论文开关电源模块并联供电系统

55科协论坛·2009年第2期（下）工程技术与产业经济模块化是高频开关电源的发展方向之一，对于并联运行的模块，最关键的问题是单个模块根据各自的功率等级平均负担负载电流，也就是并联模块之间的均流问题。

1 高频开关电源模块并联均流方案之比较为了提高系统的稳定性和实用性，并联电源必须具有下列特性：各模块承受的电流能动平衡，实现均流；当输入电压或负载电流变化时，应保持输出电压稳定，并且均流的瞬态响应好；采用冗余供电系统保证任一电源模块故障时，负载可以获得足够的功率，并且能实现故障模块自动隔离和热更换。

笔者重点对输出阻抗法、主从设置法、平均值均流法和最大电流自动均流法的优缺点进行归纳总结：输出阻抗法是最简单实现并联均流的方法，不需要在并联模块之间建立连线，各个电源模块之间比较独立，它是通过改变模块等效内阻实现并联均流的。

在提高均流性能的同时必然会导致电压调整率的下降，难以应用在电压调整率要求较高的电源系统中。

由于等效内阻相对较小，此方法在大电压、高功率的电源系统中使用收到很大的限制，但由于其简单性，在小功率场合中有着广泛的应用。

主从设置法利用双环控制，提高均流效果，使电源系统的容量大大提高。

但是在工程实践中应用很少，它没有真正实现了冗余系统，主模块的稳定性决定了整个电源系统的性能，失去并联均流系统的大部分优势。

平均电流值自动均流法可以精确的实现均流，可靠性较高。

但当均流母线发生短路，或任何某个模块不工作时，均流母线电压下降，导致系统电压下降，造成电源无法正常工作。

在每个模块输出电流信号和均流母线间串接一个可控开关，在故障情况下及时断开该模块，保证系统正常的工作。

最大电流自动均流法的均流母线体现输出电流最大的那个模块的电流信号即主模块，当其它从模块的输出电流超过主模块的输出电流会自动变成主模块。

此方法可以实现较好的冗余，其控制方法也比较多，是比较理想的均流方法。

2 高频开关电源模块并联负载均流方案通过对不同均流方法的分析，可知不同方法各有各自的优点和缺点。

开关电源模块并联供电系统（A题）摘要：本系统给出了以分立元件构成的DC/DC变换模块为核心的开关电源，并制作一个由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。

系统采用STC89C52单片机进行监控，并用高精度的德州仪器芯片TLC5615IP和TLC2543CN进行数模、模数转换，实现电流的实时测量、人机交互、电流比例设定、输出电流显示、过流保护及自动恢复功能。

经测试，系统较好地完成了基本部分和发挥部分的要求，工作稳定，用户界友好。

关键词：分立元件；DC/DC变换模块；开关电源；并联；德州仪器芯片1 方案比较与论证1.1 DC/DC变换电路的选择方案一：由LM2576开关型降压稳压器构成LM2576系列的稳压器是单片集成电路，能提供降压开关稳压器（buck）的各种功能，能驱动3A的负载，有优异的线性和负载调整能力，使用该器件构成的DC/DC变换电路的设计思想如下：图1.1(a) 由LM2576构成的DC/DC变换电路该稳压器内部含有频率补偿器和一个固定频率振荡器，将外部元件的数目减到最少，使用简单，但由于集成电路工艺制造的元器件，各元器件参数的据对精度不是很高，而且受温度的影响也比较大，因此我们放弃这种方案。

方案二: 由分立元件构成本电路是自己设计的，由施密特触发器74HC14、运算放大器LM324、三极管、二极管、电阻、电容以及电感等器件组成的核心电路，提供了自由调整的余地，另外为了不致过载、过流、过热等损坏元件，需要加以复杂的保护电路。

下图为DC/DC 主回路的拓扑结构：开关调整管脉冲调制比较放大基准电压滤波电路采样电路+ -+ -U I UO图1.1(b) 由分立元件构成构成的DC/DC变换电路由于由分立元件构成的DC/DC变换电路，电路选择得好，参数选择恰当，元件性能就很优良，设计和调试的好，则性能也很优良。

因此本系统选择方案二。

1.2 控制方法及实现方案STC89C52单片机内部具有电擦除的8KBEPROM，易于通过ALL03等编程与擦除，而且具有结构简单、且资料丰富、低成本、速度快、功耗低等特点。

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。

开关电源模块并联供电系统摘要基于电路设计的基本要求，开关电源模块并联供电系统电路主要由两个并联DC/DC模块<额定功率16W、输出电压8V）、稳压二极管、负载电阻等电路模块组成。

该系统选择由以LM2576集成块为主要部件的 DC/DC模块来实现DC/DC 变换稳压，外围元件极少，转换效率高，选用小导通电阻，选用快速恢复二极管进行整流，降低损耗，防止反向电流导通造成短路从而烧毁供电系统。

