开关电源模块并联供电系统

-开关电源模块并联供电系统【摘要】：科学技术发展到今天，我们已经越来越离不开电子产品，而广泛应用于通信、航空航天、国防、冶金、信息技术、电力以及教育行业的电子设备，都需要高品质的电源为其提供电能。伴随着电子电力技术的快速发展，各种电子设备对电源功率的要求越来越高，对电流的要求也越来越大，但受构成电源模块的半导体功率器件，磁性材料等自身性能的影响，单个开关电源模块的输出参数（如电压、电流、功率）往往不能满足要求，而且如今光伏产业也迅猛发展，而单个电源的效率能量都很低。因此，电源模块并联供电系统就应运而生了。本系统由并联稳压电源和检测控制系统组成。稳压电源使用电压调节器LM2596实现降压，监测控制电路采用STC12C5A60S2单片机作为控制核心，通过pwm线性调整每个支路的输出电流，通过单片机驱动液晶屏将采集到的数据显示在LCD1602上。经测试，设计的供电系统能够较好的实现两路电流分配，效率可以达到80%以上，每路电流的相对误差3%左右。【关键词】：LM2596；开关电源；并联供电；单片机；均流-i-Abstract:Thedevelopmentofscienceandtechnologytoday,wehavebecomeincreasinglydependentonelectronicproducts,widelyusedintelecommunications,aerospace,defense,metallurgy,informationtechnology,electricalandelectronicequipmenteducationsector,weneedhigh-qualitypowertoitprovideselectricity.Withtherapiddevelopmentofpowerelectronicstechnology,avarietyofelectronicequipmentforthepowerincreasinglyhighpowerrequirementsofthecurrentrequirementsaregrowing,buttheinfluenceofthepowermodulecomposedofsemiconductorpowerdevices,suchastheirmagneticproperties,asingleswitchingpowersupplymoduleoutputparameters(suchasvoltage,current,power)oftencannotmeettherequirements,butalsotherapiddevelopmentofphotovoltaicindustrytoday,andtheenergyefficiencyofasinglepowersupplyisverylow.Therefore,thepowersupplymodulesinparallelsystemcameintobeing.Thesystemconsistsofparallelpowersupplyanddetectioncontrolsystem.PowersupplyusingvoltageregulatorLM2596buckrealization,monitoringandcontrolcircuitusesSTC12C5A60S2microcontrollerasthecontrolbypwmlinearadjustmentoftheoutputcurrentofeachbranch,throughthemicrocontrollerdriveLCDscreenwilldisplaythecollecteddataontheLCD1602.Aftertesting,thedesignofthepowersupplysystemcanbetterachievetwocurrentallocation,efficiencycanreachabove80%,therelativeerrorofeachchannelcurrentsaround3%.Keywords