【正文】 術也被廣泛應用于計算機、工業(yè)儀器儀表、軍事、航天等領域，涉及到國民經(jīng)濟各行各業(yè)。 電源是電子設備的心臟部分，其質量好壞直接影響著電子設備的可靠性能，而且設備故障的百分之六十都跟電源有直接的關系。 在隨著電源的不斷發(fā)展，大功率電源的需求也在不斷提 高，應用不斷廣泛，單臺開關電源無法滿足低電壓大電流的負載要求。并且一旦單臺電源發(fā)生故障，則導致整個系統(tǒng)崩潰。采用多個電源模塊并聯(lián)運行，來提供大功率輸出是電源技術發(fā)展的一個方向。在空間上各模塊接近負載，供電質量高，通過改變并聯(lián)模塊的數(shù)量來滿足 不同功率的負載，系統(tǒng)設計靈活、更高的開關頻率、高功率密度、低重量、小體積、單個模塊電流應力小、可方便的實現(xiàn)冗余、可靠性高、維護方便、易于實現(xiàn)產(chǎn)品標準化等 [1]。電源中磁性元件和散熱器件成了 提高功率密度的巨大障礙。 根據(jù)高頻電力操作 開關電源 的設計要求，結合實際的經(jīng)驗和實驗結果選擇合適的開關器件，設計出穩(wěn)定可靠、性能優(yōu)越的控制電路、驅動電路、緩沖電路以及主要的磁性元器件。 詳細指標要求 (1)輸出特性要求 單路輸出電壓 Vout： +5V； 輸出電壓范圍：177。 開關電源的并聯(lián)均流運行模式及原理要求 開關電源發(fā)展到現(xiàn)往，品種越 來越多，功能越來越強，根據(jù)各種負載對供電可靠性要求的不同，開關電源有三種運行工作模式 [1]：方式 1：集中式單機運行模式，這種方式是只有一個電源給負載供電。 并聯(lián)運行是電源技術的發(fā)展方向之一，并聯(lián)技術是實現(xiàn)組合大功率電源系統(tǒng)的關鍵。那么并聯(lián)均流要有以下這幾點基本要求 [1]： ①各模塊實現(xiàn)的電流能自動平衡，實現(xiàn)均流； ②控制各模塊的輸出電流， 實現(xiàn)負載電流平均分配，均流動態(tài)響應良好。使用 5 毫歐采樣電阻對兩路并聯(lián)電路進行電流采樣，并選用兩片負載共享芯片 UCC29002 的配合使用，通過調節(jié)上路電路中連接在 UCC29002 的 1 腳與 8 腳之間的電位器，使上下兩路對稱，實現(xiàn)均流輸出。內部集成 MAX810 專用復位電路 ,2 路 PWM,8 路高速 10位 A/D 轉換 (250K/S),針對電機控制，強干擾場合。 （ 3）單片機最小系統(tǒng)起振電容一般采用 15~33pF，并且電容離晶振越近越好，晶振離單片機越近越好。利用該器件只需極少的外圍器件便可構成高效穩(wěn)壓電路。具有過流保護及熱關短功能；有使能端；內部有軟啟動。 應用這一方法實現(xiàn)自動均流，可使 n 個并聯(lián)模塊的電流不均衡度在 5%以內。例如，當均流母線發(fā)生短路，接在母線上的任一個模塊不能工作時，母線電壓下降，將促使各模塊電壓下調，甚至到達其下限值，結果造成電源系統(tǒng)故障。主模塊的基準電壓 Vr 與輸出反饋電壓 Vf 經(jīng)過電壓誤差放大器得到誤差電壓 Ve，它是主模塊的電流基準，與 V11 比較后，產(chǎn)生控制電壓 Vc，控制脈寬調制器和驅動器工作。所以其存在的最大缺點是一旦主控電源出現(xiàn)故障，整個系統(tǒng)將會完全失控，整個系統(tǒng)也就即將癱瘓。同時，由于是以最大電流為基準，如果其中一個電源模塊出現(xiàn)故障不工作，在滿載輸出范圍內，總電源系統(tǒng)會重新分配各輸出電流繼續(xù)正常工作而不會受到影響，這也是避免了平均電流均流法的問題。其中 TPS5430 是該系列的典型代表。前三者的輸入電壓都是 到 36V, 輸出最大電流依次為 1A、 14 2A 和 3A(注意，這里的電流參數(shù)是輸出電流，不是開關峰值電 流，不須再用公式轉換 )。所以芯片的選型要能夠滿足要求又要合理。 功能和結構： （ 1）管腳說明： TPS5430 采取 8 腳 SO IC Power PADTM 封裝，形式如圖 3— 1 所示。 