摘 要： 開關(guān)電源并聯(lián)系統(tǒng)中往往存在兩個并聯(lián)電源性能參數(shù)不同甚至差異較大的情況，因此不能采用傳統(tǒng)的并聯(lián)均流方案來平均分攤電流，這就需要按各個電源模塊的輸出能力分擔輸出功率。基于這種靈活性的需要，本設計在采用主從設置法設計并聯(lián)均電感器的檢測流開關(guān)電源的基礎上新增加了單片機控制模塊，實現(xiàn)了分流比可任意調(diào)節(jié)、各模塊電流可實時監(jiān)控的半智能化并聯(lián)開關(guān)電源系統(tǒng)。實測結(jié)果表明，該并聯(lián)開關(guān)電源系統(tǒng)分流比設置誤差小于0.5%，具有總過流和單路過流保護功能。
關(guān)鍵詞： 單片機；并聯(lián)分流；開關(guān)電源；主從設置法
為了滿足大負載功率的要求，電源系統(tǒng)往往需要用若干臺開關(guān)電源并聯(lián)[1]供電。而且在實際應用中，常常存在兩個并聯(lián)電源功率不同、不能平均分攤電流的情況，這就要求功率高的電源模塊分擔更大的電流的情況。因此有必要采取一種有效的分流控制方案，以保證整個電源系統(tǒng)的輸出電流按各個單元模塊的輸出能力分擔，這樣既能充分發(fā)揮單元電源模塊的輸出能力，又能保證每個單元電源的工作可靠性[2]。基于靈活性需求，將單片機運用于開關(guān)電源并聯(lián)分流控制就顯得十分必要。本文在并聯(lián)電源系統(tǒng)主從設置法均流技術(shù)[3-6]的基礎上，設計了一種基于單片機的半智能型并聯(lián)電源系統(tǒng)，其中的單片機模塊可以實時監(jiān)控各模塊的分流情況，并通過人機對話端口實現(xiàn)對并聯(lián)電源系統(tǒng)分流比的任意可調(diào)，極大地拓寬了并聯(lián)分流開關(guān)電源系統(tǒng)的應用場合。
1 系統(tǒng)設計
系統(tǒng)總體設計方案如圖1所示。本設計采用主、從工作方式，分別對電壓大小和電流比例進行控制，并進行精確跟蹤。其中，主通道對電源輸出電壓進行穩(wěn)壓控制；從通道保證電流輸出比例與系統(tǒng)設定值一致；單片機模塊與顯示及輸入控制端口則實現(xiàn)了系統(tǒng)的半智能化，即分流比可調(diào)、各模塊電流可實時監(jiān)控。通過顯示及輸入控制端口輸入比例數(shù)據(jù)，由單片機產(chǎn)生電流比例調(diào)整信號控制從通道電流反饋控制電路，從而調(diào)整兩路PWM信號使兩個DC/DC模塊輸出相應的電流值。主通道電壓反饋控制電路通過對輸出電壓采樣實現(xiàn)整個系統(tǒng)的穩(wěn)壓，單片機模塊通過對系統(tǒng)總電流取樣實現(xiàn)對系統(tǒng)總電流的監(jiān)控，在總電流超出設定范圍時及時啟動過流保護電路。
1.1 主通道模塊設計
主通道模塊設計如圖2所示。主要由電壓取樣、比較放大、PWM調(diào)制、驅(qū)動及輸出電路、低通濾波等環(huán)節(jié)組成。主通道通過電阻分壓取樣，將負載樣品電壓與控制系統(tǒng)產(chǎn)生的基準電壓UR進行比較，得到PWM調(diào)制誤差信號，該信號與標準三角波信號進行比較，形成具有一定占空比的PWM調(diào)制信號,該信號經(jīng)180°裂相后，構(gòu)成一對PWM信號送入驅(qū)動電路來驅(qū)動半橋輸出級電路。然后通過低通濾波后，輸出電壓幅度穩(wěn)定的直流電壓。
1.2 從通道模塊設計
從通道模塊設計如圖3所示。為了控制主從通道的電流輸出比例，通過霍爾電流傳感器對主、從通道輸出電流進行采樣，并轉(zhuǎn)換成相應的電流樣本電壓UI1、UI2。UI3與從單片機系統(tǒng)送來的主/從通道電流比例調(diào)整電壓Uk相乘，對從通道電流進行比例控制，并與主通道電流樣品電壓UI1進行比較放大后，送PWM控制系統(tǒng)。
主、從通道的驅(qū)動及功率輸出部分電路結(jié)構(gòu)完全相同，主通道用來穩(wěn)定負載電壓，而主/從通道電流輸出比例由從通道控制，從而簡化了反饋環(huán)路結(jié)構(gòu)，使系統(tǒng)環(huán)路控制穩(wěn)定，電壓和電流都具有很高的調(diào)整率，控制精度均很高。
1.3 單片機系統(tǒng)設計
單片機系統(tǒng)主要用于顯示系統(tǒng)工作狀態(tài)及重點參數(shù)信息，響應用戶操控指令。其流程圖如圖4所示。
首先，單片機系統(tǒng)對系統(tǒng)的總電流進行取樣分析，判斷是否滿足“主從電流之和低于4.5 A”，若不滿足,則再判斷其是否滿足“主從電流之和是否小于6 A”，滿足則將強行按照1:1的分流比輸出，避免單路輸出功率過大而損壞電源，否則過流保護，自動關(guān)斷驅(qū)動電路。若滿足“主從電流之和低于4.5 A”，則讀取人機交換平臺輸入的輸出電流比，系統(tǒng)對該電流比進行分析，判斷其是否滿足“主從電流均在0.4 A~3 A之間”，若滿足，則系統(tǒng)將按照指定分流比輸出；不滿足，系統(tǒng)將強行按照1:1的分流比輸出。其次，基于單片機的這種分流比控制不但可以實時監(jiān)控保護電源系統(tǒng)，而且，其“4.5 A”和“0.4 A~3 A”的條件也可以根據(jù)實際情況具 大功率電感廠家 |大電流電感工廠
