摘要：为下降大功率开关电源规划时功率器材的挑选、开关频率和功率密度的进步所面对的困难，改进单电源供电的可靠性，规划并制造程控开关电源并联供电体系。体系由2个额外输出功率为16 W的8 V DC／DC模块构成的程控开关电源并联供电体系。以STM32F103微操控器为中心芯片，经进程序操控内部DAC调理PWM主控芯片UC3845的反应端电压，使DC／DC模块输出电压发生细小变化，然后可调整DC／DC模块的输出电流并实时分配各DC／DC模块的输出电流，软件选用PI算法。实验标明，体系满载功率高于80．23％，电流分配差错最大为1．54％；电源输出在1 s内快速到达稳态；体系以4．5 A为阈值完成过流维护和自康复功用。
关键词：程控；开关电源；并联供电；DC／DC模块
跟着设备对电源的要求越来越高，选用单台电源供电，变换器需求处理巨大的功率，而且电应力大，给功率器材的挑选、开关频率和功率密度的进步带来困难。而且一旦单台电源发生毛病，则导致整个体系溃散。散布式电源体系替代传统的集中式电源体系早已经成为电力电子学新的研讨热门，这是因为散布式电源体系运用多个中、小功率的电源模块并联，构成的电源体系能够经过改动并联模块的数量来满意不同功率的负载，每个模块接受较小的电应力，使得电源坚持较高的功率和较快的动态呼应。还能够运用冗余技能，进步了体系的稳定性，而且容量可根据需求恣意扩展。一起可将模块的开关频率进步到兆赫级，然后进步模块的功率密度使电源体系的体积、分量下降。因此，开关电源并联供电技能的重要性日益闪现，并联供电技能已成为该范畴的要点研讨方向之一。文中针对开关电源并联供电及依照用户设定份额主动分流计划进行了研讨与实验。
1 体系结构及硬件电路规划
体系以Cortex—M3系列ARM7芯片STM32F103微操控器为中心，包含DC／DC同步整流模块、PWM发生器UC3845、减法电路、电流检测、电压检测、液晶与键盘等电路，体系总体计划如图1示。
1．1 PWM发生电路
经过高性能固定频率电流形式操控器UC3845发生PWM信号，作为开关管的驱动信号。电路如图2所示。其间，FB是电压反应操控段，EN是芯片使能端。
1．2 DC／DC降压电路
选用高压MOS管驱动芯片IR2110驱动NMOS管，选用低压差的肖特基管作为续流二极管，经过INA169检测DC／DC的电流，降压电路如图3所示。
2 首要软件规划
体系经过对电流、电压信号进行采样，经过PI运算后，调理微操控器的两路DAC输出模仿电压，别离操控两个DC／DC模块的输出电压，完成输出电流的动态分配。软件首要包含电压电流的ADC采样、DAC输出、PI算法、液晶显示等功用。经过STM32F103内部高精度12位ADC检测电压，INA169检测电流，再将所检测的电压、电流信号反应至微操控器的输入端。ADC采样运用四通道循环接连采样形式，采样数据以DMA方法主动转移到片内存储器中，采样进程无需CPU干涉，ADC采样速率为1000次／s。过流维护及主动功用的完成是根据STM32F103内部的ADC通道自带模仿看门狗功用，对总电流对应的ADC通道设定模仿看门狗功用，当输出电流超出设定值4．5 A时，触发模仿看门狗中止，相应I／O口输出高电平，制止UC3845的PWM输出，体系进入维护状况，设定每隔3 s重复测验发动，当检测到体系输出电流低于4．5 A，相应I／O口输出低电平过流免除，体系康复正常，完成过流维护和自康复功用。体系软件中，PI算法完成进程如下。
如图4所示，PI算法首要完成两个DC／DC模块输出电流的操控，体系经过对两个DC／DC模块的输出电流进行采样，操控两个DC／DC模块输出电流按给定份额输出。当DC／DC模块1的电流I1和DC／DC模块2的电流I2设定份额为I1：I2=k1：k2时，要求I1xk2-I2xk1=0，所以设定PI的目标值为0，体系反体系反应为I1xk2-I2xk1。PI调理器输出信号操控两个DC／DC模块逆向调理，完成对各DC／DC模块输出电流的操控。
3 体系测验与测验成果
体系测验参数散布示意图如图5所示。将24 V直流电压经过两个并联的DC／DC模块降压至8 V，调整负载电阻，坚持输出电压Uo=8.0± 0.4V，使负载电流Io在1．5～3．5 A之间变化时，两个模块的输出电流可在(0．5～2．0)规模内按指定的份额主动分配，以及使两个模块输出电流之和Io=4．0 A且按I1：I2=1：1形式主动分配电流。
3．1 满载输出电压和功率
丈量方法：在U0=8±0．4 V满载情况下，用3位半精度的万用表丈量电压，实验数据如表1所示。
实验成果标明，调整负载电阻至额外输出功率作业状况，当输出功率为31．56～33．11 W，体系直流输出电压规模为7．89～7．99 V，最低功率为80．23％。
3．2 电流定份额输出相对差错测验
坚持输出电压U0为(8±0．4)V，恣意设定体系输出电流I0别离挨近1．00 A和4．00 A，I1：I2按1：1分配、设定总电流I0为1．50 A、1．61 A且I1：I2=1：2形式电流分配，经过2个3位半万用表测2个DC／DC输出电流，实验数据如表2、表3所示。
实验成果标明，使两个模块输出电流T1：I2按1：1形式主动分配电流，相对差错最大为0．49％，当总电流I0为1．06 A和9．60 A时，或许因为万用表精度偏低，相对差错核算为0．00％，但能够确认相对差错必定小于0．01％。当总电流为1．61 A和1．50 A，I1：I2按1：2分配时，相对差错最大为1．24％。
3．3 电流不定份额输出相对差错测验
坚持输出电压U0为(8±0．4)V，恣意设定总电流I0别离为1．5 A、2 A、2．5 A、3 A、3．5 A，各依照I1：I2为1：1、1：2、2：1的3种份额输出，实验数据如表4所示。
从表4可知，使负载电流I0在1．5～3．5 A之间变化时，两个模块的输出电流可按指定的份额主动分配，各依照1：1、1：2、2：1的3种份额测验，相对差错最大为1．54％。
3．4 过流维护功用测验
体系设定维护电流阈值为4．5 A(调试时答应有±0．2 A的差错)。调理负载电阻，记载体系进入维护状况时以及从维护状况康复时的输出电流。实验数据如表5所示。
实验成果标明，输出电流大于4．5 A时，体系进入过流维护状况，当电流降到4．5 A以下时，体系康复。差错在0．02 A规模内。
4 定论
程控开关电源并联供电体系以Cortex—M3系列ARM7芯片STM32F103微操控器为中心，包含DC／DC同步整流模块、PWM发生器UC3845、降压电路、电流电压检测、液晶与键盘等电路，软件选用PI算法。实验标明，坚持输出电压U0为(8±0．4)V，体系输出总电流在1～4 A规模内变化时，恣意设定两个DC／DC模块输出电流I1与I2的比值，电流分配差错最大为1．54％；在满载输出时，体系功率高于80．23％；设定体系过流维护阈值为4．5 A，具有过流维护与自康复功用。
