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模块电源并联系统硬件电路设计简要分析

作者:广州市爱浦电子来源:原创 日期:2017年9月1日 10:35
        大功率模块电源通过并联的方式实现均流输出,在工业领域是比较常见的,也是需要引起足够重视的日常工作。此前我们曾经就多个DC-DC电源模块实现并联均流的方案进行过简要的介绍,为了能够帮助工程师更全面的了解并联均流的方案设计,本文将会就这一系统中硬件电路的设计进行简要分析,以便于工程师进行参考。
 
电流检测模块设计
 
        通常情况下,在实现多个DC-DC电源模块的并联均流输出过程中,该供电系统的效率最少需要达到60%及以上。针对这种情况,我们可以设计一种电流检测电路,在该电路中AD620是一个高精度低失调电压的仪表放大器,只需要一个外部电阻来设置增益,增益范围为1至10000。并且AD620功耗很低,非常适合电池供电及便携式应用。而LM393是由两个独立的、高精度电压比较器组成的集成电路。它的失调电压很低,只有2.0mV。而且即使单电源供电,比较器的共模输入电压范围接近地电平。这里我们只作为基本的比较器来应用。
在下图所设计的电流检测模块并联系统中,我们可以看到LM393为电压比较器,因此在每一路DC-DC电路上都串联了一个1Ω的采样电阻,并且为了实现过流保护功能,在负载上也串联了一个1Ω的采样电阻,以供以后采样使用。两路采样得到的电压值,都经过AD620放大后,送给比较器LM393,最终将比较结果反馈给一路LM2596的反馈端,以便其对电流进行调整。在这里负载接的是可调的变阻器,为以后的测试做准备,其完整的系统设计图如图1所示:
  
图1电流检测电路
 
系统控制电路设计
 
        在完成了电流检测模块的设计后,接下来我们需要进行整个系统的控制电路设计,其设计的结果如图2所示。可以看到,在该控制电路中主要采用的是STC12C5A32S2作为控制模块核心。单片机最小系统简单,容易制作PCB,算术功能强,软件编程灵活、可以通过串口方式将程序快速下载到芯片,方便的实现程序的更新,自由度大,较好的发挥C语言的灵活性,可用编程实现各种算法和逻辑控制,且STC12C5A32S2系列单片机的工作电压为2.0V—3.8V,正常工作电流值<2.7mA,空闲模式电流<1.3mA,掉电模式电流0.1μA,所以采用STC12C5A32S2作为控制模块核心具有功耗低、体积小、技术成熟和成本低等优点。
        鉴于对STC12C5A32S2控制模块的理论分析,我们可以全面利用STC12C5A32S2单片机内置的AD,将采样得到的信号转换为数字信号,并将其输出显示在LCD1602液晶显示屏上。并利用软件算法,在负载电流大于4.5A左右时,通过单片机控制继电器断开,经一定的软件延时后再控制继电器吸合。
  
图2 单片机控制电路图
 
        以上就是本文对多个DC-DC模块电源并联系统硬件电路设计所进行的简要分析,希望能够帮助工程师更全面的完成并联均流设计。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
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