XXXX年全国大学生电子设计大赛A开关电源模块并联供电系统

题目名称：开关电源模块并联供电系统（A题）摘要开关电源模块并联供电系统是采用8位Atmega88的开关电源，主电路采用LM2576和LM2596作为两块并联的开关电源。

LM2576作为恒压源，LM2596作为恒流源。

该两块开关电源保证系统的效率，电流电压调整率和输出精度要求。

系统具有限流保护功能，HD7279键盘输入输出等多种功能。

该系统主要采用硬件反馈调节，调整能力强，使单片机负载小。

本系统功能完善，在支路在0.5-2A输出范围内，干路电流输出范围使1-4A其分压比由外界输入。

由AD采用，读出干路电流，经数字电位器调整恒流源工作状态，使其自调整实现固定分压比，并且电流精度满足在百分之五以内。

关机或过流保护收后，具有可以记忆参数、自恢复功能。

AbstractSwitching power supply modules in parallel power supply system is the use of 8-bit Atmega88 switching power supply, the main circuit LM2576 and LM2596 as two parallel switching power supply. LM2576 as the voltage source, LM2596 as a constant current source. The two switching power supply to ensure efficiency of the system, current and output voltage regulation accuracy requirements. System has a current limit protection, HD7279 keyboard input and output functions. The system uses hardware feedback regulation, adjust the ability to make a small single-chip load.The system is functional, the branch in the output range of 0.5-2A, distributors current output range 1-4A the partial pressure than by the external input. Used by the AD, to read out the current trunk, the digital potentiometer to adjust the current source working condition, to self-adjust to achieve a fixed partial pressure ratio, and accuracy to meet the current five percent or less. After closing down or over-current protection, with memory parameters can be, since the recovery.1 方案论证与比较 (3)1.1系统方案论证 (3)1.2过流保护方案论证 (5)2 系统设计 (6)2.1总体设计 (6)2.2单元电路设计 (7)2.2.1 数字电位器电路设计 (7)2.2.2 AD转换电路设计 (8)2.2.3 恒流部分电路设计 (10)2.2.4 恒压部分电路设计 (12)3 软件设计 (13)4 系统测试 (15)5 结论 (17)参考文献： (17)附录： (17)附1：元器件明细表： (17)附2：仪器设备清单 (17)附3：电路图图纸 (17)1方案论证与比较1.1系统方案选择题目分析：根据题目要求，负载端电压为8V，允许误差为0.4V。

2020 年全国大学生电子设计竞赛试题参赛注意事项（1）2020 年8 月31 日8:00 竞赛正式开始。

本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题；高职高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题，也能够选择【本科组】题目。

（2）参赛队认真填写《记录表》内容，填写好的《记录表》交赛场巡视员临时保留。

（3）参赛者必需是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件（如学生证）随时备查。

（4）每队严格限制3 人，开赛后不得半途改换队员。

（5）参赛队必需在学校指定的竞赛场地内进行独立设计和制作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必需迴避，对违纪参赛队取消评审资格。

（6）2020 年9 月3 日20:00 竞赛终止，上交设计报告、制作实物及《记录表》，由专人封存。

开关电源模块并联供电系统（A 题）【本科组】一、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 模块组成的并联供电系统（见图1）。

图1 两个DC/DC 模块并联供电系统主电路示用意二、要求1.大体要求（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U O=±。

（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，维持输出电压U O=±，使两个模块输出电流之和I O =且按I1:I2=1:1 模式自动分派电流，每一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，维持输出电压U O=±，使两个模块输出电流之和I O =且按I1:I2= 1:2 模式自动分派电流，每一个模块输出电流的相对误差绝对值不大于5%。

2. 发挥部份（1）调整负载电阻，维持输出电压U O=±，使负载电流I O 在~之间转变时，两个模块的输出电流可在（~）范围内按指定的比例自动分派，每一个模块的输出电流相对误差的绝对值不大于2%。

