2023年全國大學生電子設計競賽
開關電源模組併聯供電系統（a題）
【本科組】
2023年9月3日
【摘要】：
通過對高頻開關電源與傳統相控電源的技術經濟比較，結合工程實踐，提出在水電站等各個領域選項中的不斷消化，吸收新產品、新技術，不斷優化產品設計，提高產品質量以及工作效率，是能量的利用率達到乙個高的水準，跟上時代對對能源的要求，在市場競爭中始終立於不敗之地
【關鍵字】：開關電源；併聯供電；相控電源；穩壓精度；穩流精度；dc/dc控制；整流系統；運算放大器
前言從80年代以來，我國水電等行業直流操作電源一直沿用體積龐大，且操作、維護複雜的可控矽式電源。80年代後期，國外許多廠家紛紛推出結構輕巧且功能齊全，效能優越且維護便捷的高頻開關電源，這一產品一經問世，便受廣大工程技術人員的熱切關注，高頻開關電源首先在國外水電工程中得到應用。我國發展較慢，知道90年代中期才接受和引進這一技術，經過近十年努力，高頻開關電源裝置選項幾經更新替換，目前這一技術日益成熟，已經在我國各個領域都得到了廣泛的引用，成為了人們生活，國家工業化發展不可缺少的部分和內容，對高頻開關電源的研究，對於我們的生活質量提高，國家經濟發展有重要意義。
目錄【摘要】： 2
前言 2
二、系統方案： 5
2.1、dc/dc模組的論證與選擇： 5
2.2、 uc3907均流模組的選擇： 7
2.3微控制器模組： 8
三、電路與程式的設計： 9
3.1、電路設計： 9
3.2、程式設計： 9
四、測試方式與測試結果： 13
4.1、測試方案： 13
4.1.1、硬體測試 13
4.1.2、軟體**測試 14
4.1.3、硬體軟體聯調 14
開關電源模組併聯供電系統（a題）
【本科組】
一、概述：
開關電源是一種電壓轉換電路，主要的工作內容是公升壓和降壓，廣泛應用於現代電子產品。因為開關三極體總是工作在 「開」 和「關」 的狀態，所以叫開關電源。開關電源實質就是乙個振盪電路，這種轉換電能的方式，不僅應用在電源電路，在其它的電路應用也很普遍，如液晶顯示器的背光電路、日光燈等。
開關源與變壓器相比具有效率高、穩性好、體積小等優點，缺點是功率相對較小，而且會對電路產生高頻干擾，電路複雜不易維修等。
開關電源振按蕩方式分，可以分為自激式和它激式兩種，自激式是無須外加訊號源能自行振盪，自激式完全可以把它看作是乙個變壓器反饋式振盪電路，而它激式則完全依賴於外部維持振盪，在實際應用中自激式應用比較廣泛。根據激勵訊號結構分類；可分為脈衝調寬和脈衝調幅兩種，脈衝調寬是控制訊號的寬度，也就是頻率，脈衝調幅控制訊號的幅度，兩者的作用相同都是使振盪頻率維持在某一範圍內，達到穩定電壓的效果，變壓器的繞組一般可以分成三種型別，一組是參與振盪的初級繞組，一組是維持振盪的反饋繞組，還有一組是負載繞組在家用電器中使用的開關電源，將220v的交流電經過橋式整流，變換成300v左右的直流電，濾波後進入變壓器後加到開關管的集電極進行高頻振盪，反饋繞組反饋到基極維持電路振盪，負載繞組感應的電訊號，經整流、濾波、穩壓得到的直流電壓給負載提供電能。負載繞組在提供電能的同時，也肩負起穩定電壓的能力，其原理是在電壓輸出電路接乙個電壓取樣裝置，監測輸出電壓的變化情況，及時反饋給振盪電路調整振盪頻率，從而達到穩定電壓的目的，為了避免電路的干擾，反饋回振盪電路的電壓會用光電耦合器隔離。
大多數開關電源有待機電路，在待機狀態開關電源還在振盪，只是頻率比正常工作時要低。
二、系統方案：
本系統主要由 dc/dc模組 uc3907均流模組微控制器模組等組成，下面是分別認證這幾個模組的選擇：
2.1、dc/dc模組的論證與選擇：
方案一：
