2開關(guān)電源模塊并聯(lián)供電系統(tǒng)開題報(bào)告

1、 開題報(bào)告 題目：開關(guān)電源模塊并聯(lián)供電系統(tǒng)_ 姓 名： 扶曉舟 學(xué) 號(hào)： 09401020255 指導(dǎo)教師： 李祖林 班 級(jí)： 自本0902 所在院系： 電氣與信息工程學(xué)院 畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）開題報(bào)告表課題名稱開關(guān)電源模塊并聯(lián)供電系統(tǒng)課題來源生產(chǎn)實(shí)際課題類型工程設(shè)計(jì)指導(dǎo)教師李祖林學(xué)生姓名扶曉舟學(xué) 號(hào)09401020255專 業(yè)自動(dòng)化課題的意義以及國(guó)內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r：課題意義：隨著電力電子技術(shù)的發(fā)展，電源技術(shù)被廣泛應(yīng)用于計(jì)算機(jī)、工業(yè)儀器儀表、軍事、航天等領(lǐng)域，涉及到國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)。各種電子裝置對(duì)電源功率的要求越來越高，對(duì)電流的要求也越來越大，開關(guān)電源向更大功率方向發(fā)展。研制各種各樣的大功率、高性能的

2、開關(guān)電源成為趨勢(shì)。但受構(gòu)成電源模塊的半導(dǎo)體功率器件，磁性材料等自身性能的影響，單個(gè)開關(guān)電源模塊的最大輸出功率只有幾千瓦，但實(shí)際應(yīng)用中往往需用幾百千瓦以上的開關(guān)電源為系統(tǒng)供電。因此，大功率電源系統(tǒng)需要用若干臺(tái)開關(guān)電源并聯(lián)運(yùn)行，以滿足負(fù)載功率的要求。同時(shí)考慮分布式與集中式電源系統(tǒng)相比所具有的優(yōu)點(diǎn),具體采用分布式電源系統(tǒng)供電。這樣每個(gè)變換器只處理較小功率，降低了應(yīng)力，還可以應(yīng)用冗余技術(shù)，提高了系統(tǒng)的整體穩(wěn)定性，并且使用場(chǎng)合不受限制，根據(jù)需要組合，方便靈活。其容量可以任意擴(kuò)展。同時(shí)可將模塊的開關(guān)頻率提高到兆赫級(jí)，從而提高模塊的功率密度使電源系統(tǒng)的體積、重量得到下降?？芍^一舉多得。由于大功率電源負(fù)載需求

3、的增加以及分布式電源系統(tǒng)的發(fā)展開關(guān)電源并聯(lián)技術(shù)的重要性也日益突出。在本次設(shè)計(jì)中，電子測(cè)量技術(shù)、單片機(jī)原理及應(yīng)用，以及模擬/數(shù)字信號(hào)處理等的多種學(xué)科技術(shù)知識(shí)的綜合運(yùn)用。通過本設(shè)計(jì)，提高本專業(yè)各學(xué)科綜合知識(shí)的實(shí)際運(yùn)用能力，與此同時(shí)也提高自身的分析能力與實(shí)際動(dòng)手能力，增強(qiáng)自身對(duì)設(shè)計(jì)的科學(xué)性、系統(tǒng)性、及全面性的理解。通過此次設(shè)計(jì)，能較好的掌握硬件電路的設(shè)計(jì)的工作流程，進(jìn)一步體會(huì)匯編語言與c語言編寫程序的優(yōu)缺點(diǎn)。國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀：目前我國(guó)通信、信息、家電和國(guó)防等領(lǐng)域的電源普遍采用高頻開關(guān)電源，相控電源將逐漸被淘汰。國(guó)內(nèi)開關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展，基本上起源于20世紀(jì)70年代末和80年代初。經(jīng)過20多年的不斷發(fā)展，

4、開關(guān)電源技術(shù)有了重大進(jìn)步和突破。新型磁性材料和新型變壓器的開發(fā)、新型電容器和emi濾波器技術(shù)的進(jìn)步以及專用集成控制芯片的研制成功，使開關(guān)電源實(shí)現(xiàn)了小型化，并提高了emc性能。微處理器監(jiān)控技術(shù)的應(yīng)用，提高了電源的可靠性，也適應(yīng)了市場(chǎng)對(duì)其智能化的要求3。 總之，回顧開關(guān)電源技術(shù)的發(fā)展過程，可以看到，高效率、小型化、集成化、智能化以及高可靠性是大勢(shì)所趨，也是今后的發(fā)展方向。 而開關(guān)并聯(lián)供電這幾年也隨著光伏產(chǎn)業(yè)以及電子產(chǎn)品的發(fā)展，也迅速發(fā)展并被廣泛應(yīng)用到各個(gè)領(lǐng)域。像電動(dòng)自行車、逆變焊機(jī)、電鍍金等和一些大功率供電場(chǎng)合，都用到了這項(xiàng)技術(shù)。而單片機(jī)也是未來發(fā)展的一個(gè)方向，本次設(shè)計(jì)中用單片機(jī)進(jìn)行控制，與其他類