通过实验验证，本电路实现了设计要求的全部基本指标，并且该DC/DC转换效率可达到75%。

但因时间仓促，本电路设计还有诸多不足，各项设计指标有待进一步提高。

一、系统方案设计与论证1. 设计思路基于题目的要求，可以采用图1所示的方案。

该系统主要由以LM2576集成块为中心组成的16W的8V DC/DC变换器，负载电阻等电路模块组成。

DC/DC变换模块实现24V DC变压为8V DC，该模块同时实现了输出电流过流保护功能；同时，通过对负载电阻的调节可以逐步实现该系统的设计要求和功能要求。

图1 系统方案图2. 方案的论证2.1 DC/DC变换模块本模块的设计要求是进行降压变换，因此该模块采用由LM2576以集成块为中心组成的16W的8V DC/DC模块进行降压变换。

该降压变换电路结构简单，由电容，电感，二极管，电阻等元件组成，便于进行电路设计。

而且该降压变换电路稳压性能好，并且转换效率高。

其原理图如图2所示：图2 变换器原理图该变换器最高输入电压为50V，输出电压汇范围为5.1-40.0V连续可调，额定电流为2.5A，变换效率为90%，脉冲占空比可以在0-100%内调整。

2.2控制方法及实现方案本小组为该系统设计两种方案:方案一：单片机来实现整个系统的功能。

该方案的优点：布线简单，硬件设计时间短；该方案的缺点：<1）软件的编程工作量大，难度大；<2）所有的功能都由单片机来实现，对单片机的硬件资源要求很高，加之硬件筹备比较困难；<3）该设计要求对DC/DC变换器实现PWM控制的开关频率至少要为100HZ，在单片机上难于实现；方案二：由DC/DC变换器和负载的调制共同实现整个系统的功能。

《开关电源在通信系统中的应用》篇一一、引言在现今的信息时代，通信系统的稳定运行至关重要。

作为通信系统的核心组件之一，开关电源的作用不可忽视。

开关电源因其高效率、小体积以及良好的适应性，在通信系统中扮演着不可或缺的角色。

本文将探讨开关电源在通信系统中的应用，并分析其重要性及优势。

二、开关电源的基本原理与特点开关电源是一种利用高频开关技术实现电能转换的电源设备。

其基本原理是通过高频开关管将直流电压转换为高频脉冲电压，再经过变压器进行电压变换，最后通过整流滤波得到所需的直流电压。

开关电源具有以下特点：1. 高效率：开关电源的转换效率高，能够有效地降低能源消耗。

2. 小型化：采用高频开关技术，使得电源设备体积得以缩小，便于集成。

3. 稳定性好：具有优良的过载、短路保护功能，能确保电源的稳定输出。

4. 适应性广：可适应不同电压、电流的输出需求，满足不同设备的供电要求。

三、开关电源在通信系统中的应用1. 基站供电系统在通信基站中，开关电源为基站设备提供稳定可靠的直流电源。

通过模块化设计，多个开关电源模块可以并联工作，提高系统的供电可靠性和冗余性。

此外，开关电源的智能管理功能能够实现远程监控和自动调节，确保基站的正常运行。

2. 数据中心供电系统数据中心是存储和处理海量数据的关键设施。

开关电源在数据中心供电系统中的应用，可以保证服务器等设备的稳定供电。

通过集中供电和智能管理，开关电源能够实现对数据中心供电系统的集中监控和智能调节，提高供电系统的可靠性和效率。

3. 传输设备供电系统在通信传输过程中，开关电源为光缆、电缆等传输设备提供稳定的直流电源。

其高效、稳定的性能确保了传输设备的正常运行，从而保障了通信信号的稳定传输。

四、开关电源的优势分析1. 提高系统可靠性：开关电源具有高稳定性和冗余性，能够提高通信系统的供电可靠性，降低故障率。

2. 节能环保：开关电源的高效率特性有助于降低能源消耗，减少碳排放，符合绿色环保的要求。

设计摘要：本作品是基于被广泛应用在小功率及各种电子设备领域的开关电源而设计的开关电源并联供电系统，能够输出8V定压，功率可达到16W，并根据要求对两路电流进行按比例分配。