兩個dc/dc模組如圖所示，上部分為第乙個模組，下部分為第二個模組。由運算放大器具有虛短虛斷的特點，基於此，圖中用了四個運算放大器。左邊兩個運算放大器就具有整流，變壓的作用，是向後面輸入的電壓為8v，以滿足dc/dc模組的電壓要求。
同時輸出電壓比取決於連個電阻r1、r2之比（輸入電壓為24v,不會超過預算放大器電壓的極限值36v），同時由於題目要求的電流超過了1a，故在運算放大器後面加了乙個具有散熱片電晶體2n4116。同時右邊的運算放大器起到了從電壓到電流的轉換。r3的左邊的電壓值為8v，運算放大器的虛短虛斷，使其右邊電壓為0v，使電壓變為電流，通過電阻r4後，還是電流值不變，同時使r3、r4電阻值想同，則電壓不變同時固定r3的值是達到16歐，電流固定。
負載電壓不變，改變其負載電阻，則電流改變。由基爾霍夫電流定律可知，輸入節點的總電流值等於輸出節點的電流值，則dc/dc模組2的電流可以改變，達到要求的比例。
方案二：
用vmos管做開關調整管，以提高開關的頻率，其頻率約為100khz，從而減少輸出紋波。直流在r1 r2上產生分壓，此分壓加到vmos管的柵極，使其很快飽和導通，電壓經過vmos管電感向c1充電，並向負載供電。同時，誤差放大管 pnp集電極電流增，此電流經r3向c4充電c4，c4的極性上負下正，npn導通，於是vmos管截止。
voms截止後電感中的磁能變為極性相反的電能，它通過蓄留二極體d2繼續向負載供電，使負載獲得平滑的直流。與此同時，c4從充電狀態變為放電狀態， c4的極性上正下負，pnp截止，於是voms又很快飽和導通。上述過程周而復始形成振盪。
振盪頻率取決為r3 c4。
2.2、 uc3907均流模組的選擇：
負載共享控制器 ic uc3907 系列提供了所有必要的這種並行的功能，以允許將多個獨立的電源模組每個模組提供了只總負載電流的比例份額。這種共享被通過控制每個模組的電源階段用命令產生的電壓反饋放大器的請參閱-球形可獨立調整中常見的共享匯流排的回應
電壓。通過監視當前從每個模組，當前共享匯流排線路確定哪種併聯的模組通常會高-
est 輸出電流，並與本單位作為主節點，ad-指定黑珍珠增加其輸出電流到 2.5%的範圍內有其他模組這樣的主人。互連併聯的所有模組的當前共享匯流排訊號低阻抗、 噪音不區分大小寫的行而不會干擾允許每個模組獨立行事應成為巴士開啟或短路到地面。
uc3907 控制器將駐留的每個輸出一邊**電壓反饋迴路電源模組和其整體功能。功率階段的具體的體系結構並不重要。要麼開關-ing 或線性設計可能被利用和控制訊號可能會要麼迪-rectly 耦合或雖然孤立的光電耦合器或使用孤立的介質。
uc3907 的其他功能包括 1.25%準確的參考：低損耗、 固定增益當前感放大器，全差分高阻抗電壓感應能力和 desig-狀態指示燈哪種模組執行作為主節點的偉大。
負載共享控制器功能全差分高阻抗電壓感應為準確電流放大器精確
電流共享
2.3微控制器模組：
利用微控制器數碼管顯示 ad 測得所需各點的數值！
三、電路與程式的設計：
3.1、電路設計：
3.2、程式設計：
四、測試方式與測試結果：
4.1、測試方案：
4.1.1、硬體測試
4.1.2、軟體**測試
開關電源模組併聯供電系統的設計報告
基於電路設計的基本要求，開關電源模組併聯供電系統電路主要由兩個併聯dc dc模組 額定功率16w 輸出電壓8v 穩壓二極體 負載電阻等電路模組組成。該系統選擇由以lm2576整合塊為主要部件的 dc dc模組來實現dc dc變換穩壓，外圍元件極少，轉換效率高，選用小導通電阻，選用快速恢復二極體進行整...
採用電池組併聯的直流供電系統方案
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