双向DC-DC变换器（A题）【本科组】摘要本作品设计了一个电池储能装置的双向DC-DC变换器，实现电池的充放电功能；其中，双向DC/DC电源模块采用IR2110直接驱动功率开关管IRFS3607进行设计；并双向DC/DC电源模块是以BUCK/BOOST拓扑为基础；通过低功耗的ARM微处理器Cotex M3控制芯片输出互补的PWM波来控制IR2110，从而控制功率开关管，实现自动切换BOOST电路或BUCK电路，同时，设定按键，来实现电池的充放电,并且利用按键来调节步进值。

经过测试，在充电过程中，当U2=30V时，电池恒流充电，电流控制精度Eic取平均值为1.7%。

当设定I1=2A,在U2=30V条件下，效率n1为93.5%，在放电模式时，保持U2=30V, 效率n1为96.55%。

本作品已经均达到题目的要求。

关键词：双向DC-DC变换器、双向拓扑、PWM技术、ACS712-21系统方案本系统主要由双向DC-DC变换模块、辅助电源模块、测控电路模块、电池组、直流稳压电源模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。

1.1 双向DC-DC变换模块的论证与选择方案一：采用双全桥式拓扑，利用IR2110来驱动二个功率开关管IRF540。

但是,双全桥式拓扑结构比较复杂，IRF540内阻值较大，损耗较大。

在测试中，效率较低。

方案二：采用BUCK/BOOST式拓扑，利用IR2110来驱动二个功率开关管IRFS3067。

方案分析：方案一的电路复杂，损耗大，效率较低。

方案二电路结构简单，效率高，容易制作。

综合以上二种方案，选择方案二。

1.2 测控电路模块的论证与选择方案一：采用直接分阻分压的采集电压，测量的电压误差很大。

电流采集选用INA209来采集电流，比较难采集。

控制芯片STC89C52。

方案二：通过接LM358运放，再分阻分压的采集电压，测量的电压更加精准。

电流采集选用ACS712-5A来采集电流，测量精度比较准确。

电子设计大赛作品创意书基于C8051F340的开关电源模块并联供电系统1、摘要该作品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，使其在额定输出功率下，输出指定直流电压，并且供电系统效率不低于60%，两模块间电流能根据负载的调整而自动分配。

系统以C8051F340单片机为控制核心，通过对输出电压和电流采样计算，改变单片机PWM占空比输出，控制MOS管的通断，实现了两个额定输出功率均为16W的8V DC/DC模块并联供电。

关键词：开关电源并联供电C8051F340 DC/DC模块2、绪论2.1设计任务：该作品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，其结构图如图1所示。

调整负载电阻，保持输出电压Uo=8.0±0.4V，使两个模块输出电流之和Io=1.0A，且按I1：I2=1:2两种模式自动分配电流，每个模块的输出电流的相对误差值不大于5%，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%。

额定输出功率状态下，供电系统的效率不低于60%，要求系统具有负载短路保护及自动恢复功能，保护阀值电流为4.5A。

图1.DC/DC模块并联供电系统主电路2.2发展现状自20世纪50年代，美国宇航局以小型化重量轻为目标而为搭载火箭开发首个开关电源以来，在半个多世纪的发展中，开关电源逐步取代了传统技术制造的相控稳压电源，并广泛应用于电子整机设备中。

其中DC/DC电源模块成为我国小功率模块电源的发展主力。

未来开关电源将朝着小型化、薄型化、轻量化、高频化、高可靠性、低噪声、采用计算机辅助设计和控制的方向发展。

大功率电源系统需要多个开关电源并联来提供，它能避免单个大功率电源制造成本高、稳定性差的缺点，并且具备了大容量、高效率、高可靠性、冗余特性、模块化个成本低的优点。

3、系统方案3.1 该系统所包含的模块并联供电系统主要有控制器模块、DC/DC变换稳压模块、电流检测模块以及输出电压采样模块组成。

2011年全国大学生电子设计竞赛开关电源模块并联供电系统（A题）【本科组】2011年9月6日摘要在电源的实际使用过程中，各种负载对于供电的可靠性要求不同，当单台电源不能提供负载的全部容量的时，就需要多个电源模块并联使用，以提高电源的容量和运行的可靠性。

