2开关电源模块并联供电系统开题报告

开题报告 题目：开关电源模块并联供电系统_ 姓 名： 扶晓舟 学 号： 09401020255 指导教师： 李祖林 班 级： 自本0902 所在院系： 电气与信息工程学院 毕业设计（论文）开题报告表课题名称开关电源模块并联供电系统课题来源生产实际课题类型工程设计指导教师李祖林学生姓名扶晓舟学 号09401020255专 业自动化课题的意义以及国内外发展状况：课题意义：随着电力电子技术的发展，电源技术被广泛应用于计算机、工业仪器仪表、军事、航天等领域，涉及到国民经济各行各业。各种电子装置对电源功率的要求越来越高，对电流的要求也越来越大，开关电源向更大功率方向发展。研制各种各样的大功率、高性能的开关电源成为趋势。但受构成电源模块的半导体功率器件，磁性材料等自身性能的影响，单个开关电源模块的最大输出功率只有几千瓦，但实际应用中往往需用几百千瓦以上的开关电源为系统供电。因此，大功率电源系统需要用若干台开关电源并联运行，以满足负载功率的要求。同时考虑分布式与集中式电源系统相比所具有的优点,具体采用分布式电源系统供电。这样每个变换器只处理较小功率，降低了应力，还可以应用冗余技术，提高了系统的整体稳定性，并且使用场合不受限制，根据需要组合，方便灵活。其容量可以任意扩展。同时可将模块的开关频率提高到兆赫级，从而提高模块的功率密度使电源系统的体积、重量得到下降。可谓一举多得。由于大功率电源负载需求的增加以及分布式电源系统的发展开关电源并联技术的重要性也日益突出。在本次设计中，电子测量技术、单片机原理及应用，以及模拟/数字信号处理等的多种学科技术知识的综合运用。通过本设计，提高本专业各学科综合知识的实际运用能力，与此同时也提高自身的分析能力与实际动手能力，增强自身对设计的科学性、系统性、及全面性的理解。通过此次设计，能较好的掌握硬件电路的设计的工作流程，进一步体会汇编语言与C语言编写程序的优缺点。国内外发展现状：目前我国通信、信息、家电和国防等领域的电源普遍采用高频开关电源，相控电源将逐渐被淘汰。国内开关电源技术的发展，基本上起源于20世纪70年代末和80年代初。经过20多年的不断发展，开关电源技术有了重大进步和突破。新型磁性材料和新型变压器的开发、新型电容器和EMI滤波器技术的进步以及专用集成控制芯片的研制成功，使开关电源实现了小型化，并提高了EMC性能。微处理器监控技术的应用，提高了电源的可靠性，也适应了市场对其智能化的要求3。 总之，回顾开关电源技术的发展过程，可以看到，高效率、小型化、集成化、智能化以及高可靠性是大势所趋，也是今后的发展方向。 而开关并联供电这几年也随着光伏产业以及电子产品的发展，也迅速发展并被广泛应用到各个领域。像电动自行车、逆变焊机、电镀金等和一些大功率供电场合，都用到了这项技术。而单片机也是未来发展的一个方向，本次设计中用单片机进行控制，与其他类似的设计相比就有了很多的优点。 对于电子产品而言，系统的稳定性往往是一个很重要的因素。对于并联电源而言，要提高系统的稳定性，使各并联电源模块的输出电流平均分配是一个必须要解决的问题。 目前，国内外有几种比较传统的并联均流方案，像下垂法、主从电源法、自动均流法和最大电流法、外部控制器法等等。但目前国家级上使用较多的是主从控制法，而美国Unitrode公司以最大电流法为基础开发出的UC3907系列芯片，由于其简单的结构，强大的功能，也获得了广泛的应用。随着单片机及DSP技术的迅速发展，现在可以用它们来控制并联的电源模块均流，效果很好。不过由于芯片造价较高，而且自身A/D及D/A精度不够，若想得到理想的参数，还须外加专门的A/D及D/A芯片，所以还没有广泛普及，而本次设计就将采用主从电源法配合单片机来实现。本课题的设计任务、基本要求与指标、设计思路设计任务：设计并制作一个由两个额定输出功率均为16W 的8V DC/DC 模块构成的并联供电系统，其组成框图如图1所示。图1 两个DC/DC 模块并联供电系统组成框图基本要求与指标（1）调整负载电阻至额定输出功率工作状态，供电系统的直流输出电压UO=8.00.4V。（2）额定输出功率工作状态下，供电系统的效率不低于60% 。（3）调整负载电阻，保持输出电压UO=8.00.4V，使两个模块输出电流之和IO =1.0A 且按I1:I2=1:1 模式自动分配电流，每个模块的输出电流的相对误差绝对值不大于5%。