并联供电均流系统设计与实现

2012-08-22邹鲁

科技视界 2012年13期

关键词：稳压器桥式并联

邹鲁

（曲阜师范大学计算机科学学院山东日照 276826）

0 引言

随着科技的进步与发展，多个DC/DC模块并联得到越来越广泛的应用。电源模块并联技术的研究也日益增多。在并联系统中必须引入均流控制来保证电流的均匀分配，均流技术已经成为电源并联技术的关键技术之一。

1 设计方案的确定

1.1 DC模块的选择

TD1583是380 kHz固定频率单片降压开关模式稳压器，具有内部功率MOSFET内置。它达到3A的连续输出电流超过宽输入供电电压范围内具有优异的负载和行规。该器件包括一个参考电压，振荡电路，误差放大器，内部PMOS等。PWM控制电路能够调整线性地从0到100%的占空比。

1.2 输出电流均流实现方案

UCC29002采用一个高增益、高精度的放大器，能检测到外面的输入的微小的电压变化量，放大倍数的大小可以通过改变外电路的参数获得。UCC29002中的电流检测放大器的输入偏置电压极低，使得它可以精确的检测到一个阻值很小的电流采样电阻上的微小电流变化量。而且，它的共模范围介于接地电压和 UCC29002供电电压之间。因此，电流感应电阻可置于接地回路或电源的正输出线中，其均流精度最佳可达到1%。

1.3 单片机控制实现过流保护方案

使用低功耗单片机MSP430实时监测电流。因为UCC29002的8脚电压与系统的输出电流成正相关，我们用MSP430片内12位ADC定时采样该电压。并把它与预先设定的电压比较来判断过流。当连续两次检测到电流过大时，关断TPS5430使系统不输出电压，6秒延时后使能TPS5430,并继续检测电流。经过实测，TPS5430关断后，不论负载电阻如何变化甚至输出短路，系统输出电流均为零。由于采用了极低功耗的MSP430单片机，该方案的实际功耗仅67mW。

1.4 供电系统

（1）桥式整流电路的工作原理如图1：e2为正半周时，对D1、D3 和方向电压，Dl，D3 导通；对 D2、D4 加反向电压，D2、D4 截止。电路中构成 e2、Dl、Rfz、D3 通电回路，在 Rfz，上形成上正下负的半波整洗电压，e2为负半周时，对D2、D4加正向电压，D2、D4 导通；对 D1、D3 加反向电压，D1、D3 截止。电路中构成e2、D2、Rfz、D4通电回路，同样在Rfz上形成上正下负的另外半波的整流电压。

图1 桥式整流电路的工作原理

如此重复下去，结果在Rfz，上便得到全波整流电压。其波形图和全波整流波形图是一样的。桥式电路中每只二极管承受的反向电压等于变压器次级电压的最大值，比全波整洗电路小一半！

图2 系统整体框图

（2）市电先经过桥式电路整流然后再经过电容滤波输出直流电。

1.5 系统整体框图

经设计分析，系统整体如图2所示。

2 硬件原理分析及设计

2.1 TD1583DC/DC模块的设计

TD1583外部电路如图3。引脚VI是输入电源集成电路开关稳压器—适当的输入旁路电容必须在此引脚前，以尽量减少电压的瞬态和电源开关稳压器所需的电流。EN允许将开关稳压器电路关机的逻辑电平信号与反馈信号成一定比例变化，从而可调节下降总输入电源电流约30uA。可拉该引脚电压低于阈值约1.3V稳压，也可调节该引脚电压在1.3V以上（最多以12V），关上稳压器。

图3 TD1583外部图

图4 UCC29002外部图

2.2 UCC29002均流模块电路设计

芯片采用高增益、高精度的放大器电流检测低值电阻两端的电压。芯片电流读出放大器超低的输入补偿电压使得对通过低值电阻的电流信息的检测更加适宜。为防止错误的输出调整信号，在误差放大器的反向输入端加一个比同向输入端高25mV的固定偏置，当连输入端输入相等时不会做出调整。当芯片不能正常工作时调整放大器的同向输入端将被下拉到地，防止该单元被错误调整。如图4为UCC29002的外部电路。