在实际的使用过程并不是简单的把各个电源并联使用就可以让电源平均承担功率。

这是由于电源各自参数的分散性，使得每个电源的开路电压和内阻均会存在差异，通常开关电源的内阻都非常小，因此开路电压很小的差异就会导致各电源的输出电流有较大的差异，这种状态会导致各个电源的寿命衰减不一致，达不到电源的可靠性和稳定性的要求，这就要求在电源并联使用过程中使用均流技术。

本系统以Buck升压斩波电路为核心，以12c5a60s2单片机为主控制器和PWM信号发生器，根据反馈信号对PWM信号做出调整，进行可靠的闭环控制，从而实现稳压输出。

系统输出直流电压8V，可以通过键盘设定和步进调整，最大输出电流达到2A，电压调整率和负载调整率低，DC-DC变换器的效率达到%。

能对输入电压、输出电压和输出电流进行测量和显示。

关键词：开关电源电源并联均流技术开关电源模块并联供电系统（A题）【本科组】1系统方案本系统主要由DC/DC模块、PWM模块、电流采集模块、电源模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。

一、方案论证选择方案一，间接直流变流电路：将电压降至下一级的最简单方法是使用LDO 稳压器。

LDO 具有成本低，封装小、外围器件少和噪声小的特点。

超低的输出电压噪声是LDO 最大的优势，从而非常适用于作为对噪声敏感的RF 和音频电路的供电电路。

同时由于LDO 采用线性调节方案，因此不存在开关期间大电流所引起的电磁干扰（EMI），所以有利于对音频放大器、RF 电路系统或摄像机CCD 感光器等的“噪声”开关模式稳压输出进行后置滤波。

但是LDO 的缺点是低效率，且只能用于降压的场合。

LDO 的效率取决于输出电压和输入电压之比：?=V out/V in。

2011年全国大学生电子设计竞赛设计报告开关电源模块并联供电系统（A题）2011年全国大学生电子设计竞赛设计报告开关电源模块并联供电系统（A题）摘要本次设计的开关电源模块并联供电系统由两个LM2596进行DC/DC变换，用8051单片机作主控芯片。

输入DC 24V，输出DC 8.0V，额定输出功率为32W，采用对等互补均流方式进行电流自动分配输出，具有过流和短路保护功能，系统转换效率达到70%以上。

关键词：DC/DC变换，并联供电系统，开关电源AbstractThe design of the switching power supply module consists of two LM2596 in parallel power supply system for DC / DC converter, with 8051 as main chip. Input DC 24V, output DC 8.0V, the rated output power of 32W, the application of the complementary stream are automatically assigned to the current output, with over-current and short circuit protection, system conversion efficiency of 70%.Keywords: DC / DC converter, parallel power supply systems, power目录1 方案论证与比较 (3)方案一恒流控制法 (3)方案二外部电路控制法 (3)方案三对等互补分流法 (3)2 系统设计与分析 (4)2.1总体框架分析 (4)2.2 单元电路设计 (4)2.2.1 降压电路设计 (4)2.2.2采样放大电路设计 (5)2.2.3 A/D转换模块设计 (5)2.2.4 控制模块设计 (5)2.2.5 负电压产生电路设计 (5)3 理论分析与计算 (5)3.1 DC/DC 变换器稳压 (6)3.2 电流电压检测 (6)3.3 均流方法 (6)3.4 过流保护 (6)4 软件设计 (6)5 系统测试 (7)5.1 测试仪器 (7)5.2 测试方法 (7)5.3 测试数据 (7)6 结论 (9)参考文献 (10)附录 (11)1 方案论证与比较方案一恒流控制法图1 恒流控制示意图系统由第二个LM2596接收到10K的电位器的反馈电压，实现恒流输出，不足的功率由第一个LM2596互补输出，实现电流分配。