（4）调整负载电阻，保持输出电压UO=8.00.4V，使两个模块输出电流之和IO =1.5A 且按I1:I2= 1:2 模式自动分配电流，每个模块输出电流的相对误差绝对值不大于5%。（5）调整负载电阻，保持输出电压UO=8.00.4V，使负载电流IO 在1.53.5A之间变化时，两个模块的输出电流可在（0.52.0）范围内按指定的比例自动分配，每个模块的输出电流相对误差的绝对值不大于2%。（6）调整负载电阻，保持输出电压UO=8.00.4V，使两个模块输出电流之和IO =4.0A 且按I1:I2=1:1 模式自动分配电流，每个模块的输出电流的相对误差的绝对值不大于2%。设计思路: 题目要求制作两个额定输出功率均为16W的8VDC/DC模块构成的并联供电系统，输出额定电压不变，两个模块的电流能根据负载的不同进行自动分配，且不能使用线性电源及产品的DC/DC模块。LM2596是一个集成的开关电压调节器，外部电路简单，合理的选择外部电容电感等原件，就能实现输出额定功率16W电压为8V的DC/DC模块。由于输出电流要实现自动分配，仅仅通过简单的并联方式还不能完全保证整个扩展后的电源系统稳定可靠的工作。所以必须对电流电压检测后使用均流方法对两个模块的电流进行均流调控。本次设计采用模块儿划分的方法进行设计，将整个系统分为以下几个模块儿：DCDC模块、单片机控制电路模块、电压电流检测模块和显示模块。本系统采用STC12C5A32S2作为主控制器,由LCD1602显示。采用开关电源LM2596芯片作为开关管对输入电压进行降压控制。同时单片机控制AD芯片对充电电流回路里取样，经AD 转换后显示相关的电压电流值。系统框图如图2所示：图2 整体系统框图系统的整体结构如图2所示。24v直流直接经并联的DC-DC开关电源模块降压到8v给负载供电。单片机控制系统利用AD转换芯片对两路的电流和负载的电压进行采样，并采用合适的分流算法去改变两路开关电源的输出电流。当输出电流大于保护设定值产生过流保护信号切断主电路，然后延时通电并过流检测，直到电路恢复正常为止。任务完成的阶段安排及时间安排：周 次设计（论文）任务及要求13周毕业实习、调研、查阅文献和资料4周方案论证、撰写开题报告57周系统硬件电路设计89周软件设计10周毕业设计中期检查1113周软件编程、调试1416周完善毕业设计材料、完成论文和缩写稿17周准备答辩参考文献：1 童诗白，华成英.模拟电子技术基础.高等教育出版社,2006年2 江思敏，姚鹏翼.编著：PCB设计.机械工业出版社,2010-103 张占松，蔡宣三.开关电源的原理与设计.电子工业出版社,2002年4 Abraham l.Pressman .开关电源设计. 电子工业出版社,2005年5 李爱文. 现代通信基础开关电源的原理和设计. 科学出版社,2001年6 高吉湘. 全国大学生电子设计竞赛培训系列教程.电子工业出版社,2007年7（美）Sanjaya Maniktala 著，王志强等译.精通开关电源设计.人民邮电,2008年09月 8（美）普利斯曼,莫瑞 著，王志强 等译.开关电源设计.电子工业出版社 2010-6-19 王水平. 开关稳压电源原理设计及实用电路(修订版).西安电子科技大学出版社; 第1版 (2005年10月1日)10 王志强等译.开关电源设计与优化.电子工业出版社,2006-12-111 马尼克塔拉(Sanjaya Maniktala) .开关电源故障诊断与排除.人民邮电出版社,2010-10-27 12 (英国)布朗 译者：徐德鸿 .开关电源设计指南(原书第2版).机械工业出版社,2008-9-0113 张占松主编. 开关电源的原理与设计（修订版）.电子工业出版社, 2004-09-0114 李智奇.超低功耗单片机原理与系统设计.西安电子科技大学出版社,2008年15 曹磊.单片机C程序设计与实践.北京航空航天大学出版社,2007年16 秦龙.单片机C语言应用程序设计实例精讲.电子工业出版社 ,2006年17 沈建华,杨艳琴,翟骁曙.MSP43系列16位超低功耗单片机原理与应用 清华大学出版社,2004年18 张俊谟.单片机中级教程第二版.北京航空航天大学出版社, 2005年