基于C51雙電源供電系統設計

2021-04-24 ryder

開關電源是利用現代電力電子技術，控制開關管開通和關斷的時間比率，維持穩定輸出電壓的一種電源。隨著電力電子技術的發展和創新，開關電源相繼進入各種電子、電器設備范疇，程控交換機、通訊、電子測試設備電源、控制設備電源等都已廣泛地使用了開關電源[1]，更促使了開關電源技術的迅速發展。本文設計雙路并聯電流可調開關電源，可更好的滿足以上場合使用需求，為開關電源供應了廣闊的發展空間，對開關電源的發展與使用在節約能源、節約資源及保護環境方面都具有緊要的意義。

2系統總體辦法設計

2.1DC/DC變換器穩壓辦法的選擇

DC/DC變換器的穩壓辦法有兩種辦法：

（1）利用pWM控制IGBT[2]的關斷降低輸出電壓的大小，電路較復雜；

（2）采用LM2596芯片進行電壓轉換。

由于LM2596是3A電流輸出降壓開關型集成穩壓芯片，只需極少的外圍器件便可構成高效穩壓電路。因此本辦法選擇（2）。

2.25V電壓變換的實現

采用芯片MC34063，該芯片可將40V以下的電壓轉換成5V的電壓，輸出電流能達到1.5A，滿足單片機和測試電路的供電要求。

2.3電流電壓測試

2.3.1電流測試辦法的選擇

電流測試有以下兩種辦法可選擇。

（1）采用霍爾電流傳感器

采用霍爾傳感器測量直流電流是切實可行的，但是霍爾傳感器在測量小電流時存在一定的誤差，精度不高。

（2）采樣康銅絲計算測量電阻

系統要求電流源輸出電流范圍為20mA~2000mA。當輸出電流為2000mA時，若取采樣電阻為0.5Ω，則采樣電阻上出現的功率為2W，這將導致采樣電阻發熱，電阻阻值發生改變，使得電流給定值與實測值之間出現很大誤差。康銅絲的電阻溫度系數比較小，因此系統選用康銅絲作為采樣電阻，用多根較粗的康銅絲并聯，同時用風扇給電阻降溫，以降低溫漂，保持采樣電阻阻值恒定。本辦法選擇（2）。

2.3.2電壓測試辦法選擇

電壓測試有以下兩種辦法可選擇。

（1）采用霍爾電壓傳感器

采用霍爾電壓傳感器，電流太小時要求傳感器內部線圈較多，而且精度不高，受基準電壓的限制無法測量高壓。

（2）采用分壓法測電壓

采用分壓法時，精度滿足，電路簡單。本辦法選擇（2）。

2.4均流辦法

均流辦法有以下兩種辦法可選擇。

（1）采用專用的均流芯片UC3902。

（2）采用MOSFET進行pWM斬流。

采用專門的芯片時，只能進行均流，不能進行后面的電流分配。采用MOSFET進行pWM斬流，即能滿足均流要求，又能滿足后面的電流分配要求，且電路簡單，成本低，功耗低。所以選擇辦法（2）。

2.5過流保護

過流保護有以下兩種辦法可選擇。

（1）采用自恢復保險絲。

（2）單片機監控，繼電器控制通斷。

采用自恢復保險絲時，只能開斷固定電流值。采用單片機控制繼電器時，開以通斷比較大范圍的電流值。所以選擇辦法（2）。

2.6理論分解與計算

2.6.1DC/DC電壓變換計算

由斬波電壓計算公式（1）得到電阻R2的計算公式（2）。

（1）

（2）

基準電壓為3.3V，取R1為430Ω，則R2為610Ω，為了更精確反饋，我們選用了10kΩ可調變阻器。

2.6.2電流分配計算

電流分配是按電流的占空比來計算的。當改變負載變阻值總的電流達到1A時，電流的占空比為1:1，電源1和電源2的電流比符合1:1；當改變負載變阻值測試到電流為1.5A時，電源1和電源2電流的占空比為1:2；當改變負載變阻值電流值為1.5A-3.5A時，占空比設為1:4，電源1和電源2的電流比符合1:4；當改變負載變阻值電流為4A時，占空比設為1:1，電源1和電源2的電流比符合1:1。

3硬件電路設計

3.1DC/DC電路

輸入+24V直流電，經芯片2片LM2596使電壓變為穩定的雙路+8V直流電壓，電路如圖1所示。

圖124V轉8V電路

3.224V/5V電路

該電路可將+24V電壓轉換成+5V電壓，給單片機和測量模塊供電，如圖2所示。

圖224V/5V電路

3.3pWM斬波電路

通過控制單片機輸出pWM[3]的占空比控制電流的輸出量，達到控制電流的目的，如圖3所示。

圖3pWM斬波電路

3.4單片機電路

該電路為主控電路，進行信號的解決，如圖4所示。