2011年全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽A題設(shè)計(jì)報(bào)告.doc

2011年全國(guó)大學(xué)生電子設(shè)計(jì)大賽論文【本科組】開(kāi)關(guān)電源模塊并聯(lián)供電系統(tǒng)設(shè)計(jì)報(bào)告2011年9月3日24設(shè)計(jì)摘要：本作品是基于被廣泛應(yīng)用在小功率及各種電子設(shè)備領(lǐng)域的開(kāi)關(guān)電源而設(shè)計(jì)的開(kāi)關(guān)電源并聯(lián)供電系統(tǒng)，能夠輸出8V定壓，功率可達(dá)到16W，并根據(jù)要求對(duì)兩路電流進(jìn)行按比例分配。它采用一路電壓源控制輸出電壓，一路電流源補(bǔ)償電流的方法，對(duì)負(fù)載兩端電壓及通過(guò)負(fù)載的電流進(jìn)行控制。關(guān)鍵詞：開(kāi)關(guān)電源，并聯(lián)供電，定壓輸出，定比分流Abstract：This circuit design is based on the widely used in small power and a variety of electronic equipment in the field of switching power supply. It is a design of switch power supply in parallel system, can provide 8V constant voltage. And its power can reach 16Watt. At the same time, it can according to the requirements of the two current proportional distribution. It uses a voltage source to control the output voltage, a current source compensating current method, the voltage across the load and the current through the load control.Key Word：switching power supply，Parallel power supply，constant voltage output, fixed ratio current division目錄1設(shè)計(jì)任務(wù)(或設(shè)計(jì)題目)與要求(或技術(shù)指標(biāo))111設(shè)計(jì)任務(wù)（見(jiàn)附錄1）112技術(shù)指標(biāo)（見(jiàn)附錄1）113題目分析12方案比較與論證121各種方案比較與選擇1開(kāi)關(guān)電源電路控制方案比較：1過(guò)流保護(hù)方案比較：2方案選擇：322方案證論33系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)431系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)4設(shè)計(jì)思想：4設(shè)計(jì)步驟：432單元電路的設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算5電壓源模塊：5電流源模塊：5主電路設(shè)計(jì)：633發(fā)揮部分的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)734電路原理圖(見(jiàn)附錄2)74系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)741程序總體流程圖842各個(gè)功能模塊流程圖9過(guò)流保護(hù)模塊：9基本功能模塊：9擴(kuò)展功能模塊：1043程序清單(見(jiàn)附錄3)105系統(tǒng)調(diào)試1051電路的測(cè)試方案(方法)1052測(cè)試儀器1153測(cè)試結(jié)果（基本要求測(cè)試）1154 發(fā)揮部分的測(cè)試126系統(tǒng)電路存在的不足和改進(jìn)的方向與結(jié)論137.附錄14附錄1 設(shè)計(jì)任務(wù)14附錄2 主電路板電路原理圖16附錄3 部分程序清單16附錄4 元件清單201設(shè)計(jì)任務(wù)(或設(shè)計(jì)題目)與要求(或技術(shù)指標(biāo))11設(shè)計(jì)任務(wù)（見(jiàn)附錄1）12技術(shù)指標(biāo)（見(jiàn)附錄1）13題目分析開(kāi)關(guān)電源電路是電力電子電路中的一種，被廣泛應(yīng)用在小功率及各種電子設(shè)備領(lǐng)域，顧名思義，開(kāi)關(guān)電源就是電路中的電力電子器件工作在開(kāi)關(guān)狀態(tài)的電源，對(duì)于DC/DC電路，可以變換的主要對(duì)象是電壓和電流。