它采用一路电压源控制输出电压，一路电流源补偿电流的方法，对负载两端电压及通过负载的电流进行控制。

关键词：开关电源，并联供电，定压输出，定比分流Abstract：This circuit design is based on the widely used in small power and a variety of electronic equipment in the field of switching power supply. It is a design of switch power supply in parallel system, can provide 8V constant voltage. And its power can reach 16Watt. At the same time, it can according to the requirements of the two current proportional distribution. It uses a voltage source to control the output voltage, a current source compensating current method, the voltage across the load and the current through the load control.Key Word：switching power supply，Parallel power supply，constant voltage output, fixed ratio current division目录1．设计任务(或设计题目)与要求(或技术指标) (1)1．1设计任务（见附录1） (1)1．2技术指标（见附录1） (1)1．3题目分析 (1)2．方案比较与论证 (1)2．1各种方案比较与选择 (1)开关电源电路控制方案比较： (1)过流保护方案比较： (2)方案选择： (3)2．2方案证论 (3)3．系统硬件设计 (4)3．1系统的总体设计 (4)设计思想： (4)设计步骤： (4)3．2单元电路的设计及参数计算 (5)电压源模块： (5)电流源模块： (5)主电路设计： (6)3．3发挥部分的设计与实现 (7)3．4电路原理图(见附录2) (7)4．系统软件设计 (7)4．1程序总体流程图 (8)4．2各个功能模块流程图 (9)过流保护模块： (9)基本功能模块： (9)扩展功能模块： (10)4．3程序清单(见附录3) (10)5．系统调试 (10)5．1电路的测试方案(方法) (10)5．2测试仪器 (11)5．3测试结果（基本要求测试） (11)5．4 发挥部分的测试 (12)6．系统电路存在的不足和改进的方向与结论 (13)7.附录 (14)附录1 设计任务 (14)附录2 主电路板电路原理图 (16)附录3 部分程序清单 (16)附录4 元件清单 (20)1．设计任务(或设计题目)与要求(或技术指标)1．1设计任务（见附录1）1．2技术指标（见附录1）1．3题目分析开关电源电路是电力电子电路中的一种，被广泛应用在小功率及各种电子设备领域，顾名思义，开关电源就是电路中的电力电子器件工作在开关状态的电源，对于DC/DC电路，可以变换的主要对象是电压和电流。

开关电源模块并联供电系统的设计钟小军（陕西理工学院物理与电信工程学院电子信息工程专业，2008级082班，陕西汉中 723003）指导教师：龙光利[摘要] 为了将两个开关电源模块并联起来供电，设计了一种开关电源模块并联供电系统，它以LM2596开关调节器为核心组成开关电源模块，LM324集成运放组成电流反馈网络，以LM7812和LM7805构成辅助供电模块。

在Proteus 环境下进行硬件仿真，通过后将有关元器件焊接在PCB板上，用多个2Ω/10W的水泥电阻模拟负载，上电，输出电流在4A时输出电压在8V左右，可调节两个开关电源模块使它们输出电流之比为1:1、1:2和其它比例，转换效率可达60%以上。

[关键词] 开关电源；并联；电流；效率Design of switching power supply system in parallelZhong Xiaojun（Grade08,Class2,Major of Electronic and Information Engineering,School Of Physics and Telecommunicatons Engineering, Shaanxi University of Technology, Hanzhong 723003, Shaanxi）Tutor: Long GuangliAbstract: A switching power supply system in parallel has been designed for put two switching power supply work in parallel. The design with LM2596 switching regulator as the core components constitute switching power supply module, with LM324 integrated operational amplifier constitute current feedback network, with LM7812 and LM7805 constitute auxiliary power supply module. Using Proteus environment to simulation hardware. After successfully simulation, related components be welded in PCB board, imitated load with some 2Ω/10W resistance s and turning on power then output voltage is about 8V when output current is 4A.Two switching power supply module can be ajusted to make proportion of their output current to1:1、1:2 and so on. The efficiency of the system could be up to 60%.Key words: switching power supply; parallel; current; efficiency目录1绪论 (1)1.1 课题研究背景 (1)1.2 国内外研究现状 (1)1.3 研究的目的和意义 (2)1.4 开关电源模块并联供电系统的研究思路 (2)2方案的论证和选择 (4)2.1 方案一：基于单片机控制开关电源模块并联供电系统的设计 (4)2.2 方案二：基于DSP控制开关电源模块并联供电系统的设计 (4)2.3 方案三：基于差分控制开关电源模块并联供电系统的设计 (5)2.4 方案的选择 (6)3 电路的设计 (7)3.1 DC-DC模块的设计 (7)3.1.1 DC-DC模块的电路设计 (7)3.1.2 DC-DC模块的参数计算 (8)3.2 分流反馈模块的设计 (10)3.2.1 分流反馈模块的电路设计 (10)3.2.2分流反馈模块电路参数计算 (11)3.3 辅助供电电路的设计和参数计算 (12)4 Proteus仿真与制作 (13)4.1 Proteus 仿真 (13)4.1.1 分流反馈模块的仿真调试 (13)4.1.2 辅助供电模块的仿真调试 (14)4.1.3 过流保护模块的仿真调试 (15)4.2 开关电压模块并联供电系统的制作与测试 (15)4.2.1 DC-DC模块的制作 (15)4.2.2 分流反馈模块的制作 (16)4.2.3 辅助供电模块的制作 (16)4.3 系统总体电路的组装与测试 (16)4.3.1 系统的总体组装 (16)4.3.2 系统的测试与数据分析 (18)4.3.3 方案改进分析 (21)结束语 (22)致谢 (23)参考文献 (24)附录A 英文文献原文 (25)附录B 英文文献译文 (34)附录C 系统电路总图 (41)附录D 元器件清单 (42)1 绪论1.1 课题研究背景随着电力电子技术的发展，电源技术被广泛地应用到计算机系统、工业仪表、航天、军事等领域，涉及到各个行业，各种电子设备对电源的稳定性、功率等各项性能都有了更高的要求。

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。