:LM2596；switchingpowersupply；parallelpower；single-chip；allstreams-ii-目录前言.3第1章绪论.4第1.1节选题的意义及目的.4第1.2节国内外同类设计的现状.4第1.3节设计任务.5第2章系统分析方案设计.7第2.1节设计思路.7第2.3节方案论证.7第3章硬件电路设计.10第3.1节DC-DC模块设计.10第3.2节电流检测模块设计.11第3.3节系统控制模块设计.11第3.4节辅助电源模块设计.12第3.5节显示模块设计.12第4章软件设计.14第4.1节KeilC51开发环境介绍.14第4.2节程序流程图.16第5章系统测试.18第5.1节测试仪器清单.18第5.2节功能测试.18第5.3节误差分析.19结论.19参考文献.19致谢.21附录.22附录1：原理图.22附录二：PCB图.22附录三：源程序.22第0页前言科学技术发展到今天，我们已经越来越离不开电子产品，而广泛应用于通信、航空航天、国防、冶金、信息技术、电力以及教育行业的电子设备，都需要高品质的电源为其提供电能。现代电子设备使用的电源大致有线性稳压电源和开关电源两大类。线性稳压电源其调整管工作在线性放大区，缺点明显就是变换效率较低，一般只有35%-60%。开关电源的变换效率较高（最高可达98%），体积较小并且控制灵活。因此，现阶段的电子产品中的稳压电源已经逐渐被开关电源所取代。现在各种电子装置对电源功率的要求越来越高，对电流的要求也越来越大，开关电源向更大功率方向发展2。研制各种各样的大功率、高性能的开关电源成为趋势。但受构成电源模块的半导体功率器件，磁性材料等自身性能的影响，单个开关电源模块的最大输出功率只有几千瓦，但实际应用中往往需用几百千瓦以上的开关电源为系统供电。因此，大功率电源系统需要用若干台开关电源并联运行，以满足负载功率的要求。近几年来，由于新型功率器件的出现和电子电力变换技术的进步，使电源技术有了新的发展。各式各样的开关电源以其小巧的体积、较高的功率密度和高效率越来越得到广泛的应用。随着电力系统自动化程度的提高，特别是其保护装置的微机化，通讯装置的程控化，对电源的体积和效率的要求不断提高。电源中磁性元件和散热器件成了提高功率密度的巨大障碍。开关频率的提高可以使开关变换器（特别是变压器、电感等磁性元件以及电容）的体积、重量大为减小，从而提高变换器的功率密度。另外，提高开关频率可以降低开关电源的音频噪声和改善动态响应。本设计中采用相对高功率密度的DC-DC芯片方案，该方案能够稳定输出3A电流，结构简单，工作稳定2。本次设计我们将采用单片机STC12C5A60S2来进行控制，配合LM2596芯片进行DC-DC降压，实现两路直流供电，再由电流控制电路接受单片机发出的pwm控制信号线性设置支路电流值，达到并联电流分配效果。同时单片机驱动液晶屏将并联系统的数据显示在LCD1602上4。我们利用模块划分的方法进行设计，把一个复杂的系统划分为几个小模块，简单明了。主要可分为几个模块：单片机控制电路模块、DC/DC模块、恒流模块、显示模块、按键模块。最后将各个模块结合起来，最终实现系统所要求的各种功能。第1页第1章绪论第1.1节选题的意义及目的随着社会经济的飞速发展，人们生活水平的而不断提高。任何电器和电气设备要正常工作都离不开开关电源，由于开关电源具有体积小，功率密度大和工作效率高的一系列优点，开关电源在人们的工作和生活中得到了广泛的应用。开关电源被誉为高效节能电源，它代表着稳压电源的发展方向，现已成为稳压电源的主流产品。由于现在电子设备对电源功率以及电流的要求越来越高，开关电源开始向更大功率方向发展。所以，大功率、高性能的开关电源成为发展趋势。但受构成电源模块的半导体功率器件，磁性材料等自身性能的影响，单个开关电源模块的最大输出功率远远达不到一些系统的要求。因此，大功率电源系统需要用若干台开关电源并联运行，以满足负载功率的要求。电源并联均流技术为实现大电流输出电源产品的模块化提供了可能。考虑分布式与集中式电源系统相比所具有的优点,具体采用分布式电源系统供电。这样每个变换器只处理较小功率，降低了电路各部分工作量。