在這道題目中，要求使用兩塊開(kāi)關(guān)電源模塊并聯(lián)形成供電系統(tǒng)，輸出電壓穩(wěn)定在8V，電流比例可調(diào)節(jié)。這道題的難點(diǎn)在于實(shí)際操作中開(kāi)關(guān)電源不能同時(shí)控制輸出電壓和電流，但既要電壓穩(wěn)定輸出，又要電流成一定比例，所以考慮使用兩個(gè)開(kāi)關(guān)電源，一個(gè)做恒壓源穩(wěn)定電壓，一個(gè)做恒流源補(bǔ)給電流，以使負(fù)載電流滿足給出的標(biāo)準(zhǔn)。電路設(shè)計(jì)的的工作就分解為檢測(cè)分路電流和控制單點(diǎn)電壓。2方案比較與論證21各種方案比較與選擇開(kāi)關(guān)電源電路控制方案比較： 方案一：使用LM2596開(kāi)關(guān)電壓調(diào)節(jié)器芯片設(shè)計(jì)兩路開(kāi)關(guān)電源，一路開(kāi)關(guān)電源通過(guò)反饋使輸出電壓能夠穩(wěn)定為8V作為恒壓源；另一路開(kāi)關(guān)電源，通過(guò)采樣電流跟隨放大再跟隨，作為恒流源輸出恒定電流。為了使開(kāi)關(guān)電源的輸出電流可調(diào)，采樣后用電子電位器通過(guò)單片機(jī)調(diào)節(jié)電阻值影響反饋值，調(diào)得所需的電流。工作過(guò)程為：電路接通后電壓源穩(wěn)定輸出為8V，通過(guò)鍵盤(pán)輸入給單片機(jī)信號(hào)，使電子電位器輸出固定值并作為反饋影響LM2596的輸出電壓，使此路電流源作為電路補(bǔ)償輸出恒流值并使電路電流滿足指標(biāo)要求。電壓源電流源電壓源1電壓源2RR2R3R4R圖1 方案一電路示意圖 圖2 方案二電路示意圖 方案二：根據(jù)LM2596開(kāi)關(guān)電壓調(diào)節(jié)器芯片設(shè)計(jì)兩路恒壓電源，通過(guò)反饋使輸出電壓能夠穩(wěn)定為8V。為了使兩路開(kāi)關(guān)電源的輸出電流可調(diào)，在其中一路開(kāi)關(guān)電源的輸出端串入一組不同阻值的阻值精密電阻，根據(jù)所需比例通過(guò)電子開(kāi)關(guān)選擇串入的阻值，對(duì)兩路電流進(jìn)行比例配置。由于電源要求輸出電壓一定，通過(guò)改變“內(nèi)阻”即可調(diào)節(jié)輸出電流。工作過(guò)程為：電路接通后穩(wěn)定為8V，調(diào)節(jié)負(fù)載滑動(dòng)變阻器，使電流達(dá)到題目指定的大小后，單片機(jī)給出控制信號(hào)控制電子開(kāi)關(guān)對(duì)電阻進(jìn)行選擇，即可調(diào)整電流大小。方案三：用IR2104電橋驅(qū)動(dòng)器芯片控制兩個(gè)MOS管的導(dǎo)通與關(guān)斷設(shè)計(jì)成為buck開(kāi)關(guān)電源，將其中一個(gè)開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)工作在恒壓模塊，穩(wěn)壓輸出為8V（輸出指定電流），另一個(gè)開(kāi)關(guān)電源設(shè)計(jì)工作在恒流模塊。由恒流模塊控制補(bǔ)償使電流達(dá)到預(yù)設(shè)標(biāo)準(zhǔn)，并與第一路電流成指定比例。工作過(guò)程為：接通電源后，開(kāi)關(guān)電源板中由IR2104控制兩路MOS管交替導(dǎo)通，A/D模塊采集、的數(shù)值，用PID調(diào)節(jié)算法通過(guò)單片機(jī)控制另一路電流源的PWM波占空比，定電流輸出，從而實(shí)現(xiàn)恒壓恒流。電路示意圖如方案一（圖2）。過(guò)流保護(hù)方案比較：方案一：通過(guò)采樣電阻兩端的電壓計(jì)算出Io值，經(jīng)A/D轉(zhuǎn)換模塊將電流值反饋給單片機(jī)，當(dāng)檢測(cè)電流值超過(guò)4.5A時(shí)切斷XX芯片電源或降低PWM波占空比。方案二：在輸出電路中串入可自恢復(fù)保險(xiǎn)絲，當(dāng)電流大于4.5A時(shí)，自恢復(fù)保險(xiǎn)絲由低阻抗轉(zhuǎn)為高阻抗切斷電路。電流降低后可恢復(fù)正常工作。方案選擇： 方案二中采用低阻值精密電阻，在實(shí)際電路中不可避免的會(huì)引入接入電阻，對(duì)兩路電流比的有很大影響。方案三中采用單片機(jī)調(diào)節(jié)，單片機(jī)處理速度很難跟上電流變化速度，因此用單片機(jī)進(jìn)行PID調(diào)節(jié)時(shí)間長(zhǎng)，不容易穩(wěn)定。