开关电源并联模块电流分配方案(电力线载波).doc

2011-2012德州仪器C2000及MCU创新设计大赛项目报告题 目： 开关电源并联模块电流分配方案（电力线载波） 学校： 大连理工大学_ 组别： 本科组 应用类别： 控制系统类 平台： MSP430G2231 MSP430F2121 TPS5430 INA168 题 目：开关电源并联模块电流分配方案（电力线载波）摘要该单片机系统可将所要传输的信息叠加到电力线路上进行远距离可靠、高效的输送，避免了信号传输线（例如网线）的铺设，实现数据通讯，经济、便利，有利于电力部门资产管理，具有投资短、见效快，与电网建设同步等优点。1. 系统方案 系统由两片并联的DC/DC控制芯片TPS5430组成，通过引入电压反馈环路来调节两个模块的电流比和负载电压。系统的主控制器采用超低功耗的MSP430G2231单片机。采用TI的低功耗的电流采样芯片INA168对分支电流进行检测，通过16位数模转换芯片AD7705采集分支电流和DC/DC输出电压，使用256级的数字电位器MC4100，配比DC/DC反馈网络，进而控制和稳定分支电流比和负载输出电压。2. 系统硬件设计详细介绍系统各个模块的硬件实现过程，说明采用关键器件的理由及关键部分的原理图 （不得大量复制原理图，更多用框图的方式示意，仅对能体现工作量和创新的部分提供原理图，评委有权对滥用原理图的论文扣分）3. 系统软件设计利用两台LaunchPad G2231的UART接口实现电力线上的半双工通信，LaunchPad A先发一个信号，LaunchPad B 接收到该信号后延时一段时间(65ms）再回复一个，然后再延时一段时间(65ms）,A接收到信号以后再延时一段时间，然后再发一个信号，循环往复。LaunchPad A流程图开始A 先发一个0x55延时65msN等待B是否回复了0xAAYP1.0置1延时65ms然后清零发送0x55LaunchPad B流程图开始延时65msN等待A是否回发了0x55YP1.0置1延时65ms然后清零发送0xAA4. 系统创新系统的创新之处在于使用了电力线载波技术，实现两个并联模块的通信。使用MSP430F2121产生一个1.1MHZ的方波，将单片机的UART_TX端口通过或门74LVQ32、与门74LVQ14、三极管Si2302DS将UART_TX信号进行调制成峰峰值为200mv800mv的载波。 接收端通过OPA2365和BAT54CLT1对已调制的信号进行检波放大整形，接收端连接MSP430G2231单片机的UART_RX 。 因此只要使用单片机的UART进行编码解码就可以实现单片机之间的电力线载波通信技术。经过实验，单片机可以在实现电流的任意比例调节，并在3秒内达到稳定状态，单片TPS5430电流可达3A，负载电压保持在8V左右，系统的效率保持在85%以上。5. 评测与结论（1）调整负载电阻，保持输出电压UO=8.00.4V，使负载电流IO 在1.53.5A之间变化时，两个模块的输出电流可在（0.52.0）范围内按指定的比例自动分配，每个模块的输出电流相对误差的绝对值不大于2%。（2）调整负载电阻，保持输出电压UO=8.00.4V，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%。（3）额定输出功率工作状态下，进一步提高供电系统效率。（4）具有负载短路保护及自动恢复功能，保护阈值电流为4.5A（调试时允许有0.2A 的偏差）。（5）具有电力载波通信功能，可以通过半双工的方式传输控制器MSP430G2231发出的异步USART信号。该功能以通过