（西电宝鸡电气有限公司 陕西宝鸡 721306）
摘要：本文主要介绍了基于MCS-51单片机控制的开关电源并联运行硬件设计的基本方法。在分析各种DC/DC变换优缺点及均流技术的基础上，实现两开关电源可靠稳定的并联运行。主要设计核心为DC/DC 模块，并辅以单片机STC89C51，霍尔电流传感器，A/D，D/A等电路，系统以STC89C51单片机为主控制器，SG3525A为PWM信号发生器，IR2110为驱动器，根据反馈信号对PWM信号做出调整，进行可靠的闭环控制，从而实现稳压输出。
关键词：单片机，开关电源，直流直流变换，均流，并联运行
1 引言
随着电力行业日新月异的发展，电源在实际应用中所处的位置愈来愈显重要，其中开关电源占有相当的比例[1]。通过本课题的设计，能够对电源电路的原理和基础技术有一个比较全面和深入地了解，初步具备电路的设计能力，提高对所学专业知识的综合应用能力，包括资料检索、专业文献阅读、设计能力和试验能力。
2 研究内容
设计并制作一个由两个额定输出功率均为16W的8V DC/DC模块构成的并联供电系统。能够满足以下要求：
（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为8.0士0.4V。
（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，保持输出电压为8.0士0.4V，使两个模块输出电流之和1A，且按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，保持输出电压为8.0士0.4V，使两个模块输出电流之和1.5A，且按1：2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%。
3 研究方法
系统结构示意图如图1所示。
图1 系统结构示意图
3.1 DC/DC主回路设计
通过IR2110直接驱动MOSFET，并加以其他辅助元件，稳定输出8V电压，其中PWM信号由SG3525A产生。DC/DC开关模块图见论文图1-3。
3.2 均流方案设计
两路如论文图1-3所示DC/DC模块并联，其中第1路保证输出电压为8V，第2路通过霍尔电流传感器芯片同时检测总电流和第2路电流信号，并将检测到的信号进行A/D转换送入单片机，经单片机处理后，经D/A转换送到第2路SG3525的同相输入端，适时调整PWM波的占空比，从而使各路按规定的比例输出电流[2]。
3.3 单片机系统设计
在单片机系统中，P0.0—P0.7接QC12864B的DB0—DB7，P1.6接RESET，P1.7接RS，/WR接R/W，/RD接E。P2.0TLC1543CN的DOUT，P2.1接IOCLOCK，P2.3接ADIN，P2.5接EOC，P2.6接/CS，A0、A1、A2分别为总电压、总电流和第二路电流的模拟输入。P2.2接TLC5615CP的SCLK，P2.4接DIN，P2.7接/CS。P0.0-P0.3为独立按键。P1.4为SG3525A的启动与关段输出。单片机系统图见论文图5-4。
3.3电源系统设计
本设计中只有一个+24V直流输入电源，以而要采用一系列辅助电源来实现单片机系统的各种功能，比如A/D采样，D/A输出，过硫保护，液晶显示等。采用分立元件搭建辅助电源硬件电路复杂，效率低下且可靠性不高，故使用集成的DC/DC模块做辅助电源。本设计中所选用的DC/DC模块为YND15-24TO5D15和B2412，分别提供+5V、±15V、+12V电压，供系统使用。电源系统设计图见论文图5-5。
3.3系统软件设计
在一个系统中，相应的软件程序和硬件电路予以配合，系统才可以正常工作。D/A、A/D、液晶显示及主程序的程序及流程图详见论文第六章。
4 系统实测
系统软硬件设计完毕后，必须要进行系统实测，本章将叙述系统实测的有关事项。
4.1 DC/DC模块测试
系统测试数据见表1。
表1 DC/DC模块测试数据表
4.2 均流模块测试
测试数据见表2
表2均流模块测试数据表
系统实测表明，各项指标均能达到系统要求，至此，本设计任务圆满完成。
现代电力电子技术是开关电源技术发展的基础。随着新型电力电子器件和适于更高频率的电路拓扑的不断出现，现代电源技术在实际的需要下将会快速发展，使开关电源产业有着更为广阔的发展前景[3]。
参考文献：
[1] 王兆安，刘进军．电力电子技术（第5版）[M]．北京：机械工业出版社，2009．
[2] 金海明，郑安平等．电力电子技术[M]．北京：机械工业出版社，1998．
[3] 詹新生．开关电源并联的均流技术[J]．农业与技术，2009，29（3）：136-138．
论文作者:郝伟伟
论文发表刊物:《电力设备》2017年第28期
论文发表时间:2018/1/19
标签：系统论文; 模块论文; 单片机论文; 开关电源论文; 电源论文; 电压论文; 电流论文; 《电力设备》2017年第28期论文;