所以選擇方案一進(jìn)行具體設(shè)計(jì)。22方案證論VinGNDLM2596LM2596MAX4172跟隨跟隨放大負(fù)載圖3 系統(tǒng)工作原理圖該系統(tǒng)由兩個(gè)開(kāi)關(guān)電源并聯(lián)而成，其中一個(gè)電源做電壓源穩(wěn)定電壓，另一個(gè)電源做電流源補(bǔ)償電流（如圖3）。芯片主干穩(wěn)壓芯片選用LM2596，它自帶硬件閉環(huán)調(diào)節(jié)功能，可以通過(guò)4號(hào)管腳返回的反饋值自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出的大小。在電路中調(diào)節(jié)負(fù)載電阻值，使達(dá)到指定值，保持電壓源不變，單片機(jī)根據(jù)所需比例計(jì)算電流源折合所需電流，調(diào)節(jié)數(shù)字電位器MCP41010，使電流源輸出合適的電流。例如：所需=1A，比例，則通過(guò)單片機(jī)給MAX4217的SI管腳編碼信號(hào)0017，調(diào)整電阻值，使電流源輸出電流穩(wěn)定在0.5A，此時(shí)，負(fù)載兩端由于電壓源作用依舊保持8V，而電壓源輸出電流由于受電流源補(bǔ)償作用，輸出變?yōu)椋?A-0.5A=0.5A），此時(shí)，符合題目要求。3系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)31系統(tǒng)的總體設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)思想：本系統(tǒng)是一個(gè)可應(yīng)用的并聯(lián)供電系統(tǒng)，設(shè)計(jì)思想符合如下幾條標(biāo)準(zhǔn)：1.盡量采用簡(jiǎn)潔可靠的軟硬件環(huán)境，程序流程力求簡(jiǎn)單明了，從而充分利用現(xiàn)有資源，提高系統(tǒng)開(kāi)發(fā)水平。 2.系統(tǒng)硬件電路模塊化，便于硬件測(cè)試和電路查詢。3.系統(tǒng)程序設(shè)計(jì)模塊化，便于系統(tǒng)功能的各種組合和修改。設(shè)計(jì)步驟：1.分析系統(tǒng)需求，既要求穩(wěn)壓輸出，又要求支路電流比例可調(diào)，所以本系統(tǒng)的設(shè)計(jì)核心簡(jiǎn)化為一個(gè)電流源和一個(gè)電壓源。2.對(duì)電壓源模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，為了減輕程序調(diào)節(jié)閉環(huán)的壓力，選定一款耐壓24V自帶反饋的穩(wěn)壓芯片LM2596，參考datasheet的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)電路進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。3.對(duì)電流源模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)，選用同上的芯片，為了對(duì)電流值進(jìn)行采樣，選用美信公司的MAX4172芯片對(duì)電流進(jìn)行固定十倍精確放大，并用運(yùn)放進(jìn)行進(jìn)一步放大，為了系統(tǒng)穩(wěn)定采用運(yùn)放在放大前后進(jìn)行正向跟隨后，得到電壓經(jīng)過(guò)電阻分壓后反饋回穩(wěn)壓芯片，從而對(duì)電流進(jìn)行控制。 32單元電路的設(shè)計(jì)及參數(shù)計(jì)算電壓源模塊：參考LM2596 的datasheet中應(yīng)用實(shí)測(cè)電路圖，輸出電壓的計(jì)算可由下式給出：， 其中 =1.23V，為了確保輸出穩(wěn)定， R1 選用標(biāo)稱(chēng)阻值為 1K，精度為 1%的電阻。-470F/35V -220F/35V R1-1KD1-5A/40V IN5825 L1-68H -可以不焊圖4 電壓源模塊電路設(shè)計(jì)電流源模塊：在電壓源的基礎(chǔ)上，對(duì)采樣及反饋進(jìn)行修改。電流采樣電阻阻值為0.05，采用MAX4172芯片對(duì)電流信號(hào)進(jìn)行十倍精確放大，放大后輸出電流通過(guò)1k電阻接地，輸出端對(duì)地電壓進(jìn)行二次放大，放大系數(shù)為10，通過(guò)電位器對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行分壓處理，處理后信號(hào)回輸?shù)絃M2596的4號(hào)管腳，形成閉環(huán)調(diào)節(jié)。