基于C51双电源供电系统设计

2021-04-24 ryder

开关电源是利用现代电力电子技术，控制开关管开通和关断的时间比率，维持稳定输出电压的一种电源。随着电力电子技术的发展和创新，开关电源相继进入各种电子、电器设备范畴，程控交换机、通讯、电子测试设备电源、控制设备电源等都已广泛地使用了开关电源[1]，更促使了开关电源技术的迅速发展。本文设计双路并联电流可调开关电源，可更好的满足以上场合使用需求，为开关电源供应了广阔的发展空间，对开关电源的发展与使用在节约能源、节约资源及保护环境方面都具有紧要的意义。

2系统总体办法设计

2.1DC/DC变换器稳压办法的选择

DC/DC变换器的稳压办法有两种办法：

（1）利用pWM控制IGBT[2]的关断降低输出电压的大小，电路较复杂；

（2）采用LM2596芯片进行电压转换。

由于LM2596是3A电流输出降压开关型集成稳压芯片，只需极少的外围器件便可构成高效稳压电路。因此本办法选择（2）。

2.25V电压变换的实现

采用芯片MC34063，该芯片可将40V以下的电压转换成5V的电压，输出电流能达到1.5A，满足单片机和测试电路的供电要求。

2.3电流电压测试

2.3.1电流测试办法的选择

电流测试有以下两种办法可选择。

（1）采用霍尔电流传感器

采用霍尔传感器测量直流电流是切实可行的，但是霍尔传感器在测量小电流时存在一定的误差，精度不高。

（2）采样康铜丝计算测量电阻

系统要求电流源输出电流范围为20mA~2000mA。当输出电流为2000mA时，若取采样电阻为0.5Ω，则采样电阻上出现的功率为2W，这将导致采样电阻发热，电阻阻值发生改变，使得电流给定值与实测值之间出现很大误差。康铜丝的电阻温度系数比较小，因此系统选用康铜丝作为采样电阻，用多根较粗的康铜丝并联，同时用风扇给电阻降温，以降低温漂，保持采样电阻阻值恒定。本办法选择（2）。

2.3.2电压测试办法选择

电压测试有以下两种办法可选择。

（1）采用霍尔电压传感器

采用霍尔电压传感器，电流太小时要求传感器内部线圈较多，而且精度不高，受基准电压的限制无法测量高压。

（2）采用分压法测电压

采用分压法时，精度满足，电路简单。本办法选择（2）。

2.4均流办法

均流办法有以下两种办法可选择。

（1）采用专用的均流芯片UC3902。

（2）采用MOSFET进行pWM斩流。

采用专门的芯片时，只能进行均流，不能进行后面的电流分配。采用MOSFET进行pWM斩流，即能满足均流要求，又能满足后面的电流分配要求，且电路简单，成本低，功耗低。所以选择办法（2）。

2.5过流保护

过流保护有以下两种办法可选择。

（1）采用自恢复保险丝。

（2）单片机监控，继电器控制通断。

采用自恢复保险丝时，只能开断固定电流值。采用单片机控制继电器时，开以通断比较大范围的电流值。所以选择办法（2）。

2.6理论分解与计算

2.6.1DC/DC电压变换计算

由斩波电压计算公式（1）得到电阻R2的计算公式（2）。

（1）

（2）

基准电压为3.3V，取R1为430Ω，则R2为610Ω，为了更精确反馈，我们选用了10kΩ可调变阻器。

2.6.2电流分配计算

电流分配是按电流的占空比来计算的。当改变负载变阻值总的电流达到1A时，电流的占空比为1:1，电源1和电源2的电流比符合1:1；当改变负载变阻值测试到电流为1.5A时，电源1和电源2电流的占空比为1:2；当改变负载变阻值电流值为1.5A-3.5A时，占空比设为1:4，电源1和电源2的电流比符合1:4；当改变负载变阻值电流为4A时，占空比设为1:1，电源1和电源2的电流比符合1:1。

3硬件电路设计

3.1DC/DC电路

输入+24V直流电，经芯片2片LM2596使电压变为稳定的双路+8V直流电压，电路如图1所示。

图124V转8V电路

3.224V/5V电路

该电路可将+24V电压转换成+5V电压，给单片机和测量模块供电，如图2所示。

图224V/5V电路

3.3pWM斩波电路

通过控制单片机输出pWM[3]的占空比控制电流的输出量，达到控制电流的目的，如图3所示。

图3pWM斩波电路

3.4单片机电路

该电路为主控电路，进行信号的解决，如图4所示。