基于开关稳压电源与开关稳流电源并联系统的设计

2014年第6期 工业仪表与自动化装置 43 基于开关稳压电源与开关稳流电源并联系统的设计 姚融融，李纲园 (上海第二工业大学电子与电气工程学院，上海201209) 摘要：为了改善电源的性能，提高电源对变化负载的适应能力，设计将开关电压源和开关电流 源并联构建供电系统。系统采用电压源与电流源在输出端并联后按比例分配输出电流的方法，解 决开关电源并联后供电系统输出不稳定的问题，构建了实际的并联电源系统。实验表明，采用该文 的按比例自动分配电流的方法，可以实现电源系统的大功率稳定输出。 关键词：开关稳压电源；开关稳流电源；电源并联；按比例分配电流 中图分类号：献标志码：A 文章编号：10000682(2014)06004304 of a in I 01209，o of of to to in be a is in at in of is is is of in of 引言 根据直流低压电器设备的供电功率需求，用 出功率，是满足用电需要的一种较好的方 法 ，从而实现供电系统的模块化、大容量、高效 率和高可靠性。但是并联开关电源模块间输出特性 存在差异，导致电源并联系统中会存在一个电源模 块满负荷工作，另一个电源模块输出小，或者不工 作，反而会增加电源模块损坏的机率，严重时还要损 坏用电设备 J。该文设计用一个开关稳压电源和 收稿日期：20140314 基金项目：上海第二工业大学学校优势学科“测控自动化”项目 (作者简介：姚融融(1956)，男，上海市人，大学本科，副教授，研 究方向为控制理论与控制工程。 一个可调开关稳流电源并联系统供电，来解决开关 电源并联供电系统所存在的问题。 1系统设计方案 该文设计一个电压源与电流源并联的电源系 统，并且用实验方法验证电压源与电流源并联的可 行性。图1展示了这种系统的工作特点。由电压源 和电流源在输出端并联给同一负载供电。以2个额 定输出功率均为16 ，说明系统的设计特点。 0v 图1 2个电系统的直流输出电压U。=(8004)V， 负载电流，0在1035 个电源的 44 工业仪表与自动化装置 2014年第6期 输出电流可在0520 。额定输出功率工作状态下，供电系统的效率不 低于60。 2 并联电源的电流比例分配原理 图2展示了2个电源共同作用在同一负载上的 电流比例分配原理。设稳压电源为E ，输出的电流 为， ，可调稳流电源为，2，流过R 的总电流为 有o X o=，1+，2，可得，1+，2)当，2增大时，导致E 上升，而E 是稳压源，为了稳住 电压，会自动减小， ，使 不变，用调节厶来改变，1、 ，2输出的大小，实现并联电源的电流比例输出。 图2电源并联电流比例分配原理 稳压电源E 是闭环控制单元，用并联电压采样 法， ，R 是电压输出取样电阻， 它们分压后从稳压控制单元的流 电源，2也是闭环控制单元，用串联电流采样法，电流稳流点，尺。是电流输出取样电阻， 流过 时，在 。上产生压降，这个电压通过稳流控制单元 的了稳流源输出效率不受太大影 响，采样电阻 。应取得足够小。由于2个电源控制 点互影响很小，给电流调 节带来很大的方便。 3硬件电路设计 硬件电路由稳压、稳流、单片机控制单元三部分 组成 J。为提高电源模块输出效率，采用非隔离 外，供电系统设计有过流检 测电路，利用单片机控制电源的开、关和过流保护。 选用流源的主控芯片。 31 开关稳压电源的设计 开关稳压电源采用非隔离电源转换方法，并设 计有输出电压可调功能，其电路原理如图3所示。 图3稳压电源电路原理图 图3中电源控制核心， 24 过c ，C 滤波后送 处理后从2脚输出脉冲电压，经过 L。、c， 、C 一次和二次的平波，输出平直的 是续流二极管。 采样点关稳压电源采用 的是并联采样方法。采样电阻 ，尺 是并联在输出 回路上，采样点为， 把内部基准电压U =123 较。 依据式(1)可知，调节可调电阻 可调整稳压 源输出电压。 = n 在外部 控制电平经基极，使Q。