开关电源模块并联供电系统设计摘要随着功率电子技术的日臻成熟，开关电源以其高效率、小体积和成本低等优点日益广泛的应用于国民生活的各个领域。

本设计以反激式变压器隔离拓扑结构为主干，以UC3842作为控制核心，以LM358为主要器件的双电源互锁反馈控制调整两路输出电流的双电源直流控制系统。

实现了输出电流按比例可调等功能。

关键字：开关电源，UC3842，并联供电，比例可调，交叉互锁一、方案设计与论证1、设计方案原理（1）基于单片机控制均流的设计方案图1 设计方案一框图（2）基于uc3902的均流设计方案图2 设计方案二框图（3）基于电流采样的交叉互锁反馈均流方案图3 设计方案三2、方案论证（1）方案一采用单片机控制系统的PWM占空比，从而对输出电压进行数字控制。

但本次任务要求只能使用24V的电源，故必须设计辅助供电电路，而且为了实现精准控制需要使用多片AD、DA模块，而这系统的效率降低，电路的复杂度提高，制作难度增大。

（2）方案二使用TL494集成芯片搭建矩形波发生电路，通过合理配置各项电路参数及反馈回路使各模块自主输出稳定8V电压。

为实现并联供电系统的均流功能。

我们选中了均流控制芯片UC3902对两路电流进行均流处理。

该方案复杂性较低。

而且电源效率并不较低，且只能实现并联系统的均流功能。

（3）方案三使用成本低廉的UC3842集成芯片搭建矩形波发生电路。

在主干路不再使用效率较低下的BUCK型拓扑。

由于任务要求输出电流可变，且负载功率变化范围较大，所以我们选用了更成熟更高效的单端反激式变压器输出隔离型拓扑结构。

本设计的反馈回路采用了稳定性很好的双环路反馈(输出直流电压隔离取样反馈外回路和初级线圈充磁峰值电流取样反馈内回路)控制系统，可以通过开关电源的PWM(脉冲宽度调制器)迅速调整脉冲占空比，从而在每一个周期内对前一个周期的输出电压和初级线圈充磁峰值电流进行有效调节，达到稳定输出电压的目的。

这种反馈控制电路的最大特点是：在输入电压和负载电流变化较大时，具有更快的动态响应速度，自动限制负载电流，补偿电路简单，适应于小功率开关电源。

2011年全国大学生电子设计竞赛设计报告开关电源模块并联供电系统（A题）摘要：本供电系统采用开关电源芯片TPS5430 为核心制作的两路DC-DC开关电源，由ATmega16作为系统的主控制电器。

利用MAX531加电压放大器接入TPS5430的电压反馈端口，通过单片机控制MAX531改变电路的反馈端，自动控制调节稳定输出电压。

进而改变电流，使电流实现自动分配。

该系统电路简洁，输出电压稳定，输出电流可调且稳定可靠，纹波小，高效率，具有输出过流保护功能等特点。

在实际应用中能解决电流自动分配的问题，具有一定的实用价值。

关键词：DC-DC TPS5430 自动分配电流高效率一、系统的案论证1．电源变换拓扑案论证案一、采用单片机PWM控制采用单片机产生PWM波,控制N-MOSFET 的导通与截止。

根据A/D采样反馈电压程控改变占空比，使输出电压稳定在设定值。

负载电流在金属壳电阻上取样经A/D后输入单片机，当该电压达到一定值时关闭开关管，形成过流保护。

该案主要由软件实现，控制算法比较复杂，速度慢，而且输出电压不稳定实现起来比较困难。

案二、采用脉宽调制控制器TL494该芯片可推挽或单端输出，最高工作频率为300KHz，输出电压可达40V,有5V的电压基准，输出级的拉、灌电流可达200mA，驱动能力较强。

芯片部有两个误差比较器，能实现电流模式控制，便做过流保护。

但由于BUCK 型拓扑的MOS 管驱动需外加上管驱动芯片IR2110，而IR2110 会有0.2W 左右的功耗，会降低系统的效率。

案三、采用TPS5430采用TI公司的BUCK 型DC/DC 芯片TPS5430，其最大输出电流3A，部集成有驱动电路和1.221V 基准源，固定工作频率500KHz，效率高达95%。