由于大功率开关电源以及分布式电源系统的发展，开关电源并联技术的重要性也日益突出。而且，社会发展越来越迅速，新能源被广泛应用，最典型的有风力发电、太阳能等。光伏产业也发展迅速，就拿太阳能发电来说，由于技术上的原因，太阳能的转化效率还是很低，因此每个电池板的能量很小，因此单个的电源往往不能满足人们的各种需求。因此，采用多个电源模块并联供电，不但可以提供所需电流，而且还可以形成Nm冗余结构，提高了系统的稳定性，可谓一举两得。但是，在电源模块并联运行时，由于各个模块参数的分散性，使其输出的电流不可能完全一样，导致有些模块负荷过重，有些模块过轻。这将使系统的稳定性降低，会给我们的生产和生活带来严重的后果，而且电源模块自身的寿命也会大大缩短。因此，使各并联电源模块的输出电流平均分配，是提高并联电源系统稳定性的一个必须解决的问题。在本次设计中，电子测量技术、单片机原理及应用，以及模拟/数字信号处理等的多种学科技术知识的综合运用。通过本设计，提高本专业各学科综合知识的实际运用能力，与此同时也提高自身的分析能力与实际动手能力，增强自身对设计的科学性、系统性、及全面性的理解。通过此次设计，能较好的掌握硬件电路的设计的工作流程，进一步体会汇编语言与C语言编写程序的优缺点4。第1.2节国内外同类设计的现状第2页目前我国通信、信息、家电和国防等领域的电源普遍采用高频开关电源，相控电源将逐渐被淘汰。开关电源大致经历了四个发展阶段，早期的开关电源全部由分离元器件构成，不仅开关频率低，效率不高，而且电路复杂不易调试。20世纪70年代研制出的脉宽调制器集成电路，仅对开关电源中的控制电路实现了集成化。80年代问世的单片开关式稳压器，将脉宽调制器、功率输出级、保护电路等集成在一个芯片中，但需配工频变压器与电网隔离，从本质上讲它扔属于DC-DC电源变化器。直到90年代，随着各种类型的单片开关电源集成电路的问世，开关电源的集成化才终于变成了现实。总之，高效率、小型化、集成化、智能化以及高可靠性是开关电源的发展趋势3。而开关并联供电这几年也随着光伏产业以及电子产品的发展，也迅速发展并被广泛应用到各个领域。像电动自行车、逆变焊机、电镀金等和一些大功率供电场合，都用到了这项技术。而单片机也是未来发展的一个方向，本次设计中用单片机进行控制，与其他类似的设计相比就有了很多的优点。对于电子产品而言，系统的稳定性往往是一个很重要的因素。对于并联电源而言，要提高系统的稳定性，使各并联电源模块的输出电流平均分配是一个必须要解决的问题。目前，国内外有几种比较传统的并联均流方案，像下垂法、主从电源法、自动均流法和最大电流法、外部控制器法等等6。但目前国家级上使用较多的是主从控制法，而美国Unitrode公司以最大电流法为基础开发出的UC3907系列芯片，由于其简单的结构，强大的功能，也获得了广泛的应用。随着单片机及DSP技术的迅速发展，现在可以用它们来控制并联的电源模块均流，效果很好。不过由于芯片造价较高，而且自身A/D及D/A精度不够，若想得到理想的参数，还须外加专门的A/D及D/A芯片，所以还没有广泛普及。第1.3节设计任务设计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如下图1-1所示。图1-1设计任务第3页设计要求：（1）调整负载电阻至额定输出功率工作状态，供电系统的直流输出电压UO=8.00.4V。（2）额定输出功率工作状态下，供电系统的效率不低于60%。（3）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=1.0A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绝对值不大于5%。（4）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=1.5A且按I1:I2=1:2模式自动分配电流，每个模块输出电流的相对误差绝对值不大于5%。（5）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%。