運(yùn)算放大器放大倍數(shù)= =11圖5 運(yùn)放同向放大示意圖，且范圍是09K，為了保證數(shù)字電位器工作在線性區(qū)域，取18K作為工作區(qū)域所以選10K就可以滿足要求。圖6 電流源模塊電路設(shè)計(jì)主電路設(shè)計(jì)：為了對(duì)總電路的電流輸出進(jìn)行采樣分析，在主電路中串了0.01的采樣電阻，并將兩端電壓作為MAX4172的輸入進(jìn)行放大，之后通過(guò)單片機(jī)的AD采樣發(fā)回單片機(jī)，按照程序中計(jì)算公式進(jìn)行計(jì)算，計(jì)算結(jié)果用來(lái)判斷電路中此時(shí)的電流，并根據(jù)要求的分流比例進(jìn)行電流源設(shè)定，使電流源輸出指定電流。 33發(fā)揮部分的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)在以上電路基礎(chǔ)上，增加單片機(jī)的鍵盤(pán)輸入，可以對(duì)電流比進(jìn)行設(shè)定，通過(guò)單片機(jī)的計(jì)算來(lái)控制數(shù)字電位器的阻值，調(diào)整反饋段分壓比，反饋回LM2596，即可實(shí)現(xiàn)電流源任意比例電流輸出，配合電壓源穩(wěn)壓8V，使得整個(gè)系統(tǒng)能夠穩(wěn)定輸出8V，且任意比例調(diào)整支路電流。經(jīng)過(guò)理論計(jì)算和實(shí)際測(cè)量，電路的效率在主電流1A時(shí)可以達(dá)到80%以上，主電流4A時(shí)可以達(dá)到65%。 34電路原理圖(見(jiàn)附錄2)4系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)控制單片機(jī)采用ATMege88，是 8 位AVR微處理器。它具有高性能、低功耗的特點(diǎn)，應(yīng)用先進(jìn)的RISC結(jié)構(gòu)，非易失性程序和數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器 ，具有獨(dú)立鎖定位的可選Boot 代碼區(qū)，可以對(duì)鎖定位進(jìn)行編程以實(shí)現(xiàn)用戶程序的加密等功能。它的外設(shè)具有兩個(gè)具有獨(dú)立預(yù)分頻器和比較器功能的8位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，一個(gè)具有預(yù)分頻器、比較功能和捕捉功能的16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器，具有獨(dú)立振蕩器的實(shí)時(shí)計(jì)數(shù)器RTC，六通道PWM，可編程的串行USART 接口，可工作于主機(jī)/從機(jī)模式的SPI 串行接口?？梢詫?shí)現(xiàn)上電復(fù)位以及可編程的掉電檢測(cè)，支持片內(nèi)/ 外中斷源。編程規(guī)則清晰易掌握，操作方法簡(jiǎn)便，是單片機(jī)編程的最佳備選之一。圖7 MCP41010阻值與code碼近似成線性關(guān)系系統(tǒng)中采用的其他IC芯片，例如MCP41010，詳情參考datasheet用法及電路搭建。為查詢與所需電流相配的電阻值，在單片機(jī)中建表，excel擬合曲線如上圖。可以看出在可選范圍中間的位置，電阻值與code碼近似成線性關(guān)系。 41程序總體流程圖程序大體分為基本功能和擴(kuò)展功能兩部分，要求除負(fù)載電阻為手動(dòng)調(diào)整以及發(fā)揮部分（1）由手動(dòng)設(shè)定電流比例外，其他功能的測(cè)試過(guò)程均不允許手動(dòng)干預(yù)，所以設(shè)置以下程序流程（如圖8）。主路采樣是否過(guò)流保護(hù)Y基本功能擴(kuò)展功能是否小于3.7AY切斷恒壓源、恒流源NYN是否有按鍵N按指定比例輸出按1:1輸出2A圖8 總體程序流程圖42各個(gè)功能模塊流程圖過(guò)流保護(hù)模塊：?jiǎn)?dòng)系統(tǒng)主路采樣大于4.4A基本功能減小電流源輸出YN圖9 過(guò)流保護(hù)模塊程序流程圖基本功能模塊：主路電流采樣等于1AY等于1.5ANNY調(diào)節(jié)電流源輸出電流調(diào)節(jié)電流源輸出電流擴(kuò)展功能模塊圖10 基本功能模塊程序流程圖擴(kuò)展功能模塊：進(jìn)入擴(kuò)展功能模塊是否有鍵盤(pán)輸入主路采樣按定比例進(jìn)行分流輸出YN圖11 擴(kuò)展功能模塊程序流程圖 43程序清單(見(jiàn)附錄3)5系統(tǒng)調(diào)試51電路的測(cè)試方案(方法)由于系統(tǒng)對(duì)電路效率有一定的要求，所以需要測(cè)量輸入端、輸出端電壓、電流，方便檢測(cè)支路電流比，需要對(duì)支路電流進(jìn)行檢測(cè)。