开关电源模块并联供电系统

开关电源模块并联供电系统设计发表时间：2020-09-03T15:46:33.287Z 来源：《科学与技术》2020年第9期作者：曹源曹弋（通讯作者）[导读] 开关电源模块并联供电系统采用两个完全相同的同步整流电路进行并联摘要：开关电源模块并联供电系统采用两个完全相同的同步整流电路进行并联。

主电路作为稳压源，单片机MSP430提供PWM波，利用三极管1N9014升压提供IR2111构成的驱动电路的输入电压，驱动开关管工作使主电路稳压在8V。

主电路和从电路分别通过电流检测芯片反馈实际电流给单片机，单片机控制两路输出电流值自动调节比例。

关键词：同步整流电路；电路检测；电流比例调节1 设计原理概述电路原理总框图如图1所示，采用两个结构完全相同的同步整流BUCK电路进行并联。

主电路为稳压源，由单片机输出的PWM波控制主电路输出电压稳定在8V，控制从电路中电流调节，通过两电路的电流采样模块反馈电流到单片机使输出电流值更精确并达到题目要求比例。

2 单元电路方案2.1 PWM波信号产生单元用单片机依据设定电压要求产生初始PWM信号，然后根据反馈回来的电压信号调节占空比，实现稳压的目的。

这种方案较为灵活，可以针对本系统调试出优化。

2.2 开关电源拓扑电路2.2.1 方案一：Buck电路根据题意采用降压拓扑（Buck）结构。

若采用传统Buck结构，优点是电路简单，缺点是续流环路中含有一只二极管，即使选用低压降的肖特基二极管，在大电流下仍然会发热损耗导致效率下降。

通常传统Buck型拓扑的效率很难超过90%。

2.2.2 方案二：同步整流电路如图4所示，采用同步整流电路，利用MOS管替代二极管续流，虽然控制电路较复杂，但因MOS管导通电阻极低，效率比传统Buck 高。

为满足扩展部分效率尽可能高的要求，本单元选择方案二。

2.3 电流检测电路2.3.1 方案一：差分电流检测电路差分电流检测电路如图1所示，由于电流检测需要双端输入信号单端输出信号，故须选择差分检测电路，但差分检测电路检测值不够稳定且无法抑制纹波。

开关电源模块并联供电系统摘要：在模块化分布电源系统中，为了实现完全稳定可靠的供电系统，模块化电源的并联技术则显得尤为的重要，通过多路开关电源并联使得输出大功率技术得以迅速的发展。

采用DC/DC芯片TPS5430DDA设计并制作了两路均流电源，均流的实质是通过均流控制电路，调整个模块的输出电压，从而调整输出电流，以达到电流均分目的。

再通过一定电流放大的电路控制两个模块的电流按1：2的比例自动分配。

关键词：DC/DC转换器TPS5430DDA 均流电流按比例分配引言电源并联运行是电源系统的发展方向之一,因为分布式供电相对集中,供电具有容量易扩充、可靠性高、使用灵活、便于维护等优点。

而实现开关电源并联运行的核心就是均流技术。

一般的开关电源是一个电压型控制的闭环系统，均流的基本思想是采样各自的输出电流信号，并把信号引入控制环路中，来参与调整输出电压。

选择不同的电流信号的注入点，可以直接调节系统的基准电压、反馈电压、或者反馈电流误差，形成多种均流方案，以满足不同的稳态性能和动态响应。

目前常用的均流方法主要有输出阻抗法、主从设置法、平均电流法、最大电流法等,这些均流方法多数采用的是模拟量控制。

一．设计方案论证1. DC/DC芯片选择方案一：采用UC3842是一种型性能优良的电流控制型脉宽调制芯片。

该调制器单端输出，能直接驱动双极型的功率管或场效应管。

其主要优点是其管脚效应少，外围电路简单，电压调整率可达0.01%，工作频率高达500KHz，启动电流小于1mA，正常工作电流为5mA，并可利用高频变压器实现与电网的隔离。