用TPS5430 可使电路结构简单，只需要配合少外部元件便可精确、稳定地得到输出电压，可靠性高，且在高的工作频率减小了对电容和电感的要求。

综合比较，为了能使系统具有较高的效率和可靠性，所以我们采用更为可靠、稳定的TPS5430 芯片作为DC-DC 模块的主器件。

2011年全国大学生电子设计竞赛开关电源模块并联供电系统（A题）2011年9月3日摘要本系统以ATmega128为主要控制核心，系统主要由DC/DC变换电路、恒流源控制电路、D/A数模转换模块、电流电压测量模块、电源模块、显示模块、过流过压保护模块等，DC/DC变换采用简单的Buck变换电路，恒流源控制系统采用集成运算放大器构成的具有深度负反馈的数字可控直流源。

关键词：Buck电路电流控制 D/A 开关电源并联AbstractThis system take ATmega128 as the primary control core, the system mainly by the DC/DC transfer network, the constant current control circuit, the isolation module, the D/A digital-analog conversion module, the electric current voltage measurement module, the power source module, the display module, the overflow overvoltage protection module and so on, the DC/DC transformation uses the single end to stir up-like the transfer network, the constant current control system uses the integration operational amplifier to constitute has the depth negative feedback digital controllable cocurrent source.一、方案比较与论证整个系统可以划分为控制模块、DC/DC降压模块、电流控制模块、电压控制模块、隔离模块、电源模块、显示模块、D/A转换模块、电压电流测量模块、过压过流保护模块等辅助模块。

2011年全国大学生电子设计竞赛开关电源模块并联供电系统（A题）【XX组】2011年9月6日摘要本设计是要求制作一个由两个小功率DC/DC 模块构成的并联供电系统。

综合考虑题目基本部分和发挥部分的要求。

可以看出该供电系统要求有较高的效率和稳定的电压电流输出。

最主要的目的是达到供电系统自动均流的效果。

我们根据以上要点设计了一个模拟电路和数字电路相结合的系统。

模拟电路部分采用双端驱动集成电路——TL494来完成。

数字控制系统由单片机STC12C5A60S2、DA模块、高精度放大模块、以及按键设定模块和1602液晶显示组成人机交互界面。

其组成电路可以实现以下几个功能：1.控制DC/DC模块的输出电流，使其按比例输出2.测试输出电流并显示3.比较两个DC/DC 模块的输出电流并显示比值。

关键词：TL494 单片机STC12C5A60S2 1602液晶显示开关电源模块并联供电系统（A题）【XX组】1系统方案本系统主要由DC/DC 模块、控制模块、DA转换模块、液晶显示模块组成，下面分别论证这几个模块的选择。

1.1 DC/DC模块的论证与选择方案一：采用电压控制脉宽调整技术，产生频率固定，脉冲宽度可调整的方波脉冲，采用电压反馈环控制系统，它的反馈信息取自输出电压，用反馈电压调整控制器的输出脉冲宽度，改变脉冲占空比，实现开关电源的稳定。

方案二：采用电流控制脉宽调制，此技术相比传统的仅有输出电压反馈的PWM 系统比较增加了一个电感电流反馈。

此反馈就做为PWM 的斜坡函数，就不再需要锯齿波发生器，更重要的是使用电感电流反馈使系统的性能有了明显的改善。

一使系统具有快速的瞬态响应及高速的稳定性，二，输出电压精度很高。

三，具有内在的对功率开关电流的控制及限流能力。

四，具有良好的并联运行能力。

综合以上两种方案，选择方案二。

1.2 控制系统的论证与选择方案一、采用AT89C51单片机进行控制。

AT89C51价格低廉，结构简单,且资料丰富；但是51单片机系统资源有限，8位控制器，运算能力有限,无法达到较高的精度。

2011年“瑞萨杯”全国大学生电子设计竞赛设计报告题目：开关电源模块并联供电系统(A题)学校：曲阜师范大学参赛队员姓名：李广林闫秀宝盛国栋指导老师：闫绍敏2011年9月摘要本系统以两片STC12C5A60S2单片机作为中心控制器。