根據(jù)電路的示意圖，從電路中各點(diǎn)引出接線端子，電壓測(cè)量可以直接在被測(cè)點(diǎn)兩端并聯(lián)，用來(lái)檢測(cè)并記錄分析供電系統(tǒng)各個(gè)指標(biāo)。Uo被測(cè)系統(tǒng)電壓源電流源負(fù)載穩(wěn)壓源UinIinIoI2I1圖12 電路測(cè)試方案示意圖52測(cè)試儀器直流電壓測(cè)試采用數(shù)字萬(wàn)用表，型號(hào)：Fluke/289，測(cè)試精度：0.01V直流電流測(cè)試采用數(shù)字萬(wàn)用表，型號(hào)：Fluke/289，測(cè)試精度：0.01A輸出波形紋波測(cè)試采用數(shù)字示波器，型號(hào)：PY010-DS1104B輸出電壓及電流波形測(cè)試采用模擬示波器，型號(hào)：JEA3BS38-CS5400電源提供采用穩(wěn)壓源，型號(hào)：XD1713，測(cè)試精度：0.1V53測(cè)試結(jié)果（基本要求測(cè)試）（1）系統(tǒng)額定工作狀態(tài)系統(tǒng)輸出電壓即負(fù)載兩端電壓=8.01V系統(tǒng)輸出電流即負(fù)載上的電流=4.01A輸出功率=32.1W（2）額定輸出功率工作狀態(tài)下，供電系統(tǒng)的效率電源效率是輸出功率與輸入功率的比值，計(jì)算公式為額定輸出功率工作狀態(tài)下，系統(tǒng)輸入電壓=24.0V系統(tǒng)輸入電流=1,61A此時(shí)，系統(tǒng)的效率為=82.61%（3）穩(wěn)定輸出電壓為8V，輸出電流之和 ，按定比分流（記錄三次測(cè)量）=24.0V =0.43A誤差誤差電流比系統(tǒng)效率8.011.000.500.50001:177.6%8.001.000.500.50001:177.5%8.001.000.500.50001:177.5%通過(guò)多次測(cè)量，在輸出電壓為8V，輸出電流為1A的情況下，可以保證支路電流按1:1的比例分配。每個(gè)模塊的輸出電流的相對(duì)誤差絕對(duì)值不大于5%，滿足題目指標(biāo)要求。（4）穩(wěn)定輸出電壓為8V，輸出電流之和 ，按定比分流（記錄三次測(cè)量）=24.0V =0.63A誤差誤差電流比系統(tǒng)效率8.011.510.501.0100.011:279.99%8.001.500.501.00001:279.36%8.011.500.501.00001:279.36%通過(guò)多次測(cè)量，在輸出電壓為8V，輸出電流為1.5A的情況下，可以保證支路電流按1:2的比例分配。每個(gè)模塊的輸出電流的相對(duì)誤差絕對(duì)值不大于5%，滿足題目指標(biāo)要求。54 發(fā)揮部分的測(cè)試對(duì)于發(fā)揮部分的指標(biāo)要求，在指定范圍內(nèi)給出幾組數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)量，并對(duì)測(cè)試結(jié)果進(jìn)行一定的數(shù)據(jù)處理，記錄結(jié)果如下：指定電流輸出與電流比抽樣測(cè)試表輸入電壓=24.0V，輸出電壓=8.0V(A)電流比(A)(A)i1絕對(duì)誤差i2絕對(duì)誤差(A)系統(tǒng)效率1.61: 20.511.090.0370.0180.670.796021.62:10.980.620.0840.1700.670.7960221: 10.951.050.050.050.820.81300821: 30.521.480.040.0130.850.78431423: 11.480.520.0130.040.850.7843142.482: 30.981.50.0100.0061.010.8184822.481: 40.491.99001.040.7948722.483: 21.4810.0070.011.020.8104582.484: 11.960.520.0150.0611.040.7948723.11:212.10.0290.0141.250.8266673.11: 11.571.430.0130.0771.260.8201063.12:12.071.03001.290.8010343.523:41.5220.0070.0051.410.8321513.514:32.021.490.0050.0071.430.8181823.451:11.751.70.0150.0141.40.821429通過(guò)對(duì)選取情況的測(cè)試和計(jì)算分析得知，當(dāng)干路電流值達(dá)到2A以上時(shí)，每個(gè)模塊的輸出電流相對(duì)誤差的絕對(duì)值不大于2%，滿足題目要求。