该芯片集成了振荡器、具有高温补偿的高增益误差放大器、电流检测比较器、图腾柱输出电流、输入和基准欠电压锁定电路以及PWM锁存器电路。

但它的大电流推挽输出只达1A。

方案二：采用TPS5430采用DC/DC芯片TPS5430DDA，它的输入电压10—35V，最大输出电流达到3A，效率可以达到90%，内部集成了驱动电路和1.221V基准源，固定的工作频率500KHz。

开关电源模块并联供电系统设计【摘要】选用开关电源芯片LM2596和load sharing芯片UCC29002，并选用两片load sharing芯片UCC29002的配合使用，通过调节上路电路中连接在UCC29002电位器，使上下两路对称，实现自动均流。

并由单片机监控调节，确保电路安全，灵活变换。

【关键词】LM2596；UCC29002；反馈1 系统整体设计方案系统整体如图1所示。

图 1 系统整体框图2 主要模块设计方案2.1 供电系统桥式整流电路的工作原理如图2：e2为正半周时，对D1、D3和方向电压，Dl，D3导通；对D2、D4加反向电压，D2、D4截止。

电路中构成e2、Dl、Rfz、D3通电回路，在Rfz，上形成上正下负的半波整洗电压，e2为负半周时，对D2、D4加正向电压，D2、D4导通；对D1、D3加反向电压，D1、D3截止。

电路中构成e2、D2、Rfz、D4通电回路，同样在Rfz上形成上正下负的另外半波的整流电压。

图 22.2 DC模块的选择电源芯片采用美国国家半导体的LM2596—ADJ它是一款降压型的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。

2.3 输出电流比例实现方案输出电流比例实现有两种方案。

一是通过单片机控制ucc29002来实现电流比例，但电路极其复杂。

二是调节内部参数使DC-DC模块输出电流1：2。

当电流需要1：1的时候，通过检测，单片机识别选通，让均流模块电路ucc9002工作，实现电流1：1。

UCC29002采用一个高增益、高精度的放大器，能检测到外面的输入的微小的电压变化量，放大倍数的大小可以通过改变外电路的参数获得。

UCC29002中的电流检测放大器的输入偏置电压极低，使得它可以精确的检测到一个阻值很小的电流采样电阻上的微小电流变化量。

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。

开关电源模块并联供电系统摘要：本系统以推挽电路为主电路、以集成PWM芯片SG3525为控制核心，实现24V输入、额定输出8V、满载16W的DC/DC变换。

通过SG3525的闭环调整，两路DC/DC变换器实现并联输出，且两路输出电流可按指定比例调整。

以单片机DSPIC30F2012为主控芯片，实现对DC/DC变换的电流采样、基准给定及系统的控制管理。

实验结果表明：DC/DC变换器在全负载范围内稳压精度大于99%，系统满载效率大于80%；按指定模式并联输出时，各DC/DC变换器的输出电流相对误差绝对值小于2%，且电路能精确实现过流保护。

Abstract:A push-pull circuit of the system is the main circuit, The SG3525 PWM chip integration for the control of the core, to achieve 24V input, depending on the output 8V, loaded with 16W of DC / DC converter. SG3525 through closed-loop adjustment, two DC / DC converters to achieve parallel output, and two output currents can be specified scaling. As the master chip to chip DSPIC30F2012, to achieve the DC / DC converter of the current sampling, the benchmark for a given system control and management.The results show that: DC / DC converter at full load regulation accuracy within 99% full load efficiency is more than 80%; parallel output mode specified when the DC / DC converter output current relative absolute error less than 2%, and the over-current protection circuit accurately.关键字：开关电源；推挽式变换电路；SG3525、1．方案论证与选择1．1主电路的选择方案方案一：主电路部分采用推挽式变换电路。

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。

并联开关电源供电系统设计【摘要】针对电源并联供电的要求，采用主从控制法自动分配两路电源的输出电流，通过选用精密电阻采样控制，实现了分配电流的高精度输出。

DC-DC 模块采用非隔离式BUCK拓扑结构，具有拓扑简洁、使用元器件少、效率高等优点，应用高集成度脉宽调制（PWM）芯片MP1593作为DC-DC模块的主控芯片，极大程度地降低了损耗，达到了小型化、高效率的目标。