通過縮放溫度穩(wěn)定能隙帶電路的輸出范圍， 基準電壓系統(tǒng)產(chǎn)生精確的基準信號。 ENA 腳接地或電壓小于 時轉換器停止工作， ENA 腳可以懸空。 ⑤啟動電容 在 BOOT 腳和 PH腳間連接 F 的陶瓷電容，為 MOSFET 的高端提供門電壓。 ⑦電壓正反饋 內部的電壓正反饋保證了無論輸入電壓如何變化電源芯片都有一個恒定的增益。 ⑨過流保護 過流保護電路使得電流超過極限值時，內部的過流指示器設置為真，過流保護被觸發(fā)。例如，某電源輸出參數(shù)為 12V1A，經(jīng) DC/DC 變換為 4V2A 的輸出，此時開關導通瞬間將需要 2A 以上的電流，而電源無法提供 1A以上的電流 ,此時該電容就能夠在瞬間輔助電源輸出大于 1A的電流，以保證 DC 開關瞬間需要的電流。并且在 10uF 的電容旁邊并接一個 的瓷介電容將有利于電路的運行，這本次設計中，我選擇了一個 10uf 與 倆個電容并聯(lián)一起接到 VIN 腳上。對于此類器件而言，內部補償最適合的頻率是 3kHz 至 30kHz，我們一般取 18kHz，那么輸出電容可以用以下公式（ 3— 3） [4]確定： V o u tLC o u t *1*18000*3357 1? （ 3— 3） 已知 L1=15uH， Vout=5V，可以計算得到輸出電容 Cout=，因此本次設計中我選用的輸出電容值為 220uF。肖特基二極管剛好能夠滿足上述要求，所以推薦使用肖特基二極管，在本次設計中我用了 B340A 的肖特基二極管。其主要特點 [5]是： （ 1）精度高：全負載范圍均流誤差小于 1%； （ 2）可高端和低端檢測電流； （ 3）超低失調電壓的電流檢測放大器； （ 4）全量程可調節(jié)； （ 5）均流總線對地短路或接電源正極短路保護； （ 6）小尺寸 8 管腳 MSOP 封裝，外圍器件少； （ 7）工作溫度范圍： — 40 度 ~ +105 度。其他模塊電源成為從模塊，由于串聯(lián)在均流驅動放大器輸出端的二極管的作用，從模塊的均流驅動放大器輸出與均流母線相通。 誤差電壓用來調整模塊電源的輸出電壓，以平衡所有并聯(lián)模塊電源的負載電流，這是通過調整放大器和緩沖三極管來實現(xiàn)。當控制芯片發(fā)生故障時，通過控制調整放大器啟動和調整邏輯單元，防止輸出錯誤的調節(jié)信號，實現(xiàn)對系統(tǒng)的保護。而在電流較小的另一路電源中， UCC29002 內部三極管導通，該三極管發(fā)射極有一個 500Ω電阻到地，此時通過該三極管的電流即為 Veao/500。 ( ma x )( ma x )I o u tV a d jR s e n s e ??? （ 3— 5） 公式（ 3— 5） [6]中，△ Vadj(max)為電源模塊輸出電壓最大調節(jié)范圍，△Vadj(max)=； Iout(max)為電源模塊的最大輸出電流，此外 ，檢測電阻的選擇還要考慮電阻的最大功耗不超過其額定功率。 ( m ax )* ( m ax )( m ax ) I o u tR s en s eV cs oA cs a ? （ 3— 7） 本次設計中：在電流取樣中，我們使用了 5mΩ的取樣電阻。 確定調整電阻 UCC29002 內部調整三極管集電極電平比發(fā)射極電平至少高 1V，以保證三極管工作在放大區(qū)，這就需要調整電阻滿足一下公式（ 3— 8） [6]要求： )5 0 0*( m a x )(1( m a x ) 5 0 0*)*( m a x )( m a x )( ?????? ???? R s e n s eV a d jVV a d jV o u t R s e n s eI o u tV a d jR a d j u s t （ 3— 8） 另外， Radjust 不宜過大，以免影響模塊電壓反饋回路的正常工作，本次設計，在 R4 的選擇上，試驗了 20— 100Ω。即取 Radjust=66?。 如下圖 3— 7 均流模塊的設計原理圖： 圖 3— 7 UCC29002 模塊設計 23 第四章 系統(tǒng)原理圖和軟件流程圖 系統(tǒng)原理圖 圖 4— 1 系統(tǒng)原理圖 24 軟件流程圖 開 始是 否 過 流賦 予 5 4 3 0低 電 平NY結 束A D 采 樣 C S O 電 壓（ 2 秒 采 樣 一 次 ）斷 開 圖 4— 2 軟件流程圖 主函數(shù)程序： void main() { unsigned int Num。