電源效率在80%左右。6系統(tǒng)電路存在的不足和改進(jìn)的方向與結(jié)論1. 系統(tǒng)采樣時(shí)間長(zhǎng)，在DC/DC的變換方式中，逆變換向是需要時(shí)間的，輸出電流越大需要時(shí)間越多，大電流輸出能力也差。而且在任何負(fù)載下，輸出電壓的質(zhì)量也不高，紋波噪聲比較低。2.系統(tǒng)穩(wěn)定性不夠，在低壓大電流輸出時(shí)，它的紋波和噪聲抑制能力受到限制。3.恒流源部分通過(guò)兩級(jí)放大兩級(jí)跟隨，兩級(jí)跟隨反饋給LM2596的四號(hào)管腳采樣電阻的信號(hào)量可以通過(guò)給定的電流值串聯(lián)電阻與反饋端并聯(lián)，可以簡(jiǎn)化反饋電路。參考電流由PWM波經(jīng)過(guò)電容電阻產(chǎn)生。4. 發(fā)現(xiàn)低端采樣出現(xiàn)AD轉(zhuǎn)換不呈線性變化，究其原因，所接的地是一個(gè)平面，受到的外界干擾大，導(dǎo)致輸出紋波大。將低端采樣換成高端采樣，即對(duì)電阻兩端電壓進(jìn)行采樣，可以有效降低外界干擾，從而使輸出穩(wěn)定。5.電流變化速度很快，單片機(jī)的采樣頻率有限，不能及時(shí)跟上變化引起采樣誤差，所以通過(guò)增加同相一級(jí)跟隨后再輸入單片機(jī)，同時(shí)也在一定程度上降低了輸出紋波。7.附錄附錄1 設(shè)計(jì)任務(wù)11設(shè)計(jì)任務(wù)設(shè)計(jì)并制作一個(gè)由兩個(gè)額定輸出功率均為16W 的8V DC/DC 模塊構(gòu)成的并聯(lián)供電系統(tǒng)（見(jiàn)圖1）。圖 兩個(gè)DC/DC模塊并聯(lián)供電系統(tǒng)主電路示意圖12技術(shù)指標(biāo) 1.基本要求（1）調(diào)整負(fù)載電阻至額定輸出功率工作狀態(tài)，供電系統(tǒng)的直流輸出電壓。（2）額定輸出功率工作狀態(tài)下，供電系統(tǒng)的效率不低于60% 。（3）調(diào)整負(fù)載電阻，保持輸出電壓，使兩個(gè)模塊輸出電流之和，且按模式自動(dòng)分配電流，每個(gè)模塊的輸出電流的相對(duì)誤差絕對(duì)值不大于5%。（4）調(diào)整負(fù)載電阻，保持輸出電壓，使兩個(gè)模塊輸出電流之和，且按模式自動(dòng)分配電流，每個(gè)模塊輸出電流的相對(duì)誤差絕對(duì)值不大于5%。2. 發(fā)揮部分（1）調(diào)整負(fù)載電阻，保持輸出電壓，使負(fù)載電流在1.53.5A之間變化時(shí)，兩個(gè)模塊的輸出電流可在（0.52.0）范圍內(nèi)按指定的比例自動(dòng)分配，每個(gè)模塊的輸出電流相對(duì)誤差的絕對(duì)值不大于2%。（2）調(diào)整負(fù)載電阻，保持輸出電壓，使兩個(gè)模塊輸出電流之和 =4.0A 且按模式自動(dòng)分配電流，每個(gè)模塊的輸出電流的相對(duì)誤差的絕對(duì)值不大于2%。（3）額定輸出功率工作狀態(tài)下，進(jìn)一步提高供電系統(tǒng)效率。（4）具有負(fù)載短路保護(hù)及自動(dòng)恢復(fù)功能，保護(hù)閾值電流為4.5A（調(diào)試時(shí)允許有0.2A 的偏差）。（5）其他。附錄2 主電路板電路原理圖附錄3 部分程序清單文件Main.c#include main.h/*- D E F I N I T I O N -*/unsigned char cur;unsigned char table200=003,010,022,030, 38,045,053,060,063,69,073,076,82,87, 90, 95,100,103,106,110,112,115,120,122,124,126,128,131, 133,136,138,139,141,143,145,147,150,151,152,154,156,157,159, 161,162,163,165,166,167,169,170,171,172,173,174,175,177, 178,179,180,181,182,183,183,184,185,186,187,188,188,189, 190,190,191,192,192,193,194,194,195,195,196,196,197,198, 198,199,199,200,201,201,202,202,203,203,203,204,204,205, 205,206,206,206,207,207,207,208,208,209,209,209,210,210, 210,211,211,211,212,212,212,213,213,213,213,214,214,214, 215,215,215,215,216,216,216,217,217,217,217,218,218,218, 