【关键词】并联供电；主从控制；均流1 总体方案设计并联供电系统主要由DC-DC变换器、并联电流分配模块、电流采样放大模块以及总控制器等构成。

系统框图如图1所示。

图1 系统框图1.1 DC-DC变换器的设计方案一：正激式BUCK拓扑正激式变换器具有拓扑简洁、输入输出电气隔离、电压降范围宽、使用元器件少等优点。

如图2所示，PWM控制器通过控制加载到正激式变压器一次侧绕组上的PWM波的占空比实现稳压输出。

但是，正激变换器必须附加复位电路来实现功率开关截止期间变压器铁心磁复位，以避免变压器饱和，效率很大程度上依赖于脉冲变压器的转换效率。

图2 单端正激式变换器结构图方案二：非隔离式BUCK拓扑非隔离式DC-DC变换器使用元器件少，且损耗只包括开关导通损耗和续流二极管的损耗。

如图3所示，开关管导通时，对电感进行充电；开关管断开时，通过续流二极管向负载供电。

电路通过控制开关器件的占空比来控制输出电压。

图3 非隔离式DC/DC器结构图方案二，电路结构简单，工作稳定可靠，控制灵活方便，损耗较小，效率较高，在负载调整率、电源效率方面较方案一均有改善。

因此，选择方案二实现DC-DC变换。

1.2 均流控制方法方案一：最大电流均流法（自主均流法）采用负载共享控制器实现均流控制。

在DC-DC模块正常工作时，将两路控制器的均流母线连接，自动选出电流最大的一路，并将此路电源作为主电源。

均流母线上的电压由主电源的输出电流决定，控制器从电源的接收到母线上的信号后，会控制该路DC-DC模块调整输出电压。

开关电源模块并联供电系统A题Word版开关电源模块并联供电系统摘要:本设计以微控制器TMS320F28044为控制核⼼，基于开关电源同步降压原理，使⽤双相并联控制技术，实现了⼀个开关电源模块并联供电系统。

本供电系统对输出电流、电压进⾏采样，采⽤软件补偿⽹络和数字PID算法实现电压反馈环和电流反馈环，达到输出恒压和成⽐例分流的⽬的。

最终使电源输出电压值稳定在8V，误差⼩于0.25V，当输出电流在1.5~3.5A内变化时，两个电源模块的输出电流⽐可在0.5~2之间调节。

该并联供电系统外围电路简单，具有精度⾼、反应灵敏、稳定性好、输出范围宽的特点，且供电系统还具备输出电流电压显⽰的功能，控制⽅便，⼈机交互界⾯友好。

关键字:双相并联；同步降压；软件补偿；分流；PID闭环控制⽅案论证1.1 系统总⽅案系统由开关电源、反馈回路、控制部分、保护电路和供电电路组成。

系统框图如图1.1所⽰。

主回路为两个同步降压模块；反馈回路主要为两路电流检测和电压检测电路；控制部分以TMS320F28044为核⼼，利⽤了其⾃带的ADC 和PWM 波产⽣模块；保护电路主要对过流和短路进⾏保护，并在排除故障后⾃动恢复正常⼯作。

整个系统以微控制器为控制核⼼，合成软件补偿⽹络，进⾏PID 数字闭环调节，输出电压稳定，输出电流⽐例可精确控制，抗⼲扰能⼒强。

1.2 开关电源拓扑选择⽅案⼀: 降压斩波电路(BUCK)。

降压电路见附图1，它由MOSFET 开关管Q 、肖特基⼆极管D 、LC 低通滤波器组成。

当Q 导通时，D 截⽌，MOSFET 漏极电流通过LC 滤波器向负载供电，同时LC ⾃⾝储存⼀定能量；当Q 截⽌时，其漏极电流为零，电感L 上的感应电动势极性为左负右正，D 导通，电感和电容中存储的能量对负载继续供电。

⽅案⼆：同步降压电路(Synchronous BUCK)。

电路如图1.2所⽰，同步降压与传统降压的主要区别在于前者将肖特基⼆极管换成了开关管，从⽽⾼边Q1低边Q2同时⼯作，⽤两路互补的PWM 波对Q1、Q2控制，再经过LC 滤波输出。

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。