于ATmega128 单片机的自动投切开关电源设计

电源技术的发展方向之一是并联运行分布电源系统，以便通过N+1冗余获得故障容错及冗余功率，并且建立模块式分布电源系统，以增大总负载电流。采用双端驱动集成芯片TL494输出pWM脉冲控制主开关的导通来控制电压输出，以ATmega128单片机为核心，实现大电流时自动由单电源供电投切到双电源并联均流供电，加强了开关电源的带负载能力和提高电源的供电效率。

模块化是开关电源发展的总体趋势，可以采用模块化电源组成分布式电源系统，可以设计成N+1冗余电源系统，并实现并联方式的容量扩展，使整个电源体积重量下降，模块中半导体器件的电流应力小，提高了系统的可靠性。本研究的开关电源在带小负载时为单电源供电，带大负载时(电流超过1.7A)自动投切为双电源并联供电，采用外特性下垂办法实现各电源均流，加强了开关电源的带负载能力和提高电源的供电效率。

1系统设计

1.1DC-DC变换器电路拓扑结构

本设计选择了升压斩波电路，其电路原理图如图1所示。选择升压轨波电路作为DC-DC变换的主拓扑结构。

图1升压斩波电路原理

1.2系统性能指标

本设计采用双端驱动集成芯片TL494输出pWM脉冲控制主开关的导通来控制电压输出，以ATmega128单片机为核心，实现大电流时自动由单电源供电投切到双电源并联均流供电，加强了开关电源的带负载能力和提高电源的供电效率。系统硬件紧要由单片机最小系统，pWM控制芯片TL494,开关电源升压主电路，电流测试回路，D/A转换电路组成。系统输出直流电压18~45V可调，可通过键盘设定调整，最大输出电流达到4A,能对输出电压和输出电流进行测量和显示，具有调节速度快、电压调整率低、负载调整率低、效率高，输出纹波小等优势。

1.3系统实现结构框图

综合办法比较，最终选择以ATmega128为主控芯片，经D/A转换后供应参考电压，与输出反馈电压进行比较，使TL494出现相应pWM方波，采用图腾柱驱动对Boost升压电路进行控制，实现输出电压可调。利用INA169进行电流采样、光耦和IRF9540组成自动投切电路。系统设计总框图如图2.

图2系统设计结构框图

2理论分解与计算

2.1储能元件电感的选择

计算出正确的电感值对选用适宜的电感和输出电容以获得最小的输出电压纹波而言非常紧要。本设计采用的电感是铁硅铝双线绕电感，它的磁芯损耗远低于铁粉芯及高磁通，具有低磁致伸缩(低噪音)的特点，是低成本的储能材料，在高温下性能稳定。

2.2开关管的选择

本课题设计系统选用MOSFET的型号是IRF540,使用沟渠工艺封装的N通道加强型场效应功率晶体管，常用于DC到DC转换器、开关电源、电视及电脑显示器电源等范畴中，具有低导通内阻、快速开关、低热敏电阻等显着优势，其漏源电压V_DSS最大可达100V,导通电流I_D最大可达23A,其导通电阻R_DS(on)

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