第4页第2章系统分析方案设计第2.1节设计思路图题目要求制作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，输出额定电压不变，两个模块的电流能根据负载的不同进行自动分配，且不能使用线性电源及产品的DC/DC模块。LM2596是一个集成的开关电压调节器，外部电路简单，合理的选择外部电容电感等原件，就能实现输出额定功率16W电压为8V的DC/DC模块。由于输出电流要实现自动分配，仅仅通过简单的并联方式还不能完全保证整个扩展后的电源系统稳定可靠的工作。所以必须对电流电压检测后使用均流方法对两个模块的电流进行均流调控1。本次设计采用模块儿划分的方法进行设计，将整个系统分为以下几个模块儿：DCDC模块、单片机控制电路模块、电压电流检测模块和显示模块。本系统采用STC12C5A60S2作为主控制器,由LCD1602显示。采用开关电源降压调整器LM2596芯片作为开关、管对输入电压进行降压控制。系统框图如图2-1所示：图2-1整体系统框图第2.2节系统的整体结构如图2-1所示。30v直流直接经并联的DC-DC开关电源模块降压到8v给负载供电。单片机控制系统发出支路输出电流信息给电流控制器，电流控制器采用内部负反馈方式实时监测支路电流，一旦过流将调整输出，最后实现多支路的并联供电。第2.3节方案论证2.3.1.DC-DC电路设计方案选择DC/DC变换电路是将一组电参数的直流电能转换为另一组电参数的直流电能的电路。第5页根据题目要求，本模块须采用DC/DC降压变换电路（Buck电路），实现8V直流输出电压2。（Buck电路的实现可以由分离原件与专用集成芯片组成。）方案一：采用PWM控制的高频开关变压器实现。如图2-2所示，反激式DC/DC变换器开关管（Tr）导通时，变压积能量，截止时输出能量。反激式优点是：结构简单、外围元件少，要扼流圈和续流二极管。输出电压公式：式2.3VinTLRVoOFNP.2并联时，由于是一个PWM控制器同时控两路，两路的开关管在高频下始终是导通和关断的，所以电容上始终保持同时充电和放电，因此并联时两路电流始终保持相等；缺点是：变压器存在漏感，将在原边形成很大电压尖峰，可能击穿开关器件；负载调整率差；电源效率低；能量由变压器T储存，体积较大，而且需要开气隙。图2-2反激式DC/DC电路方案二：采用TI公司的PWM控制芯片TL494，驱动P沟道MOS管IRF9630。TL494内部集成两个误差放大器，通过反馈能对PWM信号的占空比进行调节，内部自带5V基准，能够对输出电压实现精确控制。方案三：采用LM2596开关电压降压调节芯片实现。LM2596系列是美国国家半导体公司生产的3A电流输出降压开关型集成稳压芯片，它内含固定频率振荡器（150KHZ）和基准稳压器（1.23v），并具有完善的保护电路、电流限制、热关断电路等。利用该器件只需极少的外围器件便可构成高效稳压电路。提供的有：3.3V、5V、12V及可调（-ADJ）等多个电压档次产品。此外，该芯片还提供了工作状态的外部控制引脚LM2596能够输出3A的驱动电流，同时具有很好的线性和负载调节特性。可调版本可以输出小于37V的各种电压。该器件内部集成频率补偿和固定频率发生器，开关频率为150KHz，与低频开关调节器相比较，可以使用更小规格的滤波元件。由于该器件只需外接少量元件，使用方便。首先，电源效率不低于60%是前提条件，这三种方案都能够达到要求。但是方案一变压器存在漏感，负载调整率差还有电源效率低。方案二需要使用PWM控制芯片第6页TL494，需要接的外部器件很多，电路比较复杂，而且需要自制高频开关变压器，性能无法得到保证；方案三采用LM2596开关降压调节器，可靠性好，性能较稳定，可以方便的改变外部电阻，综上所述我选择采用第三种LM2596方案。2.3.2.(分流方案选择)现在的均流方法有很多种，常用的有外特性下垂法、最大电流法、主从均流法、外部控制器法等，这里不再一一做详细介绍6。方案一：我们分别采用两片TL494来为两路电源提供PWM，当两路并联时，利用其中一片TL494的一个内部误差放大器对电压进行调节，使其输出稳定在8V。