/NUMPAGES7题目名称：直流电源的均流（C题）摘要：使用PWM控制器SG3524设计并制作了两路可均流的DC/DC变换器，输出电压可在1.5V—5.7V之间可调，系统最大效率可以达到88%。整个变换器由MSP430F1611单片机作为控制核心，可以将输出最大电流和实际输出电流显示出来，还可以实现过流保护，完成了基本部分和发挥部分的所有要求。关键词：BUCK均流隔离电流采样隔离过流保护隔离数控系统方案选择与论证主回路拓扑方案选择与论证方案一：运放反馈均流如图1，主电路通过电压反馈稳定输出电压，从路通过运放检测主从两路的电压差控制输出电压，使得两路压差为零，从而达到均流的目的。但是电路中引入的检测电阻，如果选较小的电阻，由于电阻阻值不能完全相同，而且还存在着温漂，很难达到均流的目的；为了达到较好的均流目的，检测电阻必须较大，但这又导致效率下降同时，运放做出来的效果与运放的参数有关，图1运放反馈运放上反馈的电容、电阻不好调试。因此，不采用此方案做均流部分；然而由于TPS5430的效率高的特点，去掉反馈运放后在第二路加上反馈电阻，并调整反馈电阻的阻值，我们可以把它做成双路的功率变换电路。方案二：耦合电感如图2，利用隔离变压器，用一个PWM信号控制两个N-MOSFET同时导通和关断，利用匝数相同的耦合电感使并联时输出电流相等。实验中得到的数据可知：输出电压、电流几乎完全相同。但是，由于只有一个PWM信号，只能由主路反馈，图2耦合电感而从路却处于一种无反馈状态。这样，在单独工作的时候，从路的负载调整率很低，达不到基本要求。方案三：非耦合电感并联如图3，电源独立时，通过各自的PWM信号控制输出；在电源并联使用时，切换开关，使两个MOSFET由同一个PWM信号控制。选择相同型号（相同压降）的肖特基二极管，在绕制电感的时候，选择相同参数的磁芯，用相同线径的铜线，按相同的绕制方法绕制，使得两个电感的电感量、Q值、DCR、损耗角相同，即使电感量有一定图3非耦合电感并联偏差，也可以通过后来开气隙（磨磁芯）使得电感量达到相同。同时要求前端功率变换得到的两个输出电压（POWER1、POWER2）尽量相等。由于电源在并联使用时，在时间内，两电感压降都为，根据电感的性质可知；同样，在时间内，两电感的电压为，根据电感的性质可知，这样电感上的电流波形相同。由于带同一个负载，这样就使两电感的电流波形的平均值相同。这样就使两路输出的电流波形相同，可以实现的两路的均流。这一方案较前两个方案来说，由于没有检测电阻，不会对电源的效率造成影响；独立工作时，由于两路有自己的PWM信号和独自的反馈回路，使得负载调整率良好。所以我们选择方案三。硬件电路与软件设计功率变换电路的设计变压器输出为12V，在负载变化的情况下，输出电压变化很大。TI的电源管理芯片TPS5430输入电压范围大，效率高，根据方案一的变型，我们选择它做了两路独立8.5V输出电源。均流电路的设计如图4所示，电源在均流时，由同一个PWM信号控制，两路电路的供电电源、开关管、肖特基二极管、电感、输出滤波电容都相同，所以可以达到很好的均流效果。隔离式电流采样电路的设计根据BUCK的特点，其开关管上的电流为斩波形，根据电磁感应的性质，其电流变化能够被磁环检测到，产生一个只与输出电流成一定关系的并且与电路完全隔离电压信号，通过MSP430的AD检测该信号，通过计算查表得到电流值。图4均流电路的设计数控电路的设计因为软件电路部分与电源主路共地，主路数控由单片机的DA直接控制SG3524的误差放大器的同向输入端，电压步进为0.01V。从路部分的数控如图5所示采用TI的串口DA芯片TLV5616，其控制脚只有四个，采用光耦PC817隔离控制，电压步进0.01V。单片机部分的设计单片机选择TI公司超低功耗的MSP430F1611，液晶使用WGM12864，用于控制输出电压值和对电路输出电流的采样、计算和显示。并且在实际电流超过预置电流时，通过单片机实现对电源的重新启动。同时，我们在MSP430F1611上安装了红外探头，可以通过红外遥控实现以10mV为步进设置输出电压和对过流保护预置电流的更改。单片机部分的软件模块如图6所示。理论分析和参数计算功率变换器的设计为了提高前级功率变换和驱动的效率，我们选择TI的高效的电源管理芯片TPS5430。给电源供电部分根据TPS5430的芯片资料VOUT：我们选择为8VIout：输出电流按照3A计算VIN(MAX)：输入最大电压为15VFSW：振荡频率，我们选择500KHzKIND：电流纹波系数取0.06(输出使用大电容滤波,因此纹波系数可以取大一点)根据公式计算可得电感最小值为42uH，我们绕制