218,218,219,219,219,219,220,220,220,220,220,221,221,221, 221,222,222,222,222,222,223,223,223,223,223,223,224,224, 224,224,224,225,225,225,225,225,225,225,226,226,226,226, 226,226,227,227,227,227,227,227,228,228,228,228,228,228 /*228,229,229,229,229,229,229,229,229,230,230,230,230,230, 230,230,230,231*/;void SetVariable(unsigned char cur);unsigned int caiyang(void);/*- F U N C T I O N S -*/void main(void) SystemInit(); SystemStart();/*void SystemInit(void) CLI(); PortInit();HD7279AInit();MCP_16_Init();/steppingmotorinit(); MCUCR = 0x00; EICRA = 0x00; /extended ext ints EIMSK = 0x00; TIMSK0 = 0x00; /timer 0 interrupt sources TIMSK1 = 0x00; /timer 1 interrupt sources TIMSK2 = 0x00; /timer 2 interrupt sources PCMSK0 = 0x00; /pin change mask 0 PCMSK1 = 0x00; /pin change mask 1 PCMSK2 = 0x00; /pin change mask 2 PCICR = 0x00; /pin change enable PRR = 0x00; /power controller SEI(); /re-enable interrupts SEI();/*void SystemStart(void) /cur=GetAndDisplayData(0,3); /SetVariable(cur);unsigned char num=0,i=0,a,b,key=0,flag=0;unsigned int Evoltage1,Ecurrent;unsigned long count=0;Delay_ms(10);while(1) Evoltage1=caiyang(); Ecurrent=Evoltage1*101/100; Ecurrent=Ecurrent*102/109-40; while(Ecurrent440) DDRD|=(13); PORTD |=(13); SetVariable(0); Evoltage1=caiyang(); Ecurrent=Evoltage1*101/100; Ecurrent=Ecurrent*102/109-40; switch (key) case 0: Evoltage1=caiyang(); Ecurrent=Evoltage1*101/100; Ecurrent=Ecurrent*102/109-40; if(Ecurrent170) MCP_16_Write(table3); key=GetAndDisplayData(0,0); break; case 1: Evoltage1=caiyang(); Ecurrent=Evoltage1*102/100; Ecurrent=Ecurrent*102/109-40;if(Ecurrent390) if(PIND&0X80) PORTD&=(13); count=0; Evoltage1=caiyang(); Ecurrent=Evoltage1*101/100; Ecurrent=Ecurrent*102/109-40; num=Ecurrent*a/(a+b); DisplayData(0, 3,Ecurrent); if(Ecurrent250)&(Ecurrent300) SetVariable(num); Delay_ms(50); else a=GetAndDisplayData(0,0); b=GetAndDisplayData(0,0); DisplayData(7, 7,a); DisplayData(6, 6,0); DisplayData(5, 5,b); else SetVariable(203); Evoltage1=caiyang(); Ecurrent=Evoltage1*101/100; Ecurrent=Ecurrent*102/109-40; count+; break; void SetVariable(unsigned char cur) unsigned char MCP_num=0; MCP_num=cur-49; MCP_16_Write(tableMCP_num);unsigned