5、似的設(shè)計(jì)相比就有了很多的優(yōu)點(diǎn)。 對(duì)于電子產(chǎn)品而言，系統(tǒng)的穩(wěn)定性往往是一個(gè)很重要的因素。對(duì)于并聯(lián)電源而言，要提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，使各并聯(lián)電源模塊的輸出電流平均分配是一個(gè)必須要解決的問題。 目前，國(guó)內(nèi)外有幾種比較傳統(tǒng)的并聯(lián)均流方案，像下垂法、主從電源法、自動(dòng)均流法和最大電流法、外部控制器法等等。但目前國(guó)家級(jí)上使用較多的是主從控制法，而美國(guó)unitrode公司以最大電流法為基礎(chǔ)開發(fā)出的uc3907系列芯片，由于其簡(jiǎn)單的結(jié)構(gòu)，強(qiáng)大的功能，也獲得了廣泛的應(yīng)用。隨著單片機(jī)及dsp技術(shù)的迅速發(fā)展，現(xiàn)在可以用它們來控制并聯(lián)的電源模塊均流，效果很好。不過由于芯片造價(jià)較高，而且自身a/d及d/a精度不夠，若想得到理

6、想的參數(shù)，還須外加專門的a/d及d/a芯片，所以還沒有廣泛普及，而本次設(shè)計(jì)就將采用主從電源法配合單片機(jī)來實(shí)現(xiàn)。本課題的設(shè)計(jì)任務(wù)、基本要求與指標(biāo)、設(shè)計(jì)思路設(shè)計(jì)任務(wù)：設(shè)計(jì)并制作一個(gè)由兩個(gè)額定輸出功率均為16w 的8v dc/dc 模塊構(gòu)成的并聯(lián)供電系統(tǒng)，其組成框圖如圖1所示。圖1 兩個(gè)dc/dc 模塊并聯(lián)供電系統(tǒng)組成框圖基本要求與指標(biāo)（1）調(diào)整負(fù)載電阻至額定輸出功率工作狀態(tài)，供電系統(tǒng)的直流輸出電壓uo=8.0±0.4v。（2）額定輸出功率工作狀態(tài)下，供電系統(tǒng)的效率不低于60% 。（3）調(diào)整負(fù)載電阻，保持輸出電壓uo=8.0±0.4v，使兩個(gè)模塊輸出電流之和io =1.0a 且按

7、i1:i2=1:1 模式自動(dòng)分配電流，每個(gè)模塊的輸出電流的相對(duì)誤差絕對(duì)值不大于5%。（4）調(diào)整負(fù)載電阻，保持輸出電壓uo=8.0±0.4v，使兩個(gè)模塊輸出電流之和io =1.5a 且按i1:i2= 1:2 模式自動(dòng)分配電流，每個(gè)模塊輸出電流的相對(duì)誤差絕對(duì)值不大于5%。（5）調(diào)整負(fù)載電阻，保持輸出電壓uo=8.0±0.4v，使負(fù)載電流io 在1.53.5a之間變化時(shí)，兩個(gè)模塊的輸出電流可在（0.52.0）范圍內(nèi)按指定的比例自動(dòng)分配，每個(gè)模塊的輸出電流相對(duì)誤差的絕對(duì)值不大于2%。（6）調(diào)整負(fù)載電阻，保持輸出電壓uo=8.0±0.4v，使兩個(gè)模塊輸出電流之和io =4.