利用两片高精度差动放大器INA133对两路电源的电流进行取样，将取样电压分别送入另一片TL494的一个内部误差放大器的正负输入端，通过两片TL494的内部误差放大器进行电流电压复合负反馈，从而进行稳压并实现均流。方案二:最大电流均流法。本方案采用负载共享控制器UCC29002实现。在DC-DC模块正常工作时，将两路UCC29002的均流母线连接，此时UCC29002将会自动选出电流最大的一路，并将此路电源作为主电源。均流母线上的电压将由主电源的输出电流决定，从电源的UCC29002接收到母线上的信号后，会控制该路DC-DC模块稍稍提高输出电压。通过减小从电源与主电源的电压差来提高该路输出电流，从而达到均流。并且该方案可通过十分简单的电路完成任意路并联均流，且支持热插拔。方案三：实时电流控制法，每一路设计一个电流检测器由单片机发出电流值数据，电流控制器根据此电流数据实时的监控支路电流，该方案实时性好，稳定性高，不相互牵连，但是成本略高。根据上述几种方案的比较结合题目的控制要求，方案三的电路稳定性好，不用使用软件算法，直接由硬件来实现。速度快且精度高，控制结构很简单，所以最终选择方案三来实现均流控制。2.3.3.辅助电源电路方案选择方案一：采用反激电路实现。一路反激电路可以同时输出+5V和+12V，但反激电路结构复杂，需要变压器，效率较低7。方案二：基于单片开关电源LM2596降压电路方案。此方案每路电源只能有一路输出，在这里我们将用LM2596输出固定电压+5V，作为辅助电源来给系统中的芯片供电。但基于LM2596的降压电路外围器件很少，无需变压器和独立的开关管驱动电路，结构非常简单，调试方便。方案三：采用线性稳压器，直接由绕组产生的12V交流电压整流滤波产生直流电平经过lm7812、lm7912、lm7805线性稳压得到系统的辅助供电电源。方案一电路不够稳定，参数调整麻烦。方案二过于复杂，干扰大。综合考虑本系统第7页采用方案三：稳定性好，结构简单。第8页第3章硬件电路设计第3.1节DC-DC模块设计用一个LM2596接成可调的输出恒压源，通过改变电阻R2使输出电压为8V的恒压源。再用一个LM2596接成同样地电路，两模块并起来。负载上的电流为两模块的电流之和，可以通过调节负载改变负载上的电流1。模块一如图3-1所示：图3-1DC-DC电路图注：反馈线要远离电感，电路中的粗线一定要短，最好用地线屏蔽，调节输出电压的电阻R1、R2要靠近LM2596的4脚。输出电压的计算可由下式给出：式3.1)12(RVrefout其中，为了确保输出稳定，R1阻值为1.1K，精度Vref23.1ft为1%的电阻。其工作原理是：此电源芯片的4脚Feedback端的电压稳定在1.23V，5脚ON/OFF端由逻辑电平来电源芯片的打开和关断，1脚为输入端，2脚为输出端，芯片通过调整起第9页输出脉宽来，脚电压稳定在1.23V，流入Feedback端的电流为零，通过改变R2的值就可以改变电压的大小，影响电压输出的就是R1、R2的取值，现我们通过改变由R1、R2来实现我们所要设计的稳压源的电路。本次设计需要输出8V的电压，因此式3.2k2.8)1(2VrefoutR两个模块相同，因此R2-1也取8.2K。第3.2节电流检测模块设计电流检测控制模块采用负反馈自调节的设计思路设计完成，电流通过调整管Q1到输出端E1，再流过电流检测电阻R4，在R4上产生一定压降，通过对该低端检测电压的检测可以得到通过该电流模块的电流，该信号和来自微控制器的电平信号做对比在经过运放电路的调理控制调整管对输出电流经行控制。单片机过来的pwm信号首先进过电平转换电路转换成+12Vpwm信号，该信号在通过R12可调电位器分压，最后经过两级的rc低通滤波器得到平滑的控制电平信号8。电流检测电路如下图3-2所示。图3-2电流检测电路第3.3节系统控制模块设计系统控制电路如图3-3所示，采用STC12C5A60S2作为控制模块核心。该单片机是8051系列单片机，与普通51单片机相比有很多优点，同样晶振的情况下，速度是普通51的812倍，有8路10位AD，多了两个定时器，带PWM功能，有SPI接口，有EEPROM，有1K内部扩展RAM，有WATCH_DOG，多一个串口，IO口可以定义，有四种状态，中断优先级有四种状态可定义5。