//ADC 初始化函數(shù)、 0 代表 Timer_Init()。//打開定時器 0 delay(60000)。//小于 ，使能管腳置高 } number = 0。在通用板上焊接。 2)安裝一個元器件，先要用 尖嘴鉗將其引腳成型，然后用鑷子把引腳放入孔內。連接的時候線與線之間不能交叉。如果出現(xiàn)異常現(xiàn)象，應立即關電源，待排除故障后方可重新通電。 硬件調試 在本次的設計中，先是利用 TPS5430 芯片做一個 DC/DC 模塊，并先對這個模塊進行焊接、調試，調試，使結果到達要求后，確保這個模塊是可行的才進行對下一步均流模塊的設計，經(jīng)過設計、制作、焊接、調試后發(fā)現(xiàn)此 DC/DC 模塊是可行的，輸出電壓不會隨著輸入電壓的變化而變化，輸出的電壓可以穩(wěn)定在 5V 左右。調試的過程中還發(fā)現(xiàn)應該注意的幾點： 必須先把 TPS5430 的 4 腳的基準電壓先調到 ，這樣輸出電壓才可調到穩(wěn)定的 5V。 軟件調試 本設計的軟件采用 C 語言來編寫，先對代碼進行編譯調試 ，確保程序是正確的，然后把編好的程序下載到單片機，并結合硬件電路進行調試。 測試環(huán)境： 室溫： 21 攝氏度 日期 20xx 年 5 月 6 號 指標測試 （ 1） 輸出特性： 表 5— 1 電壓表測試單路輸出電壓 次數(shù) 1 2 3 4 電壓 （ V） 表 5— 2 輸出電壓調節(jié)范圍 次數(shù) 1 2 3 4 電壓調節(jié)范圍 ~ ~ ~ ~ 28 （ V） 表 5— 3 負載效應、紋波測試及單路輸出功率 負載 空載 28 35 40 57 75 100 輸出電壓(V) 輸出紋波（ mV） 單路輸出功率 （ 2）均流特性要求 表 5— 4 并聯(lián)時測試數(shù)據(jù) 負載 （ ?） 28 35 40 57 75 100 第一路電流 （ A） 第二路電流 （ A） （ 3）過流保護 電壓為 5V 時，電流 ，電路能夠自動過流保護，故障解除后能過自動恢復。 29 總結 在本次 畢業(yè)設計課程中不僅 培養(yǎng)了我的動手能力，也使我學到了很多的知識，使我進一步了解電子設計的基 本知識。在測試中，發(fā)現(xiàn)整個電路板還不是很穩(wěn)定，芯片的連接處偶爾會出現(xiàn)接觸不良，發(fā)現(xiàn)芯片 UCC29002 引腳輸出的波紋比較大，會對系統(tǒng)輸出波紋造成很大影響，對于減小紋波，反饋線一定要盡可能的短，這樣紋波才會少。對本文的研究做出重要貢獻的個人和集體，均 已在文中以明確方式注明并表示感謝。盡我所知，除文中已經(jīng)注明引用的內容外，本設計（論文）不含任何其他個人或集體已經(jīng)發(fā)表或撰寫過的作品成果。 本人愿意按照學校要求提交學位論文的印刷本和電子版，同意學校保存學位論文的印刷本和電子版，或采 用影印、數(shù)字化或其它復制手段保存設計（論文）；同意學校在不以營利為目的的前提下，建立目錄檢索與閱覽服務系統(tǒng)，公布設計（論文）的部分或全部內容，允許他人依法合理使用。本次畢業(yè)設計是對我大學四年學習下來最好的檢驗。 首先，我要特別感謝我的知道郭謙功老師對我的悉心指導，在我的論文書寫及設計過程中給了我大量的幫助和指導，為我理清了設計思路和操作方法，并對我所做的課題提出了有效的改進方案。 其次，我要感謝大學四年中所有的任課老師和輔導員在學習期間對我的嚴格要求，感謝他們對我學習上和生活上的幫助，使我了解了許多專業(yè)知識和為人的道理，能夠在今后的生活道路上有繼續(xù)奮斗的力量。從這里走出，對我的人生來說，將是踏上一個新的征程，要把所學的知識應用到實際工作中去。四年的風風雨雨，我們一同走過，充滿著關愛，給我留下了值得珍藏的最美好的記憶。老師們認真負責的工作態(tài)度，嚴謹?shù)闹螌W精神和深厚的理論水平都使我收