int caiyang(void) unsigned int voltage,i=0,Evoltage=0; for(i=0;i20;i+) voltage=mega88_ad0(); Evoltage+=voltage; Evoltage=Evoltage/20; return Evoltage; 附錄4 元件清單LM2596 單片穩(wěn)壓芯片MAX4172 高端電流放大器LM324N 4路運(yùn)放集成芯片MCP41010 數(shù)字電位器470u,104 電容10K,1K,20K,100K 電阻101K 電感現(xiàn)代開(kāi)關(guān)電源有兩種：一種是直流開(kāi)關(guān)電源；另一種是交流開(kāi)關(guān)電源。 開(kāi)關(guān)電源內(nèi)部結(jié)構(gòu)這里主要介紹的只是直流開(kāi)關(guān)電源，其功能是將電能質(zhì)量較差的原生態(tài)電源（粗電），如市電電源或蓄電池電源，轉(zhuǎn)換成滿足設(shè)備要求的質(zhì)量較高的直流電壓（精電）。直流開(kāi)關(guān)電源的核心是DC/DC轉(zhuǎn)換器。因此直流開(kāi)關(guān)電源的分類(lèi)是依賴(lài)DC/DC轉(zhuǎn)換器分類(lèi)的。也就是說(shuō)，直流開(kāi)關(guān)電源的分類(lèi)與DC/DC轉(zhuǎn)換器的分類(lèi)是基本相同的，DC/DC轉(zhuǎn)換器的分類(lèi)基本上就是直 流開(kāi)關(guān)電源的分類(lèi)。 直流DC/DC轉(zhuǎn)換器按輸入與輸出之間是否有電氣隔離可以分為兩類(lèi)：一類(lèi)是有隔離的稱(chēng)為隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換器；另一類(lèi)是沒(méi)有隔離的稱(chēng)為非隔離 式DC/DC轉(zhuǎn)換器。 隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換器也可以按有源功率器件的個(gè)數(shù)來(lái)分類(lèi)。單管的DC/DC轉(zhuǎn)換器有正激式（Forward）和反激式（Flyback）兩種。雙管DC/DC轉(zhuǎn)換器 有雙管正激式（DoubleTransistor Forward Converter），雙管反激式（Double Transistr Flyback Converter）、推挽式（Push-Pull Converter） 和半橋式（Half-Bridge Converter）四種。四管DC/DC轉(zhuǎn)換器就是全橋DC/DC轉(zhuǎn)換器（Full-Bridge Converter）。 非隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換器，按有源功率器件的個(gè)數(shù)，可以分為單管、雙管和四管三類(lèi)。 開(kāi)關(guān)電源內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖單管DC/DC轉(zhuǎn)換器共有六種，即降壓式（Buck）DC/DC轉(zhuǎn)換器 ，升壓式（Boost）DC/DC轉(zhuǎn)換器、升壓降壓式（Buck Boost）DC/DC轉(zhuǎn)換器、Cuk DC/DC轉(zhuǎn)換器、Zeta DC/DC轉(zhuǎn)換器和SEPIC DC/DC轉(zhuǎn)換器。在這六種 單管DC/DC轉(zhuǎn)換器中，Buck和Boost式DC/DC轉(zhuǎn)換器是基本的，Buck-Boost、Cuk、Zeta、SEPIC式DC/DC轉(zhuǎn)換器是從中派生出來(lái)的。雙管DC/DC轉(zhuǎn)換 器有雙管串接的升壓式（Buck-Boost）DC/DC轉(zhuǎn)換器。四管DC/DC轉(zhuǎn)換器常用的是全橋DC/DC轉(zhuǎn)換器（Full-Bridge Converter）。 隔離式DC/DC轉(zhuǎn)換器在實(shí)現(xiàn)輸出與輸入電氣隔離時(shí)，通常采用變壓器來(lái)實(shí)現(xiàn)，由于變壓器具有變壓的功能，所以有利于擴(kuò)大轉(zhuǎn)換器的輸出應(yīng)用 范圍，也便于實(shí)現(xiàn)不同電壓的多路輸出，或相同電壓的多種輸出。 在功率開(kāi)關(guān)管的電壓和電流定額相同時(shí)，轉(zhuǎn)換器的輸出功率通常與所用開(kāi)關(guān)管的數(shù)量成正比。所以開(kāi)關(guān)管數(shù)越多，DC/DC轉(zhuǎn)換器的輸出功率越大，四管式比兩管式輸出功率大一倍，單管式輸出功率只有四管式的1/4。 非隔離式轉(zhuǎn)換器與