工作在饱和 A 导通和截止两种状态，控制 行稳压源输出的开启与关断，R：是5脚的上拉电阻， 是Q 的限流电阻。插座32开关稳流电源设计 开关稳流电源的结构如图4所示。24 插座流从输出电流变换成电压放大后，与外部的参考电压进 行比较，再送4脚调整，以此来稳定其输出电流。 开关稳流电源采用的是串联采样方法 J。采 样电阻R 是串联在输出回路中，采样点为 是稳流点)，稳流控制电路把 上所得电压，作为反 馈控制的依据。为使稳流源输出效率不受太大影 响，采样电阻 应取得足够小，该文设计选取电阻 值为007 Q。由于R 很小，在它两端压降也小，用 同相放大器作为反馈信号送 2014年第6期 工业仪表与自动化装置 45 出。外部基准比较器来放一 部分不受控(稳压源流过)的电流。D：是防止4脚受、 是防止 稳流源开路时，输出电压过高。 放大器脚的输出电压U。 可由式(2)计 算得到。电位器 是调节放大器，改变 值，就改变了 哪，也就改变了终使输出电流改变，这样通过调 节电位器 就实际上调节了稳流源的输出电流。 图4稳流电源电路图 (等+1) (2) 与稳压电源一样，为了使单片机能够控制其开 关，在5脚上接了三极管Q ，外部电平信号通过 电路中的 测点为5 V T 1 0 Il 1 出 放大，再与较后 的信号电压由33 单片机控制电路设计 单片机系统的作用是完成电源系统的综合控 制、人机交互、系统工作状态检测等。单片机控制芯 片采用统电路如图5所示。 = 5 V 7【 0kn 】0_ 图5单片机控制系统电路图 7 6 5 4 3 2 O D P P P p P P P P 咖 _一 一 46 工业仪表与自动化装置 2014年第6期 图5中外部过流控制信号从 发单片机32)。定义为输出口， 从制稳压电源开关。 定义为输出口，从制稳流 电源开关。接按键K 作启动键，接K：作 停止键，接K。作过流复位键。接D。作稳 压工作状态灯，接D：作稳流工作状态灯， 接D 作过流状态灯。 表1测试结果 4系统测试 系统测试的目的，是检验电压源与电流源并联 系统工作的稳定性，以及电源设计方法的可行性。 系统测试过程中，首先把稳压电源输出调整为 830 V，把稳流电源输出调整为05 A。然后并联 两电源，构成供电系统。接上负载进行测试，用可调 电阻调节输出总电流 ，用稳流源板上的 调节输 出电流，就能任意改变，1、，2的电流值。在系统输出 总电流为， =3 试结果如表1所示。从表1 可以看出，系统输出电压稳定，负载电压变化微小， 负载电流稳定，系统性能完全满足设计要求，具有实 用价值。 5 结论 该文采用将电压源和电流源并联的方式构建直 流电源，以增强电源的带载能力。系统用电按比例 将负载电流分配给电压源和电流源的方法，解决开 关电源并联后供电系统输出不稳定的问题。实验结 果表明，采用该方法可以提高电源的输出能力，提供 了一种设计大功率输出直流电源的工程方法。 参考文献： 1，of by on 26(4)：438443 2 冯玉生单片机控制三相J电力电子技术，2005，39(2)：2123 3 冷雄春，刘百芬基于制J华东交通大学学报，2007，24(1)：7981 4 杨兴武，姜建国电压型J中国电机工程学报，201l，31(3)：3439 5 王久和，李华德，李正熙电压型制技术J电工电能新技术，2004，23(3)：6467 (上接第14页) 明 文中结果在关键词的分布上更具有区分度，主题相 同的论文更容易聚集在一起。而对于H 。 的提升 度较小，这是因为论文集的摘要通常使用的词比较 相似，区分度并不大。 根据以上结果可知，时也验证了思路的正确性，即充分 利用目标对象之间的关系可以使得聚类的效果更优。 3 结语 为解决数据中存在大量冗余现象以及现有排序 结果不容易被理解的问题，该文提出了一种基于聚 类及链接分析的多样性挖掘模型模 型将对象类型分为目标类型及属性类型，每个目标 对象都由与之相关的其他对象生成，在目标对象上 进行迭代的聚类操作，最终得到具有多样性的聚类 结果。通过实验验证了方法，说明在聚类中使用目标对象之间的链接关 系会使得聚类的效果有进一