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2011全国大学生电子设计竞赛A题开关电源模块并联供电系统

2011-9-1 11:27:29  1856 负载电阻 开关电源 发烧友
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期待热心的电子发烧友给大家提供帮助!

开关电源模块并联供电系统(A 题)
【本科组】


一、任务
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(见图1)。
                                                                                                                                                 全国大学生电子设计竞赛                                                                                 
        

二、 要求

1.基本要求
(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UO=8.0±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UO=8.0±0.4V,使两个模块输出电流之和IO =1.0A 且按 I1:I2=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UO=8.0±0.4V,使两个模块输出电流之和IO =1.5A 且按 I1:I2= 1:2 模式自动分配电流,每个模块输出电流的相对误差绝对值不大于5%。

2. 发挥部分
(1)调整负载电阻,保持输出电压UO=8.0±0.4V,使负载电流IO 在1.5~3.5A之间变化时,两个模块的输出电流可在(0.5~2.0)范围内按指定的比例自动分配,每个模块的输出电流相对误差的绝对值不大于2%。
(2)调整负载电阻,保持输出电压UO=8.0±0.4V,使两个模块输出电流之和IO =4.0A 且按 I1:I2=1:1 模式自动分配电流,每个模块的输出电流的相对误差的绝对值不大于2%。
(3)额定输出功率工作状态下,进一步提高供电系统效率。
(4)具有负载短路保护及自动恢复功能,保护阈值电流为4.5A(调试时允许有±0.2A 的偏差)。

(5)其他。

三、 评分标准
                                                                                                                                                 全国大学生电子设计竞赛                                                                                 
        
四、 说明
(1)不允许使用线性电源及成品的DC/DC 模块。

(2)供电系统含测控电路并由UIN 供电,其能耗纳入系统效率计算。
(3)除负载电阻为手动调整以及发挥部分(1)由手动设定电流比例外,其他功能的测试过程均不允许手动干预。
(4)供电系统应留出UIN、UO、IIN 、IO、I1、I2 参数的测试端子,供测试时使用。
(5)每项测量须在5 秒钟内给出稳定读数。
(6)设计制作时,应充分考虑系统散热问题,保证测试过程中系统能连续安全工作
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2011-9-1 11:27:29   评论 分享淘帖
7 个讨论
现在都在考虑怎样进行分开控制电流啊!
2011-9-1 11:29:23 评论

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题目很不清楚,比如要求做到1:2的时候,另外做一个调节器,还是在其中任何一个中均可调节呢,另外两个电源之间除了Vout和Vin以外,可否有其他的信号连接方式呢?
2011-9-1 11:30:23 评论

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我觉得看起来像考电压的输出,实际上就是两个恒流源.比如我们买的直流电源时,上面不就有并联,并且有旋钮来控制每个的输出电流吗?
2011-9-1 11:31:05 评论

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根据题目略作分析,不当之处请大家见谅,提出大家的意见相互探讨:
1.题目第一个要求:功率和输入、输出电压,输出功率16W效率高于60%,也就相当于最大会有10W损耗在电源板上,这个就要求非常好的散热,或者设计的电源效率很高,请选择DC/DC合适的工作频率和外围器件。
2.两个DC/DC直接并联,而且功率较大,可以考虑采用buck结构。因为两个输出电压和输入电压完全相同,可以考虑直接并联,但一定要注意两个电源的一致性,否则就采用隔离措施防止倒灌。
3.电源是恒压源,电流实现自动比例分配。基本要求部分要求电流按照固定的两个比例进行,如果只完成基本部分设计要求的话就只需要在电路中做好两种固定输出电流对应的比例设置,设置方法可以考虑使用控制器+电流采样处理和运放+MOS管配合实现固定电流比例控制,达到两路电流成固定比例的目的。至于相对误差,可以采用电流采样及数字处理,反馈控制恒流控制模块。
4.发挥部分负载变化条件下实现指定的电流比例分配则需要数字编程算法来实现,电流相对误差的减小对电流采样处理要求更进一步。
5.负载端路保护及自动回复功能可以采用传统的限流方案,自动恢复由控制器部分完成。
2011-9-1 11:31:47 评论

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这个题目看起来其实是个单片机控制的CC、CV可切换DCDC电源。
启动的时候,模块1,模块2,分别切换到恒压模式输出,通过测量电流,得到当前的负载电阻大小,判断并联工作时,自己所需输出电流大小。再切换到对应的恒流模式输出。

不知道不能使用DCDC模块这条指的只是成品模块,还是连DCDC芯片都不可用,能用芯片就简单了。直接单片机在FB脚上做文章
2011-9-1 11:32:33 评论

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其中一个思路
该设计在产品中有过一些应用,但是控制逻辑比较麻烦,做不好纹波有点大。但是电流控制比较理想,效率也比较高
1:采用单片机PWM加上功率管进行功率输出
2:采用AD采样输出电压,输出电流。并进行闭环控制
3:两路开关电源可交替工作以降低纹波,同时非常容易达到1:1的电流配比
以上仅供参考,需要注意
1:AD要比较快最少100k.
2:注意底线布线
3:小心自激
4:可参考DPWM技术。
祝大家好运
2011-9-1 11:33:24 评论

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UC3854或许有一些启示。一款保证输出稳压的情况下,调节使输出电流相位跟着输入电压相位。也是电压电流一起来的控制模式。内部的逻辑设计比较复杂!
2011-9-1 11:34:25 评论

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