路

第 一 路

+

DC/DC转换

电流电压

检测电路

I

MSP430FG439

显示

IN

U =24V

IN

第

二

路

_

DC/DC转换

并联时

均流控制

反馈电流

图

图1系统框图

2

图1为系统总体框图，输入直流电压通过两路降压型开关电源转换器后，把一路转化为恒压源另一路转化为恒流源，恒压源作为主电路恒流源作为从电路。将恒压源和恒流源采样出来的电流通过运放比较放大后输入到从电路的反馈端，以此来调节从电路的电流恒定。系统的显示控制通过MSP430FG439单片机来实现，由于从精密电阻采样出来的电压值较小，为了提高测量显示的准确性，在单片机测量前接一个差分放大电路。

二、理论分析与计算

DC/DC变换器稳压方法

目前使用最多，也是最基本的DC/DC开关电源有三种结构，分别是升压型、降压型、升降压型。依据题目要求，需将24V的输入电压转换为8V的输出电压，故本系统采用降压型DC/DC开关电源。利用降压型开关电压转换芯片LM2596来构建DC/DC变换电路。

其工作原理是：如图2所示此电源芯片的4脚Feedback端的电压稳定在1.23V，5脚ON/OFF端由逻辑电平来控制电源芯片的打开和关断，1脚为输入端，2脚为输出端，芯片通过调整输出脉宽来，使4脚电压稳定在1.23V，流入Feedback端的电流为零，通过改变R2

的值就可以改变输出电压的大小，影响电压输出的就是R1，R2的取值，现我们通过改变由

CFFR41R2

C

FF

R

4

1

R

2

1

LM2