開(kāi)關(guān)電源模塊并聯(lián)供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)
摘要:本系統(tǒng)以C8051F340單片機(jī)為控制核心,通過(guò)對(duì)輸出電壓和電流采樣計(jì)算,改變單片機(jī)PWM占空比輸出,控制MOS管的通斷,實(shí)現(xiàn)了兩個(gè)額定輸出功率均為16W的8V DC/DC模塊并聯(lián)供電。經(jīng)測(cè)試,該供電系統(tǒng)供電效率為70.57%;調(diào)整負(fù)載電阻,兩個(gè)模塊的輸出電流I1、I2之和為4 A范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)I1、I2按1:1和1:2模式自動(dòng)分配電流,其相對(duì)誤差絕對(duì)值不大于2%;具有負(fù)載短路保護(hù)功能,保護(hù)閾值電流為4.5A.
近一些年來(lái),隨著微電子技術(shù)和工藝、磁性材料科學(xué)以及燒結(jié)加工工藝與其它邊沿技術(shù)科學(xué)的不斷改進(jìn)和快速發(fā)展,開(kāi)關(guān)穩(wěn)壓技術(shù)也得到了突破性進(jìn)展。目前,多模塊并聯(lián)供電電源代替單一集中式電源供電已經(jīng)成為電源系統(tǒng)發(fā)展的一個(gè)重要方向。并聯(lián)分布式電源具有可并聯(lián)式擴(kuò)展、電源模塊的功率密度高,體積、重量小等優(yōu)點(diǎn),但同時(shí)也存在著由于電源模塊直接并聯(lián)而引起一臺(tái)或多臺(tái)模塊運(yùn)行在電流極限值狀態(tài)的問(wèn)題。目前,均流控制是實(shí)現(xiàn)大功率電源和冗余電源的關(guān)鍵技術(shù)。文中設(shè)計(jì)并制作了一個(gè)光伏并網(wǎng)發(fā)電模擬裝置,實(shí)現(xiàn)了雙開(kāi)關(guān)電源模塊并聯(lián)供電,提高了系統(tǒng)供電效率,且實(shí)現(xiàn)了電流自動(dòng)分配。
1 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16 W的8 VDC/DC模塊構(gòu)成的并聯(lián)供電系統(tǒng),其結(jié)構(gòu)框圖如圖1所示。要求調(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I1:I2=1:1和I1:I2=1:2兩種模式自動(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%;使兩個(gè)模塊輸出電流之和IO=4.0A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%;額定輸出功率工作狀態(tài)下,供電系統(tǒng)的效率不低于60%;要求系統(tǒng)具有負(fù)載短路保護(hù)及自動(dòng)恢復(fù)功能,保護(hù)閾值電流為4.5A。
圖1 關(guān)聯(lián)供電系統(tǒng)框圖
2 系統(tǒng)總體方案設(shè)計(jì)
并聯(lián)供電系統(tǒng)主要由控制器模塊、DC/DC變換穩(wěn)壓模塊、電流檢測(cè)模塊以及輸出電壓采樣模塊等組成,系統(tǒng)總體硬件框圖如圖2所示。在系統(tǒng)中,DC/DC變換穩(wěn)壓模塊采用選擇非隔離方式的降壓斬波電路;電流檢測(cè)模塊通過(guò)采樣康銅絲上的電壓推算出電流值;C8051F340單片機(jī)輸出PWM波調(diào)整DC/DC模塊的輸出,控制輸出電流。
圖2 系統(tǒng)硬件框圖
3 DC/DC變換穩(wěn)壓電路設(shè)計(jì)
DC-DC變換有隔離和非隔離兩種。輸入輸出隔離的方式雖然安全,但是由于隔離變壓器的漏磁和損耗等會(huì)造成效率的降低,而本題沒(méi)有要求輸入輸出隔離,所以選擇非隔離方式。本系統(tǒng)采用降壓斬波電路(Buck Chopper)。降壓斬波電路的原理圖如圖3所示。采用單片機(jī)根據(jù)采樣到的反饋電壓程控改變其產(chǎn)生的PWM波占空比,通過(guò)三極管組成的推挽電路驅(qū)動(dòng),控制P溝道IRF4905開(kāi)關(guān)的導(dǎo)通與截止,使輸出電壓或電流穩(wěn)定在設(shè)定值。
圖3 DC-DC變換穩(wěn)壓電路圖
評(píng)論