8、0a 且按i1:i2=1:1 模式自動(dòng)分配電流，每個(gè)模塊的輸出電流的相對(duì)誤差的絕對(duì)值不大于2%。設(shè)計(jì)思路: 題目要求制作兩個(gè)額定輸出功率均為16w的8vdc/dc模塊構(gòu)成的并聯(lián)供電系統(tǒng)，輸出額定電壓不變，兩個(gè)模塊的電流能根據(jù)負(fù)載的不同進(jìn)行自動(dòng)分配，且不能使用線性電源及產(chǎn)品的dc/dc模塊。lm2596是一個(gè)集成的開關(guān)電壓調(diào)節(jié)器，外部電路簡(jiǎn)單，合理的選擇外部電容電感等原件，就能實(shí)現(xiàn)輸出額定功率16w電壓為8v的dc/dc模塊。由于輸出電流要實(shí)現(xiàn)自動(dòng)分配，僅僅通過簡(jiǎn)單的并聯(lián)方式還不能完全保證整個(gè)擴(kuò)展后的電源系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的工作。所以必須對(duì)電流電壓檢測(cè)后使用均流方法對(duì)兩個(gè)模塊的電流進(jìn)行均流調(diào)控。本次設(shè)

9、計(jì)采用模塊兒劃分的方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，將整個(gè)系統(tǒng)分為以下幾個(gè)模塊兒：dcdc模塊、單片機(jī)控制電路模塊、電壓電流檢測(cè)模塊和顯示模塊。本系統(tǒng)采用stc12c5a32s2作為主控制器,由lcd1602顯示。采用開關(guān)電源lm2596芯片作為開關(guān)管對(duì)輸入電壓進(jìn)行降壓控制。同時(shí)單片機(jī)控制ad芯片對(duì)充電電流回路里取樣，經(jīng)ad 轉(zhuǎn)換后顯示相關(guān)的電壓電流值。系統(tǒng)框圖如圖2所示：圖2 整體系統(tǒng)框圖系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)如圖2所示。24v直流直接經(jīng)并聯(lián)的dc-dc開關(guān)電源模塊降壓到8v給負(fù)載供電。單片機(jī)控制系統(tǒng)利用ad轉(zhuǎn)換芯片對(duì)兩路的電流和負(fù)載的電壓進(jìn)行采樣，并采用合適的分流算法去改變兩路開關(guān)電源的輸出電流。當(dāng)輸出電流大于保護(hù)設(shè)

10、定值產(chǎn)生過流保護(hù)信號(hào)切斷主電路，然后延時(shí)通電并過流檢測(cè)，直到電路恢復(fù)正常為止。任務(wù)完成的階段安排及時(shí)間安排：周 次設(shè)計(jì)（論文）任務(wù)及要求13周畢業(yè)實(shí)習(xí)、調(diào)研、查閱文獻(xiàn)和資料4周方案論證、撰寫開題報(bào)告57周系統(tǒng)硬件電路設(shè)計(jì)89周軟件設(shè)計(jì)10周畢業(yè)設(shè)計(jì)中期檢查1113周軟件編程、調(diào)試1416周完善畢業(yè)設(shè)計(jì)材料、完成論文和縮寫稿17周準(zhǔn)備答辯參考文獻(xiàn)：1 童詩白，華成英.模擬電子技術(shù)基礎(chǔ).高等教育出版社,2006年2 江思敏，姚鵬翼.編著：pcb設(shè)計(jì).機(jī)械工業(yè)出版社,2010-103 張占松，蔡宣三.開關(guān)電源的原理與設(shè)計(jì).電子工業(yè)出版社,2002年4 abraham l.pressman .開關(guān)電源

11、設(shè)計(jì). 電子工業(yè)出版社,2005年5 李愛文. 現(xiàn)代通信基礎(chǔ)開關(guān)電源的原理和設(shè)計(jì). 科學(xué)出版社,2001年6 高吉湘. 全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)競(jìng)賽培訓(xùn)系列教程.電子工業(yè)出版社,2007年7（美）sanjaya maniktala 著，王志強(qiáng)等譯.精通開關(guān)電源設(shè)計(jì).人民郵電,2008年09月 8（美）普利斯曼,莫瑞 著，王志強(qiáng) 等譯.開關(guān)電源設(shè)計(jì).電子工業(yè)出版社 2010-6-19 王水平. 開關(guān)穩(wěn)壓電源原理設(shè)計(jì)及實(shí)用電路(修訂版).西安電子科技大學(xué)出版社; 第1版 (2005年10月1日)10 王志強(qiáng)等譯.開關(guān)電源設(shè)計(jì)與優(yōu)化.電子工業(yè)出版社,2006-12-111 馬尼克塔拉(sanjaya maniktala) .開關(guān)電源故障診斷與排除.人民郵電出版社,2010-10-27 12 (英國(guó))布朗 譯者：徐德鴻 .開關(guān)電源設(shè)計(jì)指南(原書第2版).機(jī)械工業(yè)出版社,2008-9-0113 張占松主編. 開關(guān)電源的原理與設(shè)計(jì)（修訂版）.電子工業(yè)出版社, 2004-09-0114 李智奇.超低功耗單片機(jī)原理與