单片机含有PCA模块，有PWM功能。配置寄存器可以方便输出PWM脉冲，而不需要像传统51单片机那样采用定时器编程方式输出PWM。优点是编程简单，占用资源少，系统较简单，PCB好制作，软件编程简单。基于以上分析，利用STC12C5A60S2单片机内置的PWM，将控制信息送给电流控制模块，并将其输出显示在LCD1602液晶显示屏上。单片机控制系统如图3-3所示：第10页图3-3单片机控制系统电路图第3.4节辅助电源模块设计由于开关电源文波较大，稳定性不好，因此辅助电源采用线性稳压电路。该线性稳压电源是三端集成的稳压芯片，能够稳定输出一定直流电平的电压，内部集成基准电压和负反馈调节电路，根据负载变化动态调整其输出，该模块结构简单，工作稳定。由于开关电源文波较大，稳定性不好，因此辅助电源采用线性稳压电路。其电路图如图3-4所示：图3-4辅助电源电路第3.5节显示模块设计本次采用LCD1602液晶显示器，来显示检测得到的电压电流值。通过单片机对0.39的采样电阻采样，经过内部算法得到实际电流值，数据经单片机的P0口输出到LCD1602上显示。能够清楚地观察到两路电路的测试结果：第11页图3-5显示模块电路第12页第4章软件设计第4.1节KeilC51开发环境介绍4.1.1.KeilC51集成开发平台一个单片机应用系统，它的硬件电路设计完成后，接着便是软件编写及仿真调试。这里先介绍一下KeilC51集成开发环境软件及并口下载软件DownloadMcu的使用。KeilC51集成开发环境主要由菜单栏、工具栏、源文件编辑窗口、工程窗口和输出窗口五部分组成。工具栏为一组快捷工具图标，主要包括基本文件工具栏、建造工具栏和调试工具栏，基本文件工具栏包括新建、打开、拷贝、粘贴等基本操作。建造工具栏主要包括文件编译、目标文件编译连接、所有目标文件编译连接、目标选项和一个目标选择窗口。调试工具栏位于最后，主要包括一些仿真调试源程序的基本操作，如单步、复位、全速运行等。在工具栏下面，默认有三个窗口。左边的工程窗口包含一个工程的目标（target）、组（group）和项目文件。右边为源文件编辑窗口，编辑窗口实质上就是一个文件编辑器，我们可以在这里对源文件进行编辑、修改、粘贴等。下边的为输出窗口，源文件编译之后的结果显示在输出窗口中，会出现通过或错误（包括错误类型及行号）的提示。如果通过则会生成“HEX”格式的目标文件，用于仿真或烧录芯片5。MCS-51单片机软件KeilC51开发过程为：1.建立一个工程项目，选择芯片，确定选项。2.建立汇编源文件或C源文件。3.用项目管理器生成各种应用文件。4.检查并修改源文件中的错误。5.编译连接通过后进行软件模拟仿真或硬件在线仿真。6.编程操作。7.应用。并口下载软件使用我们编写设计的单片机应用程序编译完成并生成HEX文件后，就需要将HEX文件写入单片机中，使单片机通电后能运行起来。将HEX文件写入单片机中一般有两种方法，一种是采用通用（万用）编程器将HEX文件烧写到芯片中，然后将芯片插到目标（试验）板上；另一种是通过PC机的并口、串口或USB口，使用下载器将HEX文件直接下载到目标板上的芯片中。目前，免费的并口下载软件有很多。这里使用一款DownloadMcu的下载软件，DownloadMcu软件非常小巧，大小只有750K，免安装，使用时只需拷贝到电脑的硬盘上即可，最好将其设为桌面快捷方式便于使用。图4-1为DownloadMcu的工作界面。第13页图4-1DownloadMcu的工作界面DownloadMcu主要用于AT89S51/52单片机及部分AVR单片机的程序下载。使用DownloadMcu软件前，先将并口下载器插电脑的并口，下载器（线）另一端的10芯插头插51MCUDEMO试验板的ISP口，然后试验板接通5V稳压电源工作。随后双击桌面上的DownloadMcu快捷图标运行软件，在右侧的芯片窗口中，拉动上下滚动条，选择AT89S51，右上方的编程选项内，在自动擦除、ID校验、读写Flash前打勾选中。随后点击右侧的浏览按钮，装载进我们需要的HEX文件（例如：D:/test/test.hex）。如果要改变下载速度，可以拉动左下方的“读写速度”箭头进行调整。