单片机Ⅰ控制两个DC/DC模块，通过在输出端采样电压，反馈到单片机，使得输出端电压稳定在8.0V。

单片机Ⅱ调节PWM（脉冲宽度调制）的占空比，从而控制CMOS 门的开关状态，使DC/DC模块1上的电流在外接电阻上产生相应比例的消耗，使得两个模块输出的电流达到预定比例；同时接收检测电路中霍尔传感器传输来的电流模拟信号，经过A/D转换后将电流值显示到液晶上。

通过手动控制滑动变阻器来调整总电流，最终使得输出电压稳定在8V，并且可以键控使得两个DC/DC模块的输出电流按指定比例自动分配。

关键词：STC12C5A60S2 DC/DC模块PWM 霍尔传感器A/D转换ABSTRACTThe system to two STC12C5A60S2 microcontroller as the central controller. A single-chip control of two DC/DC modules by sampling the output voltage feedback to the microcontroller, making the output voltage at 8.0V. SCM B regulation PWM (pulse width modulation) has a duty to control the CMOS gates switch states, so that DC / DC module 1 on the current in an external resistor to generate the corresponding proportion of consumption, making the two modules intended output current ratio; while receiving detection circuit to the current Hall sensor analog signal transmission through A / D conversion after the current value is displayed on the LCD. By manual control rheostat to adjust the total current slide, and ultimately the output voltage stable at 8V, and can be keyed makes two DC/DC module's output current is automatically assigned by the specified ratio.Keywords: STC12C5A60S2 DC / DC module PWM Hall sensorA / D converter目录第一章方案选择与论证 (4)方案描述 (4)1.1 主控制器的比较与选择 (4)1.2 电源模块的比较与选择 (5)1.3 电压检测模块的比较与选择 (5)1.4 显示电路方案比较与选择 (6)第二章电路设计、理论分析与计算 (6)2.1 主要电路模块的分析计算与设计 (6)2.1.1 DC/DC 模块电路 (6)2.1.2 控制电路 (7)2.1.3显示电路 (8)2.2 软件设计 (9)2.2.1单片机甲的程序流程图 (9)第三章测试结果与数据分析 (9)3.1 题目要求的测试 (9)3.1.1 输出电流范围测试结果 (10)3.1.2 系统对题目完成情况 (10)3.2 结果分析 (10)总结与体会 (11)参考文献 (11)第一章方案选择与论证方案描述根据题目的设计要求，本设计主要实现输出一个8V的稳定电压，并能是两个DC/DC模块的输出电流按指定比例分配。

2011年全国大学生电子设计竞赛开关电源模块并联供电系统（A题）2011年9月3日摘要本系统以ATmega128为主要控制核心，系统主要由DC/DC变换电路、恒流源控制电路、D/A数模转换模块、电流电压测量模块、电源模块、显示模块、过流过压保护模块等，DC/DC变换采用简单的Buck变换电路，恒流源控制系统采用集成运算放大器构成的具有深度负反馈的数字可控直流源。

关键词：Buck电路电流控制 D/A 开关电源并联AbstractThis system take ATmega128 as the primary control core, the system mainly by the DC/DC transfer network, the constant current control circuit, the isolation module, the D/A digital-analog conversion module, the electric current voltage measurement module, the power source module, the display module, the overflow overvoltage protection module and so on, the DC/DC transformation uses the single end to stir up-like the transfer network, the constant current control system uses the integration operational amplifier to constitute has the depth negative feedback digital controllable cocurrent source.一、方案比较与论证整个系统可以划分为控制模块、DC/DC降压模块、电流控制模块、电压控制模块、隔离模块、电源模块、显示模块、D/A转换模块、电压电流测量模块、过压过流保护模块等辅助模块。