最后点击下方的下载按钮，这时左下方的进程条显示下载程序的进度，同时，51MCUDEMO试验板上标示DISP的发光二极管会闪亮，说明程序正在顺利下载。下载完毕后，在主窗口中会出现下载结果的信息（见图4-2）。第14页图4-2下载信息第4.2节程序流程图软件设计采用C语言，对STC12C5A60S2进行编程实现以下功能：程序流程图如图4-3所示第15页开始系统初始化屏幕初始化按键扫描电压参数运算发送控制器数据液晶显示结束按键服务程序yesno图4-3程序流程图第16页第5章系统测试第5.1节测试仪器清单这次我们整个测试用到的仪器有一下这些，如表5-1所示：表5-1测试仪器清单序号仪器名称型号指标1数字万用表RIGOLDM30683位半2数字万用表MY633位半3直流稳压电源UNI-TUTG9065C0-32.5V/3A第5.2节功能测试5.2.1.负载调整额定功率测试测试条件：Uin=24V，负载由1K减少到5表5-2负载调整率负载()10005001005020105电压U(V)8.108.128.138.148.148.158.15从表5-2中可以看出，看出我们实测Uo最大为0.15V，题目要求输出Uo为8V，相对误差Io不超过0.4V，所以完全达到题目要求。5.2.2.系统效率测试表5-3系统效率测试输入电压输入电流输出电压输出电流输入功率输出功率效率15V928mA8.13V1460mA13.93W11.87W85.2%14.5V616mA8.14V980mA8.94W7.98W89.3%15V813mA8.12V1300mA12.2W10.56W86.2%15.5V379mA8.14V500mA4.77W4.07W85.4%15V418mA8.12V800mA7.47W6.49W86.9%测试条件：Uin=24V、输出电压Uo=8.13V左右、输出电流Io=4A。从表5-3可以看出系统效率在85%以上，根据题目的要求60%以上，我们大大提高整个系统的效率。且较好的完成了系统对效率的要求。均流测试表5-4均流偏差测试实测输出电压A路电流B路电流电流之比（I1:I2）总电流8.14V1.007A1.013A1:12.020A8.13V1.015A1.025A1:12.040A8.14V1.020A1.025A1:12.045A8.12V1.010A1.020A1:12.030A8.14V1.010A0.996A1:12.006A从表5-4中可以看出,在调整负载电阻状态下，电流在2A处满足题目要求按照1:1分配，题目要求相对误差在2%（40mA）范围内，我们测试结果最大相对误差为7mA完全达到题目要求。第17页第5.3节误差分析我们测量的误差主要来源是电磁干扰，由于测试场地有许多电脑和仪器使用开关电源以及板子的布局可能考虑的不够周全，电磁噪声较大，采样电路的限流器与电路板的接触不好，电阻的精度不高等，并且测量仪表类型很多且精度不够高，人为读数存在误差，测量的数据达不到理论计算值，但是我们通过多次测量去平均把误差降低到最小。第18页结论本设计采用更少的元件，更低成本实现了稳压、均流、过流保护自恢复等功能，通过巧妙的模拟电路设计，在输出电流相对误差等方面达到了指标要求，特别是70%以上的供电系统效率远超过了基本部分的指标，设计中所选的器件均具有相当高的性价比，如单片机STC12C5A60S2，LM2596等芯片，经过几次修改，本次设计的方案相对于以前的方案，更经济简洁，实用性更强，并且精度稳定性系统的效率等等都有所提高。由于本人水平有限，开关电源模块并联供电系统还有一些不足，还有待进一步完善，也可以进行部分功能扩展。在此提出一些我个人的建议：1.系统利用的是单片机控制核心，由于受单片机类型的影响（如：运速度等不够）另外在PCB的布局上做改进（考虑电磁兼容等），以减小系统误差，也可以用DSP作为本系统的控制核心这样对精度和稳定度会有进一步的提高。2.可以改进一下设计方案，通过改变负载来改变2路的电流以任意比例分配，这样在功能上就有所改进。3.修改软件程序，以实现可以任意设置过流保护的上限制。4.可以在电源模块加上稳压部分，这样会使系统更稳定，以减小系统的误差。第19页参考文献1.张凌云.模拟电子技术.西安电子科技大学出版社，20082.张占松，蔡宣三.开关电源的原理与设计.电子工业出版社,2002年3.张占松.开关电源的原理与设计.电子工业出版社,2004-09-014.曹磊.单片机C程序设计与实践.北京航空航天大学出版社,20075.郭天祥.新概念51单片机C语言教程M.北京.电子工业出版社，2010.106.赵同贺.开关电源设计技术与应用实例M.北京：人民邮电出版社，2007.037.童诗白，华成英.模拟电子技术基础.高等教育出版社,2006年8.李爱文.现代通信基础开关电源的原理和设计.科学出版社,2001年第20页致谢时间如白驹过隙，大学生涯即将完整的结束了。这四年是人生中最珍贵的一段时光，遇到了各位认真负责的老师以及可爱的同学。四年的求学生涯在各位老师、同学的帮助支持下，有辛酸但更多的是收获。在我本次毕业设计论文即将完成之际，感慨万千，因为确实不容易。首先也是最需要感谢的是我的导师丁建强老师，因为丁老师的认真负责，我的论文才得以完成。在这个过程中，我感受到了丁老师渊博的专业知识，对待每位学生认真负责的态度以及严谨的教学风格。我不是您最出色的学生，但是丁老师是我最敬爱的老师。丁老师不仅在专业知识上面对我有很大的帮助，对我以后学习研究的态度也有很大的帮主，使我懂得遇到问题不要急于求成，要多注意一些细节。这点对于即将踏入社会的我来说至关重要，会让我在以后的生活中遇到问题能静下心来，避免浮躁。当然还要感谢帮助我的其他老师还有同学，正是因为有了你们的帮助，给了我不一样的看法，使我在一些问题上有了柳暗花明又一村的感受。最重要的是让我懂得了团结互助的意义，懂得了团队的重要性。正是因为各位老师同学的一起努力，为我营造了良好的学习氛围，要是我一个人的话，结果恐怕会是另一个样子，我也学不到老师身上的一些精神，更体会不到团队的重要性。在我本次毕业设计论文即将大功告成之际，内心感概万千。回首这一路，从论文课题入手的研究到论文的最终完成，离不开所有老师同学的悉心照顾。最后在即将毕业之际，感谢四年来所有的老师，没有你们就没有我现在的专业知识，也没有现在的心智。请各位老师以及同学接受我最诚挚的谢意！最后感谢学校为我提供良好的做毕业设计的环境。第21页附录：中英文文献翻译名称电源直流开关稳压电源的保护技术第22页附录1：原理图附录二：PCB图附录三：源程序主程序：#includeHEADER.h#includeLCD1602.h#includeKEY.h/*初始化函数*/voidInit()/初始化函数TMOD=0X11;/定时器0设置工作方式1第23页TH0=55536/256;/定时器初值TL0=55536%256;/定时器初值EA=1;ET0=1;/定时器0打开TR0=1;/定时器0打开/WDT_CONTR=0X31;/看门狗定时器在12M晶振时131ms复位P2M0=0Xff;/设置I/O口工作方式（行为推挽，列为普通输入/输出）P2M1=0X00;voiddelay(ucharx)/x*0.14MSuchari;while(x-)for(i=0;i0)/如果按键按下第31页Count_KeyDown+;Count_KeyUp=0;if(Count_KeyDown=2)/按键检测FLAG_KEYDOWN=1;elseif(Count_KeyDown100)/长按,则每隔(230-2)*定时器周期完成一次判断Count_KeyDown=0;else/如果按键松开if(Count_KeyDown2)/如果按键已经确认按下,则开始判断松开Count_KeyUp+;if(Count_KeyUp=2)/按键检测Count_KeyUp=0;Count_KeyDown=0;TR0=1;voidKey(KEY_NUM)if(FLAG_KEYDOWN=1)FLAG_KEYDOWN=0;TIME_1S=0;switch(KEY_NUM)case1:if(FLAG_0=1)t0+;t1+;if(t1=138)第32页t0=64;t1=64;CCAP1H=0xff+t1;CCAP1L=0xff-t1;CCAP0H=0xff+t0;CCAP0L=0xff-t0;DAT_PWM